光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的表面粗糙度與平面度詳解

 

    有部分廠家，在光學(xué)平臺(tái)的指標(biāo)中，標(biāo)稱表面粗糙度的概念，往往存在一些誤導(dǎo)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3505-2000 中規(guī)定了評(píng)定表面粗糙度的各種參數(shù)，其中常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra。輪廓算術(shù)平均偏差Ra 是指在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，沿測(cè)量方向(z 方向) 的輪廓線上的點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間距離值的算術(shù)平均值。

 

    若只標(biāo)稱Ra 的數(shù)值，但并未公布取樣長(zhǎng)度，這樣的數(shù)值標(biāo)稱變得毫無意義，而且有誤導(dǎo)消費(fèi)者的可能。比如說，標(biāo)稱表面粗糙度為：0.5 ～ 0.8μm，但若取樣長(zhǎng)度分別為10mm、1mm 和0.1mm，實(shí)際上表面粗糙度的差別可達(dá)百倍！根據(jù)GB1031 的推薦值：取樣長(zhǎng)度若取0.25mm 時(shí)，精密及超精密加工表面的表面粗糙度Ra ＞ 0.02 ～ 0.1μm ；當(dāng)取樣長(zhǎng)度取0.8mm 時(shí)，普通精加工表面Ra ＞ 0.1 ～ 2μm。

 

    根據(jù)上述說明，取樣長(zhǎng)度為0.8mm，表面粗糙度為0.5 ～ 0.8μm 時(shí)，表面加工精度屬于一般水平。另外，表面粗糙度通常是評(píng)定（小型）零件表面質(zhì)量的指標(biāo)，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(jī)床刀具工件系統(tǒng)、加工方法、切削用量、冷卻潤(rùn)滑液) 共同作用的結(jié)果。這些因素的作用過程相當(dāng)復(fù)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*相同。而且同上面介紹的平面度概念一樣，它同光學(xué)平臺(tái)的隔振效果沒有關(guān)系，卓立及國(guó)外廠商的光學(xué)平臺(tái)并未標(biāo)稱表面粗糙度的指標(biāo)。

 

二、光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的平面度（Surface Flatness）：

 

    光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的平面度，通常是指單位面積內(nèi)，被測(cè)實(shí)際表面相對(duì)其理想平面的變動(dòng)量。通常國(guó)外光學(xué)平臺(tái)的平面度指標(biāo)為：±0.1mm/600mm×600mm，卓立的光學(xué)平臺(tái)，通過精密磨削工藝，將平面度指標(biāo)提高到0.02 ～ 0.05mm/600mm×600mm。

 

    但嚴(yán)格意義上來說，光學(xué)平臺(tái)平面度，對(duì)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(huì)犧牲掉光學(xué)平臺(tái)的隔振性能，原因如下：

 

①光學(xué)平臺(tái)臺(tái)面，若為達(dá)到高平面度，通常需要反復(fù)磨削，在加工過程中，多次磨削容易使材料產(chǎn)生形變，為了減少形變，通常要加厚臺(tái)面，但我們通過振動(dòng)恢復(fù)時(shí)間的說明已經(jīng)知道，臺(tái)面加厚質(zhì)量增加，平臺(tái)的振動(dòng)恢復(fù)時(shí)間往往成倍（甚至幾倍）增加，在很多精密光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，這是不可接受的；

 

②光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的的磨削是有極限的，這個(gè)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(gè)平面度，同大理石平臺(tái)的平面度相差甚遠(yuǎn)。大理石平臺(tái)根據(jù)平面度指標(biāo)一般分為：000級(jí)（平面度≤3μm/m2）、00級(jí)（平面度≤5μm/m2）、0級(jí)（平面度≤10μm/m2）。換句話說，平面度的光學(xué)平臺(tái)，同zui低等級(jí)的大理石平臺(tái)相比，平面度還差數(shù)倍甚至一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以若您需要高平面度的臺(tái)面，強(qiáng)烈建議您選購(gòu)大理石平臺(tái)；

 

③光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的的平面度在使用時(shí)，實(shí)際意義不大。我們以平整的臺(tái)面（實(shí)際上是不可能的）來看，若長(zhǎng)×寬×厚為：2000×1000×200mm，通常調(diào)整水平時(shí)，水平儀的zui小刻度為±30′，若假設(shè)實(shí)際過程中，水平方向調(diào)整精度若為5′，長(zhǎng)度方向取2000mm，那么，臺(tái)面長(zhǎng)度方向兩端的高度差=2000×tan（5′）2.9mm，也就是說，就算平整的臺(tái)面，調(diào)整水平后，臺(tái)面長(zhǎng)度方向兩端的高度差很有可能達(dá)到3mm，所以實(shí)際使用情況中，平面度的指標(biāo)意義不大；

 

④對(duì)于平臺(tái)上的光學(xué)元件來說，平面度引起的高度差，通常可以忽略不計(jì)，若確有必要考慮高度差，則*可以通過卓立精密調(diào)整的位移臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。

 

   綜上所述，光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的平面度，同光學(xué)平臺(tái)的隔振性能不相關(guān)，只能做為光學(xué)平臺(tái)的一個(gè)輔助指標(biāo)，供參考。