N種表面粗糙度檢測方法，知道嗎？

江上向東數(shù)峰青 2019-06-23

展開全文

以下為正文：

對表面粗糙度的評價主要分為定性和定量兩種評定方法。定性評定是將待測表面和已知表面粗糙度級別的標(biāo)準(zhǔn)樣板相比較，通過目估或借助于顯微鏡以判別其級別。定量評定則是通過一定的測量方法和相應(yīng)的儀器，測出待測表面的粗糙度數(shù)值。

1.粗糙度樣板比較法

表面粗糙度樣板是按各種加工方法做成的不同幾何形狀的一套標(biāo)準(zhǔn)表面樣塊，用來與被測的表面比較。以樣塊工作面的表面粗糙度為標(biāo)準(zhǔn)，憑觸覺（如手感）或視覺（可借助放大鏡、比較顯微鏡等）與待測工件表面進(jìn)行比對，從而判斷被檢查表面的粗糙度是否滿足要求。這是一種定性的檢查方法。所選用的樣塊和被測零件的加工方法必須相同，并且樣塊的材料、形狀、表面色澤等應(yīng)盡可能與被測零件一致。根據(jù)被測表面加工痕跡的深淺來決定其表面粗糙度輪廓是否符合技術(shù)要求。若被測表面加工痕跡的深度相當(dāng)于或小于樣塊加工痕跡的深度，則表示該被測表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)Ra值不大于樣塊所標(biāo)記的Ra值。

圖粗糙度樣板

觸覺比較法適用于檢測Ra值為0.63~10mm的外表面；目測法適用于檢測Ra值2.5~80mm的表面；用5～10倍放大鏡比較適用于檢測Ra值0.32~2.5mm的表面；用比較顯微鏡適用于檢測Ra值0.08~10mm的表面。

這種方法簡單易行，工廠比較常用，尤其是車間檢驗中常用。一般只用于粗糙度評定參數(shù)值較大的情況下，其判斷的準(zhǔn)確性很大程度上取決于檢驗人員的經(jīng)驗，只能定性測量，無法得到定量值，當(dāng)有爭議時可用儀器進(jìn)行測量。

2. 印模法測量

對于大型零件或零件內(nèi)表面等（如深孔、盲孔、凹槽、內(nèi)螺紋）不易直接測量的情況下可用印模法。印模表面的峰谷值總要比被測表面的峰谷值要小些，因而對此結(jié)果需加以修正。其修正系數(shù)值與所用材料等有關(guān)，應(yīng)由實驗來確定。

3.觸針法測量

觸針法又稱針描法，它是一種接觸式測量方法，是利用儀器的測針與被測表面相接觸，并使測針沿其表面輕輕劃過以測量表面粗糙度的一種測量法。

將一個很尖的觸針垂直安置在被測表面上作橫向移動，由于工作表面粗糙不平，因而觸針將隨著被測表面輪廓形狀作垂直起伏運(yùn)動。將這種微小位移通過電路轉(zhuǎn)換成電信號并加以放大和運(yùn)算處理，即可得到工件表面粗糙度參數(shù)值；也可通過記錄器描繪出表面輪廓圖形，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而得出表面粗糙度參數(shù)值。

圖觸針法測量原理

該方法適宜測量Ra值為0.025~12.5mm，Rz值為0.02~160μm范圍內(nèi)的表面粗糙度。觸針法不能用于軟質(zhì)材料、現(xiàn)場高速在線場合，這是因為用針測量輪廓時，針尖必須給表面施加一定的壓力，使觸針易劃破被測表面及測量速度低。因此，在測量高密表面、不允許有劃傷軟質(zhì)表面及需要在線高速測量表面，觸針法就顯得力不從心了。另外，由于橫向分辨率會受觸針直徑限制，不宜對超光滑表面的測量。

4.光切法測量

所謂光切法就是用一狹窄的扁平光束以一定的傾斜角照射到被測表面上，光束在被測表面上發(fā)生反射，將表面微觀粗糙度用顯微鏡放大成像進(jìn)行觀測。測量儀器用光切顯微鏡，有JSG型和9J型。它可用于測量車、銑、刨及其他類似方法加工的金屬外表面，還可觀察木材、紙張、塑料、電鍍層等表面。從目鏡觀察表面粗糙度輪廓圖像，用測微裝置測量Rz值，也可以通過測量描繪出的輪廓圖像，再計算Ra值，因其方法較繁瑣而不常用，適用于計量室測量表面粗糙度Rz為0.8~100μm（相當(dāng)于Ra值為0.16~20μm）的平面和外圓柱表面。

圖光切法原理

5.干涉法測量

干涉法是利用干涉顯微鏡測量表面粗糙度，聯(lián)合運(yùn)用干涉原理和顯微放大原理。對測量面垂直高度方向的微觀不平度通過光波干涉法進(jìn)行放大測量，對表面粗糙度的水平參數(shù)通過顯微放大系統(tǒng)測量。干涉顯微鏡具有表面信息直觀和測量精度高等優(yōu)點，而且一次就可測定一塊面積。根據(jù)分光方案的不同，分光路干涉顯微鏡可分為Michelson，Mirau和Linik三種。

干涉法主要用于測量表面粗糙度的Ry和Rz參數(shù)，這種方法適宜測量Rz值為0.063~1.0μm（相當(dāng)于Ra值為0.01~0.16μm）的平面、外圓柱面和球面。

6.散射法測量

散射法是采用光強(qiáng)對比來評價表面結(jié)構(gòu)的一種方法。光源發(fā)射的光波通過光學(xué)系統(tǒng)平行或發(fā)散地入射到被測工件表面，被測件表面反射光波所反映的被測件表面形狀的光學(xué)信息由與光學(xué)信息相關(guān)的各種形式的光電傳感器和后處理電路予以處理。

對于表面粗糙度數(shù)值較小的表面，散射光能較弱，反射光能較強(qiáng)；反之，表面粗糙度數(shù)值較大的表面，散射光能較強(qiáng)，反射光能較弱。

基于光學(xué)散射原理的表面粗糙度檢測方法，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于集成產(chǎn)品、動態(tài)響應(yīng)好、適于在線測量等優(yōu)點。該方法的缺點是測量精度不高，用于超光滑表面粗糙度的測量還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

這種方法適宜測量Ra值為0.012~2.0μm的平面、外圓柱面和球面、樣塊等。也可以用來測量零件表面劃線、鍍層等深度。

7.光學(xué)探針法

原理上類似機(jī)械探針式測量方法，探針改用聚焦光束取代金剛石針尖，表面輪廓高度的變化通過檢測焦點誤差來實現(xiàn)。目前采用的有激光三角法探針、光學(xué)臨界角法探針、像散法探針、共焦掃描探針、基于光纖的光學(xué)針掃描法等。

光學(xué)探針式測量系統(tǒng)的測量范圍比其他方法要大許多，它不僅能測量局部表面的粗糙度，還能精確測量1mm范圍內(nèi)的表面形狀變化，以及檢測表面的微小缺陷。

除了以上幾種測量方法之外還有激光法（激光全息法、激光光斑法、激光散斑法）、氣動法、電容法、熱比較法、微波法、紅外輻射法、電子顯微鏡法、光纖傳感法、原子力法、X射線干涉技術(shù)等多種方法，還有基于計算機(jī)視覺的粗糙度測量方法等。

以下是關(guān)于表面結(jié)構(gòu)的部分標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 131-2006《技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法》

GB/T 1031-2009《表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》

GB/T 3505-2009《表面結(jié)構(gòu)輪廓法術(shù)語、定義及表面結(jié)構(gòu)參數(shù)》

GB/T 6062-2009《表面結(jié)構(gòu)輪廓法接觸（觸針式）儀器的標(biāo)稱特性》