粗糙度测量仪(表面粗糙度仪)是用于检测物体表面微观不平度(粗糙度)的精密仪器,通过接触式或非接触式方法测量表面轮廓参数,广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域,确保产品表面质量符合设计标准。
粗糙度测量仪
粗糙度测量仪的使用需遵循 “准备→校准→测量→数据处理” 的流程,确保操作规范以获得准确结果。以下是详细步骤及注意事项:
一、测量前准备
1. 环境与设备检查
环境要求:
温度控制在 20±2℃(避免温度剧烈变化导致仪器或工件热变形);
远离振动源(如机床、风扇)和强电磁干扰(如电焊机),必要时使用防震台;
清洁工作台面,避免粉尘、油污影响工件放置稳定性。
设备检查:
确认仪器电源连接正常(电池款需电量充足),开机后自检无报错(如 “E01” 等错误代码需排查故障);
检查探针(接触式):金刚石针尖无磨损、变形,若针尖有缺口需更换(磨损会导致测量值偏小);
检查光学镜头(非接触式):镜头表面无灰尘、指纹,可用专用镜头纸轻轻擦拭。
2. 工件处理
用无水乙醇或专用清洁剂擦拭被测表面,去除油污、铁屑、氧化皮等杂质(杂质会被误判为粗糙度特征);
若工件有磁性,需先消磁(如用退磁器),避免吸附铁屑影响探针或光学测量;
对于曲面、内孔等特殊表面,准备适配的工装夹具(如 V 型块固定轴类工件,内孔专用测杆)。
二、仪器校准(关键步骤,确保精度)
校准是消除系统误差的核心,需使用标准粗糙度样块(需经计量认证,如 Ra=0.8μm、Ra=3.2μm):
接触式测量仪校准:
将标准样块平稳放置在工作台上,确保样块表面与仪器测量方向平行;
选择与样块参数匹配的测量模式(如 “Ra”“Rz”)和取样长度(如 0.8mm、2.5mm,需与样块标注一致);
移动探针至样块平整区域,降下探针使其轻触表面(接触压力约 0.1-0.5mN,避免用力过大损坏针尖);
启动校准程序,仪器自动测量样块并与标准值对比,偏差需≤10%(如标准 Ra=0.8μm,测量值应在 0.72-0.88μm 范围内),否则需通过仪器 “校准” 功能修正。
非接触式测量仪校准:
放置标准样块,调整激光 / 白光光路,确保光斑清晰聚焦在样块表面(通过屏幕观察图像清晰度);
选择对应参数模式,执行校准程序,仪器通过样块反射光校准光学系统偏差,完成后保存校准数据。
三、正式测量操作
1. 放置工件与定位
将工件固定在工作台上(平面工件用夹具压紧,轴类工件用 V 型块支撑),确保测量过程中无晃动;
调整工件位置,使被测区域位于探针 / 镜头的测量范围内,且测量方向与表面加工纹理垂直(如车床加工的轴向纹理,测量方向需沿径向,避免纹理方向影响结果)。
2. 设置测量参数
取样长度(Lc):根据表面粗糙度等级选择(如 Ra≤0.025μm 选 0.08mm;0.025μm<Ra≤0.1μm 选 0.25mm;Ra>0.1μm 选 0.8mm 或 2.5mm,具体参考 GB/T 1031 标准);
评定长度(Ln):通常为取样长度的 5 倍(如 Lc=0.8mm 时,Ln=4mm),确保覆盖足够多的表面特征;
测量参数:根据需求选择(如机械加工常用 Ra,涂层表面常用 Rz),部分仪器可同时测量多个参数。
3. 执行测量
接触式:
手动或电动控制探针移动至被测区域上方,缓慢降下探针至接触表面(听到 “嘀” 声或屏幕显示 “接触”);
按下 “测量” 键,探针沿设定方向匀速扫描(速度通常 1-5mm/s),屏幕实时显示轮廓曲线;
测量结束后,探针自动抬起,记录显示的参数值(如 Ra=1.2μm)。
非接触式(激光 / 白光):
调整镜头焦距,使屏幕上的表面图像清晰(聚焦不准确会导致高度测量误差);
框选测量区域(避免包含工件边缘或缺陷),启动扫描,仪器通过光学信号重建轮廓并计算参数;
复杂曲面测量时,需设置多角度扫描或联动工作台移动,确保全面覆盖被测区域。
四、数据处理与记录
单次测量完成后,建议在同一区域重复测量 3-5 次,取平均值(减少随机误差,如表面局部缺陷的影响);
若测量值波动过大(偏差>15%),需检查工件是否固定牢固、探针是否磨损或光路是否偏移;
保存测量数据(可存储在仪器内存或导出至电脑),记录关键信息:工件编号、测量位置、参数值、测量日期、操作人员,便于追溯。
五、测量后维护
关闭仪器前,确保探针(接触式)处于抬起状态,避免碰撞;
清洁探针或镜头:接触式探针用软布蘸酒精轻轻擦拭,非接触式镜头用专用镜头纸清洁;
标准样块放回干燥盒保存,避免磕碰或污染;
仪器长期不用时,需断开电源,覆盖防尘罩。
注意事项
软质材料(如橡胶、塑料)测量:接触式需减小探针压力(≤0.1mN),避免表面变形;优先用非接触式仪器。
内孔测量:使用长测杆(长度需>孔深),确保探针能到达孔壁,测量方向与孔轴线垂直。
超光滑表面(Ra<0.02μm):需选择高分辨率仪器(垂直分辨率≤0.001μm),并在无尘环境中测量。
通过规范操作,粗糙度测量仪的测量误差可控制在 5% 以内,为产品表面质量判定提供可靠依据。