表面粗糙度測(cè)量?jī)x的工作原理及改進(jìn)方案
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表面質(zhì)量的特性是零件最重要的特性之一，在計(jì)量科學(xué)中表面質(zhì)量的檢測(cè)具有重要的地位。最早人們是用標(biāo)準(zhǔn)樣件或樣塊，通過(guò)肉眼觀察或用手觸摸，對(duì)表面粗糙度做出定性的綜合評(píng)定。1929年德國(guó)的施馬爾茨(G.Schmalz)首先對(duì)表面微觀不平度的深度進(jìn)行了定量測(cè)量。1936年美國(guó)的艾卜特(E.J.Abbott)研制成功第一臺(tái)車間用的測(cè)量表面粗糙度的輪廓儀。1940年英國(guó)Taylor-Hobson公司研制成功表面粗糙度測(cè)量?jī)x“泰呂塞夫(TALYSURF)”。以后，各國(guó)又相繼研制出多種測(cè)量表面粗糙度的儀器。目前，測(cè)量表面粗糙度常用的方法有：比較法、光切法、干涉法、針描法和印模法等，而測(cè)量迅速方便、測(cè)值精度較高、應(yīng)用最為廣泛的就是采用針描法原理的表面粗糙度測(cè)量?jī)x。本文將詳細(xì)討論表面粗糙度測(cè)量?jī)x的原理及其改進(jìn)方案。
1 傳統(tǒng)表面粗糙度測(cè)量?jī)x的工作原理
1.1 針描法
針描法又稱觸針?lè)?。?dāng)觸針直接在工件被測(cè)表面上輕輕劃過(guò)時(shí)，由于被測(cè)表面輪廓峰谷起伏，觸針將在垂直于被測(cè)輪廓表面方向上產(chǎn)生上下移動(dòng)，把這種移通過(guò)電子裝置把信號(hào)加以放大，然后通過(guò)指零表或其它輸出裝置將有關(guān)粗糙度的數(shù)據(jù)或圖形輸出來(lái)。
1.2 儀器的工作原理
采用針描法原理的表面粗糙度測(cè)量?jī)x由傳感器、驅(qū)動(dòng)器、指零表、記錄器和工作臺(tái)等主要部件組成，見(jiàn)圖1。
圖1 測(cè)量系統(tǒng)圖 圖2 電感傳感器工作原理圖
圖3為儀器的工作原理主框圖。傳感器的線圈與測(cè)量線路是直接接入平衡電橋的，線圈電感量的變化使電橋失去平衡，于是就輸出一個(gè)和觸針上下的位移量成正比的信號(hào)，經(jīng)電子裝置將這一微弱電量的變化放大、相敏檢波后，獲得能表示觸針位移量大小和方向的信號(hào)。此后，將信號(hào)分成三路：一路加到指零表上，以表示觸針的位置，一路輸至直流功率放大器，放大后推動(dòng)記錄器進(jìn)行記錄；另一路經(jīng)濾波和平均表放大器放大之后，進(jìn)入積分計(jì)算器，進(jìn)行積分計(jì)算，即可由指示表直接讀出表面粗糙度Ra值。
圖3 傳統(tǒng)表面粗糙度測(cè)量?jī)x工作原理框圖
經(jīng)過(guò)噪聲濾波和波度濾波以后，剩下來(lái)的就是與被測(cè)表面粗糙度成比例的信號(hào)，再經(jīng)平均表放大器后，所輸出的電流I與被測(cè)表面輪廓各點(diǎn)偏離中線的高度y的絕對(duì)值成正比，然后經(jīng)積分器完成 的積計(jì)算，得出Ra值，由指零表顯示出來(lái)。
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