形位误差测量实验 计量技术实验教学中心

  （3）加深对表面粗糙度的评定参数的理解，如轮廓算数平均偏差Ra和微观不平度十

  SURFCOM表面粗糙轮廓测量仪是引进日本株式会社东京精密的产品，用于测量评

  定表面粗糙度及轮廓度的一系列参数，如轮廓算术平均偏差Ra值和微观不平度十点高

  表面粗糙轮廓测量仪主要由探针、传感器、控制箱、工作台和计算机等主要部件构

  DM43801，探针尖端为曲率半径r=2µm，顶角60°的圆锥形（如图1中测针针尖形状）。

  测量时让探针与被测工件表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度带动传感器和探针移

  动。由于被测表面轮廓峰谷起伏，探针在被测表面滑行时，将产生上下移动。此运动经

  支点经传感器使磁芯同步地上下运动，从而使包围在磁芯外面的两个差动电感线圈的电

  感量发生明显的变化，将测针微小的垂直位移变化转换为电信号，通过放大器将信号放大，通

  2）打开粗糙度仪的计算机电源和控制箱电源，点亮控制盘的“Roughness”按键；

  3）打开ACCTee测量软件，弹出对话框，点击确定，使传感器测针自动归零。

  1）单击菜单的“校正”工具栏，选择其中的“校正”，在右侧的对话框“选择探针”为

  2）“设定校正条件”，校正参数选“Ds.A1.ACCT(大范围)”，校正标准值为20.79µm

  3）“设置校正装置”，将断差标准片置于工作台平面上，把探针自动停在断差标准

  4）“执行校正”，单击“编辑”按钮，弹出对话框，“门槛”中，测量类型为“断面

  测量”，测量长度选“任意”，为7.500mm；测量速度选0.150mm/s，其他默认。然后单击

  “滤波器”，λs滤波器，在“使λs有效”前打√，选“波长”，为2.5µm，然后点击OK.

  5）点击“执行测量”键，开始做测量，在画面上显示测量的形状。（注意:如果不

  能完成3个槽的测量，就不能进行校正。在不能完成3个槽的测量时，请确认是否正确

  6）测量结束，出现执行校正结果对话框，按OK键进行登记；然后单击“关闭”按

  1）单击菜单“校正”工具栏，选择其中的“校正”，在右侧的对话框中“选择探针”为

  2）“设定校正条件”，校正参数选Ra，校正标准值为3.18µm(标准片右侧校正片的

  3）“设置校正装置”，将标准片置于工作台平面上，把探针自动停止在标准片的右

  4）“执行校正”，单击“编辑”按钮，在弹出的对话框基本条件中，测量类型为“断

  面测量”，测量长度选“任意”，为7.500mm，测量速度选0.150mm/s，其他默认。然后，

  单击“滤波器”，在“使λs有效”前打√，选“比”，值设为300，滤波器类型为“高斯滤波器”，

  截止波长（λc）为0.8mm；接着单击“去除形状”，选“最小二乘直线”方法，最后单击OK

  6）测量结束，出现执行校正结果对话框，按OK键进行登记；然后单击“关闭”按

  1）单击菜单栏中的“工具”键，选择“探针检查”，在出现的对话框中，选择的探针

  为DM43801型号；单击“条件设定”，标准片选择为“断差标准片（E-MC-S57A）”，测

  2）“标准片的设置”，将断差标准片置于工作台平面上，使探针自动停止在左侧面

  3）单击“执行”，点击“编辑”键，在弹出的对话框中单击“基本条件”，测量长度选“任

  意”，为7.500mm，测量速度为0.150mm/s，其余默认；接着单击“滤波器”，在“使λs有

  5）测量结束，出现“探针检查执行结果”。对准探针可观看尖端角度60°的尖端半径

  1）单击菜单栏中的“工具”键，选择“探针检查”，在出现的对话框中，选择的探针

  为DM43801型号；单击“条件设定”，标准片选择为“标准片（E-MC-S24B），基准值Ra

  为0.40µm（标准片左侧显示值），测量范围为“+/-128.00µm”。

  2）“标准片的设置”，将标准片置于工作台平面上，让探针自动停止左侧位置（如

  3）单击“执行”，点击“编辑”键，在弹出的对话框中单击“基本条件”，测量长度选“任

  意”，为7.500mm，测量速度为0.150mm/s，其余默认；接着单击“滤波器”，在“使λs有

  效”前打√，选“比”，值设为300，截止波长（λc）为0.8mm；然后单击OK.

  5）测量结束，出现“探针检查执行结果”。观察参数值和正常范围的值，，参数值为

  2）单击菜单栏的“测量”，再打开的对话框中设置“测量条件”，单击“基本条件”，计

  算规格选“JLS-„01 规格”，测量类型为“粗糙度测量”，测量长度选 nλ,大小为 5λ，测量速

  度为 0.300mm/s，其他默认；单击“滤波器”，λs 滤波器，自动停止呼种类，在“使 λs 有

  效”前打√，选“比”，大小为 300，滤波类型为“高斯滤波器”，截止波长（λc）为 0.8mm；

  接着单击“去除形状”，方法为“最小二乘直线”；最后点击 OK，完成设置。

  3）让探针自动停止在待测平面的开始位置，单击“测量”，开始测量，在窗口中显

  4）测量结束，画面自动变成粗糙度分析画面，在分析窗口可以变更分析条件、显

  1）将待测的圆柱物放在下图所示工作台上，对圆形物的测量要先进行定位寻找待

  测物的母线。让探针接触工件，通过旋转调整台前后进给方向旋钮找到工作台旋转中心

  附近位置的最大值，再调整旋转方向旋钮找到工件另一端的最高点；然后重复旋转这两

  2）单击菜单栏的“测量”，再打开的对话框中设置“测量条件”，单击“基本条件”，计

  算规格选“JLS-„01 规格”，测量类型为“粗糙度测量”，测量长度选 nλ,大小为 5λ，测量速

  度为 0.300mm/s，其他默认；单击“滤波器”，λs 滤波器，自动停止呼种类，在“使 λs 有

  效”前打√，选“比”，大小为 300，滤波类型为“高斯滤波器”，截止波长（λc）为 0.8mm；

  4）测量结束，画面自动变成粗糙度分析画面，在分析窗口可以变更分析条件、显

  SURFCOM 表面粗糙轮廓测量仪的测量软件 ACCTee 会自动分析所测量的数据，在

  c）页面上显示所选择的显示项目，可以通过单击拖曳来移动所追加的显示项目框。

  （2）仅想显示粗糙度曲线）单击仅想变为粗糙度曲线）一次曲线）追加显示粗糙度曲线或者截面曲线）单击仅想显示的“粗糙度曲线”或者“截面曲线）单击菜单中的“显示项目”，选择其中的“多项曲线）在出现的“登记曲线”对话框中，选择想追加的曲线类型，单击 OK；

  （1）粗糙度测量为精密测量，校正标准件要用 99%以上的工业酒精擦拭，操作时要带手

  （3）粗糙度传感器只能从左向右做测量，注意探针的初始测量位置，避免超出测量范围。

  （4）用标准片和断差标准片进行校正时，右边用来校正传感器，左边用来检查探针的尖端。

  （6）测量时注意安全，观察传感器下方有无物体，以免撞坏探针和传感器，必要时使用紧

  （2）什么是轮廓中线，取样长度和评定长度在粗糙度测量中的用途是什么?你在实验

  圆度误差指包容同一正截面实际轮廓且半径差为最小的两同心圆间的距离f 圆，如图2-1

  圆度误差的测量方法大体可以分为两大类。一类是在圆度仪等专用仪器上的测量法；

  圆度仪测量圆度误差即为半径法，常见的圆度仪有转台式和转轴式，转台式适用于测量

  小型圆度工件，如图2-2a 所示，转轴式则适用于测量大型工件，如图2-2b 所示。

  转轴式是将电感传感器安装在仪器精密回转轴上，测量时，工件不动，传感器测头绕主

  轴轴线作旋转运动，测头在空间的运动轨迹形成一个理想圆，工件实际轮廓与此理想圆连续

  进行比较，其半径变化由传感器测出，经电路处理后，由记录器描绘出被测实际轮廓的图形，

  还有一种选择通用量仪进行简便近似的测量方法，三点法或二点法的检测方案，主要适

  此法如图2-3 位置  所示，指示表放在V 形块的对称平面上，此时指示表的示值S 和

  K 值为一系数，又称圆度误差在指示表上的放大倍数。根据不同的棱边数与V 形块角度

  如果工件在一定的加工条件下棱边数稳定，又能预知棱边数 n，则可选用一定 2角的

  如果不能事先测知棱边数n，则可采用多V 法，通常可采用“三V 法”或两点联合测量法。

  注：此表中除n = 2 外，n 均为奇数，而未列出n 为偶数的其它项，因为n 为偶数时

  V 形法虽然可以测出棱圆度误差，但操作较繁，故只适于单件生产检验，而难于满足大

  批量生产检验的需要。因此有必要探索出一种能够测出任何棱边数圆度误差而又只需一个V

  此法是只用一个V 型块（一种V 形角度），就可测出任意棱边数零件的圆度误差的方法。

  如图2-3 位置II 所示，将指示表测量轴线相对于V 形槽对称平面倾斜角。用此法测量时，

  指示表的示值S 与圆度误差f 圆、V 形块角度2、棱边数n 以及偏离角度的关系如下：

  可见，给定、值，对应n 值可求K 值，可有无数解。但在实际工作中，建议采用如

  用这两种装置测量n=3～9 棱边的工件时，按上述公式算出的放大倍数K 值列于表2-2。

  由表中数据可知，这种装置的优点在于：对于最常出现的棱边（n=3、5、7、9）的零件，

  显示出相同的放大倍数（均为2），而且还可推算出这两种装置对于更大数字的奇数棱（n=15、

  17、19、21、27、29、31、33 等）也显示出 K=2。第二种方案如果仍取 K=2，还可足够近

  似地检验椭圆度误差。因为，实际的椭圆度放大倍数等于2.38，若取K=2，则由此引起的相

  对于偶数棱的圆度误差，可以用两点法方便地测量。测量时工件需回转一周，以指示表

  读数的最大差值之半作为该测量截面的圆度误差。通常可用测微仪或杠杆千分尺类仪器

  做测量。应用两点法时方法、用具简单，但有局限性，它不能发现奇数棱的圆度误差，

  以RONDCOM 54 型圆度仪为例。其属于转台式圆度测量仪。RONDCOM 54 型圆度仪

  可实现手动自动双测量，测量时振动小，测量精度高，能实现对精密零件的高精度测量。其

  最大测量直径为Φ300mm，左右移动范围(R 轴)为170mm，上下移动范围(Z 轴)为300mm。

  其结构如图2-4 所示，大致可分为以下几个部分：（1）立柱：支持线性马达的Z 轴运动；（2）

  线性马达：传感器的 R 轴运动；（3）工作台操作区：可选择手动进给；（4）传感器悬臂与

  测头；（5）计算机模块——输入输出设备；（6）打印机设备；（7）回转工作台：可利用侧面

  的四个调节旋钮手动调节工作台平面。工作台操作区部分如图 2-5 所示，有以下几个部分：

  （1）Z 轴手动进给旋钮；（2）电源开关；（3）快速进给按钮；（4）自动进给手柄；（5）紧

  1）打开气泵，当气压达到0.4MPa~0.5MPa 时，开启圆度仪电源开关。

  2）打开ACCTee 测量软件，弹出初始化对话框，点击确定，仪器进行初始化。

  3）待初始化结束，用酒精（浓度在99%以上的工业酒精）擦掉圆度仪工作台上的油膜

  旋转传感器工作臂使传感器工作方向向下，并在软件界面中，测量方向选择向下。利用

  进给手柄控制使传感器接触工作台（进给手柄一直向下直到屏幕显示指针对准中心零点）。

  点击工具栏“对准”—〉“较平”，弹出较平对话框。按测量需求选择较平方法和各项参数，例

  如较平方法可选用“400μm”，偏心量选择“1μm”，其余条件选用其默认设置，点击“执行”。

  a）圆度仪校正方法有：倍率校正，圆柱校准，原点球校准，全自动检测器校正。 本次

  b）点击ACCTee 软件工具栏“校正”—〉“倍率校正”—〉“编辑” ，选择“校正工具”—〉“块

  c）设置DR 值为+/-60μm（在测量范围时，调整在+/-60μm 范围内）

  d）抬起传感器测量臂。用手套或镊子分别将1.47mm和1.49mm 的块规（用酒精清洁）

  e）注意测量方向选择向下。缓慢移动测头至接触 1.47mm 块规中心部位上，执行校正，

  f）手动转动工作台，使测头接触1.49mm 块规中心部位上， 点击设定，得到校正系数，

  a）将被测工件用酒精擦净，并用三爪卡盘固定。旋转传感器测量臂使传感器呈立式，

  b）点击“对准”—“定中心”。依据需求编辑定中心的各项条件条件。例如指定定中心的

  Z 轴高度，反复测量次数等。指定Z 轴高度时，先用手柄将测头调整到所需高度，再通过如

  a）旋转传感器测量臂使传感器呈立式，利用传感器测量臂末端的进给按钮微调测头位

  b）点击工具栏“对准”—“旋转测量倾斜”—“编辑”，进行条件设定。测量方法：400μm，

  伺服亦可。测量速度可采用 10 转/min。收敛条件可设为反复测量次数 10 次。偏心量可设

  定为1μm。选择L1 与L2 的“测量位置”时，移动测头至某希望测量的高度位置，点击如图

  c）点击“执行”，仪器自动进行旋转测量倾斜调整。在指定的反复次数内所得偏心量在

  分步 2：抽样点数和测量速度，可选择14400pt，10.0 转/min。

  分步 4：测量位置，移动测头至工件上某希望测量的高度位置，点击“Z”，确定当前位