Измерение шероховатости поверхности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Г(О)БОУ « Липецкий Машиностроительный колледж»

Реферат на тему:

«Измерение шероховатости поверхности»

Подготовил:

студент гр.ТМ-08-2к

Зуева О. Г.

Принял:

преподаватель

Страхова Н. Б.

Липецк 2012г

Содержание

1. Основные понятия и определения

2. Нормируемые параметры шероховатости

3. Обозначение шероховатости поверхности на чертежах

4. Контактные средства измерения шероховатости

5. Бесконтактные средства измерения шероховатости

Список используемой литературы

1. Основные понятия и определения

Шероховатость поверхности - это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделанная с помощью базовой длины (рис.1). Из определения видно, что неровности поверхности называются шероховатостью и определяются на длине, а не на поверхности и даже не на всей длине, а на «определенной» длине.

Схема шероховатости поверхности и ее элементы показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Профиль поверхностных неровностей

Где l - базовая длина; m - средняя линия профиля; Sm - средний шаг неровностей профиля; S - средний шаг местных выступов профиля; H imax - отклонения пяти наибольших максимумов профиля; H-imin отклонения пяти наибольших минимумов профиля; h imax - расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль; h imin - расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до этой же линии; Rmax - наибольшая высота профиля; у -отклонения профиля от линии m, tp - относительная опорная длина профиля; p - уровень сечения профиля; bi- - длина отрезков, отсекаемых на заданном уровне р.

Базовая длина - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.

Базовая линия (поверхность) - линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) и служащая для оценки геометрических параметров поверхности.

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.

2. Нормируемые параметры шероховатости

Поверхностные неровности относятся к геометрическим параметрам и представляют собой сложную периодическую структуру. Поскольку профиль содержит большой объем случайных значений неровностей, то для большинства нормируемых параметров принимают усредненные значения.

Число геометрических параметров для оценки шероховатости поверхности достигает более 40 наименований.

Все основные определения, параметры шероховатости и их числовые значения приведены в ГОСТ 2789-73 и ГОСТ 25142-82.

Однако для практического нормирования в большинстве стран мира, как и в России, используют шесть параметров, которые делят на три группы:

-- высотные: Ra -- среднее арифметическое отклонение профиля; Rz -- высота неровностей профиля по десяти точкам; Rmax -- наибольшая высота профиля;

Sm -- средний шаг неровностей профиля; S -- средний шаг местных выступов профиля;

tp -- относительная опорная длина профиля.

Рассмотрим кратко эти нормируемые параметры:

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra -- среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля от средней линии в пределах базовой длины.

Числовые значения параметров Ra, Rz, Rmax, Sm, S определены стандартом ГОСТ 2789-73, причем для всех трех высотных параметров выделены предпочтительные значения, которыми и следует в первую очередь пользоваться. Эти числовые значения параметров шероховатости проставляют на чертежах.

Значения уровня сечения профиля р отсчитывают от линии выступов и выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % Rmax.

Числовые значения t выбирают из ряда: 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 %.

Из всех перечисленных параметров шероховатости наиболее часто применяют параметры Ra и Rz. Параметр Ra является предпочтительным, так как его определяют по значительно большему числу точек профиля, чем Rz. Использование параметра Rz в качестве контрольного в значительной степени определяется способами измерения рассматриваемых параметров. Значения Ra преимущественно измеряют с помощью приборов, снабженных датчиками с алмазной иглой. Определение Ra на грубых поверхностях связано с опасностью поломки алмазной иглы, а на очень гладких - с низкой достоверностью результатов из-за того, что радиус конца иглы не может фиксировать очень малые неровности. Поэтому Rz рекомендуется использовать при значениях высоты неровностей 320... 10 и 0,1 ...0,025 мкм, в остальных случаях -- Ra.

Требования к шероховатости поверхности деталей и выбор параметров для ее оценки устанавливаются исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества поверхности.

Для неответственных деталей можно не указывать параметры шероховатости, в таком случае она не подлежит контролю.

Некоторые специальные технологические методы окончательной обработки позволяют получить на поверхностях регулярный заранее заданный микрорельеф из канавок или лунок определенной формы. ГОСТ 24773-81 устанавливает характеристики таких параметров.

3. Обозначение шероховатости поверхности на чертежах

Обозначения шероховатости поверхностей и правила нанесении их на чертежах изделий устанавливает ГОСТ 2.309-73, который полностью соответствует ИСО 1302-78. Обозначения шероховатости проставляют на всех поверхностях изделия, выполняемых по чертежу, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

Структура обозначения шероховатости поверхности приведена на рис 2. При наличии в обозначении шероховатости только значения параметра (параметров) применяют знак без полки.

Рисунок 2. Обозначение шероховатости на чертеже

В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, применяют знак по рис. 3, а. В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, травлением и т.п. применяют знак по рис. 3, б. В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала, например, литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением и т.п., а также поверхности, не обрабатываемой по данному чертежу, применяют знак по рис. 3, в.

Рисунок 3. Обозначение шероховатости поверхности с указанием вида обработки

Значение параметра шероховатости указывают в обозначении шероховатости:

для параметра Rа - без символа, например 0,4;

для остальных параметров - после соответствующего символа, например Rmax 6,3; Sm 0,63; t50 70; S0,032; Rz 32.

4. Контактные средства измерения шероховатости

Блок-схема прибора, основанного на применении щупового метода, показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема измерения параметров шероховатости методом ощупывания

В процессе измерения поверхность детали 1 ощупывается алмазной иглой 3, закрепленной на рычаге 4, колебания которого при помощи индуктивногоили механотронного преобразователя 5 превращаются в электрические. В измерительной схеме 7 эти сигналы усиливаются, интегрируются по перемещению ипередаются на индикатор 8,градуированный в значениях R a или (без интегрирования) на записывающее устройство 9. Необходимое для измерения перемещение сообщается протяжным механизмом 6.При этом корпус преобразователя, шарнирно связанный с этим механизмом, опирается на поверхность детали дополнительной опорой 2,ширина которой достаточна, чтобы не реагировать на микронеровности детали.

Радиус ощупывающей иглы - от 2 до 12 мкм. Скользя по поверхности, она изнашивается и тупится. Кроме того, при сканировании возможны отскоки иглы и пластические деформации микронеровностей. Все это приводит к большим погрешностям при измерениях (в среднем ±10 %). Чем меньше R a, тем менее достоверна информация о реальном профиле, получаемая с помощью щупового прибора.

5. Бесконтактные средства измерения шероховатости

Рисунок 5. Схема измерения параметров шероховатости методом светового сечения

Наибольшее распространение из бесконтактных методов получили методы светового сечения, теневой проекции и интерференционные методы. Принципиальная схема метода светового сечения показана на рис. 29, а. Через осветительную диафрагму 3контролируемая поверхность 1 освещается узкой полоской света от источника 2. В поле зрения микрометра 4 видна картина, показанная на рис. 29, б. Высота микронеровностей измеряется от визирной линии 5 микрометром 4.Разность отсчетов при совмещении этой линии с верхним и нижним краями неровности считывается с микрометрического барабанчика и позволяет определять значения hi , необходимые для расчета Ra и Rz.

Метод теневой проекции отличается от описанного тем, что граница между светом и тенью создается острием ножа.

При интерференционном методе измерения параметров шероховатости поверхность рассматривается в микроскоп. На изображении поверхности возникают интерференционные полосы, по искривлению которых судят о шероховатости. Метод предназначен для оценки параметров шероховатости чисто обработанных поверхностей с диапазоном изменения Ra от 0,02 до 0,16 мкм. шероховатость ощупывание сечение

Основной недостаток оптических приборов - относительно большая трудоемкость измерения. Этого недостатка лишены методы измерения параметров шероховатости при помощи лазера. Наиболее точным и удобным из лазерных методов измерения является метод сдвига частоты излучения.

Блок-схема лазерного профилографа с устройством сдвига частоты излучения, работа которого основана на изменении оптической длины измерительного плеча интерферометра с постоянной скоростью, показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Блок-схема лазерного профилографа

Выходное излучение лазера 5 после прохождения телескопической системы 4 направляется на сканирующее устройство, перемещающее сфокусированное излучение лазера вдоль измеряемой поверхности с постоянной скоростью vo. Сканирующее устройство состоит из кубика 3 с отражающей поверхностью и микрообъектива 2, позволяющего сфокусировать на измеряемой поверхности 1 лазерный пучок до 6 - 8 мкм. Отраженное от поверхности излучение приобретает доплеровский сдвиг частоты, пропорциональный вертикальной составляющей относительной скорости движения поверхности, которая определяется углом подъема освещенного элемента микропрофиля. После вторичного прохождения через сканирующее устройство и резонатор лазераотраженное излучение принимается фотоприемником 6. С выхода фотоприемника электрический сигнал после прохождения через амплитудный ограничитель 7 и узкополосный усилитель 8 поступает на частотный детектор 9.Выходной сигнал частотного детектора подается на интегрирующий усилитель 10, формирующий напряжение, пропорциональное мгновенному значению высот микронеровностей поверхности.

Рисунок 7. Схема измерения параметров шероховатости методом последовательного преобразования фазы

В лазерных профилографах применяют также метод последовательного преобразования фазы (рис. 31). Излучение лазера расщепляется на две части (1 и 2), которые фокусируются объективом 3на исследуемую поверхность 4.Отраженные составляющие излучения снова собираются объективом и после фотоэлектронной обработки преобразуются в сигнал, пропорциональный разности длин оптических путей первого и второго луча. При движении исследуемой поверхности по координате х (или лучей относительно поверхности)и постоянном расстоянии х o получаемый сигнал пропорционален скорости приращения координаты у. После интегрирования данного сигнала на выходе образуются сигналы, пропорциональные координате у профиля поверхности.

Список используемой литературы

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. -- 8-е изд., перераб. и доп.. -- М.: Машиностроение, 2001.

2. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению. -- М.: Машиностроение, 1989.

3. Марков Н.Н. Взаимозаменяемость и технические измерения. - М.: издательство стандартов,1983.

Размещено на Allbest.ru