методы и средства измерений шероховатости поверхностей. Курсовая_методы_и_средства_определения_шероховатости_3_1. Сравнительный анализ методов и средств измерения шероховатостей поверхностей

• Название: Сравнительный анализ методов и средств измерения шероховатостей поверхностей
• Анкор: методы и средства измерений шероховатости поверхностей
• Дата: 22.06.2022
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: Курсовая_методы_и_средства_определения_шероховатости_3_1.docx
• Тип: Курсовая; #611036
• страница: 5 из 6

2.3 Средства определения шероховатости

Специальные средства измерения параметров шероховатости поверхности подразделяют на оптические и контактные. Контактные средства измерения более надежны в цеховых условиях работы.

Оптические приборы предназначены для определения трех параметров шероховатости: Rz, Rmax и S в плоскости, нормальной к направлению неровностей поверхности. Метрологические характеристики оптических приборов приведены на рис. 2.1 [8].


Рисунок 2.1 – Метрологические характеристики оптических приборов для измерения параметров шероховатости поверхности (ГОСТ 9847–79)
ГОСТ 9847–79 устанавливает пять типов оптических приборов для измерения и контроля параметров шероховатости:

ПТС – прибор теневого сечения, предназначенный для измерения шероховатости грубо обработанных поверхностей;

ПСС – прибор светового сечения (двойной микроскоп);

МОМ – микроскоп однообъективный муаровый, основанный на измерении искривления муаровых полос, вызванного неровностями поверхности;

МИИ – микроскоп интерференционный, использующий при измерении двулучевую интерференцию света;

МПИ – микроскоп-профилометр, действие которого основано на интерференции света с образованием полос равного хроматического порядка.

К контактным приборам контроля и измерения параметров шероховатости относят профилометры и профилографы, выпускаемые для номинально-прямолинейных профилей поверхности (тип А) и для номинально-непрямолинейных профилей поверхности (тип Б).

Выпускаются контактные профилографы-профилометры (модель 252), в которых предусмотрены запись профилограммы и цифровое отсчетное устройство. По назначению их разделяют на две группы: I – для исследовательских работ и лабораторных измерений; II – для измерений в цеховых условиях. Метрологические характеристики профилографов и профилометров приведены на рис. 2.2 [8].


Рисунок 2.2 – Метрологические характеристики профилографов и профилометров
Профилограф-профилометр – это комбинированный прибор для измерения шероховатости поверхности он состоит из – профилографа и профилометра.

Рассмотрим понятия профилограф и профилометр более подробно.

Профилометр представляет собой прибор для измерения шероховатости контактным методом: по оцениваемой поверхности перемещается игла, колеблющаяся в местах неровностей (рис. 2.3). Эти колебания вызывают возбуждение ЭДС и, соответственно, малых токов. Они усиливаются и регистрируются с помощью гальванометра, показания которого выводятся на дисплей прибора и позволяют судить о характере исследуемой поверхности – высоте микронеровностей. Однако нередко для оценки шероховатости выбирается не высота, а другой параметр шероховатости [9].


Рисунок 2.3 – Профилометр
Устройство и принцип действия профилометра

Генератором сигнала в профилометре является тонко заточенная – чаще всего алмазная – игла. Она перемещается по нормали к поверхности, шероховатость которой оценивается. Выработанный сигнал – механический – преобразуется в токовый с помощью преобразователя, который может быть пьезоэлектрическим, ёмкостным или индуктивным. Затем сигнал поступает на электронный усилитель, а затем интегрируется и визуализируется – на экране прибора, таким образом, виден уже усреднённый параметр, который характеризует поверхностные неровности на участке определённой длины не только количественно, но и качественно.

В зависимости от вида трассы интегрирования выделяют несколько типов профилометров:

1) С постоянной трассой интегрирования. В таких приборах трасса интегрирования по длине равна трассе ощупывания. Результат измерений в данном случае доступен только после завершения процедуры;

2) Со скользящей трассой интегрирования. В СИТ данного типа трасса интегрирования в несколько раз короче трассы ощупывания, а отсчёт показаний выполняется параллельно с перемещением иглы по поверхности.

В отдельную группу выделяют профилометры с механотронным преобразователем, измеряющие параметры неровности с указанием Ra - среднего арифметического значения отклонения профиля.

Многие приборы оснащаются анализатором, позволяющим по гармоническим составляющим поступающего от иглы сигнала (вернее, по характеризующей их прямой) судить о неровностях поверхности [9].

Погрешность профилометров не выходит за пределы ±25%, а у многих современных приборов – ±10%.

Профилограф, также как и профилометр, служит для контроля параметров шероховатости поверхности, однако, результаты измерений представляется в виде кривой, которая характеризует волнистость и шероховатость (рис. 2.4). Обработку кривой – профилограммы – проводят графоаналитическим методом.


Рисунок 2.4 – Профилограф
Устройство и принцип действия профилографа

Прибор состоит из трёх основных блоков. Первый – измерительный, включающий иглу, её привод и измерительный столик – позволяет получить сигнал, на основе которого в последствие будет построена характеризующая микронеровности кривая. Второй – электронный блок позволяет усилить и преобразовать сигнал, который затем поступает в третий блок – записывающее устройство, вычерчивающее профилограмму в увеличенном масштабе на металлизированной бумаге, светочувствительную бумагу или специальную плёнку. Погрешность прибора не превышает ±5–10%.

Принцип действия профилографа практически не отличается от принципа действия профилометра – игла перемещается по нормали к исследуемой поверхности; от неё на преобразователь, а затем на электронный усилитель поступает сигнал, который, однако, не отражается на экране, а отображается графически [9].

Профилограмма записывается в увеличенном масштабе (увеличение по горизонтали до 100000 раз, по вертикали 400–200000 раз) – это делает её расшифровку гораздо удобнее.

Профилограф – профилометр позволяет одновременно проводить запись параметров микронеровностей поверхности на носитель – электротермическую бумагу или др., и наблюдать за результатами проведения измерений в режиме реального времени – с помощью показывающего прибора, который может быть аналоговым или цифровым.

Действие профилографа-профилометра, как и, основано на ощупывании контролируемой поверхности заточенной иглой с малым радиусом закругления и преобразовании её колебаний в электрический сигнал индуктивным или другим методом. Наибольшее применение находят профилограф-профилометры с индуктивным преобразователем.

Первоначально в середине прошлого века находили применение профилографы с обработкой и представлением аналогового сигнала (например модели 201). Дальнейшее развитие техники позволило создать аналоговые приборы с цифровым представлением результатов (например модели 252 и др.). Профилограф-профилометр модели 252, в котором использован индуктивный преобразователь, позволяет записывать профиль неровностей в увеличенном масштабе в виде профилограммы или измерять параметры шероховатости с индикацией в цифровом виде. Прибор снабжен преобразователем, электронным измерительным блоком со счетно-решающим блоком и записывающим устройством.

Профилограф-профилометр состоит из таких частей как [9]:

• 
  измерительный блок;
  
• 
  показывающий прибор;
  
• 
  стойка;
  
• 
  мотопривод;
  
• 
  измерительный столик;
  
• 
  датчик;
  
• 
  записывающий прибор.
  

Индуктивный преобразователь выполняют в виде сдвоенного сердечника с двумя катушками. Катушки и две половины первичной обмотки дифференциального входного трансформатора включены по мостовой схеме, питание которой происходит от генератора с частотой 10 кГц. При перемещении по контролируемой поверхности алмазная игла преобразователя вместе со щупом, подвешенном на опоре, совершает колебания. Повороты перераспределяют индуктивности катушек, изменяя тем самым выходное напряжение дифференциального трансформатора. Изменения амплитуды напряжения характеризуют высоту микронеровностей, а изменение частоты (при работе прибора в режиме профилометра) – их шаг. Настройку прибора, перед измерением, производят аналоговым нуль-индикатором. Числовые значения параметров определяют с помощью цифрового отсчетного устройства. При работе прибора в режиме профилографа информация подаётся на записывающее. В настоящее время нашли применение приборные комплексы с применением преобразования аналогового сигнала в цифровой, последующей обработки по предусмотренной программе. Такие комплексы разработаны рядом как зарубежных, так и отечественных производителей. Представление результатов проводится, как на экране монитора, так, и на бумажном носителе информации. Немаловажно, что результаты измерений сегодня могут сохраняться на электронных носителях. Профилограф-профилометр такого типа показан на рис. 2.5, из которого хорошо виден его состав.


Рисунок 2.5 – Профилограф – профилометр: 1-деталь, 2-измерительный датчик, 3-мотопривод, 4-системный блок, 5-монитор, 6-печатающее устройство, 7 клавиатура, 8 – мышь
Формы измеряемых поверхностей: плоские, цилиндрические, конические и другие поверхности как наружные, так и внутренние, сечение которых в плоскости измерения представляет прямую линию. В процессе измерений производится: трассирование, запись профиля и его визуализация на экране монитора, представление геометрических размеров параметров профиля, вычисления параметров шероховатости, а также записи результатов измерений на компьютер и распечатки их на принтере. Программное обеспечение позволяет в диалоговом режиме управлять процессом измерения, выбирая оптимальные режимы, вводить необходимую фильтрацию, вычислять параметры шероховатости, выводить на экран монитора и анализировать геометрические особенности микропрофиля.

Результаты измерений сохраняются в памяти компьютера и могут быть распечатаны в виде протокола. Измеряемые поверхности должны быть чистыми и сухими. Принцип действия – электронный. Метод измерения – контактный, последовательного преобразования профиля в цифровой сигнал с дальнейшей его обработкой. Представление результатов измерения – на экране монитора и в виде распечатки на принтере [9].

Профилограф – профилометры подвергают первичной, периодической, внеочередной и инспекционной. Первичной поверке подлежит, как правило, каждый выпущенный экземпляр прибора. Периодической поверке подлежат средства измерения, находящиеся в эксплуатации или на хранении, через определённые интервалы времени. Периодическую поверку должен проходить каждый прибор.