光切显微镜原理

仪器是采用光切法测量被测表面的微观平面幅度 ，其工作原理，如下所示。

狭缝被光源发出的光线照射后，通过物镜发出一束光带以倾斜45°方向照射在被测量的表面。具有齿状的不平表面，被光亮的具有平直边缘的狭缝像的亮带照射后，表面的波峰在S点产生反射

波谷在S′点产生反射，通过观测显微镜的物镜，它们各成像在分划板的a和a′点。在目镜中观察到的即为具有与被测表面一样的齿状亮带，通过目镜的分划板与测微器测出a点至a′点之间的距离N，被测表面的微观平面度h即可得出。

光切法显微镜使用方法

（一）光切法显微镜可用测微目镜测出表面平面度平均高度值RZ，按国家标准，平面度平均高度值RZ与表面粗糙度级别的关系如表2所示。

表 2

平面度平均高度值RZ/um　相当于原精度等级

50-100　3

25-50　4

12.5-25　5

6.3-12.5　6

6.3　7

3.2　8

1.6　9

在测量时，所测量的表面范围不少于五个波峰。

为使测量能正确迅速地进行，要求按表1内所列的数据选择物镜。

（二）被检工作物的安放和显微镜调焦

1．被检工件放在工作台上时，测量表面之加工纹路应与显微镜光轴平面平行，即与狭缝像垂直。并使测量表面平行于工作台平面（准确到1°）；对于圆柱形或锥形工件可放在工作台上之V型块（17）上。

2．选择适当的物镜插在滑板上，拆下物镜时应先按下手柄（12），插入所需的物镜后，放松手柄即可。

3．接通电源变压器（23）和照明灯连线（22），调整粗调手轮和（3）微调手轮（4）调焦在测量平面上，使视场中出现最清晰的狭缝像和表面轮廓像。如果狭缝边缘像（下面边）与表面轮廓像不能同时调清晰时，可稍稍转动手轮（20）。一般情况下，请不要转动它。

4．旋松测微目镜之固紧螺钉（19），转动测微目镜使其中十字线处于水平，并用螺钉（19）把它固定在这个位置上，此时目镜内分划板运动方向与狭缝像成45°角度。在这以后，就可以进行表面轮廓平面度的测量工作。

注意：为了正确地对圆柱体进行测量工作，必须同时调整工作台和显微镜，使显微镜精确地调焦在圆柱顶端母线上。为此，需使工作台垂直于圆柱体轴线移动（平行于加工条纹移动），必要时，对显微镜需重新调焦。

（三）轮廓平面度的测量

为测量表面轮廓平面度，需使狭缝平行的分划水平线与狭缝清晰边缘（下面边）最高点相切，见图3。然后记上在目镜分划板与测微鼓上的读数，再使十字线的水平线与狭缝隙清晰边缘最低点相切，第二次记下分划板与鼓轮的读数，两次读数之差为：

a = —— (2) ，将式（2）中的N代入式（1）后得

h = ——（3），式中：a—分划板的两次读数差。

为求出平面度平均高度值RZ，要求取被测轮廓的五个最高点（峰）和五个最低点（谷）之间的平均读数a平均，再按式（3）计算出h，即平面度平均高度值RZ，再可按表2查出表面粗糙度等级。

（四）带辅助物镜的物镜放大倍数

为了确定公式（3）中之物镜放大倍数V，在进行轮廓平面测量时需对仪器备有0.01mm的标准刻度尺进行测量。首先将标准刻度尺放在仪器的工作台上，调整标准刻度尺刻线清晰地成像在目镜视场中，并且使其刻线和狭缝像垂直，分划板十字线的运动方向与狭缝像平行。然后将分划板十字线交点对准标准刻尺的一端，按测微目镜的分划板与测微鼓进行第一次读数，见图4。把十字线交点移到标准刻度尺的另一端，再以同法进行第二次读数。此时，测微目镜的两次读数差与标准刻度尺选择段刻度数之比，就是显微镜物镜的放大倍数V。

（五）表面显微轮廓的摄像

为了能在光切法显微镜上对显微轮廓进行摄像，仪器上可安装数码摄像装置（需另购适配镜和数码相机）。摄像时，根据上述（二）的方法，在目镜中得出清晰的像后，转动手轮（21）到摄像部位，然后参照数码相机的使用说明书进行操作、调焦，直至数码相机视屏中图像轮廓清晰，线条分明。此时h =

式中：C—相片上平面度成像的高度

（可直接从相片上测量出来）；

M—系统的总放大倍数

（通过仪器对标准刻度尺摄像，在相片上直接测量标准刻度成像，以测得成像数值与标准刻度尺选择段刻度数之比，即为放大倍数M）。

（六）测量平面度方法举例

1．物镜放大倍数的确定:假定标准刻度尺选择线段为80格，即0.8mm。在测微目镜中对此刻线段的读数值为6.4mm。仪器上安装的物镜组为14×N.A.0.20，此时物镜的放大倍数V=

2．测量工件表面粗糙度:根据上述（三）的方法，从测微目镜中得出五个最高点和五个最低点的读数值，例：ah1=4.800mm，ah3=4.750mm，ah5=4.900mm， ah7=4.850mm， ah9=4.900mm， ah2=4.695mm,；ah4=4.655mm，ah6=4.790mm,，ah8=4.740mm， ah10=4.800mm，可求得

=

3．根据V与a，求得平面度平均高度RZ=

4．根据表2查得表面平面度平均高度值RZ为6.3-12.5um（相当于原光洁度6级）

光切法显微镜维修和保养

光切法显微镜系精密光学仪器，为维持仪器的原有精度和延长仪器的使用寿命，保证测量工作的顺利进行，故对仪器必须细心的保养和使用。

1.仪器使用和安放地点须避免灰尘、潮湿、过冷、过热及酸碱性的气体。

2.仪器使用环境要求：室内温度15-25，湿度45%-85%。

3． 平时仪器不用时，应有保护罩盖住，并放置干燥剂。

4．透镜表面若有灰尘，应先用软毛笔拭去，方可进行拭擦。

5．透镜的拭擦采用脱脂的棉花、纱布或透镜纸，透镜表面若有油渍时，可用脱指棉沾以少许酒精和混合液（或）轻轻擦拭。

6．仪器立柱及未涂漆的其它外表面，要涂以薄层润滑油脂，对机械部分所附油脂，因日久硬化或灰尘积累，必须清洗，然后再擦上少许润滑油脂。

7．仪器出厂前皆经过慎重校验，为了保持原有精度，除允许移动的部分外，其余部分如必须拆卸修理，应送有关修理部门或专责人员指导下方可进行