Talysurf_6型触针式轮廓仪测量表面质量的特点

Talysurf-6型是由标准件设计而成的测量表面质量的仪器系统。微机已编好程序,可供用户选择相应的粗糙度、波度及未滤波参数,还可进行统计分析。随着生产和科研的发展,表面粗糙度的测量与分析愈来愈引起人们的重视,评定参数逐步增加,对测量的范围及精度也提出了更高的要求。

表面粗糙度的测量手段可以分为二大类,一类是非接触式测量,例如干涉测量法、光切测量法;另一类是接触式测量,Talysurf-6型轮廓仪就是采用了后一类测量方法。两者各有优缺点,前者的优点在于测量过程中不与被测表面接触,因而不会对被测表面的形貌产生影响,不足的是对被测工件形状、表面光学性质等有种种限制,测量结果的数显、记录及计算机处理都比较困难。所以目前表面粗糙度的测量主要采用后者,本文谈谈Talysurf-6型触针式轮廓仪的使用体会。

触针法测量,即传感器的触头(触针)直接与被测表面接触,当触针在被测表面上移动时,触针便随表面轮廓起伏而起伏,通过传感器把触针的上下位移转换成电信号,然后加以放大和处理,就可以得到表面轮廓的信息。这种测量方法简单、灵活,获得信息全面、可靠,并可方便地利用计算机进行处理。目前这种触针式轮廓仪发展较快,规格也比较齐全,Talysurf-6型轮廓仪就是这一类高精度测量仪器,配有微电脑,融测量与分析为一体,功能很强,可供实验室进行表面研究用,借助专用附件还可对内孔、球面、圆弧面、刀口面等各种形状的表面进行测量。

该测量仪器是用触针形式,因此我们先以触针对表面的影响进行分析。触针式轮廓仪不仅能给出表面粗糙参数值,同时能给出被测表面的轮廓放大图形。应该注意的是由于垂直放大倍率( VV)与水平放大倍率( VH)不相同(通常VV≥VH),往往会给人们造成一种错觉,即表面微观轮廓的斜率很大,担心常用触针的锥角太大,无法落入谷底,实际上绝大部分表面微观轮廓的斜率是很小的,如图1所示。

　　实测车、铣、刨、磨、研和电火花加工所形成的表面,发现轮廓均方根斜率Δq大致落在6°~20°常用触针的锥形角60°,故对绝大多数表面是合适的。

要提高测量精度,合理选择触针头的圆弧半径是至关重要的。从分辨率的角度看,触针越尖越好,但尖的触针既难造,又保持不住,并且还会划伤工件表面。所以,普通触针的针尖圆弧半径r为2~10μm。根据我们的经验,在测量中若发现S2/Rz值(S为峰峰间的平均节距;Rz为十点平均高度差)与触针圆弧半径在同一数量级,则应考虑选用半径更小的触针,通常若S2/Rz>10r则触针圆弧半径对测量的影响可以忽略。在理论上可以证明:假定表面轮廓为三角波如图2所示,若满足S2/Rz>10r则Ra的测量误差小于5%,Rz测量误差小于20%,这也说明触针圆弧半径的大小对Rz值的影响较为显著。