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表面粗糙度检测
日期：2025-06-01 18:48
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摘要：
表面粗糙度的检测方法有比较测量法、非接触测量法、接触测量法和模法
比较法是将被测表面与已知其评定参数值的粗糙度样板相比较，如被测表面较光滑时，可借肋于放大镜、比较显微镜进行比较，以提高检测精度。比较样板的选择应使其材料、形状和加方法与被测工件尽量相同。比较法简便实用，适合于车间条件下判断中、低精度的表面。比较法的判断准确程度在很大程度上与检验人员的技术熟练程度有关。
非接触测量法包括光切法、干涉法、激光反射法和激光全息法。光切法显微镜是利用“光切原理”测量表面粗糙度的方法。干涉法是干涉显微镜利用光波干涉原理在被测表面上产生干涉条纹，通过测量表面干涉条纹的弯曲度，实现对表面粗糙度的测量。激光反射法是通过激光束以一定的角度照射到被测表面，通过观测反射强弱测出表面粗糙度。激光全息法的基本原理是以激光照射被测表面，利用相干辐射，拍摄被测表面的全息照片获得一组表面轮廓的干涉图形，然后用硅光电池测量黑白条纹的强度分布，测出黑白条纹反差比，从而评定被测表面的粗糙度程度。
接触测量法常用的是针描法。针描法是利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过，被测表面的微观不平轮廓将使触针作垂直方向的位移。再通过传感器将位移变化量转换成电量的变化，经信号放大和积分计算后，在显示器上示出被测表面粗糙度的评定参数值。亦可由记录器绘制出被测表面的微观轮廓图形。按针描法原理设计制造的表面粗糙度测量仪器通常称为轮廓仪。根据转换原理的不同，可以有电感式轮廓仪、电容式轮廓仪、压电式轮廓仪等。轮廓仪可测Ra、Rz、 Ry 、S、Sm及tp等多个参数。
印模法是用塑性材料将被测表面复制下来制成印模，再对印模进行测量的间接方法。常用的印模材料有川蜡、石腊、塞璐珞、低熔点合金等。由于印模材料不可能完全填满被测表面的谷底，取下印模时又会使波峰被削平，因此印模的高度参数值通常比被测表面的高度参数实际值小，因此应根据实验结果进行修正。印模法一般适用于内表面粗糙度的检测。
螺纹的检测
螺纹的检测分综合检验和单项测量。
综合检验常用的量规是螺纹量规和光滑极限量规。用它们检验螺纹时，只能判断被检测螺纹是否合格，而不能测出螺纹参数的具体数值。螺纹量规分为螺纹塞规和环规，螺纹塞规和环规又分为“通规”和“止规”。综合检验的优点是效率高，适用于大批量生产。
单项测量是对螺纹的各参数如中径d2、螺距p、牙型半角α/2等分别进行测量，主要用于精密螺纹，如螺纹量规、测微螺杆等；其次在加工过程中，为分析工艺因素对各参数加工精度的影响，也要进行单项测量。该测量主要用于单件或小批量生产。常用的测量器具有螺纹百分尺、万能工具显微镜等。
圆柱渐开线齿轮的综合测量
综合测量可以分为单面啮合测量和双面啮合综合测量两种。
单面啮合测量的优点是被测齿轮与测量齿轮单面啮合，测量运动接近于使用过程，测量结果能连续地反映出齿轮所有啮合点上的误差，以及包括切向误差和径向误差的综合（如几何偏心与运动偏心，两偏心在工作中可能互相抵消，也可能彼此迭加，故单项误差评定齿轮质量是不完善的），能更充分而**的反映使用质量，且测量效率高，因此常用于成批生产的完工检验。单面啮合测量是在单啮仪上进行的。检测时使被测齿轮在公称中心距下与测量组件（测量齿轮或测量螺杆）单面啮合，测量其回转角的变化。
双面啮合综合测量是通过测量双啮中心距的变动来测量径向综合误差ΔF″i和一齿径向综合误差Δf″i的。齿轮双面啮合综合测量可在双面啮合综合检查仪进行。双面啮合综合测量的缺点是与齿轮工作状态不相符。其测量结果是轮齿两齿面误差的综合反映，且只能反映齿轮径向误差。
圆柱渐开线齿轮的单项参数测量
圆柱渐开线齿轮单项参数测量的主要参数有齿距的测量、齿圈径向跳动误差的测量、公法线长度的测量、齿形误差的测量、基节偏差的测量、齿厚偏差的测量
齿距的测量包括齿距累积误差(ΔFp)及齿距偏差(ΔFpt)两个参数的测量。各种齿距误差(ΔFp、、Δfpt)的测量仪器和方法虽各不相同，但其基本原理是相同的，可分为相对测量和**测量两种。将测量所得数据按不同方法进行处理，可以得到相应的误差值。
齿圈径向跳动ΔFr可以在专用齿轮跳动检查仪或万能测齿仪上测量，也可以用普通**座和千分表、圆棒、表架组合测量。该法效率较低，适用于单件、小批生产。
公法线长度可用公法线千分尺或公法线卡规测量。测量公法线长度时，要求测量器具的两平行测量面与被测齿轮的异侧齿面在分度圆附近相切。对于齿形角α=60º的齿轮，按n=（Z/9）+0.5选择跨齿数。
模数为中等大小的齿轮，其齿形误差一般在专用的渐开线检查仪上测量，小模数齿轮的齿形误差则可在投影仪或万能工具显微镜上测量。
基节偏可用基节仪、万能测齿仪测量，也可在万能工具显微镜上测量。测量前，先按公称基节Pb=πmcosα组合量块，并夹持在量块夹中，再以此调整活动量脚与固定量脚间距离，并把指示表对零。然后在均布方位测量6处，取其**值**的实际偏差作测量结果。
由于测量弧齿厚比较困难，通常都是测量弦齿厚，并以弦齿厚偏差代替弧齿厚偏差。通常用游标式或光学式齿厚卡尺以齿顶圆为定位基准测量齿厚，齿厚卡尺多用于测量中等精度以下的齿轮。因齿顶圆直径存在加工误差，为消除其对测量的影响，应用实际弦齿高代替
比较法是将被测表面与已知其评定参数值的粗糙度样板相比较，如被测表面较光滑时，可借肋于放大镜、比较显微镜进行比较，以提高检测精度。比较样板的选择应使其材料、形状和加方法与被测工件尽量相同。比较法简便实用，适合于车间条件下判断中、低精度的表面。比较法的判断准确程度在很大程度上与检验人员的技术熟练程度有关。
非接触测量法包括光切法、干涉法、激光反射法和激光全息法。光切法显微镜是利用“光切原理”测量表面粗糙度的方法。干涉法是干涉显微镜利用光波干涉原理在被测表面上产生干涉条纹，通过测量表面干涉条纹的弯曲度，实现对表面粗糙度的测量。激光反射法是通过激光束以一定的角度照射到被测表面，通过观测反射强弱测出表面粗糙度。激光全息法的基本原理是以激光照射被测表面，利用相干辐射，拍摄被测表面的全息照片获得一组表面轮廓的干涉图形，然后用硅光电池测量黑白条纹的强度分布，测出黑白条纹反差比，从而评定被测表面的粗糙度程度。
接触测量法常用的是针描法。针描法是利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过，被测表面的微观不平轮廓将使触针作垂直方向的位移。再通过传感器将位移变化量转换成电量的变化，经信号放大和积分计算后，在显示器上示出被测表面粗糙度的评定参数值。亦可由记录器绘制出被测表面的微观轮廓图形。按针描法原理设计制造的表面粗糙度测量仪器通常称为轮廓仪。根据转换原理的不同，可以有电感式轮廓仪、电容式轮廓仪、压电式轮廓仪等。轮廓仪可测Ra、Rz、 Ry 、S、Sm及tp等多个参数。
印模法是用塑性材料将被测表面复制下来制成印模，再对印模进行测量的间接方法。常用的印模材料有川蜡、石腊、塞璐珞、低熔点合金等。由于印模材料不可能完全填满被测表面的谷底，取下印模时又会使波峰被削平，因此印模的高度参数值通常比被测表面的高度参数实际值小，因此应根据实验结果进行修正。印模法一般适用于内表面粗糙度的检测。
螺纹的检测
螺纹的检测分综合检验和单项测量。
综合检验常用的量规是螺纹量规和光滑极限量规。用它们检验螺纹时，只能判断被检测螺纹是否合格，而不能测出螺纹参数的具体数值。螺纹量规分为螺纹塞规和环规，螺纹塞规和环规又分为“通规”和“止规”。综合检验的优点是效率高，适用于大批量生产。
单项测量是对螺纹的各参数如中径d2、螺距p、牙型半角α/2等分别进行测量，主要用于精密螺纹，如螺纹量规、测微螺杆等；其次在加工过程中，为分析工艺因素对各参数加工精度的影响，也要进行单项测量。该测量主要用于单件或小批量生产。常用的测量器具有螺纹百分尺、万能工具显微镜等。
圆柱渐开线齿轮的综合测量
综合测量可以分为单面啮合测量和双面啮合综合测量两种。
单面啮合测量的优点是被测齿轮与测量齿轮单面啮合，测量运动接近于使用过程，测量结果能连续地反映出齿轮所有啮合点上的误差，以及包括切向误差和径向误差的综合（如几何偏心与运动偏心，两偏心在工作中可能互相抵消，也可能彼此迭加，故单项误差评定齿轮质量是不完善的），能更充分而**的反映使用质量，且测量效率高，因此常用于成批生产的完工检验。单面啮合测量是在单啮仪上进行的。检测时使被测齿轮在公称中心距下与测量组件（测量齿轮或测量螺杆）单面啮合，测量其回转角的变化。
双面啮合综合测量是通过测量双啮中心距的变动来测量径向综合误差ΔF″i和一齿径向综合误差Δf″i的。齿轮双面啮合综合测量可在双面啮合综合检查仪进行。双面啮合综合测量的缺点是与齿轮工作状态不相符。其测量结果是轮齿两齿面误差的综合反映，且只能反映齿轮径向误差。
圆柱渐开线齿轮的单项参数测量
圆柱渐开线齿轮单项参数测量的主要参数有齿距的测量、齿圈径向跳动误差的测量、公法线长度的测量、齿形误差的测量、基节偏差的测量、齿厚偏差的测量
齿距的测量包括齿距累积误差(ΔFp)及齿距偏差(ΔFpt)两个参数的测量。各种齿距误差(ΔFp、、Δfpt)的测量仪器和方法虽各不相同，但其基本原理是相同的，可分为相对测量和**测量两种。将测量所得数据按不同方法进行处理，可以得到相应的误差值。
齿圈径向跳动ΔFr可以在专用齿轮跳动检查仪或万能测齿仪上测量，也可以用普通**座和千分表、圆棒、表架组合测量。该法效率较低，适用于单件、小批生产。
公法线长度可用公法线千分尺或公法线卡规测量。测量公法线长度时，要求测量器具的两平行测量面与被测齿轮的异侧齿面在分度圆附近相切。对于齿形角α=60º的齿轮，按n=（Z/9）+0.5选择跨齿数。
模数为中等大小的齿轮，其齿形误差一般在专用的渐开线检查仪上测量，小模数齿轮的齿形误差则可在投影仪或万能工具显微镜上测量。
基节偏可用基节仪、万能测齿仪测量，也可在万能工具显微镜上测量。测量前，先按公称基节Pb=πmcosα组合量块，并夹持在量块夹中，再以此调整活动量脚与固定量脚间距离，并把指示表对零。然后在均布方位测量6处，取其**值**的实际偏差作测量结果。
由于测量弧齿厚比较困难，通常都是测量弦齿厚，并以弦齿厚偏差代替弧齿厚偏差。通常用游标式或光学式齿厚卡尺以齿顶圆为定位基准测量齿厚，齿厚卡尺多用于测量中等精度以下的齿轮。因齿顶圆直径存在加工误差，为消除其对测量的影响，应用实际弦齿高代替
