[其他]一种随机轮廓表面粗糙度校准样块及其制造方法

说明书

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，规定了采用单向随机轮廓的D型校准样块，作为触针式表面粗糙度量仪的校验基准，西德PTB（PHYSIKALISCH-TECHNISCHEBUNDESANSTALT）已研制出符合ISO/DP5436技术要求的D型校准样块。样块是带有一个工作表面的长方形六面体块，其工作表面的测量区域由若干段呈周期性重复的单向随机轮廓的表面组成，每段重复的周期，即每段单向随机轮廓的宽度，对应于表面粗糙度测量中的评定长度。

这种校准样块，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WERKSTATTSTECHNIK55（1965）S.380-382。

上述校准样块无法标出测量区域单向随机轮廓的起点，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，由于这种校准样块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随机轮廓起点的表面粗糙度量仪校准样块，其Ra值为0.015μm至1.5μm，（b）解决校准样块的制造方法。

解决任务的方法是：在随机轮廓表面粗糙度校准样块的光滑参考基准平面的中部，分段加工出具有单向随机轮廓表面的测量区域，每段单向随机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随机轮廓的表面组成。在测量区域的两测或中间或两侧和中间有光滑参考基准平面，利用测量区域和光滑参考基准平面的交线来标出单向随机轮廓的起点。

测量区域的单向随机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随机轮廓表面组成，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随机轮廓表面组成，中间以光滑参考基准平面隔开，用于检查在相邻评定长度上单向随机轮廓的周期重复性。二者都可对表面粗糙度量仪和测式方法测试的轮廓图形进行标定和比对。

采用本发明的随机轮廓表面粗糙度校准样块，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等参术进行校验，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、双管显微境、扫描电境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，作为磨擦、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。

采用本发明的校准样块对触针式表面粗糙度量仪进行校验时，由于采用了光滑参考基准平面作为传感器导头的支承面，与现有校准样块相比，可减少导头运动误差对测试结果的影响。

本发明的随机轮廓表面粗糙度校准样块在专门设计的研磨设备上进行加工，在加工具有单向随机轮廓的测量区域之前，首先采用研磨的方法对样块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光滑参考基准平面。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，在光滑参考基准平面的中部研磨出作为测量区域的单向随机轮廓表面。在研磨平台上开有两条以上的沟槽，以便对单向随机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值的校准样块。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随机轮廓的均匀一致性。

利用附图所示的例子，对发明做进一步说明。

图1为一种随机轮廓表面粗糙度校准样块。

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。