专利名称:表面粗糙度量仪校验基准及其加工的制作方法
本发明的技术领域：
属于不规则表面及轮廓的计量。
国际标准化组织确定的ISO/DP5436标准中，规定了采用单向不规则轮廓的D型校验样板，作为触针式表面粗糙度量仪的校验基准，西德PTB(PHYSIKALISCH-TECHNISCHE BUNDESANSTAIT已研制出符合ISO/DP5436技术要求的D型校验样板。该样板工作表面的测量区域由若干段呈周期性重复的单向不规则轮廓的表面组成每段重复的周期，即每段单向不规则轮廓的宽度，对应于表面粗糙度测量中的评定长度。见参考文献〔1〕、〔2〕。
这种校验样板，是采用磨轮在高精度专用设备上磨削加工的，轮廓的算术平均偏差Ra为0.15μm至1.5μm，对应的评定长度为4mm。见参考文献〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕。
上述校验样板无法标出测量区域单向不规则轮廓的起点，因此，只能校验触针式量仪的轮廓算术平均偏差，而不能对各种表面粗糙度量仪和测试方法测量的粗糙度轮廓图形进行标定和比对。另外，由于这种校验基准采用磨削工艺进行加工，Ra只能达到0.15μm至1.5μm，不能满足Ra为0.015μm至0.15μm的高精度表面粗糙度计量测试的需要。
本发明的任务是(a)、提供一种可以标出单向不规则轮廓起点的表面粗糙度量仪校验基准，其Ra值为0.015μm至1.5μm;(b)、解决校验基准的加工工艺。
解决任务的方法是在表面粗糙度量仪校验基准的高精度工作表面的中部，分段加工出具有单向不规则轮廓表面的测量区域，每段单向不规则轮廓表面的宽度对应于表面粗糙度测量中的评定长度(0.4mm或1.25mm或4mm)，整个测量区域由若干段呈周期性重复的单向不规则轮廓的表面组成。在测量区域的两侧或中间或两侧和中间有高精度平面，利用测量区域和高精度平面的交线来标出单向不规则轮廓的起点。
测量区域的单向不规则轮廓表面可以按照两种方式制造，第一种方式，测量区域由若干段连续的单向不规则轮廓表面组成，其表面粗糙度的轮廓算术平均偏差Ra为0.015μm至1.5μm范围内，主要用于校验表面粗糙度量仪的各种测量参数的数值。第二种方式，测量区域由若干段不连续的单向不规则轮廓表面组成，中间以高精度表面隔开，用于检查在相邻评定长度上单向不规则轮廓的周期重复性。二者都可对表面粗糙度量仪和测试方法测试的轮廓图形进行标定和比对。
采用本发明的表面粗糙度量仪校验基准，不仅可对触针式表面粗糙度量仪的轮廓算术平均偏差Ra、轮廓十点平均高度Rz、轮廓最大高度Ry、轮廓平均波距Sm等参数进行校验，并使其校验范围由Ra为0.15μm至1.5μm扩大到Ra为0.015μm至1.5μm，还可对各种表面粗糙度量仪和测试方法测量的表面粗糙度轮廓图形进行标定和比对。例如，可对触针式表面粗糙度量仪、光学干涉显微镜、双管显微镜、扫描电镜测试表面粗糙度的轮廓图形进行标定和比对;可对表面形貌三维测试方法和仪器进行标定和比对;作为摩擦、磨损、润滑理论研究中的一项实验手段，还可以对磨损前后表面形貌的变化过程进行实验比对。
采用本发明的校验基准对触针式表面粗糙度量仪进行校验时，由于采用了高精度平面作为传感器导头的支承面，与现有校验样板相比，可减少导头运动误差对测试结果的影响。
本发明的表面粗糙度量仪校验基准在专门设计的研磨设备上进行加工，在加工具有单向不规则轮廓的测量区域之前，首先采用研磨的方法对该基准的工作表面进行预加工，使其成为表面粗糙度和不平度误差极小的高精度平面。然后根据测量区域Ra值的不同要求，选择适当粒度的研磨工具，在高精度平面的中部研磨出作为测量区域的单向不规则轮廓表面。在研磨平台上开有两条以上的沟槽，以便对单向不规则轮廓表面分段进行加工，在研磨过程中采用可调节研磨压力的专用研磨装置，通过调节研磨压力的大小，加工出不同Ra值的校验基准。整个研磨过程在专用研磨设备的导轨的引导下进行，其目的是保证在不同的法向截面内单向不规则轮廓的均匀一致性。
利用附图所示的例子，对发明做进一步说明。
图1为一种表面粗糙度量仪校验基准。
图2为校验触针式量仪时，传感器导头的两种不同支承方式。
参照图1，一种表面粗糙度量仪校验基准，其测量区域(2)由若干呈周期性重复的单向不规则轮廓的表面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……组成。在图1中，这些单向不规则轮廓表面按照连续方式制成，每段单向不规则轮廓表面的宽度对应于表面粗糙度测量中的取样长度(0.4mm、1.25mm或4mm)。在测量区域(2)的两端具有高精度平面(1)，利用高精度平面(1)和测量区域(2)的交线来标出测量区域单向不规则轮廓的起点。图中±0.1μm，±0.2μm表示轮廓的相对高度。
在测量区域内任意一段评定长度上测量，理论上都可获得恒定的表面粗糙度参数的量值，以此对表面粗糙度量仪的测量参数进行校验。在测量区域的任意法向截面内测量，都可以获得完全相同的以S为起点，以E为终点的表面粗糙度轮廓图形，以此对各种表面粗糙度量仪和测试方法测试的表面粗糙度轮廓图形进行标定和比对。
图2表示校验触针式表面粗糙度量仪时，传感器导头的两种不同支承方式。图2a表示现有的单向不规则轮廓的校验样板，传感器导头(3)和触针(4)都与具有单向不规则轮廓的表面(2)相接触，导头的运动误差会影响测试精度。图2b表示本发明的校验基准，传感器导头(3)与高精度平面(1)接触，触针(4)与测量区域的单向不规则轮廓表面(2)接触，可以大大减少导头运动误差对测试结果的影响。
参考文献〔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。
权利要求
1.一种表面粗糙度量仪校验基准，其测量区域由若干段呈周期性重复的单向不规则轮廓的表面组成，其特征是测量区域(2)的两侧或和中间有一个以上的高精度平面(1)，利用高精度平面(1)与测量区域(2)的交线来标出测量区域单向不规则轮廓的起点。
2.按权利要求
1所述的校验基准，其特征是测量区域单向不规则轮廓的算术平均偏差Ra为0.015μm至1.5μm。
3.一种表面粗糙度量仪校验基准的加工工艺，其特征是采用研磨方法加工。
4.按权利要求
3所述的加工工艺，其特征是(1)在预先加工的高精度平面的中部，分段研磨出具有单向不规则轮廓的测量区域;(2)研磨平台上开有两条以上的沟槽;(3)采用可调节研磨压力的研磨装置;(4)在专用研磨设备的导轨的引导下进行研磨。
专利摘要
一种表面粗糙度量仪校验基准及其加工，现有的校验样板无法标出轮廓的起点，只能校验触针式量仪的Ra值(0.15μm-1.5μm)。本发明采用研磨工艺，在高精度平面的中部分段加工出具有单向不规则轮廓的测量区域。利用高精度平面和测量区域的交线来标出单向不规则轮廓的起点，Ra值可达0.015μm-1.5μm。除可用于校验触针式量仪的Ra值外，还可对各种粗糙度量仪、测试方法的测量参数和轮廓图形进行标定和比对。
文档编号G01B5/28GK85102013SQ85102013
公开日1986年12月31日 申请日期1985年7月3日
发明者宋俊峰 申请人:宋俊峰导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan