Методы и средства измерения шероховатости поверхности. Способы оценки шероховатости.
Микронеровности оказывают большое влияние на эксплуатационные качества деталей: износостойкость, трение, усталостную прочность, антикоррозийную стойкость, прочность и др. Следовательно, существенным вопросом является количественная оценка микронеровностей. Для нормирования и оценки шероховатости используют следующие стандарты: ГОСТ 2789 «Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики», ГОСТ 2.309 «ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей». Согласно ГОСТ 2789-73 шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей с относительно малыми шагами на базовой длине.
Существуют три способа определения шероховатости:
1 Визуальный. Величину шероховатости устанавливают сравнивая контролируемую поверхность с поверхностью образцов (эталонов).
2. Оптический. Величину шероховатости измеряют на оптических приборах методом интерференции или светового сечения.
3. Щуповой. На специальных приборах профилометрах или профилографах с помощью щупа воспроизводят профиль поверхности. Шероховатость определяют по шкале прибора, цифровому табло или по профилограмме, записанной на ленте (по любому критерию).
Определение шероховатости визуальным способом
Визуально шероховатость устанавливают в основном на рабочих местах в цехе. Образцы шероховатости поверхности (ГОСТ 9378) предназначены для сравнения визуально и на ощупь с поверхностями изделий, полученными обработкой резанием, полированием, электроэрозионной и пескоструйной обработкой. Образцы шероховатости (рис. 9.2) представляют собой бруски 1, поверхности которых имеют известную шероховатость, полученную определенным способом обработки. Ширина образца должна быть не менее 20 мм, а длина колеблется от 20 до 50 мм в зависимости от величины шероховатости. Визуально можно удовлетворительно оценить поверхности с Ra=0,6…0,8 мкм и более. Стандартные образцы должны быть изготовлены из тех же материалов, из которых изготавливаются детали, подлежащие контролю.
Оптические средства измерения шероховатости
Для измерения шероховатости оптическим способом применяют приборы светового сечения типа МИС-11 и ПСС-2, микроинтерферометры типа МИИ-4, МИИ-9, МИИ-11, МИИ-12, растровые измерительные микроскопы типа ОРИМ-1 и др. При выборе метода и типа прибора необходимо учитывать возможность контроля предписанного чертежом параметра, пределы измерения, допускаемые отклонения контролируемого параметра, погрешность измерения и прибора, форму, размеры и материал детали и другие факторы. Наибольшее распространение из бесконтактных методов получили методы светового сечения, теневой проекции, метод с применением растров, микроинтерфереционные методы.
Щуповые приборы для измерения шероховатости
К щуповым приборам относят профилографы–профилометры мод. 201, 202, 252 и профилометры мод. 240 и 253. Принцип работы этих приборов основан на ощупывании контролируемой поверхности алмазной иглой и преобразование колебаний иглы в соответствующие изменения напряжений, величина которого может быть протарирована относительно величины шероховатости, воспроизводящейся на шкале прибора, либо подающейся в записывающее устройство, повторяющее профиль шероховатости в увеличенном виде. Контактные профилографы и профилометры, имеющие высокую точность, применяют для контроля наиболее ответственных измерений. Игла прибора оставляет след на поверхности детали, поэтому для контроля деталей из мягких материалов их применять не рекомендуется. Профилометр портативный модели 253 является высокочувствительным измерительным прибором для измерения шероховатости металлических и неметаллических (пластмасса, стекло и т. п.) изделий без повреждения их поверхности. Он предназначен для измерения шероховатости поверхности изделий в цеховых условиях. Измерение шероховатости производится путем ощупывания иглой исследуемой поверхности и отсчета результатов измерений по шкале показывающего прибора, градуированной по параметру Ra.
Действие прибора основано на принципе ощупывания алмазной иглой исследуемой поверхности и преобразования колебаний иглы в изменения напряжения при помощи мехатронного преобразователя. Сигнал с датчика подается на электронный усилитель, проходит через фильтры базовых длин и
поступает на показывающий прибор, который одновременно является интегрирующим устройством. Шкала прибора отградуирована в значениях Ra. Профилометр мод. 253 состоит из следующих основных узлов (рис. 9.5): датчика 1 , привода 2 , электронного блока 3 , стойки 4 и призмы 5 со столиком 6. Щуп датчика заканчивается алмазной иглой 7 с радиусом закругления 10 мкм. На переднем конце корпуса датчика расположена твердосплавная опора 8. Фиксация датчика в приводе осуществляется винтом 9. Высотное положение датчика с приводом осуществляется маховичком 10 стойки 4.
Неразрушающие методы контроля материалов и изделий. Визуальный и измерительный, оптический контроль. Основные достоинства. Область применения.
Источник
Способы определения шероховатости поверхности металла
ГОСТ 27964-88
(СТ СЭВ 6134-87,
ИСО 4287/2-84)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ
Термины и определения
Measurement of surface roughness parameters. Terms and definitions
Дата введения 1990-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам
В.В.Сажин, В.С.Лукьянов, канд. техн. наук (руководитель темы); Г.Н.Самбурская, канд. техн. наук; Н.А.Табачникова, канд. техн. наук
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 20.12.88 N 4327
3. Срок первой проверки — 1997 г.
Периодичность проверки — 10 лет
4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 6134-87, ИСО 4287/2-84*, ИСО 1879-81 в части «средства измерений», ИСО 1880-79, ИСО 3274-75 в части терминов и определений
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.
5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 1992 г.
Настоящий стандарт устанавливает термины и определения понятий, относящихся к измерению параметров и характеристик шероховатости поверхности.
Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.
1. Стандартизованные термины с определениями приведены в табл.1.
2. Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.
Применение терминов — синонимов стандартизованного термина не допускается.
2.1. Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в данном стандарте.
2.2. В табл.1 приведены в качестве справочных буквенные обозначения к ряду терминов.
2.3. В табл.1 к термину 36 приведен чертеж.
2.4. В табл.1 в качестве справочных приведены иноязычные эквиваленты стандартизованных терминов на английском (Е) и французском (F) языках.
3. Алфавитные указатели содержащихся в стандарте терминов на русском языке и их иноязычных эквивалентов приведены в табл.2-5.
1. Преобразование профиля
Е. Profile transformation
F. Transformation du profil
Действие или операция, преднамеренно или непреднамеренно изменяющие информацию о профиле на любой стадии измерения.
Примечание. Например, при огибании профиля щупом, фильтровании, записи и т.д.
2. Преобразованный профиль
Е. Transformed profile
F. Profil 
Профиль, получаемый в результате его преобразования
3. Преднамеренное преобразование профиля
Е. Intentional profile transformation
Преобразование профиля, проводимое для измерения в соответствии с установленными требованиями.
F. Transformation volontaire du profil
Примечание. Например, подавление низкочастотных гармоник в спектре профиля путем фильтрования для выделения коротковолновой части профиля, которая при измерении рассматривается как шероховатость
4. Непреднамеренное преобразование профиля
Е. Unintentional profile transformation
F. Transformation involontaire du profil
Преобразование профиля, возникающее из-за несовершенства измерительной аппаратуры или отдельных ее частей и обычно проявляющееся в виде искажений информации о профиле.
Примечание. Например, искажение информации о профиле при огибании его щупом с конечным радиусом вершины
5. Ощупанный профиль
Е. Traced profile
Преобразованный профиль, представляющий собой геометрическое место положений центра вершины щупа при огибании им реального профиля.
1. Для контактного щупа за центр его вершины принимают любую точку рабочей вершины.
2. Для бесконтактного оптического щупа за центр его вершины принимается центр сферы, у которой диаметр равен диаметру сфокусированного пятна на поверхности
6. Модифицированный профиль
Е. Modified profile
F. Profil 
Преднамеренно преобразованный профиль, получаемый в результате воздействия фильтрующей системы, применяемой для выделения той части спектра реального профиля, которая должна быть учтена при измерении параметров шероховатости поверхности
7. Измеренный профиль
Е. Measured profile
F. Profil 
Профиль, полученный в результате измерения
8. Шаг дискретизации профиля по длине
Е. Profile sampling interval
F. Pas de 
du profil
Расстояние между соседними дискретными ординатами профиля при измерении параметров поверхности цифровыми методами (см. черт.1)
9. Шаг квантования профиля по уровню
Е. Profile quantization step
F. Pas de quantification du profil
Расстояние между соседними отсчетами при измерении значения каждой ординаты профиля цифровыми методами (черт.1).
Примечание. Значение ординаты профиля округляется при дискретном измерении целого числа шагов квантования
,
,
где — значение ординаты профиля, полученное при дискретном измерении;
— шаг квантования профиля по уровню;
— функция (оператор) выделения целой части числа;
— истинное значение ординаты профиля;
— целое число шагов квантования в данной ординате профиля
10. Идеальный оператор
Е. Ideal operator
F. 
ideal
Алгоритм или процедура, которые предполагают исходное, теоретически точное определение параметров или характеристик поверхности (см. черт.2)
11. Оптимальный оператор
Е. Optimum operator
F. 
optimal
Алгоритм или процедура, принятые для практического определения параметров или характеристик поверхности с приемлемыми затратами (черт.2)
12. Реальный оператор
Е. Real operator
F. 
Практически реализованный оптимальный оператор.
Примечание. Реальный оператор отличается от оптимального оператора погрешностью изготовления прибора или изменением характеристик в течение времени (черт.2)
13. Методическая погрешность
F. Erreur due la 
Разность между значением параметра поверхности, определенного в соответствии с оптимальным оператором и истинным значением этого же параметра, определенным в соответствии с идеальным оператором (черт.2)
14. Методическое расхождение
Е. Method divergence
F. Divergence entre 
Различия, возникающие в результате применения разных оптимальных операторов для получения одного и того же значения данного параметра (черт.2)
15. Погрешность прибора
Е. Instrument error
F. Erreur de l’instrument
Разность между значением параметра поверхности, определенным реальным оператором, и значением этого же параметра, определенным оптимальным оператором (черт.2)
16. Полная погрешность прибора
Е. Total instrument error
F. Erreur total d’instrument
Разность между значением параметра поверхности, определенным в соответствии с реальным оператором, и истинным значением этого же параметра, определенным в соответствии с идеальным оператором.
Примечание. Такая погрешность включает методическую погрешность и погрешность прибора (черт.2)
17. Основная погрешность профилометра
Е. Basic error of a profile meter reading
F. Erreur de base des indications du 
Полная погрешность профилометра, определенная при нормальных условиях, включающих стандартное входное воздействие на измерительный преобразователь прибора
18. Профильный метод измерения шероховатости поверхности
Е. Profile method of measurement of the surface roughness
F. 
du profil pour le mesurage de la 
des surfaces
Метод оценки шероховатости поверхности по параметрам ее преобразованных профилей
19. Аппаратура для измерения параметров шероховатости поверхности профильным методом
Приборы, позволяющие определить параметры шероховатости поверхности по ее преобразованным профилям
Е. Instrument for the measurement of surface roughness by the profile method
F. Instrument de 
de la 
des surfaces par la 
du profil
20. Контактный прибор последовательного преобразования профиля
Е. Contact instrument of consecutive profile transformation
F. Instrument avec contact, transformation 
du profil
Прибор для измерения параметров шероховатости поверхности профильным методом с последовательным преобразованием информации о профиле при механическом ощупывании измеряемой поверхности щупом
21. Бесконтактный прибор последовательного преобразования профиля
Е. Contactless instrument of consecutive profile transformation
F. Instrument sans contact, transformation 
du profil
Прибор для измерения параметров шероховатости поверхности профильным методом с последовательным преобразованием информации о профиле без механического взаимодействия с измеряемой поверхностью
22. Ощупывающая система прибора
Е. Traversing system of an instrument
F. 
de palpage d’un instrument
Узел прибора последовательного преобразования профиля, предназначенный для первичного преобразования информации об измеряемой поверхности, состоящей из датчика и системы его перемещения относительно измеряемой поверхности
23. Ощупывающая система прибора с зависимой опорой
Е. Traversing system of an instrument with skid-dependent datum
F. 
de palpage avec patin d’un instrument
Ощупывающая система прибора, в которой датчик опирается на измеряемую поверхность, так что эта поверхность, действуя на опору датчика, оказывает влияние на траекторию его перемещения относительно поверхности
24. Ощупывающая система прибоpa с независимой опорой
Е. Traversing system of an instrument with the external reference datum
F. 
de palpage avec reference independante d’un instrument
Ощупывающая система прибора, в которой датчик не опирается на измеряемую поверхность и перемещается независимо, сохраняя ориентацию постоянной, что достигается путем перемещения датчика по внешней базе, так что измеряемая поверхность не действует на датчик и не оказывает влияния на траекторию его перемещения относительно поверхности
25. Контактный прибор одновременного
Прибор для измерения параметров шероховатости поверхности
профильным методом с одновременным преобразованием
Е. Contact instrument of instantaneous profile transformation
F. Instrument avec contact, transformation 
du profil
информации о профиле при механическом взаимодействии с измеряемой поверхностью
26. Бесконтактный прибор одновременного преобразования профиля
Е. Contactless instrument of instantaneous profile transformation
F. Instrument sans contact, transformation 
du profil
Прибор для измерения параметров шероховатости поверхности профильным методом с одновременным преобразованием информации о профиле без механического взаимодействия с измеряемой поверхностью
Е. Profile meter
F. 
Прибор для измерения параметров шероховатости, показывающий значения этих параметров или обеспечивающий их регистрацию
28. Профилометр с постоянной длиной трассы ощупывания при измерении
Е. Profile meter with predetermined traversing length
F. 
a longueur d’exploration constante
Профилометр, измеряющий параметр шероховатости поверхности на отрезке длины, начало и конец которого зафиксированы ограничителями.
Примечание. Профилометры этого типа обычно показывают и удерживают значение измеряемого параметра, полученное в конце указанного отрезка длины
Е. Profile recording instrument
Прибор для регистрации и измерения координат профиля поверхности в любой форме
ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
30. Вертикальное увеличение прибора
Е. Vertical magnification of a profile recording instrument
F. Grossissement vertical d’un 
Масштаб преобразования координат профиля в направлении перемещения щупа, перпендикулярном к поверхности
31. Горизонтальное увеличение прибора
Е. Horizontal magnification of a profile recording instrument
F. Grossissement horizontal d’un 
Масштаб преобразования координат профиля в направлении перемещения щупа вдоль поверхности.
Примечание. Под масштабом преобразования понимают отношение регистрируемой величины к перемещению щупа в соответствующем направлении. Применительно к профилограмме — отношение движения пера или носителя к перемещению щупа в соответствующем направлении
32. Относительная погрешность вертикального увеличения прибора
Е. Relative error of vertical magnification of an instrument
F. Erreur relative du grossissement vertical d’un 
Разность между действительным и номинальным значениями вертикального увеличения прибора, отнесенная к номинальному значению и выраженная в процентах
33. Относительная погрешность горизонтального увеличения прибора
Е. Relative error of horizontal magnification of an instrument
F. Erreur relative du grossissement horizontal d’un 
Разность между действительным и номинальным значениями горизонтального увеличения прибора, отнесенная к номинальному значению и выраженная в процентах
34. Статическое измерительное усилие
Е. Static measuring force
F. Effort statique de mesurage
Усилие воздействия щупа вдоль его оси на контролируемую поверхность, без учета динамических составляющих, возникающих в процессе ощупывания
35. Постоянная изменения измерительного усилия
Е. Rate of change of the static measuring force
F. Taux de variation de l’effort statique de mesure
Изменение на единицу перемещения статического измерительного усилия, действующего на щуп вдоль оси
36. Длина трассы ощупывания
Е. Traversing length
F. Longueur d’exploration
Полная длина участка поверхности, в пределах которого расположен профиль измеряемой поверхности, ощупанный прибором при измерении (см. черт.3)
Длина трассы ощупывания
— длина участка предварительного хода датчика; — длина участка измерения; — длина участка завершающего хода датчика
37. Длина участка измерения
Часть длины трассы ощупывания, в пределах которой находится
E. Measuring length
F. Longueur de mesure
профиль, параметры которого подлежат измерению
Примечание. Длина участка измерения равна длине оценки
38. Отсечка шага
F. Longueur d’onde de coupure
Длина волны , численно равная базовой длине и условно принимаемая в качестве верхней границы пропускания профилометра, для которой установлен определенный коэффициент пропускания.
1. Для аналоговых электрических фильтров он равен 75%.
2. Указанная верхняя граница условно отделяет номинально пропускаемые от номинально подавляемых компонентов спектра профиля
АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ
Источник
