專利名稱:表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)及其加工的制作方法
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域：
屬于不規(guī)則表面及輪廓的計(jì)量。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織確定的ISO/DP5436標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了采用單向不規(guī)則輪廓的D型校驗(yàn)樣板，作為觸針式表面粗糙度量儀的校驗(yàn)基準(zhǔn)，西德PTB(PHYSIKALISCH-TECHNISCHE BUNDESANSTAIT已研制出符合ISO/DP5436技術(shù)要求的D型校驗(yàn)樣板。該樣板工作表面的測量區(qū)域由若干段呈周期性重復(fù)的單向不規(guī)則輪廓的表面組成每段重復(fù)的周期，即每段單向不規(guī)則輪廓的寬度，對應(yīng)于表面粗糙度測量中的評定長度。見參考文獻(xiàn)〔1〕、〔2〕。
這種校驗(yàn)樣板，是采用磨輪在高精度專用設(shè)備上磨削加工的，輪廓的算術(shù)平均偏差Ra為0.15μm至1.5μm，對應(yīng)的評定長度為4mm。見參考文獻(xiàn)〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕。
上述校驗(yàn)樣板無法標(biāo)出測量區(qū)域單向不規(guī)則輪廓的起點(diǎn)，因此，只能校驗(yàn)觸針式量儀的輪廓算術(shù)平均偏差，而不能對各種表面粗糙度量儀和測試方法測量的粗糙度輪廓圖形進(jìn)行標(biāo)定和比對。另外，由于這種校驗(yàn)基準(zhǔn)采用磨削工藝進(jìn)行加工，Ra只能達(dá)到0.15μm至1.5μm，不能滿足Ra為0.015μm至0.15μm的高精度表面粗糙度計(jì)量測試的需要。
本發(fā)明的任務(wù)是(a)、提供一種可以標(biāo)出單向不規(guī)則輪廓起點(diǎn)的表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)，其Ra值為0.015μm至1.5μm;(b)、解決校驗(yàn)基準(zhǔn)的加工工藝。
解決任務(wù)的方法是在表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)的高精度工作表面的中部，分段加工出具有單向不規(guī)則輪廓表面的測量區(qū)域，每段單向不規(guī)則輪廓表面的寬度對應(yīng)于表面粗糙度測量中的評定長度(0.4mm或1.25mm或4mm)，整個(gè)測量區(qū)域由若干段呈周期性重復(fù)的單向不規(guī)則輪廓的表面組成。在測量區(qū)域的兩側(cè)或中間或兩側(cè)和中間有高精度平面，利用測量區(qū)域和高精度平面的交線來標(biāo)出單向不規(guī)則輪廓的起點(diǎn)。
測量區(qū)域的單向不規(guī)則輪廓表面可以按照兩種方式制造，第一種方式，測量區(qū)域由若干段連續(xù)的單向不規(guī)則輪廓表面組成，其表面粗糙度的輪廓算術(shù)平均偏差Ra為0.015μm至1.5μm范圍內(nèi)，主要用于校驗(yàn)表面粗糙度量儀的各種測量參數(shù)的數(shù)值。第二種方式，測量區(qū)域由若干段不連續(xù)的單向不規(guī)則輪廓表面組成，中間以高精度表面隔開，用于檢查在相鄰評定長度上單向不規(guī)則輪廓的周期重復(fù)性。二者都可對表面粗糙度量儀和測試方法測試的輪廓圖形進(jìn)行標(biāo)定和比對。
采用本發(fā)明的表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)，不僅可對觸針式表面粗糙度量儀的輪廓算術(shù)平均偏差Ra、輪廓十點(diǎn)平均高度Rz、輪廓最大高度Ry、輪廓平均波距Sm等參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，并使其校驗(yàn)范圍由Ra為0.15μm至1.5μm擴(kuò)大到Ra為0.015μm至1.5μm，還可對各種表面粗糙度量儀和測試方法測量的表面粗糙度輪廓圖形進(jìn)行標(biāo)定和比對。例如，可對觸針式表面粗糙度量儀、光學(xué)干涉顯微鏡、雙管顯微鏡、掃描電鏡測試表面粗糙度的輪廓圖形進(jìn)行標(biāo)定和比對;可對表面形貌三維測試方法和儀器進(jìn)行標(biāo)定和比對;作為摩擦、磨損、潤滑理論研究中的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)手段，還可以對磨損前后表面形貌的變化過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比對。
采用本發(fā)明的校驗(yàn)基準(zhǔn)對觸針式表面粗糙度量儀進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，由于采用了高精度平面作為傳感器導(dǎo)頭的支承面，與現(xiàn)有校驗(yàn)樣板相比，可減少導(dǎo)頭運(yùn)動(dòng)誤差對測試結(jié)果的影響。
本發(fā)明的表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)在專門設(shè)計(jì)的研磨設(shè)備上進(jìn)行加工，在加工具有單向不規(guī)則輪廓的測量區(qū)域之前，首先采用研磨的方法對該基準(zhǔn)的工作表面進(jìn)行預(yù)加工，使其成為表面粗糙度和不平度誤差極小的高精度平面。然后根據(jù)測量區(qū)域Ra值的不同要求，選擇適當(dāng)粒度的研磨工具，在高精度平面的中部研磨出作為測量區(qū)域的單向不規(guī)則輪廓表面。在研磨平臺(tái)上開有兩條以上的溝槽，以便對單向不規(guī)則輪廓表面分段進(jìn)行加工，在研磨過程中采用可調(diào)節(jié)研磨壓力的專用研磨裝置，通過調(diào)節(jié)研磨壓力的大小，加工出不同Ra值的校驗(yàn)基準(zhǔn)。整個(gè)研磨過程在專用研磨設(shè)備的導(dǎo)軌的引導(dǎo)下進(jìn)行，其目的是保證在不同的法向截面內(nèi)單向不規(guī)則輪廓的均勻一致性。
利用附圖所示的例子，對發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1為一種表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)。
圖2為校驗(yàn)觸針式量儀時(shí)，傳感器導(dǎo)頭的兩種不同支承方式。
參照圖1，一種表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)，其測量區(qū)域(2)由若干呈周期性重復(fù)的單向不規(guī)則輪廓的表面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……組成。在圖1中，這些單向不規(guī)則輪廓表面按照連續(xù)方式制成，每段單向不規(guī)則輪廓表面的寬度對應(yīng)于表面粗糙度測量中的取樣長度(0.4mm、1.25mm或4mm)。在測量區(qū)域(2)的兩端具有高精度平面(1)，利用高精度平面(1)和測量區(qū)域(2)的交線來標(biāo)出測量區(qū)域單向不規(guī)則輪廓的起點(diǎn)。圖中±0.1μm，±0.2μm表示輪廓的相對高度。
在測量區(qū)域內(nèi)任意一段評定長度上測量，理論上都可獲得恒定的表面粗糙度參數(shù)的量值，以此對表面粗糙度量儀的測量參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。在測量區(qū)域的任意法向截面內(nèi)測量，都可以獲得完全相同的以S為起點(diǎn)，以E為終點(diǎn)的表面粗糙度輪廓圖形，以此對各種表面粗糙度量儀和測試方法測試的表面粗糙度輪廓圖形進(jìn)行標(biāo)定和比對。
圖2表示校驗(yàn)觸針式表面粗糙度量儀時(shí)，傳感器導(dǎo)頭的兩種不同支承方式。圖2a表示現(xiàn)有的單向不規(guī)則輪廓的校驗(yàn)樣板，傳感器導(dǎo)頭(3)和觸針(4)都與具有單向不規(guī)則輪廓的表面(2)相接觸，導(dǎo)頭的運(yùn)動(dòng)誤差會(huì)影響測試精度。圖2b表示本發(fā)明的校驗(yàn)基準(zhǔn)，傳感器導(dǎo)頭(3)與高精度平面(1)接觸，觸針(4)與測量區(qū)域的單向不規(guī)則輪廓表面(2)接觸，可以大大減少導(dǎo)頭運(yùn)動(dòng)誤差對測試結(jié)果的影響。
參考文獻(xiàn)〔1〕ISO/DP5436 Calibration specimens -stylus instruments-types，calibration and use of specimens，January，1980.
〔2〕PTB-RAUHNORMALE zum Prüfen von oberflaechenmessgeraeton.
〔3〕Hillmann，W.Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Rauheitsmessung.Technisches Messen tm，Heft 6(1980)，S.209-218.
〔4〕Haesing，J.Herstellung und Eigenschaften von Referenznormalen für das Einstellen von Oberflaechenmessgerae-ten.Werkstattstechnik 55(1965)S.380-382.
〔5〕Hillmann，W.;Eckolt，K.PTB-Normale zum Kalibrieren von Oberflaechenmessgeraeten.PTB-Bericht PTB-Me-5，Maerz 1974，S.79-83.
〔6〕RUBERT & CO LTD.Electro-formed roughness comparator Scales and specimens.P.19-20。
權(quán)利要求
1.一種表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)，其測量區(qū)域由若干段呈周期性重復(fù)的單向不規(guī)則輪廓的表面組成，其特征是測量區(qū)域(2)的兩側(cè)或和中間有一個(gè)以上的高精度平面(1)，利用高精度平面(1)與測量區(qū)域(2)的交線來標(biāo)出測量區(qū)域單向不規(guī)則輪廓的起點(diǎn)。
2.按權(quán)利要求
1所述的校驗(yàn)基準(zhǔn)，其特征是測量區(qū)域單向不規(guī)則輪廓的算術(shù)平均偏差Ra為0.015μm至1.5μm。
3.一種表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)的加工工藝，其特征是采用研磨方法加工。
4.按權(quán)利要求
3所述的加工工藝，其特征是(1)在預(yù)先加工的高精度平面的中部，分段研磨出具有單向不規(guī)則輪廓的測量區(qū)域;(2)研磨平臺(tái)上開有兩條以上的溝槽;(3)采用可調(diào)節(jié)研磨壓力的研磨裝置;(4)在專用研磨設(shè)備的導(dǎo)軌的引導(dǎo)下進(jìn)行研磨。
專利摘要
一種表面粗糙度量儀校驗(yàn)基準(zhǔn)及其加工，現(xiàn)有的校驗(yàn)樣板無法標(biāo)出輪廓的起點(diǎn)，只能校驗(yàn)觸針式量儀的Ra值(0.15μm-1.5μm)。本發(fā)明采用研磨工藝，在高精度平面的中部分段加工出具有單向不規(guī)則輪廓的測量區(qū)域。利用高精度平面和測量區(qū)域的交線來標(biāo)出單向不規(guī)則輪廓的起點(diǎn)，Ra值可達(dá)0.015μm-1.5μm。除可用于校驗(yàn)觸針式量儀的Ra值外，還可對各種粗糙度量儀、測試方法的測量參數(shù)和輪廓圖形進(jìn)行標(biāo)定和比對。
文檔編號(hào)G01B5/28GK85102013SQ85102013
公開日1986年12月31日 申請日期1985年7月3日
發(fā)明者宋俊峰 申請人:宋俊峰導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan