Методы и средства оценки шероховатости поверхности
Оценка шероховатости поверхности может осуществляться качественными и количественными методами. Качественные методы оценки основаны на сравнении обработанной поверхности с образцами шероховатости. Количественные методы основаны на измерение микронеровностей специальными приборами. Контроль шероховатости путем сравнения со стандартными образцами или аттестованной деталью широко используется в цеховых условиях. Шероховатость поверхности детали сравнивается визуально (невооруженным глазом или через лупу) с поверхностью образца из того же материала и обработанного тем же способом, что и деталь. Метод сравнения обеспечивает надежную оценку шероховатости поверхности в пределах Ra = 0,63...5 мкм. Более чистые поверхности (Ra = 0,08...0,32 мкм) сравниваются с помощью специальных микроскопов сравнения. Количественные методы оценки основаны на измерении микронеровностей специальными приборами (бесконтактными и контактными). Наибольшее распространение для бесконтактных измерений шероховатостей получили оптические приборы: светового сечения, теневой проекции и интерференции света. Приборы светового сечения (ПСС) называют двойными микроскопам (МИС-11 системы В.П. Линника). Они позволяют измерять шероховатость поверхности до Rz = 0,8 мкм. Для измерения более чистых поверхностей с Rz = 0,8...0,03 мкм применяют микроинтерферометры (МИИ-4; МИИ-5; МИИ-10; МИИ-12), работающие на принципе интерференции света. Поверхность образца (детали) рассматривается в микроскоп и при этом на ее изображение накладываются интерференционные полосы, по искривлению которых судят о распределении неровностей. Если бы контролируемая поверхность была идеально плоской, то на ней возникли бы прямые параллельные интерференционные полосы. Микронеровности на поверхности изменяют ход лучей и вызывают искривление полос, которые воспроизводят микропрофиль контролируемого участка. Высоту неровностей определяют так же, как и в методе светового сечения с помощью винтового окулярного микрометра. Наибольшее распространение для определения шероховатости поверхности контактным методом получили щуповые приборы, работающие по методу ощупывания поверхности алмазной иглой. К этой группе приборов относятся профилометры, непосредственно показывающие среднее арифметическое отклонение профиля Ra, и профилографы, записывающие профиль поверхности. Алмазные иглы к профилометрам и профилографам имеют коническую форму с очень малым радиусом закругления при вершине. Отечественной промышленностью выпускаются профилометры-профилографы моделей 201; 202; 280; 171311, а также профилометры моделей 253, 283, 296, 171621, которые позволяют измерять параметр шероховатости Ra до 0,02...0,04 мкм. Для оценки шероховатости поверхностей деталей больших габаритов, в труднодоступных местах, когда непосредственное применение прибором невозможно, используют метод слепков. Специально изготовленную массу с силой прикладывают к измеряемой поверхности. После застывания масса отделяется от поверхности, получается слепок, на поверхности которого зеркально повторяются неровности исследуемой поверхности. По измеренной шероховатости поверхности слепка определяют параметры шероховатости контролируемой поверхности детали. В качестве материала для слепка применяют целлулоид, легкоплавкие сплавы, воск, парафин, серу, гипс-хромпик и др. Для измерения шероховатости используют преимущественно бесконтактные методы. Ниже изложены методики выполнения измерений параметров микропрофиля приборами с графической регистрацией профиля и приборами светового сечения. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПОМОЩИ ПРОФИЛОГРАФОВ С ГРАФИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИЕЙ ПРОФИЛЯ Настоящая методика распространяется на методы выполнения измерений параметров шероховатости Ra, Rz, Rmax, Sm, S, tp в системе М, а также исследования других параметров профиля по снятым профилограмам поверхности. Все термины и определения, используемые в данной методике, соответствуют ГОСТ 2789-73. НАСТРОЙКА ПРИБОРА И УСТАНОВКА ОБРАЗЦА Перед измерением прибор настраивается в соответствии с инструкцией по пользованию им персоналом, прошедшим соответствующую подготовку и имеющим навыки работы с ним. Поверхность контролируемого образца устанавливают так, чтобы направление сечения, определяющего профиль, совпадало с указанным в технической документации, утвержденной к прибору в установленном порядке. Поверхность должна быть тщательно очищена от посторонних примесей и обезжирена. ВЫБОР УВЕЛИЧЕНИЙ ПРИБОРА Вертикальное и горизонтальное увеличения профилографа должны выбираться из технических требований тех устройств, которые используются для дальнейшей обработки профиля. Вертикальное увеличение (VB) при этом должно быть наибольшим из возможных. Горизонтальное увеличение (Vr) должно соответствовать «растяжке» профиля из условия обеспечения угла наклона боковых сторон ф не более 80°. Данные, необходимые для выбора увеличения, приводятся в описании к прибору. 18. ВЫБОР ОПОРЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ДАТЧИКА Выбор опоры датчика зависит от радиуса кривизны ее рабочей поверхности, которая маркируется на каждой из опор в поставляемом к прибору комплекте. При этом радиус опоры R в направлении трассы ощупывания датчиком прибора должны быть не менее 50 значений базовой длины, на которой определяется параметр шероховатости (рис. 1, а). При базовой длине 2,5 мм и более предпочтительнее использовать вспомогательную опору, поставляемую к прибору (рис. 2, б).
Участки измерения микропрофиля должны быть расположены по возможности равномерно по всей поверхности (рис. 3). Расстояние между участками измерения x1, x2 должны обеспечивать практическую некоррелированность параметров шероховатости, определенных на соседних трассах. Для большинства технических поверхностей этим условиям удовлетворяют расстояния х1 = х2 > 2 мм, где х1, х2 - интервалы корреляции профиля, записанные на профилограме. В тех случаях, когда размеры измеряемой поверхности малы и такими расстояниями задаться невозможно, рекомендуется назначать трассы интегрирования с минимально возможными расстояниями между измеренными участками. Для поверхности, на которой не наблюдаются явно направленные следы обработки, профилограмму снимают в произвольном направлении. При этом длина профилограммы L должна быть такой, чтобы в ее пределах находилось около пятидесяти пересечений профиля со средней линией.
Рис. 3. Схема расположения трасс измерения Интервалы корреляции хк в этом случае определяются в зависимости от значений коэффициента Хь равного отношению
где п - число пересечений профиля со средней линией; т - число вершин выступов профилограммы на длине L. Величину интервала корреляции хк определяют из соотношений: где n0 = n/L и m0 = m/L - удельные значения числа пересечений и числа вершин на единице длины профилограммы L, соответственно. Значения коэффициента т определяются по табл. 2.
|
