Контроль шероховатости поверхностей деталей

Контроль – шероховатость – поверхность

Контроль шероховатости поверхностей осуществляют сравнением обрабатываемых поверхностей с образцами шероховатости поверхностей, контактным методом с помощью щуповых приборов ( профилометров и профилогра-фов) и бесконтактным методом с помощью оптических приборов. [1]

Контроль шероховатости поверхности производится с помощью специальных приборов. [2]

Контроль шероховатости поверхности производится по эталону и в необходимых случаях прибором. [3]

Контроль шероховатости поверхностей сравнением с образцами дает надежные результаты для деталей до 6-го класса чистоты включительно, гарантируя выполнение деталей в пределах назначенного класса. [4]

Контроль шероховатости поверхности с помощью образцов осуществляют путем визуального сравнения или на ощупь. Стандарт распространяется на образцы шероховатости, полученные методом механической обработки, снятием позитивных отпечатков гальванопластикой или нанесением покрытий на пластмассовые отпечатки. Стандарт не распространяется на образцовые детали шероховатости поверхности. [5]

Возможен контроль шероховатости поверхностей на основе специальных эталонов, утвержденных в установленном порядке. [6]

Для контроля шероховатости поверхности после хонингования рекомендуется применять контактные щуповые приборы – профи-лометры. С помощью этих приборов можно контролировать шероховатости поверхности деталей из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов. Действие такого прибора основано на преобразовании колебаний алмазной иглы при ее движении вдоль образующей измеряемой поверхности в изменение напряжения индуктивного датчика. Московский завод Калибр выпускает профилометры с унифицированной электронной системой мод. Прибор измеряет параметр шероховатости Ra от 10 до 0 02 мкм при наименьшем диаметре измеряемых отверстий 6 мм с глубиной измерения до 20 мм и диаметре 16 мм с глубиной измерения до 130 мм. Этот прибор портативный и может быть использован в цеховых условиях. [7]

Метод контроля шероховатости поверхности с помощью рабочих образцов обычно применяется для относительно грубых поверхностей – примерно до 7-го класса чистоты. [8]

Для контроля шероховатости поверхности в цехе могут быть применены образцы шероховатости и образцовые детали. Чтобы повысить надежность контроля шероховатости по образцам, применяют микроскопы сравнения. [9]

Для контроля шероховатости поверхности режущего инструмента используют приборы и методы, применяемые в общем машиностроении. [11]

Для контроля шероховатости поверхностей режущего инструмента могут использоваться различные методы, применяемые в общем машиностроении. Однако малые размеры шлифованных и доведенных поверхностей на инструменте, их сложная геометрическая форма и неудобное расположение контролируемых поверхностей ( например, на спиральном сверле) затрудняют контроль шероховатости на обычных приборах. [12]

В приборах для контроля шероховатости поверхностей могут быть использованы все приведенные зависимости. Наиболее точным является способ, основанный на определении отношения амплитуд отраженных импульсов, несущие частоты которых различаются в 2 раза. В определенном интервале частот это отношение в значительной степени зависит от шероховатости поверхности. [14]

Весьма важным вопросом контроля шероховатости поверхности является достижение единства измерений на производстве при использовании щуповых приборов различных конструкций. В пре-дыдущих главах были рассмотрены теоретические зависимости, на основе которых можно подсчитать ожидаемое расхождение в показаниях щуповых приборов. [15]

Шероховатость поверхности – совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности детали и рассматриваемых в пределах базовой длины l.

Шероховатость обработанной поверхности является следствием пластической деформации поверхностного слоя при образовании стружки, копирования неровностей кромок режущего инструмента и трения его о деталь, вибраций, неоднородности материала заготовки и других причин. Количественно шероховатость поверхности устанавливается независимо от способа ее обработки.

Читайте также:  Посудомоечная машина индезит idl 40 неисправности

Профиль поверхности (профилограмма) показан на рис. 3.

В основу нормирования и количественной оценки шероховатости поверхности положена система средней линии профиля m – система M. Средняя линия профиля – базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально.

Базовая длина l – длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения ее параметров.

Нормирование и количественная оценка шероховатости поверхности производится с помощью высотных параметров Ra, Rz, Rmax, шаговых параметров Sm и S и параметра формы tp.

Для заданной детали в цеховых условиях удобнее и проще осуществлять качественный контроль шероховатости поверхностей.

Контроль шероховатости поверхности проводится в цехах и в измерительных лабораториях.

Качественный контроль шероховатости поверхности осуществляют путем сравнения с образцами или образцовыми деталями визуально или на ощупь. Образцы сравнения имеют прямолинейное, дугообразное или перекрывающееся дугообразное направление неровностей и предназначены для контроля шероховатости поверхностей, обработанных точением, расточкой, цилиндрическим фрезерованием, строганием, торцовым точением, фрезерованием, шлифованием, шлифованием периферией круга и чашеобразным кругом. Поверхности образцов сравнения (рабочие) имеют цилиндрическую выпуклую, цилиндрическую вогнутую или плоскую форму. Образцы шероховатости поверхности представляют собой наборы стальных или чугунных брусков размером 30х20 мм, закрепленных в оправах винтами. Плоская или цилиндрическая рабочая поверхность образцов обрабатывается различными способами при определенных режимах и по результатам измерения относятся к соответствующим классам ГОСТа 2789-59. При выборе образцов для контроля шероховатости поверхности детали следует выполнять следующие условия:

1) образец должен быть выполнен из того же материала, что и контролируемая деталь (сталь, чугун, бронза и т.п.);

2) рабочая поверхность образца должна быть обработана тем же методом, что и контролируемая поверхность детали (точением, фрезерованием и т.п.);

3) геометрическая форма рабочей поверхности образца должна соответствовать геометрической форме контролируемой поверхности детали (плоская, цилиндрическая).

Вместо образцов шероховатости в ряде случаев применяют готовую деталь, шероховатость поверхности которой аттестована специальными измерительными приборами. Эта эталонная деталь наилучшим образом отвечает всем вышеперечисленным условиям.

По ГОСТу 9378-75 числовые значения шероховатости рабочих поверхностей образцов должны соответствовать шероховатости 0,8Rz соответствующих классов с допускаемыми отклонениями приблизительно ±20%. Образцы не должны иметь дефекты, видимые невооруженным глазом. Неоднородность шероховатости поверхности одного образца не должна превышать 35-50% в зависимости от вида обработки и материала образца.

Образцы шероховатости поверхности комплектуются в наборы: №1 – полный набор из 46 шт. стальных образцов классов чистоты с 4 по 13; №2 – набор из 21 шт. сырых стальных образцов классов чистоты 4-8; №3 – набор из 25 шт. закаленных стальных образцов классов чистоты 6-13 (наборы №2 и №3 вместе соответствуют набору №1). В набор №4 входит 30 чугунных образцов классов чистоты 4-9.

Количественный контроль параметров шероховатости осуществляют бесконтактными методами (с помощью приборов светового сечения типа МИС-11 и ПСС-2, микроинтерферометров, имерсионно-репликовых микроинтерферометров МИИ-10, типа МИИ-4, МИИ-9, МИИ-11, МИИ-12, растровых измерительных микроскопов ОРИМ-1 и др.) и контактными методами с помощью щуповых приборов (профилометров и профилографов). Контактные профилометры и профилографы, имеющие более высокую точность, применяют для контроля наиболее ответственных измерений. Принцип действия бесконтактных приборов (типа ПСС-2 и МИС-11) основан на измерении параметров проекции светового сечения исследуемой поверхности с помощью наклонно направленного к ней светового пучка.

Читайте также:  Мощность духовых шкафов квт

Принцип действия интерферометров основан на использовании явления интерференции света, отраженного от образцовой и исследуемой поверхностей. Принцип действия растровых микроскопов основан на явлении образования муаровых полос при наложении изображений элементов двух периодических структур (направленных следов обработки и дифракционной решетки). При наличии неровностей муаровые полосы искривляются. Высоту микронеровностей определяют по степени искривления муаровых полос.

В щуповых приборах контактного действия для измерения высоты неровностей используют вертикальные колебания иглы, перемещаемой по контролируемой поверхности. Колебания преобразуются в электрическое напряжение с помощью индуктивных, механотронных, пьезоэлектрических и других преобразователей.

Поверхности деталей, которые обработаны самым тщательным образом, не может быть идеально ровной: от номинальной – заданной чертежом – она будет отличаться. Есть два вида возможных отклонений: макро- и микрогеометрические, и при том, что первые характеризуют волнистость детали и степень её несоответствия форме, то вторые определяют не что иное, как шероховатость поверхности.

Понятию «шероховатость» можно дать следующее определение: она представляет собой совокупность микронеровностей на поверхности детали или изделия. Ещё одно немаловажное уточнение – шаг неровности относительно базовой длины очень и очень мал.

Виды и параметры шероховатости:

Выделяют несколько видов шероховатости.

  • Исходная шероховатость – следствие технологической обработки изделия абразивными материалами.
  • Эксплуатационная шероховатость – шероховатость, которую приобрела поверхность вследствие изнашивания и трения.
  • Равновесная шероховатость – эксплуатационная шероховатость, которая воспроизводится при стационарных условиях трения.

Согласно ГОСТ 2789-73 номенклатура параметров шероховатости выглядит следующим образом.

  • Ra – среднее арифметическое значение отклонения профиля;
  • Rz – высота неровностей профиля, снятая в 10 точках;
  • S – средний шаг местных выступов профиля;
  • Sm – среднее арифметическое значение шага неровности;
  • Rmax – максимальная высота профиля;
  • tp – относительная длина профиля (опорная), р – уровень сечения профиля.

Предпочтительным при задании шероховатости является параметр Ra.

Шероховатость во многом определяет эксплуатационные характеристики деталей и узлов, поэтому её точное измерение является одной из важных задач метрологии. Оценка может проводиться поэлементно (сравнение отдельных параметров) либо комплексно – путём сравнения исследуемой поверхности с эталоном.

В современных технологических исследованиях предпочтительным является первый способ.

Щуповой метод измерения шероховатости поверхности относится к контактным методам и реализуется с помощью профилометра. Прибор представляет собой датчик, оснащённый тонкой остро заточенной алмазной иглой с ощупывающей головкой.

Игла перемещается по нормали к исследуемой поверхности. Естественно, в местах микронеровностей (впадин и выступов) возникают механические колебания относительно головки. Эти колебания передаются на датчик, который преобразует механическую энергию в электрическую. Сигнал, генерируемый преобразователем, усиливается и измеряется: его параметры точно характеризуют неровности поверхности детали или изделия.

Читайте также:  Круг для наждака размеры

В зависимости от типа преобразователя полезных сигналов профилометры подразделяются на индуктивные, электронные, индукционные и пьезоэлектрические, причём наибольшее распространение получили устройства первого вида. Кроме этого, существует ещё одна разновидность приборов – профилографы, позволяющие не только измерить, но и записать параметры профиля в заранее подобранном горизонтальном и вертикальном масштабах.

Исследование неровности проводится в несколько этапов: профиль «ощупывается» определённое количество раз, и лишь на основе серии измерений вычисляется окончательное – усредненное – значение параметра: количественная характеристика неровности относительно длины участка.

Группа оптических – бесконтактных – способов измерения шероховатости поверхности достаточно обширна. Самыми распространёнными входящими в неё методами являются следующие:

  • светового и теневого свечения;
  • микроинтерференционный;
  • растровый.

Суть данного метода достаточно проста: на исследуемую поверхность накладывается изготовленная из стекла пластинка, на которую нанесена растровая сетка (система равноудалённых параллельных линий) с достаточно малым шагом.

При наклонном падении световых лучей в местах микронеровностей штрихи отраженной сетки накладываются на штрихи реальной – возникают муаровые полосы, свидетельствующие о наличии впадин и выступов на изучаемой поверхности. Точное измерение параметров неровности осуществляется по изложенной в ГОСТ методике с помощью растрового микроскопа.

Стоит отметить, что данный метод используется при исследовании лишь тех поверхностей, следы обработки на которых имеют преимущественное направление.

Методы светового и теневого свечения

Метод светового свечения при измерении параметров неровности применяется наиболее часто и заключается в следующем. Исходящий от источника света световой поток преобразуется в тонкий пучок, проходя через узкую щель. Далее он с помощью объектива под определённым углом направляется на исследуемую поверхность. Отраженный луч снова проходит через объектив и формирует изображение щели в окуляре. Абсолютно ровная поверхность соответствует идеально прямой светящейся линии, шероховатая поверхность – искривлённой.

Теневой метод является «продолжением» светового: на небольшом расстоянии от изучаемой поверхности устанавливается линейка, ребро которой скошено. Пучок света проходит тот же путь, однако, словно ножом срезается ребром. На контролируемой поверхности появляется тень, верхняя часть которой точно повторяет изучаемый профиль. Рассматривая это изображение в микроскоп, делают выводы о характере и параметрах шероховатости.

Для реализации микроинтерференционного метода используют измерительный прибор, в состав которого входит интерферометр и измерительный микроскоп. С помощью первого устройства формируется интерференционная картина исследуемой поверхности с искривлениями полос в местах неровностей. Увеличивающий в разы полученную картину микроскоп позволяет измерить параметры шероховатости.

Описанный ниже метод используют для оценки шероховатостей труднодоступных поверхностей и поверхностей, имеющих сложную конфигурацию.

Метод слепков заключается в снятии негативных копий (материалом для их изготовления, как правило, служит парафин, гипс или воск) поверхности при их дальнейшем исследовании оптическими или щуповым методами. Иными словами, метод слепков не является самостоятельным методом и используется лишь в сочетании с вышеописанными способами измерения шероховатости поверхности.