模具检测表面粗糙度测量概要课件

7.2.4表面粗糙度测量工具表面粗糙度测量工具 1.表面粗糙度样块是以目测比较法来判断工件表面光洁度的工具，表面粗糙度样块一般用于粗糙度较大的工件表面的近似评定 1）表面粗糙度样块的加工纹理方向及材料应可能与被测零件相同，否则易发生错误的判断。2）比较法多为目测，常用于评定低和中等粗糙度值，也可借助于 放大镜Ra（0.41.6）m级用）、显微镜或专用的粗糙度比较 显微镜进行比较（Ra0.4m以下）。需要注意：7.2.4表面粗糙度测量工具1.表面粗糙度样块1）表面粗糙2.双管显微镜双管显微镜 双管显微镜是根据光切法原理测量表面粗糙度的仪器，一般按Rz（也可按Rmax）评定Rz（501.6）m级的表面粗糙度。测量范围决定于物镜的倍率，对大型模具零件与内表面的粗糙度，可采用印模法复制被测表面模型，再用双管显微镜进行测量 1-底座；2-工作台紧固螺丝；3、20-工作台纵横百分尺；4-工作台；5-V形块；6-观察管；7-目镜测微计；8-紧固螺钉；9-物镜工作距离调节手轮；10-镜管支架；11-支臂；12-立柱；13-支臂锁紧手柄；14-支臂升、降螺母；15-照明管；16-物镜焦距调节环；17-光线投射位置调节螺钉；18、19-可换物镜 2.双管显微镜双管显微镜是根据光切法原理测量表面粗糙度的（1）原理 光源1发出的光，通过狭缝形成一条扁平的带状光束，以45左右的角度投射到被测表面上，调整仪器可使此投射光束自被测表面反射后进入斜置45的观察光管，于是从目镜中可看到一条凹凸不平的亮带（A向视图中未打点的部分）。此亮带即工件表面上被照亮了的狭长部分的放大轮廓。测量出此亮带的高度H（图c）即可求出被测表面上的实际不平度高度h 1-双标线;2-刻度筒;3-可动分划板;4-固定分划板a)目镜千分尺 b 光切图 c光路图（1）原理光源1发出的光，通过狭缝形成一条扁平的带状光束（2）使用方法步骤1）选取一对合适的物镜分别安装在两镜管的下端2）接通光源。3）把被测件放在工作台上，若被测件不位于物镜的正下方，则调整 工作台，转动支臂11进行对准 4）调整手轮9，使显微镜徐缓下降，直至在被测表面上能看到扁平的 绿色光带为止。光带方向要与表面的加工痕迹垂直。5）调整调节环16和调节螺钉17，使在目镜视场中央出现最窄最清晰 的亮带 6）测量 7）计算计算公式 N为物镜放大率（2）使用方法步骤1）选取一对合适的物镜分别安装在两镜管的下3电动轮廓仪 又称表面粗糙度检查仪或侧面仪，是利用针描法来测量表面粗糙度 一般是由传感器、驱动器、指示表、记录器、工作台等主要部件组成。其原理是触针的针尖沿被测表面以等速读缓慢地滑行，工件表面的微观不平度使针尖上下移动，其移动量通过传感器等装置，并将信号加以放大和计算处理或记录下来。轮廓仪按其传感器的工作原理分为电感式及压电式。原理图实物图3电动轮廓仪又称表面粗糙度检查仪或侧面仪，是一般是由传感7.3工具显微镜工具显微镜 7.3.1万能工具显微镜的组成及原理万能工具显微镜的组成及原理 1.万能工具显微镜的结构1-纵向微动手轮；2、14-纵向滑台3-纵向读数显微镜；4-光圈调节环；5-横向读数显微镜；6-立柱；7、18-主显微镜；8-立柱倾斜调节柄9、16-横向滑台；10-顶尖座；11-工作台；12-底座；13-横向微动手轮；15、17-刻度线局部放大图7.3工具显微镜7.3.1万能工具显微镜的组成及原理1.按工具显微镜的工作台的大小和可移动的距离、测量精度的高低以及测量范围的宽窄，一般分为小型，大型和万能型及重型。它们的测量精度和测量范围不同，但基本结构、测量方法大致相同 底座12上有互像垂直的纵、横向导轨。纵向滑台2、14；横向滑台9、16可彼此独立地沿纵、横向粗动、微动和锁紧。纵向滑台2上装有纵向玻璃刻线尺和安放工件的玻璃工作台10，玻璃刻线尺的移动量，即被测工件移动量，可由固定在底座上的纵向读数显微镜3读出。横向滑台9、16上装有横向刻线尺和立柱6，立柱的悬臂上装有瞄准用的主显微镜7、18。主显微镜在横向的移动可通过横向刻线尺15、17及固定在底座上另一横向读数显微镜4读出。被测工件放在工作台上或装在两顶针之间，由玻璃工作台下面射出一平行光束照明。主显微镜可沿立柱升降以调整焦距，可由此显微镜看到被测工件的轮廓影像。工作原理工作原理按工具显微镜的工作台的大小和可移动的距离、测量精度的高低以底工具显微镜的瞄准机构 接触瞄准系统 1-光源；2-带双刻线分划板；3-透 镜4-反转镜；5-放大物镜；6-主显微镜米字线分划板 工具显微镜的瞄准机构用于测量时瞄准工件。各种工具显微镜的瞄准机构常用的是显微目镜，万能工具显微镜还可采用光学接触器 工具显微镜的瞄准机构接触瞄准 工具显微镜的光学系统 1-光源；2-滤色片；3-可变光阑；4-反光镜；5-聚光镜；6-工作台玻璃板7-物镜组；8-正象棱镜；9-保护玻璃10-刻度盘；11-米字线分划板；12-目镜组；13-测角读数显微镜 工具显微镜的光（2）工具显微镜纵、横向读数装置）工具显微镜纵、横向读数装置 在工具显微镜上，工作台纵、横向移动距离的读数装置常用类似千分尺的测微螺旋机构，分度值为0.01mm或0.005mm。万能工具显微镜则一般采用阿基米得螺旋显微镜，分度值为1m。在显微镜读数镜头中可看到三种刻度：一种是毫米玻璃刻线尺上的刻度，其间距代表1mm；一种是目镜视野中间隔为0.1mm的刻度；一种是有十圈多一点的阿基米得螺旋刻度和螺旋线里面圆周上一摆格圆周刻度，每格圆周刻度代表阿基米得螺旋移动0.001mm 阿基米得螺旋线显微镜的读数（2）工具显微镜纵、横向读数装置在工具显微镜上，工作台纵7.3.2万能工具显微镜的基本测量方法 1）影像测量法 2）轴切测量法 3）光学接触法 4）直角坐标测量法 5）极坐标测量法 影像法的视场示意 7.3.2万能工具显微镜的基本测量方法1）影像测量法2）7.3.3万能工具显微镜在模具零件检验中的应用 1.样板与模具轮廓的测量 测量样板或对模具轮廓检验一般采用直角坐标测量法、极坐标测量法或采用光学接触法测量 圆弧的检测法 7.3.3万能工具显微镜在模具零件检验中的应用1.样板与模圆弧的计算公式为目镜米字线交角，其值为60或120K1计算系数。当=60时，K1=1；=120时，K1=6.463h测量读数差值当被测圆弧较大，视场中只能看到其中一部分时，=60时，K2=0.866；=120时，K2=1.897 R=K2AB-K1H圆弧的计算公式为目镜米字线交角，其值为60或120=62.锥角的测量 用万能工具显微镜测量锥角，一般可以利用仪器附件如分度台、分度头、测角目镜等进行直接测量 对于图a对于图b2.锥角的测量用万能工具显微镜测量锥角，一般可以利用仪器附3.多孔凹模位置度误差的测量采用工具显微镜测量该多孔凹模的方法可用直角坐标测量法 首先按基准A、B面找正凹模，使其与工具显微镜的纵、横坐标方向一致。然后测出x1、x2和y1、y2，则孔的圆心坐标x、y为：，和综合误差为：将x、y与设计给定的尺寸比较，得到偏差值3.多孔凹模位置度误差的测量采用工具显微镜测量该多孔凹模的方7.4三坐标测量机三坐标测量机三坐标测量机的主要功能：1）可实现空间点的测量，方便地实现公差、形位的检测2）由于计算机的引入，可实现自动化和再学习功能3）在逆向工程技术 7.4.1三坐标测量机的分类及构成三坐标测量机的分类及构成工作方式可分为:单点测量方式和连续扫描测量方式 按结构可分类：有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂（单臂或悬臂）、坐标镗床式式测量机和便携式测量机 按测量范围可分为大型、中型和小型。按测量精度可分为精密型（计量型），生产型7.4三坐标测量机三坐标测量机的主要功能：7.4.1三坐标测2三坐标测量机的构成三坐标测量机的结构形式，是由三个正交的直线运动轴构成的，三坐标测量机的基本构成主要由测量机主体、测量系统、控制系统和数据处理系统组成 a、b）悬臂式；c、d）桥式；e、f）龙门式；g）立柱式；h）坐标镗床式 三坐标测量机的结构形式2三坐标测量机的构成三坐标测量机的结构形式，是由三个正交的（1）三坐标测量机的主体 1）导轨 在三坐标测量机上使用的导轨有滑动导轨、滚动 导轨和气浮导轨 大型门式测量机结构 1-导轨；2-横量；C-Z/W轴 三坐标测量机 1-工作台；2-测头；3-z轴；4-副滑架；5-主滑架（1）三坐标测量机的主体1）导轨在三坐标2）工作台 多采用花岗岩、大理石材质 移动桥式结构移动桥式结构 目前应用最广泛的一种结构形式，其结构简单，敞开性好，工作台负载能力小。桥式结构主要用于高精度的中小机型。龙门式结构龙门式结构 整个结构刚性好，三个坐标测量范围较大时也可保证测量精度，适用于大机型 悬臂式结构悬臂式结构 结构简单，具有很好的敞开性，但悬臂易变形发生变化，一般用于测量精度要求不太高的小型测量机 单柱移动式单柱移动式 也称为仪器台式结构，操作方便、测量精度高，但结构复杂，测量范围小，适用于高精度的小型数控机型 2）工作台多采用花岗岩、大理石材质移动桥式结构目前标镗床式结构标镗床式结构（单柱固定式结构）其结构牢靠、敞开性较好，用于测量精度中等的中小型测量机（2）三坐标测量机的测量系统）三坐标测量机的测量系统1）标尺系统 是用来度量各轴的坐标数值的。有光栅尺、同步感应器，激光干涉仪等2）测头 测头的类型按测量方法可分接触式和非接触式两类。在接触式测量头中又分机械式测头和电气式测头 机械接触式测头为具有各种形状(如锥形、球形)的刚性测头、带千分表的测头以及划针式工具 电气接触式测头的触端与被测件接触后可作偏移，传感器输出模拟位移量信号。这种测头既可以用于瞄准，也可以用于测微标镗床式结构（单柱固定式结构）其结构牢靠、敞开性较好，（2）为了提高测量效率以及探测各种零件的不同部位，常需为测头配置一些附件，如测端、探针、连接器、测头回转附件等 测量接触头 为了提高测量效率以及探测各种零件的不同部位，常需为测头配置测（3）三坐标测量机控制系统和数据处理系统1）控制系统 其主要功能是：读取空间坐标值，控制测量瞄准系统对测头信号进行实时响应与处理，控制机械系统实现测量所必需的运动，实时监控坐标测量机的状态以保障整个系统的安全性与可靠性等 2）数据处理系统 用于控制全部测量操作、数据处理和输入输出（3）三坐标测量机控制系统和数据处理系统1）控制系统其主要7.4.2三坐标测量机的测量应用 1.可用于加工的轻型三坐标测量机 三坐标测量机除用于零件的测量外，还可用于如划线、打样冲眼、钻孔、微量铣削及末道工序精加工等轻型加工，在模具制造中可用于模具的装配。7.4.2三坐标测量机的测量应用1.可用于加工的轻型三坐标 立柱式三坐标划线机 1-基座；2-立柱；3-水平臂；4-支承箱；5-测头；6-工作台图示为立式三座标测量机，根据加工的需求不同，可更换侧头，可用于测量和划线，但不能用于数据采集，由于精度较低，一般也不宜最终加工的检材。2.可用于计量的三座标测量机主要用于高精密的零件检测和设备定检，对环境（温度、湿度、震动、噪音、粉尘等）的要求都较高立柱式三坐标划线机图示为立式三座标测量机2.几何量的测量（1）坐标系的概念1）机床坐标系 2）工件坐标系（2）角度的校验和触头的定义测头交验消除更换测头或系统初始化时对同一点测量时带来的偏差 ，该偏差加长杆、探针长度、接触头的大小都有关系（3）工件找正目的将机床坐标系预设到工件坐标系上零件找正的主要步骤有：确定初始参考坐标系。运行找正程序。选定第一坐标轴。调用相应子程序进行测量并存储结果。选第二坐标轴。调用相应子程序进行测量并存储结果 2.几何量的测量（1）坐标系的概念1）机床坐标系2）工件（4）触头选用对于测量工件的材质、测量零件的形状、测量部位在测量前都是触头选择的因素 柱形测头 盘形测头 球头测头（5）.触头运动方式触头在测量时，在运动方向的选择上必须要在理论上保证测量数据的可靠性及准确度，防止由于运动方向的补偿造成误差。（4）触头选用柱形测头盘形测头球头测头（5）.触头运动p测量进给方向示意图 P不合理的进给方向，q为合理的进给方向p测量进给方向示意图P不合理的进给方向，q为合理的进给方