武汉理工大学机电工程实验实训中心

1. 机械基础实验 形位误差测量——表面粗糙度的测量 武汉理工大学机电工程实验实训中心

2. 一、实验目的 1、建立对于表面粗糙度的感性认识 2、了解用光切法显微镜测量表面粗糙度的原理及方法

3. 二、仪器及测量原理说明 1、测量仪器 ⑴光切显微镜 ⑵被测工件

4. 二、仪器及测量原理说明 2、光切显微镜的测量原理 光切显微镜是利用被测表面能反射光的特性，根据光切法原理制成的光学仪器，其测量原理如图所示，被测表面为P1-P2阶梯表面，当一平行光束从45度方向投射到阶梯表面时，即被折成S1和S2两段，从垂直于光束的方向上就可以在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大像S1'S2'，同时距离h也被放大为h1'。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。

5. 二、仪器及测量原理说明 3、显微镜的光学系统图 如图为光切显微镜的光学系统图，由光源1发出的光，经聚光镜2，狭缝3，物镜4以45度方向投射到被测表面上，调整仪器使反射光束经物镜5成像在目镜分划板6上，光束在被测上表面的S1点反射，在下表面S2点反射，它们各成像于分划板6的S1’和S2’，距离h1被放大为h1‘，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图3－4（b）），光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像h1'，测量h1'即可求出被测表面的不平高度h2。

6. 三、测量步骤 1.按被测表面轮廓特点，确定取样长度l，几种常用 的机械加工方法的最小测量长度见下表。 2.估计被测表面的粗糙度，选择适当的物镜，装在仪器 上。 3.将零件擦净后放在仪器工作台上，通过变压器接通电 源。

7. 三、测量步骤 4.粗调节：用手拖住横臂2，松开锁紧钉1。旋升转动螺母4，使镜头对准被测表面上方，上下移动横臂2，直到在目镜中看到绿色光带和光面轮廓不平度的影象，然后旋紧螺钉1，调节中要避免物镜与被测表面发生碰撞。 5.细调节：在目镜中观察，并转动微调手轮3，使视场中央出现最狭窄且一边最清晰的光带。

8. 三、测量步骤 6. 转动测微目镜头，使十字线的水平线和光带轮廓中线平行，并以此水平线做为测量的基准线，旋转测微目镜头的刻度套筒12，使目镜中十字线的水平线（基准线）分别与轮廓的峰顶和谷底相切，丛刻度筒12中读出峰和谷的数值h1，h2……hm，在取样长度l内，测出5个峰和5个谷的数值，然后按公式算出10点的平均高度值Rz。 7. 纵向移动工作台，按上述步骤在平定长度内，测出几个取样长度的Rz的值，取其平均值作为被测表面的微观不平度十点的高度Rz值。 8. 填好实验报告，判断零件的适用性。

9. 三、测量步骤 表面粗糙度测量步骤录像

10. 四、注意事项 1、小心调整仪器，物镜不能与工件接触 2、切勿使镜头表面上沾上防锈油，否则 图象模糊不清 3、测量圆柱体工件时，应使光带落在最 高母线上，才能获得清晰的轮廓。

11. 五、思考题 1、用光切显微镜能测Ra？ 2、为什么光带的上、下边缘不能 同时达到清晰程度？