Методы и средства контроля шероховатости поверхности
Контроль шероховатости поверхности может осуществляться:
1) сравнением (визуально или с помощью микроинтерферометра) реальной поверхности изделия с рабочими образцами
шероховатости, которые имеют стандартизованные значения параметра Ra;
2) измерением параметров шероховатости с помощью щуповых или оптических приборов.
Числовые значения параметров шероховатости определяются либо непосредственно по шкале приборов (профилометров), либо по увеличенному изображению профиля или записанной профилограмме сечения профиля (на приборах – профилографах).
Если в технических требованиях не задано направление измерения шероховатости, то измерения производят в том направлении, где имеется наиболее грубая шероховатость. При механической обработке резанием этому условию соответствует направление измерения, перпендикулярное главному движению при резании (поперечная шероховатость).
Для проведения лабораторной работы используются контактные приборы последовательного преобразования профиля. Эти приборы являются наиболее совершенными для измерения шероховатости поверхности, позволяющими измерить почти все параметры шероховатости, регламентированные ГОСТ 25142 –
82, кроме того, с помощью этих приборов наиболее просто измерять предпочтительный параметр шероховатости Ra.
3.1. Профилометр 283 с унифицированной электронной системой
Профилометр 283 представляет собой контактный щуповой прибор для определения числового значения параметра шероховатости Ra и является высокочувствительным прибором, предназначенным для измерения поверхностей деталей с твердостью не менее НВ 10, сечение которых в плоскости представляет прямую линию.
Принцип действия прибора основан на ошупывании измеряемой поверхности алмазной иглой с радиусом кривизны при вершине 10мкм и преобразовании с помощью механотронного преобразователя механических колебаний иглы в пропорциональные изменения электрического напряжения.
Общий вид профилометра (мод. 283) показан на рис. 4.
Датчик 1 с алмазной ощупывающей иглой закреплен в гнезде штока привода 2. Привод установлен на вертикальной стойке с плитой, на которую устанавливают призму 6 для контролируемой детали.
Привод предназначен для перемещения датчика по измеряемой поверхности и осуществления отсечки шага. Отсечка шага на приводе имеет два значения – 0.8 мм и 0.25мм, соответствующие значениям базовых длин. При отсечке шага
0,25мм скорость перемещения датчика соответствует 0,25мм/с; при отсечке шага 0,8мм – 0,8мм/с; выходные электрические сигналы с датчика поступают на электронный блок 3. Отсчет результатов измерения шероховатости поверхности производится по шкале прибора, которая градуирована по параметру Ra.
3.1.1. Порядок работы на профилометре мод. 283 (рис.4)
Рис. 4. Общий вид профилометра мод. 283
1) установить на призме 6 измеряемую деталь.
2) включить прибор тумблером «сеть». При этом должна загореться сигнальная лампа. Прибор готов к работе через 3-5 мин. после включения в сеть.
3) установить датчик 1, вставленный в привод 2, на измеряемую поверхность детали, при этом, поворачивая маховик стойки 4, добиться совмещения треугольных знаков на штоке и планке привода 7. Застопорить винтом 5 положение датчика.
4) установить на электронном блоке 3 нужный предел измерения, соответствующий заданному параметру шероховатости на чертеже. Переключателем 8 установить заданную отсечку шага, равную базовой длине ℓ.
5) включить нажатием кнопки «пуск» на электронном блоке
3 движение датчика по измеряемой поверхности.
После остановки датчика (сигнальная лампа погаснет) отметить значение параметра шероховатости Ra, зафиксированное стрелкой прибора по выбранной ранее шкале.
Для надежной оценки шероховатости рекомендуется измерения повторить несколько раз в различных местах поверхности. Результатом измерения считается максимальное из всех действительных значений Ra, полученных для данной детали.
3.2. Профилограф – профилометр мод. 252
Профилограф – профилометр мод. 252 является контактным высокочувствительным прибором, предназначенным для измерения шероховатости и волнистости поверхности изделий.
Принцип действия прибора основан на ощупывании исследуемой поверхности алмазной иглой с радиусом кривизны при вершине 10 мкм и преобразовании с помощью дифференциального индуктивного преобразователя механических колебаний иглы в пропорциональные изменения электрического напряжения.
Параметры шероховатости поверхности, определяемые профилографом – профилометром мод. 252:
Ra – среднее арифметическое отклонение профиля,
Hmax – высота наибольшего выступа профиля,
Hmin – глубина наибольшей впадины профиля,
tp – относительная опорная длина профиля,n – число шагов неровностей в пределах длины трассы ощупывания при измерении по базовой линии.
3.2.1.Техническая характеристика прибора
Диапазон измерений профилографа – профилометра по параметрам:
Hmax, Hmin 0,1……….100 tp, % 0………….100 n 0………….100
3.2.2. Порядок работы прибора при измерении шероховатости поверхности датчиком с опорой на измеряемую поверхность
Использование прибора в качестве профилометра (рис. 5)
1) на стойке 1 размещен мотопривод 2, на котором с помощью специального разъема следует закрепить датчик 4.
2) включить прибор (кнопка 12 на блоке питания 6) и установить ручку переключателя 15 «Род работы» в положение
«ПП» (настройка прибора).
3) установить ручкой 16 мотопривода скорость движения датчика 60 мм/мин, а ручкой переключателя 25 требуемую длину трассы ощупывания.
4) установить ручкой переключателя 26 требуемый предел измерения и ручкой 24 требуемую отсечку шага, равную базовой длине.
5) вращением маховика 18 опустить датчик на измеряемую поверхность, осторожно, чтобы не повредить иглу, при этом
стрелка индикаторного прибора рабочей зоны 27 должна быть приблизительно в середине шкалы.
Примечание: измерение на приборе возможно, когда стрелка индикаторного прибора рабочей зоны находится в пределах шкалы.
3.2.3. Измерение параметра Ra
1) нажать кнопку «Ra» на счетно-решающем блоке 9, после этого кнопку 21 – «пуск» (зеленого цвета) на блоке питания 6 и после остановки датчика снять показания Ra на цифровом табло счетно-решающего блока 9.
Примечание: при загорании индикаторной лампы 28 «перегрузка» переключить прибор ручкой 26 на режим работы с большим пределом измерения; если значащее число на цифровом табло меньше 90, то перевести прибор на режим работы с меньшим пределом измерения.
3.2.4. Измерение параметра «n»
1) произвести выбор предела измерения по значению параметра Ra.
2) нажать кнопку «n» на счетно-решающем блоке 9 и кнопку 21 «пуск», после остановки датчика снять показания «n».
Примечание: при загорании лампы 28 «перегрузка» ручкой переключателя 25 переключить прибор на более короткую трассу ощупывания.
3.2.5. Измерение параметров Hmax, Hmin
1) нажать кнопку Hmax или Hmin на счетно-решающем блоке 9.
2) опустить датчик на измеряемую поверхность (рабочее положение датчика контролировать по отклонению стрелки индикаторного прибора рабочей зоны 27, которая должна находиться в пределах шкалы).
3) для запуска режима измерения нажать кнопку 21 –
«пуск» (зеленого цвета).
Примечание: при первом проходе датчика на цифровом отсчетном устройстве должны быть зафиксированы нули.
4) нажать кнопку 21 вторично и, после остановки датчика, на цифровом табло счетно-решающего блока 9 снять показания Hmax или Hmin.
Примечание: при загорании лампы 28 переключить прибор на больший предел измерения, а если значащее число на цифровом табло будет менее 90, то переключить на меньший предел измерения.
5) нажать кнопку 21 для следующего измерения.
3.2.6. Измерение параметра «tp»
1) измерить значения «Hmax» и «Hmin».
2) нажать кнопку «tp» на счетно-решающем блоке 9; если значащее число на цифровом табло находится в пределах от
90 до 999, то можно приступить к измерению «tp»; если показания Hmax и Hmin получаются в разных пределах измерения, то необходимо установить больший предел.
3) нажать кнопку 21 – «пуск» (зеленого цвета).
Примечание: при первом проходе датчика на цифровом отсчетном устройстве зафиксированы нули.
4) нажать одну из кнопок 29 требуемого уровня сечения профиля.
5) нажать кнопку 21 на блоке питания и после остановки датчика снять с цифрового табло показание «tp» на установленных уровнях.
3.2.7. Описание прибора
3. Датчик для измерения отверстий
4. Датчик с опорой
7. Блок измерительный
8. Соединительный шланг
9. Блок счетно-решающий
10. Прибор записывающий
11. Приспособление для контролируемой детали
12. Кнопка «включение» на блоке питания
13. Кнопка «реверс» на записывающем устройстве
14. Ручка переключателя вертикального увеличения
15. Ручка переключателя «род работы»
16. Ручка переключателя мотопривода
17. Ручка переключателя скорости движения ленты
19. Кнопка «включение записывающего устройства»
20. Точная настройка индикатора
21. Зеленая кнопка на блоке питания «пуск»
22. Красная кнопка на блоке питания (аварийная остановка датчика)
23. Кнопка «выключение» на блоке питания
24. Рукоятка переключателя «отсечка шага»
25. Рукоятка переключателя «длина трассы ощупывания»
26. Рукоятка переключателя «предел измерения»
27. Шкала индикатора настройки прибора
28. Индикаторная лампа «перегрузка»
29. Кнопка требуемого уровня сечения профиля
30. Диаграммная бумага
Материал взят из книги Метрология, стандартизация, сертификация (А.И. Аристов)
Источник
Контроль шероховатости поверхности
При рассмотрении качеств поверхности следует уделить внимание шероховатости. Этот параметр измеряется на момент производства различной продукции различными методами, предусматривающие применение специальных инструментов контроля. Контроль шероховатости поверхности – часть технологического процесса, предусматривающий применение различных методов оценки параметра шероховатости.
Применяемые методы контроля
Шероховатость поверхности может оцениваться самыми различными методами. Контроль может проводится на различных этапах, в некоторых случаях он визуальный, в других предусматривает применение специальных инструментов. Наиболее распространенными методами контроля шероховатости поверхности можно назвать:
- Компараторы.
- Электронные приборы.
- Микроскопы.
- Метод реплик согласно стандартам ISO.
- Профилометр.
Шероховатость поверхности контролируют в процессе обработки материала или после выпуска продукции при определении его качества. Наиболее доступный метод оценки визуальный, но он не позволяет определить шероховатость поверхности с высокой точность. Визуальный метод не является разновидностью контроля, а только позволяет определить наличие или отсутствие дефектов. Наиболее доступный метод контроля шероховатости поверхности заключается в применении компараторов ISO, технические показатели которого соответствуют установленному стандарту ИСО 8503-1. Для контроля могут использоваться два типа рассматриваемого измерительного инструмента, которые применимы на различных производствах.
Параметры шероховатости
Для того чтобы проводить измерения шероховатости поверхности следует учитывать то, какой параметр при этом учитывается. Проводимый контроль предусматривает проверку совокупности неровностей, которые образуют рельеф на определенном участке.
Рассматривая поверхность определяется шероховатость, которая обозначается Rz или Ra. Шероховатость Rz – показатель 5-ти наиболее возвышенных точек, с которых берутся усредненные значения. Контроль проводят в пределе линии АВ. Шероховатость Ra представляет собой средний показатель арифметических абсолютных значение, которые касаются отклонения профиля поверхности от средней линии в пределах измеряемой базы.
Поверхность оценить визуально для определения всех вышеприведенных показателей практически не возможно. Визуальный способ неприменим в промышленности или в другой производственной деятельности, следует рассматривать особенности инструментального метода определения шероховатости, так как он позволяет определить нужные показатели с высокой точностью.
Методы и средства оценки показателя
Поверхность может иметь самые различные показатели, шероховатость один из наиболее сложных в измерении. Оценивать поверхность, а точнее, рассматриваемый показатель можно двумя наиболее распространенными методами, которые получили название качественный и количественный.
Особенностями качественного метода определения рассматриваемого показателя можно назвать нижеприведенные моменты:
- Визуальный осмотр проводится при наличии эталона. Подобный способ применяется на протяжении многих лет, но сегодня из-за невысокой эффективности встречается крайне редко.
- Поверхность может проверяться при использовании микроскоп или просто визуально. Специалист с высокой вероятностью может на ощупь определить то, к какому классу можно отнести поверхность.
Применение метода визуального осмотра возможно только в случае, есть тонкость обработки поверхности невысока. Контроль рассматриваемым методом определяет использование эталонов, которые должны иметь соответствующую шероховатость. Контролировать показатель можно только в том случае, если эталон изготовлен из того же материала, что и контролируемой детали. При недостаточной эффективности метода контроля при визуальном осмотре используются специальные микроскопы. Но зачастую визуального контроля недостаточно
Контролировать шероховатость можно и количественным методом. Он основан измерение параметра при помощи профилометра и профилографа. Контролировать параметры в данном случае приходится при контакте инструмента с поверхностью.
Профилографы – контактный инструмент, при помощи которого проводится измерение рассматриваемого показателя. Данная методика основана на измерении показателя путем получения изображения микронеровностей профиля. После получения изображения при измерении проводятся определенные расчеты.
Оценка этим прибором проводится следующим образом:
- Он контактный, поверхность ощупывается при помощи алмазной иглы.
- Этот прибор может относиться к оптико-механической группе оборудования. Подобные методики позволяют получить фотографию: деталь ощупывается и изображение наносится на ленту в увеличенном виде. При контактной методике проверка позволяет определить от 4-го до 11-го класс. Проверить подобным способом можно металл и другие материалы.
Профилометры: виды и применение
Профилометры – методика, предусматривающая использование инструмента, который не предусматривает получение изображений. Контактный метод позволяет провести точные расчеты для получения нужного результата. Этот инструмент может относиться к контактной группе, имеет следующие особенности:
- Относится оборудование к рассматриваемой группе по причине проверки путем ощупывания поверхности иглой.
- Оценка проводится за счет перемещения иглы вдоль своей оси. При этом оценивается частота и амплитуда колебания. Их определение позволяет определить класс шероховатости.
- Прибор относится к электрическим системам, имеет специальные датчики и процессор для обработки полученной информации. В данном случае для определения Ra или Rz не нужно проводить сложные расчеты. Способ подходит для случая, когда высота микронеровностей находится в пределе от 0,03 до 12 мкм. Можно проверять этим устройство металлы и другие материалы. Определять рассматриваемый показатель данным способом решил В.М. Киселев, который разработал это средство.
Есть довольно много методов определения степени шероховатости. Некоторые средства и методы уже практически не применяются по причине появления более современных инструментов, которые позволяют повысить точность изменения и снизить вероятность ошибки. Некоторое оборудование относится к контактному типу, другие к оптическому и смешанному типу. Выбор зависит от того, насколько высока должна быть точность проведенных измерений.
Источник
