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光學實驗平臺的表面粗糙度與平面度詳解
- 2020-02-06-

 一、光學實驗平臺的表面粗糙度(Surface Roughness):

 

    有部分廠家,在光學平臺的指標中,標稱表面粗糙度的概念,往往存在一些誤導。國家標準GB/T3505-2000 中規定了評定表面粗糙度的各種參數,其中常用的是輪廓算術平均偏差Ra。輪廓算術平均偏差Ra 是指在取樣長度內,沿測量方向(z 方向) 的輪廓線上的點與基準線之間距離值的算術平均值。

 

    若只標稱Ra 的數值,但并未公布取樣長度,這樣的數值標稱變得毫無意義,而且有誤導消費者的可能。比如說,標稱表面粗糙度為:0.5 ~ 0.8μm,但若取樣長度分別為10mm、1mm 和0.1mm,實際上表面粗糙度的差別可達百倍!根據GB1031 的推薦值:取樣長度若取0.25mm 時,精密及超精密加工表面的表面粗糙度Ra > 0.02 ~ 0.1μm ;當取樣長度取0.8mm 時,普通精加工表面Ra > 0.1 ~ 2μm。

 

    根據上述說明,取樣長度為0.8mm,表面粗糙度為0.5 ~ 0.8μm 時,表面加工精度屬于一般水平。另外,表面粗糙度通常是評定(小型)零件表面質量的指標,屬于微觀幾何形狀誤差。加工表面的粗糙度是加工過程中多種因素( 機床刀具工件系統、加工方法、切削用量、冷卻潤滑液) 共同作用的結果。這些因素的作用過程相當復雜,而且是不斷變化的。

 

    所以用不同加工方法或在同樣加工方法、同樣加工條件下加工出來的同一批零件,不同表面不同部位其粗糙度值也不完全相同。而且同上面介紹的平面度概念一樣,它同光學平臺的隔振效果沒有關系,卓立及國外廠商的光學平臺并未標稱表面粗糙度的指標。

 

二、光學實驗平臺的平面度(Surface Flatness):

 

    光學實驗平臺的平面度,通常是指單位面積內,被測實際表面相對其理想平面的變動量。通常國外光學平臺的平面度指標為:±0.1mm/600mm×600mm,卓立的光學平臺,通過精密磨削工藝,將平面度指標提高到0.02 ~ 0.05mm/600mm×600mm。

 

    但嚴格意義上來說,光學平臺平面度,對于隔振性能,沒有任何影響,甚至若為了追求高平面度,往往會犧牲掉光學平臺的隔振性能,原因如下:

 

①光學平臺臺面,若為達到高平面度,通常需要反復磨削,在加工過程中,多次磨削容易使材料產生形變,為了減少形變,通常要加厚臺面,但我們通過振動恢復時間的說明已經知道,臺面加厚質量增加,平臺的振動恢復時間往往成倍(甚至幾倍)增加,在很多精密光學實驗中,這是不可接受的;

 

②光學實驗平臺的的磨削是有極限的,這個加工的極限一般是在±0.01mm/600mm×600mm左右,換算成平方米大約為:±0.03mm/m2,但這個平面度,同大理石平臺的平面度相差甚遠。大理石平臺根據平面度指標一般分為:000級(平面度≤3μm/m2)、00級(平面度≤5μm/m2)、0級(平面度≤10μm/m2)。換句話說,平面度zui好的光學平臺,同zui低等級的大理石平臺相比,平面度還差數倍甚至一個數量級,所以若您需要高平面度的臺面,強烈建議您選購大理石平臺;

 

③光學實驗平臺的的平面度在使用時,實際意義不大。我們以平整的臺面(實際上是不可能的)來看,若長×寬×厚為:2000×1000×200mm,通常調整水平時,水平儀的zui小刻度為±30′,若假設實際過程中,水平方向調整精度若為5′,長度方向取2000mm,那么,臺面長度方向兩端的高度差=2000×tan(5′)2.9mm,也就是說,就算平整的臺面,調整水平后,臺面長度方向兩端的高度差很有可能達到3mm,所以實際使用情況中,平面度的指標意義不大;

 

④對于平臺上的光學元件來說,平面度引起的高度差,通??梢院雎圆挥?,若確有必要考慮高度差,則完全可以通過卓立精密調整的位移臺來實現。

 

   綜上所述,光學實驗平臺的平面度,同光學平臺的隔振性能不相關,只能做為光學平臺的一個輔助指標,供參考。


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