一、实验目的
①了解光切显微镜的工作原理及其正确使用方法。
②掌握光切显微镜测量表面粗糙度高度参数Rz的原理。
③加深对表面粗糙度高度参数Rz的理解。
二、实验设备
光切显微镜是根据光切原理制成的光学仪器，是测量表面粗糙度的常用仪器。 该仪器适用于测量Rz为0．8～80μm的外表面的表面粗糙度，其外形结构如图20．1所示。
图20．1 光切显微镜外形图
1—底座；2—立柱；3—升降螺母；4—微调手轮；5—支臂；6—支臂锁紧螺钉；7—工作台；8—物镜组；9—物镜锁紧机构；10—遮光板手轮；11—壳体；12—目镜测微器；13—目镜
三、实验原理
光切显微镜的光学系统如图20．2所示，光线经狭缝3后成一扁平光带通过物镜4，顺着加工痕迹以45°的方向照射被测表面。 具有微观不平的表面被照射后，分别在其轮廓的波峰s点、波谷s′点产生反射，通过物镜4，它们各成像在分划板5上的a和a′。 由目镜测微器测出aa′，即可换算其波峰至波谷的高度Yi。
图20．2 光切显微镜的光学系统图
1—光源；2—聚光镜；3—狭缝；4—物镜；5—分划板；6—目镜测微器
因为 
（V为物镜放大倍数）
所以 
由图20．3可知，测微十字线移动方向与aa′方向是成45°设计的。
因为aa′＝Hcos45°，而H＝Δhik
所以
令
式中
所以 
E——仪器的分度值；
H——十字线移动距离；
Δhi——测微套筒转过的格数；
K——测微套筒每转过一格十字线实际移动的距离。
图20．3 目镜测微器
表20．1中给出的E值是理论值，其实际值根据仪器附件标准刻度尺检定给出。
表20．1 光切显微镜的分度值
峰谷的读数方法为：固定分化板上有9条等距刻线，分别标有0，1，2，3，4，5，6，7，8；可动分化板上有十字线和双标线，当转动目镜测微器12时，可动十字线和双标线相对固定刻尺移动一个刻度间距。 具体读数示例如图20．4所示。
图20．4 读数示例
四、实验步骤
①根据被测零件的表面粗糙度要求，参照仪器说明书正确选择物镜组，并装入仪器。
②将被测零件擦净后放在工作台上，使加工纹路方向与光带方向垂直。
③先粗调，看到光带后再细调，直到光带的一边非常清晰为止。
④松开目镜上的紧固螺钉，旋转目镜13，用目测法，使目镜中十字线的一根线与光带中线位置平行，再紧固目镜。
⑤旋转测微套筒，按图20．5所示，在取样长度之内，使目镜十字线分别与5个波峰h PI和5个波谷h PV的最低点相切，并记下测微套筒的10次读数。
图20．5 被测轮廓曲线
⑥根据定义，也可求出轮廓的最大高度Rz值为：
Rz＝（h PImax－h PVmin）E
⑦填写实验报告，作合格性判断。
五、注意事项
①将被测零件安放在工作台上，要使零件加工痕迹与光带垂直，因此各测点的数据为零件痕迹与光带垂直时的数值。
②调焦时应先用眼睛直接观察，使物镜和零件表面靠近但不能接触，然后在目镜内观察并同时由下而上移动臂架，以避免碰坏物镜。
六、思考题
①简述光切法的基本原理。
②为什么要测定光切显微镜物镜的放大率？ 怎样测定？
③怎样确定光切显微镜的常数C值？
④光切显微镜的测量范围是多少？
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