中国石油大学互换性表面粗糙度实验报告.docx
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中国石油大学互换性表面粗糙度实验报告
中国石油大学表面粗糙度实验报告
1、实验目的
1.掌握表面粗糙度检测常用仪器的原理与使用方法
2.加深对符号Ra，Rz，Ry的理解
3.培养创新能力，讨论创新案例
4.通过对实验精密仪器的了解与操作，学会严格按照仪器说明书进行操作，杜绝操作失误造成的仪器损坏现象。
5.对于实验设备的认识，发现设备的不足或缺陷，创新思维设计新型的实验设备，完善实验检测条件。
2、实验用具
表面粗糙度样板，RM-20袖珍式表面粗糙度仪，微小孔轮廓检测实验装置（内含TR220-手持式粗糙度计）
3、实验步骤
1.老师讲解表面粗糙度仪和表面粗糙度样板的作用和使用方法。
2.表面粗糙度样板对两个不同加工方法的试件比较确定Ra值。
3.用RM-20袖珍式表面粗糙度仪检测1-6号六个平面的粗糙度，使用方法参考下文。
4.使用TR220手持式粗糙度计检测工件表面的粗糙度值，传输进入计算机软件，绘制成为精确地曲线。
4、实验内容与原理
1.比较法
将被测表面直接与表面粗糙度样板（图1）直接进行比较，前提是两者的加工方法和材料应该尽可能相同，否则将产生较大的误差。
可以用眼或者放大镜比较，也可用手摸，用指甲划动的感觉来判断被测表面的粗糙度，但是用于比较粗糙度的样板不能用手直接触摸，防止生锈——这种方法用于车间或者Ra值比较，这个比较的准确性很大程度上取决于检验人员的经验。
图1
2.RM-20袖珍式表面粗糙度仪使用方法
（1）仪器型号含义：
RM20
袖珍式（测量范围）特征代号
粗糙度
（2）部分名称（图2）
1、打开电源开关1（用完后要及时关闭）
2、传感器触针在仪器的底部，有一个塑料保护盖，使用时摘下保护盖，传感器触针格外小心，不要乱用手触摸，那是仪器的关键部位。
3、电压不足的时候，要及时充电，出现异常，及时报告。
4、按键3可以选择切换Ra和Rz，不用重复测量，手指中部按压3可以循环切换两个数值。
5、按键4是选择不同的取样长度，对应不同的取样范围，如下
0.25mmRa0.05-0.15um
0.80mmRa0.10-2.50um
2.50mmRa1.50-15.0um
6、测量分三个步骤：
启动—运行—运行结束，将仪器
部位对准被测工件表面，用手指轻按图1中的1键，传感器开始移动，然后屏幕自动示数实际测量值，待传感器返回起始位置，运行结束，等待两秒，等待机器稳定，可以取下读数，一次结束才可以进行下次。
7、溢出显示：
F示数表明Ra值比较小，超出选择的取样长度的测量范围，应该依次选择下一档2.50→0.80→0.25，若显示￡则表示工件Ra比较大，应该依次选择上一档0.25→0.80→2.50。
8、保养：
充电时先把仪器电源关掉，充电大约10-15H，并且每隔一段时间就要校核仪器的误差，应用自带的样块，若误差在±12%，则仪器可以正常使用。
3.TR220-手持式粗糙度计
测量原理：
测量工件表面粗糙度的时候，将传感器放在工件被测表面，由仪器内部驱动机构带动传感器在工件表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受表面粗糙度，触针会因此产生位移，其使传感器内部电感线圈电感量变化从而在相敏整流器的输出端输出一个与被测粗糙度成正比的模拟信号，信号经过一系列数据处理成为显示器输出信号。
轮廓算术平均偏差Ra的定义是：
在取样长度内轮廓偏距的算术平均值。
TR220手持式粗糙度仪适用于生产现场，可测量多种机加工零件的表面粗糙度，根据选定的测量条件计算相应的参数，在液晶显示器上清晰地显示出全部测量参数和轮廓图形。
特点：
●多参数测量：
Ra、Rz、Ry、Rp、Rm、RSm、RS等参量；
●高精度电感传感器；
●RC、PC-RC、GAUSS、D-P四种滤波方式；
●采用DSP芯片进行控制和数据处理，速度快，功耗低；
●机电一体化设计，体积小，重量轻，使用方便；
●可选配曲面传感器、小孔传感器、测量平台、传感器护套、接长杆等附件。
TR220手持式粗糙度仪的测量原理很简单，测量工件表面粗糙度时，将传感器放在工件被测表面上，由仪器内部的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，DSP芯片将采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在液晶显示器上读出，也可在打印机上输出，还可以与PC机进行通讯。
下面介绍一下该粗糙度仪的各部分名称：
TS100传感器结构图
控制面板图
操作步骤：
1、开机，按下电源键。
2、（a）查电压
（b）擦干净被测表面
（c）检查仪器是否正确、平稳放在被测表面
（d）传感器的运行轨迹必须垂直于被测工件表面的加工纹理方向
3、零位调整。
轻按回车键，显示当前触针的相对位置。
通过初调，微调保证触针在零点位置。
4、计量条件选择。
取样长度2.5mm评定长度5mm量程±80um
5、与磁性表架连可以在线采集。
五、实验记录
1.表面粗糙度样板比较法
编号
工件材料
加工方法
Ra/um
表面几何形状
1
45#
立铣
6.3
弧状
2
45#
车床
3.2
竖状
2.RM-20表面粗糙度仪测量
工件材料：
碳化硅；工件加工方法：
电火花；
取样长度：
2.5mm；测量范围：
0.05-15.0um
编号
Ra/um
Rz/um
1
4.7
31.8
2
3.9
28.5
3
2.3
19.3
4
3.5
27.4
5
3.3
24.5
6
4.9
35.1
3.TR220-手持式粗糙度计
工件材料：
碳化硅;加工方法：
电火花；测量范围：
0.005~16.0um
取样长度：
2.5mm，测量数据如下图：
6、实验总结
这次实验我们对于粗糙度有了一定的了解和掌握，我们知道面粗糙度影响零件的耐磨性。
表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。
通过查资料得知，表面粗糙度影响配合性质的稳定性，影响零件的疲劳强度，影响零件的抗腐蚀性，影响零件的密封性，影响零件的接触刚度，影响零件的测量精度。
此外表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。
所以说对与表面粗糙度的研究是一个非常重要的项目，同时在石油行业和机械制造业上的应用也是非常大的比例。
这次实验是应用精密仪器测量实验数据的例子，为了保证实验的误差尽可能的符合理论值，一个办法就是应用精密仪器进行测量，这样在仪器上的误差就会大大减少，同时我们本身实验者的操作步骤也是需要我们注意的。
同时实验仪器也给了我们一些思路，比如说RM-20表面粗糙度计这个仪器本身很精密，但是它的三防特性不好，而对于我们机械专业的人来说，未来在工地等条件艰苦的地方肯定比在办公室时间长，这就要求我们有一个能够防水防震的实验仪器方便携带使用，同时又不会影响它的使用精度，这也是我们一直追求的高素质的精密仪器的愿望，是对我们创新发明思维的一个开拓和应用。
通过上网查资料，我了解到很多的表面粗糙度仪器，有3D轮廓的，有触针式的，还有为了方便携带，将计算机放置在桌子上，而粗糙计通过内置的蓝牙和笔记本连接，支持一机多测头的方便应用，可以适用于多方面的测量，节约了时间，减少杂乱的各种接口电线，节省了大部分的空间，同时也方便检测人员在现场的方便携带和检测
看了老师创新性的例子——微小孔轮廓检测实验装置的开发研究，老师应用各种实验室本应该报废的仪器和支架，创造了一个可以综合实验应用的实验装置，启发了我们创新无处不在，只要我们肯动脑子多去想想，多去观察生活中的事情，可能会有新的灵感和发现。
7、
创新点
一种新型垃圾篓
在我们学生教学楼，白领办公室经常可见的就是这种垃圾桶，它应用广泛，它的普遍性说明了一种时代的意义，但是同时问题也随之而来，大多数人都是坐在座位上的学习工作的，在大多时候，他们将产生的废纸等垃圾团成一个团，然后随手仍向垃圾篓，这就导致有的纸团仍不进去，在垃圾篓外边的地上存在很多的垃圾的现象，这给垃圾打扫增加了新的困难，根本就起不到垃圾篓的直接作用，这样无疑是在增加困难。
我的设想是在垃圾桶上方再加一个倒立的圆台形状的辅助装置，上下两部分是通透的，放置在垃圾篓上部，它的倾斜角度比垃圾篓更大，因为这样的目标比较大，在垃圾的投放问题上就更简单，更有利于垃圾顺利投入到垃圾篓中，方便我们自己的同时也给后期的打扫减小难度，节约时间，方便打扫人员尽快的收拾好垃圾，并且也有利于自己学习办公环境的清洁。
8、测量表面粗糙度的先进仪器
1.3D光学表面轮廓仪
NexView3D光学表面轮廓仪擅长测量各种表面的微观形貌，从超光滑到非常粗糙的表面，都能准确计量。
无论视场范围多大均可以达到亚纳米级的测量精度。
可以测量平面度、粗糙度、大的台阶、薄膜和陡坡等。
测试范围从小于1纳米到20000微米。
•超强的测试范围
可以测试所有类型的表面，从粗糙到超光滑，包括薄膜、陡坡、和台阶。
•计量能力体现
优越的精度和重复性能够满足最严苛的测试需求
•抗震技术
几乎可以在任何环境下都能正常工作
•ISO25178表面测量国际标准
•全新版面的工作流程软件
功能更强大，操作更简便易学
•流线型设计
无需手动操作，全自动化控制
2. 178系列—便携式表面粗糙度测量仪
Surftest（表面粗糙度测量仪）SJ-400
配备有符合最新ISO,DIN,ANSI,和JIS标准的36种粗糙度评价参数。
•一个宽范围、高分辨率的检测器和一个直接驱动元件，提供了在同类产品中更优越的高精度测量。
<范围／分辨率>——800μm/0.000125μm（8μm测量范围）
<直线度／移动长度>——SJ-401驱动部:
0.3μm/25mm
•无轨检测器和弧形表面补偿功能使它能有效地评价圆柱体表面粗糙度。
•特细的阶差，直线度、波度均可用无轨测量功能测出。
•测量数据可通过RS-232C接口电缆（选件）由外部PC输出。
•带有粗糙度标准板。
•由数字滤波功能可得到全真的表面粗糙度轮廓图。
•GO/NG判断功能。
•自动校正功能。
九、表面粗糙度检测方法
粗糙度是指工作已加工表面不光滑的程度。
在切削加工过程中由进给而造成的切削痕迹是以波峰波谷形式出现,而峰谷高度很小,一般多为零点几微米,因此表面粗糙度属于零件表面的微观形状误差。
其测量方法有：
直接测量法；比较测量法；印模法；综合测量法；光切法。
现在用下表简单叙述表面粗糙度的检测方法：
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