MU_Laboratornye_raboty_MSS

Лабораторная работа 9

Измерение параметров шероховатости поверхности

Цель работы. Изучение методов оценки качества поверхности.

Общие сведения. Шероховатость поверхности – совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенных на базовой длине l. Шероховатость является отклонением формы поверхности, рассматриваемым на уровне микрогеометрии.

Шероховатость поверхности характеризуют: высотными параметрами (средним арифметическим отклонением профиля Ra, высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz, наибольшей высотой неровностей профиля Rmax); шаговыми параметрами (средним шагом неровностей профиля Sm, средним шагом местных выступов профиля S); относительной опорной длиной профиля tp. Требования к уровню параметров шероховатости на рабочих чертежах деталей устанавливают в виде обозначения, показанного на рисунке 9.1.

Рис.9.1. Структура и примеры обозначения шероховатости на чертежах

90

Измерение параметров шероховатости выполняют контактными (щуповыми) и бесконтактными приборами. К первой группе относятся профилометры, профилографы и профилографы – профилометры, ко второй группе – микроинтерферометры, приборы светового сечения и растровые измерительные микроскопы.

Профилометр модель 296 – предназначен для измерения среднего арифметического отклонения профиля в цеховых условиях в процессе послеоперационного контроля. Принцип действия профилометра основан на сканировании (ощупывании) исследуемой поверхности алмазной иглой с радиусом кривизны при вершине 10 мкм и преобразовании вертикального перемещения иглы в пропорциональное изменение электрического сигнала. Профилометр состоит из двух блоков: сканирующего и электронного. Составными элементами сканирующего блока (рис.9.2а) являются основание 1, стойка 2 и привод 3 горизонтального перемещения преобразователя (механотрона) 5. Для установки цилиндрических деталей используется призма 6. Электронный блок (рис. 9.2б) предназначен для ввода параметров сканирования, для обработки и отображения измерительной информации. На лицевой панели электронного блока располагаются: именованные клавиши, позволяющие установить длину трассы и отсечку шага (в миллиметрах), а также верхний предел измерений в микрометрах; стрелочный индикатор рабочей зоны 7; цифровое отсчетное устройство значения параметра Ra 8; кнопки СЕТЬ 9 и пуск 10.

Выполнение измерений.

1.Вращением гайки 4 поднять привод 3 вместе с преобразователем 5 на высоту, превышающую размер исследуемой детали. Установить деталь на основание 1 или призму 6. При позиционировании детали относительно опорной части преобразователя 5 следует учитывать, что привод 3 перемещает преобразователь в сторону стойки 2 на расстояние, равное 5/3 длины трассы интегрирования (табл. 9.1).

91

4

а)

3

5

1

б)

Рис.9.2.Профилометр мод. 296: а) блок сканирования, б) электронный блок

2.Включить питание прибора кнопкой 9. Установить предел измерения параметра Ra, превышающий нормируемое значение или значение, оцененное по образцам шероховатости. Первоначально можно установить наибольший предел измерений, а затем изменить его, исходя из результата измерений.

92

3.В соответствии с данными, приведенными в таблице 9.1, задать величину отсечки шага (базовой длины l) и длину трассы (длину участка измерения).

Таблица 9.1

преобразователя 5 с поверхностью детали так, чтобы стрелка индикатора 7 заняла среднее положение.

5.Нажатием клавиши 10 (пуск – ПСК) включить питание привода 3. Преобразователь 5 начнет перемещаться по поверхности детали. В процессе перемещения преобразователя следует контролировать показания индикатора 7 – стрелка не должна зашкаливать. В противном случае необходимо скорректировать первоначальную установку положения преобразователя так, чтобы стрелка индикатора сместилась от среднего положения в сторону, противоположную зашкаливанию, и повторить измерение.

6.После завершения рабочего хода преобразователь автоматически возвращается в исходное положение, а на отсчетном устройстве 8 появляется результат измерения – значение Ra. При появлении на отсчетном устройстве буквы Р (перегрузка) необходимо установить большее значение предела измерений.

Профилограф – профилометр модель 201 предназначен для измерения параметров шероховатости поверхности с номинально прямолинейным профилем при выполнении исследовательских работ и лабораторных измерений повышенной точности. Профилограф – профилометр состоит из электронного блока (рис.9.3.а), регистрирующего прибора (рис. 9.3.б) и устройства сканирования (рис.9.3.в).

Назначение и функции клавиш, тумблеров и переключателей, а также сигнальных лампочек можно уяснить по обозначениям на щитках приборов.

93

В состав устройства сканирования входят: основание 10 со стойкой, каретка с универсальным столиком 11, индуктивный преобразователь 12 и привод 13. Принцип действия устройства сканирования и электронного блока такие же, как для

11

10

в)

Рис. 9.3. Профилиграф – профилометр: а - электронный блок , б - регистрирующий прибор, в - устройство сканирования

94

Схема получения измерительной информации: алмазная игла преобразователя 12 движется по контролируемой поверхности, совершая вертикальные перемещения, обусловленные неровностью поверхности. Эти перемещения приводят к изменению воздушного зазора между якорем и сердечником трансформатора напряжения. Вследствие чего изменяется напряжение на выходе трансформатора. Далее сигнал измерительной информации поступает в электронный блок, затем в показывающий 6 или регистрирующий прибор 7.

Скорость перемещения бумаги в регистрирующем устройстве согласована со скоростью продольного перемещения алмазной иглы, а положение пера самописца, перемещающегося в поперечном направлении относительно направления движения бумаги, определяется уровнем сигнала измерительной информации. Получаемое изображение шероховатости поверхности называют

профилограммой.

Запись профилограммы.

1.Включить питание прибора тумблером 1 и прогреть его в течении 20 минут. 2.Установить контролируемую деталь на универсальный столик 11. Поддерживая преобразователь рукой снизу, перевести его влево с помощью рукоятки 14 на корпусе привода 13 (повернуть рукоятку по направлению вращения часовой стрелки). С помощью маховиков грубой и точной установки переместить привод 13 по стойке вниз до соприкосновения преобразователя 12 с поверхностью детали. Правильному положению преобразователя соответствует положение стрелки контрольного прибора 3 электронного блока в пределах нижнего прямоугольника.

2.Установить переключателями: 4 на электронном блоке - выбранное значение вертикального увеличения Vв, 15 на корпусе привода - скорость датчика Vm (скорость перемещения преобразователя), 9 на регистрирующем устройстве – скорость перемещения бумажной ленты Vл. Вертикальное увеличение подбирается экспериментально, исходя из ширины бумажной ленты, на которую записывается изображение, и максимальной

95

высоты неровностей профиля. Скорость трассирования (датчика) назначают в зависимости от базовой длины l , а скорость перемещения бумаги подбирают экспериментально. Горизонтальное увеличение будет равно Vг = Vл / Vm. Значения горизонтального увеличения приведены в таблице 9.2.

Таблица 9.2.

3.Переключатели 5 на электронном блоке и 16 на приводе установить в положение ЗП – записывающий прибор (ПП – показывающий прибор 6). Если перо регистрирующего прибора отклонится от середины бумажной ленты, дополнительно отрегулировать положение преобразователя с помощью установочных маховиков и потенциометра 2 (УСТ. ПЕРА).

5.Поворотом рукоятки 14, расположенной на приводе, против направления вращения часовой стрелки запустить продольную подачу преобразователя. Запись профилограммы производится до момента остановки преобразователя. При значительном наклоне профилограммы относительно продольной оси бумажной ленты произвести выравнивание универсального столика с помощью маховика и повторить измерение.

6.Тумблером 8 выключить движение бумаги. Отключить питание прибора. Рукой приподнять преобразователь и удалить деталь.

96

Обработка профилограммы производится в соответствии с методикой МИ 41 – 75.

1.Вычислить длину профилограммы, соответствующую длине базовой линии L=l·Vг. Ограничить участок профилограммы, подлежащий обработке.

2.В пределах выделенного участка профилограммы (рис. 9.4) провести среднюю линию профиля в виде отрезка прямой линии так, чтобы визуально оцениваемые площади по обеим сторонам от этой линии до профилограммы были примерно равны между собой.

3.Параллельно средней линии профиля через его высшую точку провести линию выступов, а через низшую точку – линию впадин. Ниже линии впадин на удобном расстоянии провести вспомогательную линию. Измерить расстояние между линиями выступов и впадин Hmax, определить наибольшую высоту неровностей профиля Rmax:

4.Линейкой измерить расстояния от вспомогательной прямой до пяти высших точек hвi и пяти низших точек hнi профилограммы.

97

Вычислить значение высоты неровностей по десяти точкам

H4=0,8·Hmax от линии выступов, что соответствует уровням

вычислить относительную опорную длину профиля

tpj=(bj/L)·100%.

6.В пределах базовой линии измерить n – шагов неровностей профиля Smi и найти значение среднего шага неровностей

Sm Vг1 n i n1 Smi .

Последовательность выполнения работы

1.Оценить значение параметра шероховатости поверхности детали путем сравнения её с образцами шероховатости.

2.Ознакомиться с устройством профилометра и расположением его элементов управления.

3.Подготовить профилометр к работе, установить деталь и выполнить измерение среднего арифметического отклонения профиля.

4.Изучить конструкцию профилографа – профиломера и подготовить его к работе. Установить вертикальное увеличение, скорость трассирования и скорость перемещения бумажной ленты. Проверить правильность положения пера регистрирующего устройства.

98

5.Выполнить запись и обработку профилограммы. Определить значения параметров шероховатости: наибольшей высоты неровностей профиля, высоты неровностей профиля по десяти точкам, среднего шага неровностей профиля, относительной опорной длины профиля. Построить график зависимости относительной опорной длины профиля от уровня сечения.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение шероховатости поверхности, базовой длины, средней линии профиля.

2.Назовите параметры, используемые для нормирования и количественной оценки шероховатости поверхности.

3.Какими способами можно оценить качество поверхности детали?

4.Поясните принцип действия приборов, используемых в лабораторной работе.

5.Перечислите последовательность действий при подготовке к работе профилометра, профилографа – профилометра.

6.Что называют профилограммой, в каком порядке её обрабатывают для получения значений параметров шероховатости?

99