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 R_a = 0,63...5 мкм. Более чистые поверхности (R_a = 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 R_z = 0,8 мкм. Для измерения более чистых поверхностей с R_z = 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 R_a, 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 R_a 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, R_z, R_max, S_m, S, t_p 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 (V_B) при этом должно быть наибольшим из возможных. Горизонтальное увеличение (V_r) 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 х_к в этом случае определяются в зависимости от значений коэффициента Х_ь равно­го отношению

где п - число пересечений профиля со средней линией; т - число вершин выступов профилограммы на длине L. Величину интервала корреляции х_к 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.

Дата добавления: 2015-04-25