Шероховатость поверхности измерить: Измерение шероховатости поверхности – способы и методы. Работа профилометра

alexxlab | 06.04.1984 | 0 | Разное

Содержание

Измерение шероховатости

Наша лаборатория оказывает услуги по измерению шероховатости поверхности различных деталей. Наша лаборатория укомплектована контактным профилометром I класса точности и имеет аккредитацию на право калибровки образцов шероховатости и других изделий по основным шкалам: Rа; Rz; Rmax; Rp; Sm; tp; Rv; Rq; S; и другим. По результатам контроля шероховатости составляется сертификат о калибровке и сжатый отчет с перечнем измеренных параметров и графическим изображением профиля. Пример отчета приведен ниже. При измерении шероховатости деталей сложной формы и в случае затрудненного доступа, может быть применен метод слепков, заключающийся в снятии отпечатка поверхностей для измерения по ним высоты профиля. Измерения возможны как в нашей лаборатории, так и с выездом на объект заказчика. Все измерения проводятся аттестованными метрологами.

Правильный выбор параметров шероховатости поверхности и методов обработки оказывает серьёзное влияние на качество конструкции и позволяет установить наиболее экономичные методы изготовления деталей.

Обычно следует применять наибольшую шероховатость, допускаемую конструкторскими требованиями. В противном случае может значительно увеличиться стоимость обработки. При постоянной необходимости контроля шероховатости, экономический смысл имеет покупка собственного прибора. Специалисты нашей компании помогут подобрать прибор для измерения шероховатости (профилометр), подходящий под задачи конкретного заказчика. Также в наличии образцы шероховатости различных видов обработки, в том числе: шлифование (ШП), фрезерование (ФЦ), точение (Т), расточка (Р), строгание (С), дробеструйная (ДС), пескоструйная (ПС), полирование (ПП), электро-эрозия (Э), ручное опиливание (РО).

Дополнительная информация:

Видео – Обеспечение и контроль качества поверхности


Подпишитесь на наш канал YouTube

 

Услуги по измерению шероховатости могут быть оказаны непосредственно в нашей лаборатории либо с выездом на объект заказчика в городах: Москва, Химки, Зеленоград, Дмитров, Мытищи, Долгопрудный, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

Контроль шероховатости поверхности

При рассмотрении качеств поверхности следует уделить внимание шероховатости. Этот параметр измеряется на момент производства различной продукции различными методами, предусматривающие применение специальных инструментов контроля. Контроль шероховатости поверхности – часть технологического процесса, предусматривающий применение различных методов оценки параметра шероховатости.

Применяемые методы контроля

Шероховатость поверхности может оцениваться самыми различными методами. Контроль может проводится на различных этапах, в некоторых случаях он визуальный, в других предусматривает применение специальных инструментов. Наиболее распространенными методами контроля шероховатости поверхности можно назвать:

  1. Компараторы.
  2. Электронные приборы.
  3. Микроскопы.
  4. Метод реплик согласно стандартам ISO.
  5. Профилометр.
  6. Профилометр Mahr Marsurf PS1
    компаратор СА507 + СА3600A

Шероховатость поверхности контролируют в процессе обработки материала или после выпуска продукции при определении его качества. Наиболее доступный метод оценки визуальный, но он не позволяет определить шероховатость поверхности с высокой точность. Визуальный метод не является разновидностью контроля, а только позволяет определить наличие или отсутствие дефектов. Наиболее доступный метод контроля шероховатости поверхности заключается в применении компараторов ISO, технические показатели которого соответствуют установленному стандарту ИСО 8503-1. Для контроля могут использоваться два типа рассматриваемого измерительного инструмента, которые применимы на различных производствах.

Параметры шероховатости

Для того чтобы проводить измерения шероховатости поверхности следует учитывать то, какой параметр при этом учитывается. Проводимый контроль предусматривает проверку совокупности неровностей, которые образуют рельеф на определенном участке.

Рассматривая поверхность определяется шероховатость, которая обозначается Rz или Ra. Шероховатость Rz – показатель 5-ти наиболее возвышенных точек, с которых берутся усредненные значения. Контроль проводят в пределе линии АВ. Шероховатость Ra представляет собой средний показатель арифметических абсолютных значение, которые касаются отклонения профиля поверхности от средней линии в пределах измеряемой базы.

Профилометр ПМ-80 МИКРОТЕХ.

Поверхность оценить визуально для определения всех вышеприведенных показателей практически не возможно. Визуальный способ неприменим в промышленности или в другой производственной деятельности, следует рассматривать особенности инструментального метода определения шероховатости, так как он позволяет определить нужные показатели с высокой точностью.

Методы и средства оценки показателя

Поверхность может иметь самые различные показатели, шероховатость один из наиболее сложных в измерении. Оценивать поверхность, а точнее, рассматриваемый показатель можно двумя наиболее распространенными методами, которые получили название качественный и количественный.

Особенностями качественного метода определения рассматриваемого показателя можно назвать нижеприведенные моменты:

  1. Визуальный осмотр проводится при наличии эталона. Подобный способ применяется на протяжении многих лет, но сегодня из-за невысокой эффективности встречается крайне редко.
  2. Поверхность может проверяться при использовании микроскоп или просто визуально. Специалист с высокой вероятностью может на ощупь определить то, к какому классу можно отнести поверхность.

Применение метода визуального осмотра возможно только в случае, есть тонкость обработки поверхности невысока. Контроль рассматриваемым методом определяет использование эталонов, которые должны иметь соответствующую шероховатость. Контролировать показатель можно только в том случае, если эталон изготовлен из того же материала, что и контролируемой детали. При недостаточной эффективности метода контроля при визуальном осмотре используются специальные микроскопы. Но зачастую визуального контроля недостаточно

Контролировать шероховатость можно и количественным методом. Он основан измерение параметра при помощи профилометра и профилографа. Контролировать параметры в данном случае приходится при контакте инструмента с поверхностью.

Профилографы – контактный инструмент, при помощи которого проводится измерение рассматриваемого показателя. Данная методика основана на измерении показателя путем получения изображения микронеровностей профиля. После получения изображения при измерении проводятся определенные расчеты.

Оценка этим прибором проводится следующим образом:

  1. Он контактный, поверхность ощупывается при помощи алмазной иглы.
  2. Этот прибор может относиться к оптико-механической группе оборудования. Подобные методики позволяют получить фотографию: деталь ощупывается и изображение наносится на ленту в увеличенном виде. При контактной методике проверка позволяет определить от 4-го до 11-го класс. Проверить подобным способом можно металл и другие материалы.

Профилометры: виды и применение

Профилометры – методика, предусматривающая использование инструмента, который не предусматривает получение изображений. Контактный метод позволяет провести точные расчеты для получения нужного результата. Этот инструмент может относиться к контактной группе, имеет следующие особенности:

  1. Относится оборудование к рассматриваемой группе по причине проверки путем ощупывания поверхности иглой.
  2. Оценка проводится за счет перемещения иглы вдоль своей оси. При этом оценивается частота и амплитуда колебания. Их определение позволяет определить класс шероховатости.
  3. Прибор относится к электрическим системам, имеет специальные датчики и процессор для обработки полученной информации. В данном случае для определения Ra или Rz не нужно проводить сложные расчеты. Способ подходит для случая, когда высота микронеровностей находится в пределе от 0,03 до 12 мкм. Можно проверять этим устройство металлы и другие материалы. Определять рассматриваемый показатель данным способом решил В.М. Киселев, который разработал это средство.

Есть довольно много методов определения степени шероховатости. Некоторые средства и методы уже практически не применяются по причине появления более современных инструментов, которые позволяют повысить точность изменения и снизить вероятность ошибки. Некоторое оборудование относится к контактному типу, другие к оптическому и смешанному типу. Выбор зависит от того, насколько высока должна быть точность проведенных измерений.

Измерение шероховатости и волнистости поверхности

Качество обработанной поверхности определяется шероховатостью и волнистостью, а также физико-механическими характеристиками поверхностного слоя.

Под шероховатостью поверхности понимают совокупность микронеровностей (с относительно малыми шагами), находящихся на данной поверхности и рассматриваемых на определенной (базовой) длине.

Волнистость (волнообразное искривление поверхности) — совокупность периодических, более или менее регулярно повторяющихся и близких по размеру чередующихся возвышений и впадин. Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями геометрической формы (конусность, овальность и т. п.) и шероховатостью поверхности.

Физико-механические свойства поверхностного слоя определяются структурой, твердостью, остаточными напряжениями, характером изменения свойств по глубине.

Качество обработанной поверхности детали во многом завис от операций окончательной обработки.

Шероховатость и волнистость поверхности.

Шероховатость и волнистость поверхности оказывают значительное влияние на такие важные эксплуатационные свойства деталей машин, как износостойкость, усталостная прочность, контактная жесткость, антикоррозионная стойкость и др.

Волнистость поверхности.

Вследствие шероховатости и волнистости сопрягаемых поверхностей фактическая площадь контакта значительно меньше номинальной, что ведет к увеличению удельных давлений, нарушению масляной пленки, разрушению и деформированию выступающих неровностей, поэтому грубые поверхности имеют низкую износостойкость. Наличие микронеровностей вызывает концентрацию напряжений во впадинах гребешков, что приводит к появлению трещин и снижает прочность деталей (особенно работающих при знакопеременных нагрузках).

Шероховатость сопрягаемых поверхностей определяет контактную жесткость сопряжения. При увеличении шероховатости поверхностей контактная жесткость снижается. Так, изменение высоты микронеровностей направляющих металлорежущих станков с 5..7 до 10…12 мкм снижает контактную жесткость в 3 раза.

Шероховатости после обработки оказывают значительное влияние на коррозионную стойкость деталей в атмосферных условиях. Очаги коррозии образуются в первую очередь во впадинах. Чем чище обработана поверхность, тем выше ее коррозионная стойкость. Правда, при работе деталей в агрессивных средах шероховатость поверхности незначительно влияет на коррозионную стойкость.

Микронеровности (шероховатости) оказывают также большое влияние на стабильность подвижных и неподвижных посадок. В результате износа трущихся поверхностей возможно изменение посадок (увеличение зазора). Это может произойти не только в течение длительной эксплуатации, но и в период приработки, когда происходят особенно интенсивный износ и деформирование микронеровностей (до 65…70 % их высоты). Надежность неподвижных посадок выше при более низкой шероховатости сопрягаемых поверхностей.

Кроме того, шероховатость поверхности оказывает влияние на условия смазки, герметичность сальников и другие характеристики поверхностей и сопряжений.

Следует, однако, иметь в виду, что чрезмерные требования к шероховатости поверхностей приводят к усложнению и удорожанию технологии изготовления деталей и во многих случаях являются бесполезными с точки зрения улучшения эксплуатационных свойств детали. Так, для деталей подвижных соединений в зависимости от условий работы имеются свои оптимальные значения шероховатости поверхности. При более грубой поверхности деталей происходит их усиленный износ, а при более чистой поверхности шероховатость после короткого периода работы снижается до оптимальной.

Определение шероховатости и волнистости поверхности.

Применяют следующие основные способы определения шероховатости поверхности: по эталонам; приборами, основанными на ощупывании поверхности алмазной иглой; оптическими приборами; при помощи слепков.

Основным методом цехового контроля шероховатости поверхности деталей машин -является способ сравнения с эталонными поверхностями соответствующих классов, полученными тем же методом обработки, что и данная деталь. При этом эталонные образцы должны быть изготовлены из того же материала, что и контролируемая деталь. Кроме эталонных образцов при этом способе можно в качестве эталона использовать готовые детали, шероховатость поверхности которых аттестована. Способ применим для поверхностей, имеющих классы шероховатости от 1 -го до 12-го. Причем сопоставление производят для классов с 1-го по 6-й визуально, для 7-го класса с использованием лупы с пятикратным увеличением, для классов 8… 12 при помощи микроскопа сравнения, в котором изображения контролируемой поверхности и эталона находятся в поле одного и того же окуляра при увеличении в 10…50 раз.

В лабораторных условиях для оценки шероховатости поверхности применяют специальные приборы: профилометры, двойной микроскоп, интерферационный микроскоп и др. В нашем примере мы рассмотрим прибор для измерения степени точности 3 класса, речь пойдет о профилометре компании Time Group ещё не так сильно известном на Российском рынке неразрушающего контроля TR210, торговое название: Измеритель шероховатости поверхности TR210.

Принцип действия профилометра TR210 основан на ощупывании профиля поверхности алмазной иглой, перемещаемой в направлении измерения. Прибор снабжен головкой с алмазной иглой, которую вручную перемещают по исследуемой поверхности со скоростью 10…20 мм/с. Головка состоит из постоянного магнита, в поле которого расположены подвижный сердечник и обмотка. Из-за неровностей поверхности стержень с алмазной иглой и подвижным сердечником совершает небольшие вертикальные колебания, преодолевая некоторое сопротивление плоских пружин. В результате в обмотке возникает микроток, который поступает в усилитель, а затем в гальванометр, который оттарирован на величину Ra, мкм. На профилометре все результаты сохраняются в память прибора, в следующих параметрах: Ra, Rz, Ry, Rq. 

Волнистость поверхности измеряют на профилографах (при этом увеличивают базовую длину замеров и применяют более тупую алмазную иглу), а также на специальных приборах. В некоторых случаях волнистость оценивают на оптиметрах и микронными индикаторами.

Взаимосвязь точности и шероховатости поверхности. Обычно определенной точности деталей примерно соответствует определенная шероховатость поверхности:

Класс шероховатости поверхности


1


2


3-4


6

7-8

10-12

Квалитет точности


14


12-13


11


9


6-7

5-6

Однако возможны и отклонения от приведенных соотношений. Так, для некоторых деталей (рукоятки, детали облицовки автомобилей и др.) допустима невысокая точность (12… 14-й квалитет) и шероховатость поверхности должна быть низкой (классы 8…10-Й). Бывают случаи, когда достаточна точность 9-го квалитета, а поверхность должна иметь высокий класс шероховатости поверхности (цилиндры и штоки гидро- и пневмосистем — классы 9… 10-й). Точности деталей по 5…7-му квалитету можно достичь при шероховатости поверхности не ниже 7-го класса. При более грубой шероховатости поверхности возникают значительные погрешности деталей из-за неточности измерений. Часто точности 5…6-го квалитета соответствует класс шероховатости поверхности 10…12.

Средства измерения шероховатости поверхности – Помощь рабочему-инструментальщику


Средства измерения шероховатости поверхности

Категория:

Помощь рабочему-инструментальщику



Средства измерения шероховатости поверхности

Оценка шероховатости поверхности осуществляется качественным и количественным методами. Первый основан на сравнении обработанной поверхности с образцами, а второй — на измерении неровностей специальными приборами.

Качественный метод оценки шероховатости поверхности широко применяется в промышленности.

Образцы шероховатости поверхности, изготовляемые по ГОСТу 9378—75, представляют собой наборы стальных или чугунных пластин размерами оОХ20 мм. Плоская или цилиндрическая рабочая поверхность образцов обрабатывается различными способами при определенных режимах и по результатам измерения неровностей образцы относятся к соответст-ующим классам. Высота неровностей должна соответствовать 0,8Ra данного класса с допустимым отклонением ±20%. Образцы, обработанные точением, строганием, фрезерованием и развертыванием, изготовляются незакалениыми, а шлифованием, полированием или доводкой — закаленными.

В цеховых условиях кроме стандартных образцов шероховатости поверхности используют образцовые (эталонные) детали, шероховатость поверхности которых измеряется количественным методом.

При контроле деталей шероховатость их поверхностей сравнивают с шероховатостью поверхности образца определенного класса. Сравнение производят визуально невооруженным глазом или путем осязания, проводя ногтем поперек следов обработки. Сравнение обеспечивает надежную оценку шероховатости поверхности Ra = 40…20 — Я„ = 1,25… 0,63 мкм. Качество оценки шероховатости поверхностей Ra = 0,63…0,32 — Ra = 0,16…0,08 мкм зависит от опыта контролера.

Применение микроскопов сравнения значительно повышает точность оценки шероховатости поверхности. Они дают возможность одновременно рассматривать проверяемую деталь и образец, которые в иоле зрения микроскопа расположены рядом, одинаково увеличены и освещены.

Количественный метод. Для определения высоты микронеровностей имеется большое количество разнообразных приборов. По способу измерения их можно рлз-делить на две группы: контактные (щуповые) и бесконтактные.

Сущность действия контактных (щуповых) приборов заключается в том, что по контролируемой поверхности перемещается («ощупывает» ее) алмазная или стальная игла. Вертикальные перемещения ее, соответствующие высоте микронеровностей, увеличиваются электрическим, оптическим, пневматическим или механическим способами и регистрируются отсчетными устройствами. К приборам, измеряющим величину шероховатости контактным методом, относятся профилометры и профило-графы.

Рис. 1. Образцы шероховатости поверхности.

Профилометры автоматически обрабатывают данные измерения и показывают конечный результат на циферблате. Профилографы записывают профиль контролируемой поверхности в виде профилограммы, по которой можно определить различные параметры шероховатости поверхности. Существуют также комбинированные приборы, выполняющие одновременно функции профилометра и профилографа.

Рис. 2. Профилометр цеховой модели 240.

Рис. 3. Профилограф-профилометр модели 201.

В настоящее время применяются профилометры-профилографы моделей 201 и 202, цеховой профилометр модели 240 и портативный модели 253.

Основными частями прибора являются датчик, электронный блок с показывающим прибором и стойка. Датчик состоит из измерительной головки, которая преобразует вертикальные перемещения иглы в электрическое напряжение, и привода с электродвигателем, редуктором, ходовым винтом и ползуном. Привод обеспечивает перемещение измерительной головки с постоянной скоростью, равной 1,06 мм/с.

Датчик крепится на стойке в кронштейне, который может перемещаться в вертикальном направлении и повертываться вокруг горизонтальной оси при установке датчика параллельно плоскости проверяемой детали. На передней панели электронного блока расположены показывающий и контрольный приборы, тумблер и сигнальная лампа включения сети, переключатель пределов измерения ручка двух потенциометров «Настройка» и кнопка включения привода датчика.

Прибор применяется в цеховых контрольных пунктах, а также непосредственно на рабочих местах.

Профилограф-профилометр модели 201 служит для определения шероховатости и волнистости поверхностей деталей из любых материалов. Он позволяет проверять наружные и внутренние поверхности деталей, сечение которых в плоскости измерения представляет прямую линию. Действие его аналогично действию прибора модели 240, однако он более совершенный. Прибор состоит из двух блоков: электронного измерительного и записывающего. На стойке размещены измерительный столик, привод и датчик.

Определение величин и профиля микронеровностей поверхности производится по профилограмме, записанной в прямоугольных координатах. Пределы измерений при записи профилограмм — 20… 10 — а = 0,040… 0,020 мкм. По показаниям прибора определяется величина шероховатости поверхности в указанных пределах.

Прибор позволяет производить измерения шероховатости поверхности с различными длинами трассы интегрирования, что значительно расширяет его эксплуатационные возможности. Длина трассы ощупывания до 40 мм дает возможность проверять волнистость поверхности с большим шагом. Прибор укомплектован набором твердосплавных опор к датчику (для различных видов работ), приспособлением для проверки волнистости и диаграммной бумагой для записи.

Оптико-механические приборы контролируют шероховатость поверхности бесконтактным методом. Действие их основано на различных принципах: светового сечения (приборы модели ПСС), теневого сечения (ПТС) и интерференции света (МИИ).


Реклама:

Читать далее:
Исполнительные размеры калибров

Статьи по теме:

Как измерить шероховатость поверхности деталей

Классы шероховатости, соответствующие им значения параметров шероховатости, современное обозначение на чертеже

Классы шероховатостиПараметры шероховатости Ra, мкмПараметры шероховатости Rz, мкмОбозначение шероховатости ранее действующееСовременное обозначение шероховатости
180320Rz 32050
240160Rz 16025
32080Rz 8012,5
41040Rz 406,3
55202,51,6
62,5101,250,8
71,256,30,630,4
80,633,20,320,1
90,321,60,160,05
100,160,80,080,025
110,080,40,040,0125
120,040,20,020,006
130,020,10,010,0032
140,010,050,0050,0016

Шероховатость на чертеже обозначается значком, ориентированным к обрабатываемой поверхности. Вид значка зависит от способа обработки заложенной конструктором
Высота h должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел. Высота Н равна (1,5…5) h. Толщина линий знаков должна быть приблизительно равна половине толщины сплошной линии, применяемой на чертеже

Обозначение шероховатости поверхности без указания способа обработки

При обработке происходит удаление слоя материала

Образование поверхности осуществляется без удаления слоя материала (прессование, дорнование и т.д.)

Знак обозначение шероховатости поверхности должен быть ориентирован к основной надписи чертежа следующим образом

Значения параметра шероховатости R

a в зависимости от способа обработки
Способ обработкиRa, мкм
Шлифование0,050; 0,100; 0,200; 0,400; 0,800; 1,600; 3,200
Точение и расточка0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5
Фрезерование0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5
Строгание0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25,0
Электроэрозионная обработка0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5
Дробеструйная и пескоструйная обработка0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25,0
Полирование0,006; 0,0125; 0,025; 0,050; 0,100; 0,200

Примеры обозначения шероховатости

Обозначение шероховатости симметрично расположенных элементов симметричных изделий наносят один раз
Если шероховатость одной и той же поверхности различна на отдельных участках, то эти участки разграничивают сплошной тонкой линией с нанесением соответствующих размеров и обозначения шероховатости. Через заштрихованную зону линию границы между участками не проводят.

Обозначения шероховатости поверхности зубьев

Обозначение шероховатости поверхности профиля резьбы

Пример обозначения шероховатости наружной резьбы

Пример обозначения шероховатости внутренней резьбы

Пример обозначения шероховатости внутренней конической резьбы

Пример обозначения шероховатости внутренней резьбы

Средства измерения шероховатости поверхности разделаются на количественные и качественные.

К количественным относятся: профилометр; профилограф; двойной микроскоп; интерференционный микроскоп, эти приборы определяют неровности в сечении; пневматический прибор – для оценки микронеровностей участка поверхности интегральным методом.

К качественным относятся: образцы чистоты поверхности; сравнительный микроскоп.

Профилометры служат для цехового контроля шероховатости поверхности 5-12 классов частоты по ГОСТу 2789-59.

Определяемый показатель шероховатости – среднее арифметическое отклонение неровностей поверхности от средней линии. Наи большее применение нашли контактные электродинамические профилометры КВ-4, КВ-7 (В. М. Киселева) и ПЧ-3 (В. С. Чамана).

Профилометры КВ-4 и КВ-7 имеют электродинамический датчик (рис.1), состоящий из подвижной катушки 4, находящейся в магнитном поле магнита 3, катушка жестко скреплена с иглой 2, перемещающейся по контролируемой поверхности 1.

Рисунок 2.1– Схема профилометров с электродинамическим датчиком (КВ-4, КВ-7).

Колебания иглы возбуждают в обмотке катушки 4 электродвижущую силу (э.д.с.), пропорциональную скорости колебания иглы. Так как э.д.с. очень мала, в приборе имеется усилитель 5. Усиленное напряжение интегрируется во времени специальным звеном. После интегрирования напряжение на выходе усилителя, пропорциональное мгновенному значению положения иглы (высота иглы на профиле), измеряется прибором 6, показывающим среднее арифметическое значение напряжения, а, следовательно, микронеровностей профиля.

Профилометр укомплектован двумя датчиками – типов Б и М и служит для измерения шероховатости плоских и наружных цилиндрических поверхностей, датчик типа М – для измерения шероховатости поверхности отверстий диаметром d=5 мм.

Привод служит для механизированного перемещения датчика с равномерной скоростью (обычно 5-6 мм/с).

Погрешности метода измерения, включая систематические ошибки ощупывания поверхности иглой, лежит в пределаых ±15% для любого из классов чистоты. Собственная погрешность прибора не превышает ±5% .

Профилографы предназначаются для лабораторного исследования шероховатости поверхностей. Они дают увеличенную профилограмму микропрофиля поверхности. Из профилограммы определяют высоту неровностей.

Интерференционный микроскоп В. П. Линника предназначен для лабораторного контроля тонкообработанных поверхностей.

Предел измерения – 10-14-й классы частоты

Метод измерения – Абсолютный

Производительность контроля – 15-20 деталей в смену

Габаритные размеры микроскопа – 370x270x280 мм

Метод измерения основан на использовании явления интерференции /13/.

Пневматический прибор предназначается для контроля шероховатостей поверхностей 4-9-го классов.

Настройка производится по отечественным технологическим образцам чистоты поверхности или по образцовым деталям.

Метод измерения основан на определении расхода воздуха, изменяющегося в зависимости от размеров впадин микронеровностей под торцом сопла измерительной головки (рис.2). Прибор (рис.3) состоит из набора пневматических измерительных головок 1 и поплавкового микрометра 2. В набор пневматических головок входит две головки для измерения шероховатости плоских поверхностей (одна головка для 4-6 классов, вторая – для 3-9 классов), и две головки для проверки цилиндрических поверхностей диаметром 25-90 мм (для 4-6-го и 6-9-го классов). Поплавковый микрометр, определяющий суммарный расход воздуха через впадины микронеровностей, дает показания, зависящие от формы и размеров профиля микронеровностей.

Рисунок 2.2– Схема пневматического принципа измерения.

Рисунок 2.3– Схема пневматического прибора.

Шероховатость поверхности определяется по положению поплавка в конической стеклянной трубке конусностью 1:1000. Калибровка шкалы микрометра производится по технологическим образцам, шероховатость поверхности которых определена приборами для абсолютных измерений (профилометры, двойные микроскопы).

Образцы чистоты поверхности.

Определение шероховатости поверхностей деталей методом сравнения с образцами широко применяется в цехах, а также при назначении классов чистоты поверхностей вновь проектируемых деталей. Такие образцы служат также для настройки приборов, работа которых основана на использовании сравнительных методов оценки шероховатости поверхностей (пневматические приборы).

Визуальный контроль шероховатости поверхностей деталей сравнением с образцами даёт надежные результаты для поверхностей до 6 -го класса включительно. При контроле поверхностей 7 – 10 -го классов не исключается возможность отнесения поверхности детали к соседнему классу чистоты.

График погрешности контроля сравнением с образцами приведен на рис. 2.4.

Сравнительный микроскоп повышает точность их определения шероховатости поверхностей деталей сравнением с образцами.

Оптическая система микроскопа ЛИТМО (рис.2.5) позволяет наблюдать одновременно увеличенное изображение поверхностей образца и контролируемой детали.

Лучи от источника света 1 попадают через конденсор 2 на разделяющую призму 3. Часть лучей, пройдя эту призму, попадают через объектив 4 на поверхность образца 5 и отразившись, возвращается к призме. Отразившись от плоскости стыка призмы, лучи дают изображение в окуляре 7, занимая половину поля зрения.

Рисунок 2.4– График погрешности контроля сравнением с образцами.

Рисунок 2.5– Схема сравнительного микроскопа.

Вторая часть лучей, отразившись от плоскости стыка призмы, идет через объектив 4 на контролируемую поверхность детали 6. После отражения лучи проходят призму и дают изображение этой поверхности второй половине поля зрения окуляра 7. Сравнивая изображения обеих поверхностей, определяют К.П.Д. чистоты поверхности детали

Принцип работы микроскопа МИС-11 и определение шероховатостей поверхности образцов.

Двойной микроскоп МИС-11 В.П. Линника предназначается для лабораторного контроля шероховатости поверхностей 3-12-го классов. Определяемый показатель шероховатости поверхности – . Метод измерения основан на принципе светового сечения.

На контролируемую поверхность детали 1 (рисунок 6) проектируется под углом (обычно 45°) через осветительный тубус световая щель 2, рассматриваемая под углом через наблюдательный тубус 3. Так как на контролируемой поверхности имеются микронеровности, то линия пересечения световой проекции щели и поверхности – кривая, контролирующая неровности в данном сечении.

В окуляре наблюдается искаженный контур поверхности. Высоты микронеровностей измеряются с помощью окулярного микрометра и определяются по формуле:

A – разность отсчетов по барабану окуляра микрометра;-ч;

E – цена деления барабана окуляра-микрометра.

Рисунок 2.6– Схема двойного микроскопа.

Значение Rz определяется по нескольким отсчетам. Вследствие высокой погрешности и неоднородности контролируемой поверхности нужно производить несколько измерений на различных участках. Рекомендуется брать:

Поверхность классов: 3-4-й; 5-6-й; 8-9-й.

Число участков: 1; 2-3; 3-5.

Погрешность оценки резко уменьшается, если сфотографировать микронеровности и определить Rz по фотоснимку.

Рисунок 2.1– Характеристики оптической системы двойного микроскопа МИС-11

Результаты измерения показания шероховатости поверхности необходимо занести табл. 1.

Выполнить лабораторную работу, заполнить Таб.1.

Определение класса шероховатости по величине Rz производится с учетом табл. 2.

Выполнить лабораторную работу, заполнить Таблица 2.Параметр шероховатости и классы.

Вид отчетности

– цель, задачи и краткое содержание работы.

– описать принцип работы микроскопа МИС-11.

– привести результаты измерения шероховатости поверхности по табл.1 и определить класс шероховатости согласно табл.2.

– краткие выводы по результатам исследований.

– выполнить лабораторную работу, заполнить Бланк отчета.Таб.1.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8647 – | 7432 – или читать все.

78.85.5.182 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

При любом способе изготовления детали не могут быть абсолютно гладкими, т.к. на них остаются следы обработки, состоящие из чередующихся выступов и впадин различной геометрической формы и величины (высоты), которые оказывают влияние на эксплутационные свойства поверхности.

На рабочих чертежах деталей д.б. приведены точные указания о шероховатость поверхности, допустимой для нормальной для нормальной работы этих деталей.

Для учебных целей достаточно применения одного из двух высотных параметров, исходя из рационального применения по техническим требованиям, условиям работы изделия и данной детали изделии.

Под шероховатостью поверхности понимается совокупность микронеровностей поверхности, измерянных на определенной длине, которая называется базовой.

Величина шероховатости на поверхности детали измеряется в микрометрах (мКм).

Гост 2789-73

Стандарт устанавливает специальные параметры и классы для оценки поверхности.

Параметры шероховатости поверхности.

Проводим любую линию. По отношению к ней расстояния до 5 выступов и до 5 впадин – среднее расстояние между находящимися в пределах базовой длины l пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, нумеруем от линии, параллельной средней линии.

Ra, мКм – среднее арифметическое отклонение профиля – среднее заключение, в пределах базовой длины l, расстояние точек выступов и точек впадин от средней линии:

Базовая длина – длина участка поверхности, используемая для выделения поверхности, характерных шероховатости поверхности. Обычно значения базовой длины берутся в пределах 0,08…8 мм. Кроме высотных существуют шаговое параметры шероховатости

S – средний шаг неровностей профиля по вершинам.

ГОСТом установлено 14 классов чистоты поверхности.

Классификацию шероховатости поверхности производят по числовым значениям параметров Ra и Rz при нормированых базовых данных в соответствии с таблицей.

Класс чистоты поверхности

Наибольшая анафелия величин шероховатости в мкм

Чем выше класс (меньшее числовое значение параметра), тем поверхность более гладкая (чище). Классы шероховатости с 1 – 5, с 13 – 14 определяются параметром Rz, все остальные с 6 по 12 – параметром Ra.

Шероховатость поверхности детали задается при конструировании, исходя из функционального назначения детали, т.е. из условий её работы, либо из эстетических соображений.

Нужный класс чистоты обеспечивается технологией изготовления детали.

Шероховатость каждой поверхности детали должна соответствовать назначению этой поверхности. Степень неровности поверхности определяется высотой неровности на данном участке поверхности.

При составлении эскизов с натуры для определения шероховатости поверхностей детали должны быть измерены высоты неровностей поверхности определённой длины, установленной ГОСТом.

Измерение производится специальными приборами (микроскопами и профилографоми) или сравнением с образцами – эталонами.

При составлении эскизов с натуры при деталировании сборных чертежей для приближенного определения шероховатости поверхности детали, в том случае, когда не представляется возможным воспользоватся приборами точного измерения, надо установить назначение данной поверхности и в зависимости от этого определить класс чистоты поверхности.

Знаки обозначения шероховатости должны острием касаться обрабатываемой поверхности и быть направлены к ней со стороны обработки.

Обозначение шероховатости при различном поверхностей.

Обозначение шероховатости на изображении детали распологают на линиях контура, на высотных линиях (по возможности ближе к размерной линии) или на полках.

Шероховатость поверхностей, повторяющихся элементов деталей (отверстий, пазов и т.п.) наносим на чертеже один раз.

Если все поверхности детали имеют одинаковую шероховатость, то обозначение выносят в правый верхний угол чертежа, располагая его на расстоянии 5-10 мм от рамки.

Если одинаковый д.б. шероховатость части поверхности, то в правом верхнем углу чертежа помещают обозначение этой шероховатости и рядом знак , взятый в скобках. Это означает, что все поверхности, на которых на изображениях помещены обозначения шероховатости или знак , должна иметь шероховатость, указанная перед скобкой.

Шероховатость поверхностей деталей:

3.3.8. Измерение шероховатости поверхности оптическими способами

Микронеровности или шероховатости – совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующими рельеф поверхности изделий. От шероховатости поверхностного слоя (размеров, формы и взаимного расположения неровностей) зависят эксплуатационные качества и долговечность деталей и узлов. Поэтому важно контролировать качество обработки поверхностей деталей, назначаемых конструктором. Шероховатость поверхности рассматривается в пределах некоторого участка, длина которого (базовая длина l) выбирается в зависимости от характера поверхности. Чем грубее поверхность, тем больше должно быть значение l: предусмотрено шесть стандартных назначений базовой длины от 0,08 до 25 мм. По ГОСТ 2789 шероховатость поверхности для микропрофиля (рис. 18) оценивается двумя основными критериями: Rасреднее арифметическое отклонение профиля (среднее значение расстояний y1, y2, y3, …, yn точек измеряемого профиля до средней линии «т»):

или.

Rzвысота неровностей (среднее расстояние между находящимися в пределах базовой длины пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, измеренное по линии, параллельной средней):

.

Рис. 18. Профиль шероховатой поверхности

По ГОСТ 2789 установлено 14 классов чистоты поверхности. Для классов 1…5 и 13…14 оценку рекомендуется производить по критерию Rz, а для классов 6…12 – по критерию Rа. Максимальные числовые значения параметров шероховатости Rа лежат в пределах от 0,01 (14-й класс) до 80 мкм (1-й класс) и Rz от 0,05 до 320 мкм. В производственных условиях обычно приходится определять класс чистоты обработанной поверхности и измерять шероховатость. При этом используются методы измерения шероховатости и визуального сравнения. Визуальное сравнение дает надежные результаты только для поверхностей до 7-го класса чистоты. Для повышения надежности контроля шероховатости этим методом до 10-го класса применяются микроскопы для сравнения контролируемой поверхности с поверхностью образцовой шероховатости.

Шероховатость измеряют контактным методом с помощью щуповых приборов (профилометров и профилографов) и бесконтактными оптическими приборами (двойными микроскопами, микроинтерферометрами и др.).

При контактных методах измерения шероховатости поверхности по контролируемой поверхности перемещается алмазная или стальная игла (с радиусом закругления 1…12 мкм). При этом она получает микроперемещения в направлении своей оси, соответствующие изменению профиля поверхностных неровностей. Эти микроперемещения усиливаются и регистрируются отсчетными устройствами. Чаще применяются контактные приборы, построенные на пружинно-рычажных, оптико-механических и электромеханических принципах. Так, например, профилометры, разработанные на базе пружинно-измерительных головок (микаторов), имеют малые вес и габариты. Измерительная головка, снабженная ощупывающей иглой, перемещается по контролируемой поверхности от руки с помощью микрометрического винта. Стрелка прибора по шкале показывает высоту неровностей. По этим показаниям можно построить профилограмму и затем по формулам найти значение Rz или Rа.

Профилографы позволяют автоматически получить увеличенную запись микропрофиля поверхности в виде профилограммы. Для этой цели прибор имеет специальное самопишущее устройство.

Бесконтактные (оптические) методы измерения шероховатости поверхности делятся на метод светового сечения и интерференционные методы.

При методе светового сечения контролируемая поверхность освещается узкой полосой света (световой плоскостью). Контур профиля поверхности в виде линии пересечения световой плоскости с контролируемой поверхностью, искривленной микронеровностями (рис. 19,а), рассматривается при значительном увеличении. Приборы, построенные на этом принципе, называются двойными микроскопами (микроскопы МИС – системы акад. В.П. Линника, микроскопы ПСС), так как они состоят из осветительного О и визуального В микроскопов (рис. 19,б). Изображение щелевой диафрагмы 1 (рис. 19,в), расположенной в фокальной плоскости линзы 2, проектируется объективом осветительного микроскопа на исследуемую поверхность 3, а объектив 4 визуального микроскопа проектирует изображение линии пересечения световой плоскости с исследуемой поверхностью в фокальную плоскость 66 окуляра 5. В плоскости 66 расположено отсчетное устройство (окулярный микрометр). Оптические оси микроскопов располагаются под углом 90° и наклонены под углом 45° к контролируемой поверхности. Наличие угла наклона к контролируемой поверхности приводит к искажению размеров высоты неровностей по сравнению с их шагом (при угле 45° – в раза). Однако если световую плоскость направить перпендикулярно к исследуемой, то будет резкое ухудшение условия освещенности поля зрения визуального микроскопа. При более острых углах (меньших чем 45°) между осью осветительного микроскопа и исследуемой поверхностью получается дополнительное увеличение высоты неровностей, но и возникают бόльшие погрешности при их измерении, так как при этом нельзя добиться одинаково резкой фокусировки изображения выступов и впадин неровностей.

В поле зрения окуляра микроскопа (рис. 19,г) наблюдается картина распределения шероховатостей на некотором участке базовой длины (из-за небольшого поля зрения). Высота неровностей определяется умножением разности отсчетов по шкале окулярного микрометра при совмещении горизонтальной нити перекрестья с выступами и впадинами неровностей на цену деления окулярного микроскопа. Картину шероховатостей на отдельных участках исследуемой поверхности можно фотографировать (с помощью фотонасадок).

Для измерения шероховатости 3-9-го классов к микроскопу придаются несколько пар сменных микрообъективов. Погрешность показаний приборов зависит от общего увеличения и составляет от 7,5 до 24 %. С помощью двойных микроскопов можно измерять толщину тонких прозрачных пленок.

Рис. 19. Двойной микроскоп:

а – схема световых сечений; б – общий вид; в – оптическая схема; г – поле зрения микроскопа

При интерференционном методе измеряют шероховатость поверхности 10-14-го классов. Для этого используется интерференционный микроскоп В.П. Линника. На контролируемой поверхности изделия оптическая система микроскопа образует интерференционные полосы. Из-за неровностей поверхности интерференционные полосы искривляются соответственно профилю неровностей на рассматриваемом через окуляр участке (рис. 20,а). С помощью окулярного микрометра определяются значения искривления интерференционных полос – а и интервал между одноименными полосами – b на некотором участке интерферограммы (рис. 20,б).

Высоту неровности Н можно определить так:

, мкм,

где  – длина световой волны источника света, применяемого в приборе.

Параметр Rz определяется после измерения ординат пяти высших и пяти низших точек от линии, параллельной средней линии профиля.

а)

в)

б)

Рис. 20. Микроинтерферометр:

а и б – искривления интерференционных полос; в – оптическая схема

Интерференционные микроскопы (микроинтерферометры) В.П. Линника имеют различные конструктивные разновидности. Их принципиальные оптические схемы идентичны (рис. 20,в). От источника света 1 лучи через конденсор 2, диафрагму 3 и линзу 4 попадают на полупрозрачную пластину 5 и разделяются на два когерентных луча, один из которых, отражаясь от посеребренного слоя, направляется через объектив 6 на контролируемую поверхность 7, находящуюся в фокальной плоскости объектива 6. Отразившись от контролируемой поверхности, луч проходит обратный путь и попадает в объектив 8. Второй луч света проходит через посеребренный слой пластины 5, на пластину 9 (она служит для уравнивания длины хода в стекле двух интерферирующих лучей), объектив 10 и собирается на зеркале 11, расположенном в его фокусе. Отразившись от зеркала 11, второй луч также попадает объектив 8. Оба луча собираются в фокусе объектива 8 на зеркале 12, где и возникает интерференционная картина, которая вместе с изображением контролируемой поверхности 7 рассматривается в окуляр 13. Фотоокуляр 14, зеркало 15 и экран 16 (матовое стекло, фотопленка и т.д.) служат для фотографирования интерференционной картины; при этом зеркало 12 из хода лучей выводят. Ширину и направление интерференционных полос можно изменять, смещая объектив 10 перпендикулярно его оптической оси.

Измерение шероховатости поверхности – Измерения

9 часов назад, владимир 332 сказал:

Tогда, как вариант, изготовить самим по требованиям ГОCТ 9378 или как детали-образцы и откалибровать (аттестовать) по МП  образцов шероховатости (нет под руками) на профилометре в компетентной организации. На прежнем месте работы так и поступал.

В части образцов для измерения твердости, микротвердости или ширпотреб – чайники, кофейники… хромированные. Фанерка, лист винипласта и в серединке сам ОШ. Да и сверху “бирочку” с указанием материала, вида обработки, номинального значения Ra и зав. номера ОШ.

На имеющемся профилометре мод. 253 измерял, за не имением лучшего; позже и SJ-201 “митутойевский” появился. Сравнение по характеристикам пж-та  https://metrologu.ru/applications/core/interface/file/attachment.php?id=12576

6 часов назад, владимир 332 сказал:

МИ 1850-88 https://www.meganorm.ru/Data2/1/4293825/4293825010.pdf 

Протокол калибровки…В моем представлении всё же ведомственной поверки. И сертификат калибровки в конце концов.

ПК образца шерохов при первичной .doc ПК образца шерохов.при периодической.doc

заполненного Нет

ИМХО по формулам вопросов нет,  в МИ 1850 и так всё “разжевано” 

Изменено пользователем владимир 332

измерителей шероховатости | Типы и характеристики измерительных систем | Основы измерения

Измерители шероховатости, также называемые «измерителями шероховатости поверхности», – это инструменты, которые измеряют гладкость (степень шероховатости) поверхности объекта. В основных типах счетчиков используются либо зонды, либо лазеры. Обычно в наиболее распространенных моделях использовался алмазный зонд, но оптические типы стали более распространенными из-за опасений, что алмазный зонд повреждает поверхность полупроводников и подобных объектов во время измерения.Некоторые модели могут измерять как плоские, так и изогнутые поверхности. Недавно также появились модели, которые могут отображать трехмерное изображение формы на основе данных, измеренных с поверхности.
Примеры применения измерителей шероховатости включают проверку на износ металлических поверхностей, проверку поверхностей среза и проверку отделки окраски. Поскольку все больше и больше электронных компонентов производится с использованием обработки тонких пленок, некоторые измерители шероховатости могут даже выполнять измерения с точностью до нанометров.

А
Вертикальная стойка

В
Привод

С
Стилус (детектор)

D
Стол

  • В зондах обычно используется наконечник с радиусом 2 мкм.Однако для изделий с прецизионной обработкой также часто используются зонды с острием в диапазоне от 0,1 до 0,5 мкм. В зависимости от используемого датчика могут возникать отклонения в измеренных значениях, поэтому необходимо заранее проверить, подходит ли наконечник.
  1. С помощью измерителя шероховатости контактного типа шероховатость поверхности измеряется путем отслеживания зонда по поверхности мишени. В отличие от этого, бесконтактный измеритель шероховатости на основе лазера излучает лазерный луч на цель и обнаруживает отраженный свет для измерения шероховатости.
  2. Направление измерения – ключ к успешному измерению. Например, обработанное металлическое изделие обычно измеряется перпендикулярно направлению обработки, чтобы измеритель шероховатости мог более надежно фиксировать характеристики поверхности.
  3. Скорость измерения также является ключевым элементом точных измерений. Сначала измерение выполняется медленно, а скорость увеличивается до тех пор, пока не исчезнут колебания измеренных значений.
  • Периодическая калибровка необходима для выполнения правильных измерений.

ИНДЕКС

Бесконтактный измеритель шероховатости с автоматическим анализом серии
VK
Контактный профайлер
R: 2 мкм
Лазерный микроскоп
R: 0,2 мкм

Достижение точных измерений шероховатости на любом образце
Автоматический анализ незначительных различий поверхностей

Узнать больше

Измерение шероховатости поверхности может быть сложной задачей

В интервью с редактором CTE Аланом Рихтером Ира Э.Фридман, менеджер по обучению точному инструменту The L.S. Компания Starrett Co., Атол, Массачусетс, обсудила измерение шероховатости поверхности, включая новейшие разработки оборудования, общие проблемы, приложения для бесконтактных измерений и параметры профиля.



Ира Э. Фридман – менеджер по обучению точному инструменту в компании L.S. Starrett Co. Изображение любезно предоставлено L.S. Старрет


Производство режущего инструмента : Каковы последние тенденции и разработки в оборудовании для измерения шероховатости поверхности?

Ира Э.Фридман: Пользователи метрологических инструментов, особенно портативных метрологических устройств, ожидают, что эти инструменты будут обладать фундаментальными функциями, включая возможность связи с интеллектуальными устройствами. Полноцветные экраны и графические дисплеи, которые были редкостью всего несколько лет назад, теперь ожидаются в качестве стандартных функций. Пользователи также предпочитают USB-зарядку, USB-накопитель для хранения данных и подключение по Bluetooth. У инженеров и менеджеров по качеству теперь есть инструменты для измерения поверхности, позволяющие исследовать многочисленные параметры деталей.Это развитие принесло множество улучшений качества. Хотя R и могут появиться на распечатке, теперь они могут проверять множество параметров, архивировать данные и изучать способы улучшения процесса.

CTE: С какими общими проблемами сталкиваются производители метрологического оборудования и конечные пользователи?

Friedman: Приборы для измерения шероховатости поверхности все чаще используются в сложных условиях, например, непосредственно в цехе. Это вынуждает производителей метрологии разрабатывать более надежные системы, при этом обеспечивая чувствительность для измерения мельчайших деталей с высоким уровнем точности.Оборудование для измерения шероховатости поверхности развивается с новыми интерфейсами и интеллектуальными технологиями. С помощью смартфонов и других интуитивно понятных устройств измерение шероховатости поверхности стало проще, быстрее и менее требовательно для выполнения с высокой степенью точности и надежности. Однако установка для измерения очень маленьких деталей с минимальным радиусом может быть труднодостижимой. Эта проблема обычно решается путем использования меньшего значения отсечки, что приводит к более короткой трассе. А в некоторых случаях операторы извлекут пользу из обучения интерпретации данных.



Измеритель шероховатости поверхности Starrett SR160 выполняет широкий спектр параметров, от обычных R и до более сложных R z1Max и R sk параметров . Изображение любезно предоставлено Л.С. Старрет


CTE: Каковы плюсы и минусы бесконтактного измерения и измерения контактной поверхности?

Friedman: Бесконтактное измерение имеет несколько ключевых преимуществ по сравнению с контактным измерением, особенно при измерении оптических и хрупких деталей, а также когда скорость имеет решающее значение.Однако недостатком этого обычно является значительно более высокая стоимость инструмента. Контактное измерение по-прежнему имеет тенденцию к предпочтению в отраслях, которые более чувствительны к затратам при покупке первоначального капитального инструмента, где требуются более надежные инструменты и где существуют существующие стандарты, основанные на традиционных методах контакта. Я не думаю, что это изменится в ближайшем будущем. Несмотря на то, что он осознает высокие требования к пропускной способности, он имеет свою цену. Кроме того, растет количество новых параметров и потребность в более компактных и удобных в использовании устройствах для измерения шероховатости поверхности.Мы пытаемся раскрыть тайну шероховатости поверхности, поскольку методики сбора данных изменились со старой карты образцов отделки поверхности, где вы могли бы сравнить образец с карты текстуры с быстрым считыванием. Теперь доступны высокоточные, компактные, интуитивно понятные пакеты, которые архивируют точки данных и позволяют пользователю анализировать данные и исследовать качество поверхности.



Техник выполняет измерение с помощью измерителя шероховатости поверхности Starrett SR400. Изображение любезно предоставлено Л.С. Старретт


CTE: Какие существуют подходы к выбору параметров?

Friedman: Многие приборы для измерения шероховатости поверхности, представленные на рынке, имеют множество встроенных параметров – не только различные параметры, но также различные фильтры и параметры, основанные на различных стандартах, таких как ISO, JIS и ASME. Один из подходов к выбору параметров – убедиться, что вы соответствуете лучшим практикам в своей отрасли. Во многих отраслях есть торговые ассоциации, которые помогают определять параметры, используемые для определенных деталей или производственных процессов.Другой подход – определить характеристики конкретной проверяемой неисправности и выбрать параметры, чувствительные к этим характеристикам. Кроме того, многие производители приборов с радостью помогут с выбором параметров. По умолчанию и / или автоматический выбор параметров или фильтров редко бывает хорошей практикой, потому что он просто выбирает наиболее распространенные, а не самые подходящие. Главный вопрос здесь в том, какие факторы в тестируемой детали важны. Если деталь является коленчатым валом, она будет испытывать различные нагрузки по сравнению с плоской деталью.Пользователь должен стремиться понять применение правильного параметра, а также правильного значения отсечки и фильтра, чтобы устранить как шум, так и большую часть изменчивости в процессе, в конечном итоге достигнув высокого уровня повторяемости и возможностей процесса.

Измерение шероховатости – обзор

3.19.3.3 Шероховатость фрактальных поверхностей

Параметры измерения шероховатости, такие как σ и β чувствительны к масштабу; это происходит из-за предела отсоединения измерительного прибора (пределы интервалов выборки или короткая длина волны) и высоты сканирования (предел длинных волн).Поскольку шероховатость состоит из множества перекрывающихся длин волн, все они влияют на совокупные значения σ и β . Длины волн короче или больше, чем интервалы между выборками, не влияют на параметры шероховатости. Таким образом, измеренные параметры шероховатости зависят от ограничений коротких и длинных волн. Эти соображения – не просто результат измерений или ограничений измерительных устройств. В практических случаях, которые сопровождаются контактом, неравенства могут быть введены как составляющая шероховатости, которая образуется во время контакта и образует точку контакта.Таким образом, высота и длина точек контакта для шероховатых поверхностей важны и могут привести к ограничению длины волны во время контакта.

Поверхность имеет много шероховатостей. Различия в высоте поверхностей и других параметрах шероховатости зависят от предела отсоединения инструментов измерения шероховатости. Увеличивая предел отсоединения инструментов для измерения шероховатости, можно наблюдать более мелкие детали. Когда поверхность непрерывно растет, детали шероховатости можно наблюдать в наномасштабе.Шероховатость структурно одинакова при всех увеличениях. Самоаффинность можно определить по фрактальной геометрии.

Archad 45 предположил, что шероховатая поверхность покрыта неравенствами определенной степени, но неравенства существует немного.

Он доказал, что упругая поверхность с иерархической структурой, которая подобна фрактальной геометрии, может иметь приблизительно линейную зависимость от фактической поверхности контакта с нормальной силой. Это согласуется с линейной зависимостью от силы трения контактной поверхности, которая обусловлена ​​адгезией, и может подтвердить согласованность между силой трения и нормальной приложенной силой.

Самоподобные поверхности и диаграммы исследовались в начале 1920-х годов. Важным свойством этих диаграмм и поверхностей является то, что они имеют небольшие размеры. Когда линейный масштаб увеличивается с использованием указанного коэффициента α, размер диаграммы или площади изменяется пропорционально α D . Это связано с возможностью более подробных наблюдений при большем увеличении. Когда диаграмма Коха (см. Рисунок 29) длиной L увеличивается с агентом α = 3, длина составляет 4 L .Следовательно, фрактальные масштабы будут варьироваться между D = ln (4) ln (3) = 1,26, 1 и 2. Хотя фрактальные кривые обеспечивают одинаковое увеличение самоподобия во всех направлениях, в отличие от большинства математических функций, применяемых в технике. , фрактальные кривые не пересекаются. Слово «аффинити» (см. Рис. 30) не имеет большого значения.

Рисунок 29. Построение триадической кривой Коха. 46

Рисунок 30. Качественное описание статистической самоаффинности для профиля поверхности. 53

В 1970-х годах было введено слово фрактал, и теории самоподобия и самоаффинности были широко популярны. Фрактальная геометрия может применяться в широком спектре физических задач, от береговой линии океанов до турбулентности флюидов. Фрактальная геометрия – это общий инструмент, который можно применять для прерывистого поведения, которое невозможно изучить с помощью традиционных вычислений непрерывных функций.

В 1980-х годах было предложено применить фрактальную геометрию для определения свойств шероховатых поверхностей. 47–52 Majumdar and Bhushan (1990) предположили, что функция самоаффинности имеет важные свойства профиля поверхности самоаффинности.

[25] z (x) = G (D − 1) ∑n = nj∞cos2πynxy (2 − D) n

Y> 1; 1 < D <2

, где D – фрактальная размерность, G – безразмерная постоянная для масштабирования, а Y n указывает частоту шероховатости поверхности. D безразмерен, а G имеет размерность длины, и оба они указывают на фрактальный профиль.Ганти и Бхушан 48 разработали этот анализ и рассмотрели силу бокового отрыва устройства как неотъемлемую единицу длины. Этот анализ рассматривает расширенные поверхностные свойства двух параметров фрактальной геометрии – фрактального масштаба и коэффициента интенсивности – которые театрально независимы для каждой поверхности и каждого устройства. Ганти и Бхушан 48 представили методику моделирования фрактальных профилей поверхности.

Некоторые инженерные поверхности измеряются для подтверждения расширенного фрактального анализа, особенно для магнитных лент, тонкопленочных жестких дисков, стальных дисков, пластиковых дисков и алмазных пленок, которые имеют разную твердость.Для поверхности с различной шероховатостью фрактальная размерность остается неизменной. Хотя постоянная масштабирования изменяется с изменением высоты поверхности (σ 2 ) для устройства, смоделированная σ имеет ту же тенденцию, что и измеренная σ (равная небольшой длине сканирования). Коэффициент трения для всех поверхностей имеет логическую связь с постоянной масштабирования.

Практически не может быть обнаружен тип самоподобия вплоть до какого-либо определенного масштаба длины (например, молекулярного масштаба) или ограниченного высокочастотного (короткая длина волны), ω h , с большим увеличением профиля.В тех же условиях ограничена низкая частота (длинноволновая), ω ч. во фрактальном поведении. 50 Следует отметить, что профиль фрактала не имеет определенного параметра в масштабе длины. Несмотря на то, что ограничения коротких и длинных волн в значительной степени создают эти параметры масштаба длины, 1ωl и 1ωh, во время контакта двух грубых поверхностей, такие параметры, как количество неравенств в контакте и реальная поверхность в контакте, зависят от ограничений. коротких и длинных волн как экспоненциальные функции, а экспоненциальные функции зависят от D и G .

Измерение шероховатости поверхности, текстуры и отделки NANOVEA

Хроматический конфокальный фильтр обеспечивает наилучший уровень точности для измерения шероховатости, текстуры или отделки поверхности. Это связано с тем, что метод измеряет прямую физическую длину волны, привязанную к определенной высоте, что обеспечивает точность данных. В дополнение к технике работы с любым материалом, он позволяет измерять самые высокие углы поверхности без необходимости использования алгоритмов. Поскольку параметры тестирования не влияют на результаты, воспроизводимые данные легко сопоставимы от образца к образцу и от одного прибора к другому.

Стандарты:

• ISO 25178

• ISO 4287

• ISO 13565

• ASME B46.1

• Включает: GB / T, DIN, JIS, NF, BSI, UNI, UNE эквиваленты ISO

Стандартный анализ измерений:

• Шероховатость и параметры поверхности, включая: среднюю шероховатость в 3D и 2D (Ra, Sa), среднеквадратичную шероховатость (Rq, Sq), максимальную высоту (Rz, Sz), максимальную высоту ямы (Rv, Sv), перекос (Rsk, Ssk), эксцесс (Rku, Sku) и многие другие

• Двумерная и трехмерная волнистость поверхности

• Распределение пиков

• Подсчет, сортировка и другой анализ зерна

• Выравнивание и анализ текстур, включая соотношение сторон, направление, автокорреляцию, длину, преобразование Фурье, направление текстуры, изотропию текстуры, спектр мощности, среднеквадратичные градиенты и многое другое.

Расширенный анализ измерений:

• Анализ мотивов (значительный холм или долина и обнаруживает самые высокие пики и самые низкие впадины): инструмент для понимания функциональной роли исследуемой поверхности. Пример: как будет вести себя сжатая жидкость при контакте поверхности с другим

• Спектральный анализ: позволяет определять периодичность и ориентацию определенных шаблонов, которые существуют в дополнение к шероховатости, путем отображения частот, найденных в спектре

• Векторизация микродолин и борозд

• Фрактальное измерение: анализ для вычисления сложности поверхности (меньшее число ближе к 2D-плоскости, чем к 3D-объему)

Специализированный анализ измерений:

• Автомобильная промышленность: параметры передаточного отношения подшипника, включая глубину шероховатости ядра, уменьшенную высоту пика и глубину впадины, а также соотношение материалов верхнего и нижнего слоев

• Герметичность уплотнений коленчатого вала в зависимости от расхода масла Технический стандарт Mercedes Benz (MBN31007-7)

• Глубина нарастания и амплитуда отделки гранулированных пластмассовых материалов (Renault D45-1856)

• Косметическая промышленность: измерение морщин

Функции программного обеспечения:

Простое сканирование линий или областей

Рецепты • Боковое разрешение

• Экспорт необработанных данных и изображений

• Отображение в реальном времени

• Автоматическая отчетность

• Поддержка нескольких языков

• Картография

Функции программного обеспечения для анализа:

• Фильтрация

• Прокачка

• Порог

• Масштабирование

• Инструменты выбора области и удаления формы

• Функции вычитания и сравнения и многие другие

Расширенная автоматизация:

• Автоматическая фокусировка (оптическая и микроскопическая), шаблон автоматического анализа

• Макросы для обработки нескольких проб

• Простой выбор области под микроскопом для профилирования или АСМ-тестирования

• Автоматический двухчастотный режим для поверхностей с различной отражательной способностью

• Ротационная ступень

• Распознавание образов

• Связь с базой данных

• Пределы пройден / не пройден

• Линейные датчики для ускорения измерений до 200 раз

Держатели образцов и условия окружающей среды:

• Стандартные и нестандартные держатели образцов

• Ступень нагрева

Дополнительные измерения поверхности:

Измерение профиля поверхности

Измерение топографии поверхности

Измерение плоскостности поверхности

Измерение объема поверхности

Измерение высоты ступеньки поверхности

Измерение шероховатости и текстуры поверхности

Мы обычно думаем о «гладком» как о «гладком» или «скользком».«Но знаете ли вы, что слишком гладкая поверхность может на самом деле быть« липкой »? Гоночные слики на драгстерах увеличивают сцепление с дорожным покрытием, а слишком гладкий корпус гоночного парусника может на самом деле увеличить сопротивление воды. Качество или отделка поверхности могут влиять на многие вещи, от того, как деталь будет соответствовать, изнашиваться и отражать свет, до того, как она будет передавать тепло, распределять смазку и принимать покрытия.

Характер поверхности детали должен определяться функцией детали: вам нужна поверхность, которая удовлетворяет инженерным требованиям приложения, не тратя время и силы на более качественную отделку, чем это необходимо.Поэтому, когда инженер определяет качество поверхности на отпечатке, цель обычно заключается не только в том, чтобы деталь выглядела хорошо.

Несколько лет назад опытный машинист использовал блокнот и образованный ноготь для определения качества поверхности детали. Сегодня, хотя царапины все еще используются время от времени, у нас есть целый ряд стандартов чистоты поверхности, широкий спектр параметров для измерения поверхности и множество надежных датчиков для ее измерения.

Каждая операция обработки оставляет след на поверхности детали.Как показано на рисунке 1, отделка поверхности, также известная как профиль, состоит из двух компонентов: волнистости и шероховатости. Волнистость или более длинноволновые колебания вызываются макротипными воздействиями, такими как изношенные подшипники шпинделя или вибрация от другого оборудования в цехе. Шероховатость – коротковолновый рисунок следов инструмента от шлифования, фрезерования или других процессов механической обработки – зависит от состояния и качества инструмента. Оба могут зависеть от выбора оператором скорости подачи и глубины резания.

Поскольку допуски на размеры с годами неуклонно ужесточаются, а потребность в документации и отслеживании все возрастает, роль измерения чистоты поверхности в производственном процессе резко возросла. В 1940-х годах доля поля допуска, занимаемая неровностями поверхности, составляла примерно 15 процентов. Сегодня эта доля часто составляет 50 и более процентов.

Например, допустим, максимальная высота от пика до впадины на поверхности обычно в четыре или пять раз больше, чем средняя шероховатость поверхности, измеренная методом Ra.Следовательно, деталь со значением Ra (средняя шероховатость) 16 мкм, вероятно, имеет высоту от пика до впадины 64 мкм или больше. Если вы пытаетесь соответствовать габаритным характеристикам 0,0001 дюйма, толщина отделки толщиной 16 мкм составляет более половины допустимого допуска.

Существует два основных типа измерителей чистоты поверхности, как показано на Рисунке 2: салазок, или системы усреднения, и системы без салазок, или системы профилирования. Выдвижные манометры имеют шарнирный узел зонда, при этом зонд движется рядом с относительно широкой салазкой, которая также контактирует с заготовкой.Узел имеет тенденцию отфильтровывать волнистость, поэтому зонд измеряет только коротковолновые вариации. У подвижного манометра обычно есть шкала или ЖК-дисплей для отображения измерения в виде одного числового значения.

В датчиках

без скольжения используется прецизионная внутренняя поверхность в качестве эталона, поэтому датчик может реагировать как на волнистость, так и на шероховатость. Чтобы позволить раздельный анализ длинноволновых и коротковолновых вариаций, профилирующие манометры обычно создают диаграмму (на бумаге или на экране компьютера), а не единый числовой результат.

Каждое приложение по-разному реагирует на различные комбинации шероховатости и волнистости, и промышленность отреагировала, создав более 100 различных формул, с помощью которых можно рассчитать параметры чистоты поверхности на основе одних и тех же данных измерений. Каждый из параметров имеет свои преимущества и ограничения, и многие из них зависят от конкретного приложения.

Часто один параметр не может адекватно определить поверхность, и для завершения определения поверхности требуются два, три или даже больше параметров, а в некоторых случаях требуется взаимосвязь или отношение одного параметра к другому.

Однако большинство магазинов могут ограничить свои измерения полдюжиной параметров или около того. Почти во всех случаях измерения представлены в микродюймах или микронах.

Ra является наиболее широко используемым параметром, поскольку он обеспечивает среднее арифметическое значение неровностей поверхности, измеренных от средней линии, которая находится где-то между самой высокой и самой низкой точками на заданной длине отсечения. Немного более сложный вариант, Rq, использует вычисление среднеквадратичного значения для нахождения средней геометрической шероховатости – усредненного среднего, если хотите.

Оба они, однако, стремятся минимизировать влияние поверхностных аномалий, таких как заусенцы или царапины. Чтобы различать «заостренные» и «поцарапанные» поверхности с одинаковым Ra, необходимо указать дополнительные параметры, такие как Rp (максимальная высота пика), Rv (максимальная глубина впадины) и Ry (максимальная высота шероховатости от пика до впадины).

Если чистота поверхности обозначена на чертеже, но не указано иное, стандартной практикой является принятие Ra. Но ни один параметр не подходит для всех типов деталей, и для многих приложений лучше всего использовать два или более параметров: например, Ra в сочетании с Rmax (максимальная шероховатость) может дать хорошее общее представление о характеристиках детали.

В Европе более распространенным параметром шероховатости является Rz или средняя глубина шероховатости. Это среднее расстояние между наивысшим пиком и самой глубокой впадиной на пяти отрезках выборки или отсечениях. Rz более чувствителен, чем Ra, к изменениям чистоты поверхности, поскольку исследуются максимальные высоты профиля, а не средние значения. Нет точного преобразования между параметрами Ra и Rz, так как фактическое соотношение зависит от формы профиля, но можно использовать приблизительное соотношение Rz = 4 x Ra.

Поддерживать хороший контроль за чистотой поверхности – это не просто проблема, а возможность. В некоторых случаях хороший контроль поверхности может позволить безопасно снизить точность в других областях. Процедуры измерения чистоты поверхности, общую терминологию, определения большинства параметров, информацию о фильтрации и т. Д. Можно найти в американском стандарте ASME B46.1 – 2002, Текстура поверхности; а также в международных стандартах ISO 4287, ISO 4288 и некоторых других.

Джордж Шуэц – директор по прецизионным датчикам Mahr Federal Inc.,
1144 Eddy Street, Providence, RI 02905,
401-784-3100, факс: 401-784-3246,
[email protected],
www.mahr.com.

Измерение шероховатости поверхности с высокой точностью

Характеристика поверхности в микро- и наноскопическом масштабе

В секторе прецизионного и сверхточного производства оптимизация функциональных и важных для безопасности свойств продукта все чаще осуществляется в субмикрометровом диапазоне. Когда дело доходит до проверки заготовки и инструмента, применяются жесткие допуски.Таким образом, соответствующее стандартам определение шероховатости или структуры поверхности является важным аспектом высокоточного контроля качества и управления технологическим процессом.

Волоконно-оптические измерительные системы fionec предоставляют данные измерений, необходимые для вычисления всех общих параметров шероховатости, волнистости и профиля. Гибкая бесконтактная технология позволяет адаптировать измерительные системы к вашим индивидуальным требованиям.

Станция измерения шероховатости

Наша станция измерения шероховатости RMP оптимизирована для выполнения быстрых и высокоточных измерений шероховатости и поверхности прецизионных токарных деталей.Роботизированный загрузчик для автоматической загрузки компонентов может быть легко присоединен с помощью встроенных аппаратных и программных интерфейсов.
К товару >>


Комплексные решения

В качестве альтернативы, характеристики поверхности также могут быть определены путем интеграции технологии высокоточных датчиков FDM в координатно-измерительные машины, автоматические испытательные аппараты или прецизионные станки. Мы будем рады разработать индивидуальные решения для решения ваших метрологических задач!
К товару >>

  • Надежность и соответствие стандартам

    Оптическое измерительное оборудование

    fionec работает в соответствии с действующим стандартом DIN EN ISO.Можно выполнить воспроизводимую оценку на основе профиля всех признанных и используемых во всем мире параметров шероховатости, таких как средняя шероховатость (Ra), глубина шероховатости (Rt) и средняя глубина шероховатости (Rz). Автоматическая оптимизация сигнала означает, что датчик может достигать согласованных значений измерения и для неоднородных технических поверхностей.

  • Быстрое 100-процентное тестирование

    Оптоволоконная технология со скоростью до 10 мм / с измеряет поверхности в десять раз быстрее, чем сопоставимые тактильные измерительные устройства.Высокие частоты измерения до 20 кГц и неразрушающий характер техники позволяют проверять все предметы во время производства, в том числе на производственной скорости. Встроенные аппаратные и программные интерфейсы позволяют интегрироваться в существующие производственные процессы.

  • Абсолютно бесконтактный

    Бесконтактные методы контроля, такие как интерферометрия в белом свете, идеально подходят для выполнения высокоточных измерений микроструктур.В отличие от тактильных измерительных устройств, волоконно-оптические датчики от Fionec не влияют на поверхность испытуемых образцов и не повреждают ее. Это позволяет проводить измерения шероховатости даже на тонких объектах, таких как линзы, пластины и оптические плоскости.

  • Миниатюрное измерительное оборудование

    Датчики серии FDM от fionec предлагают беспрецедентную гибкость благодаря использованию миниатюрных датчиков. Они позволяют выполнять измерения шероховатости даже в сложных условиях, например, в небольших просверленных отверстиях от 0.Диаметром 1 мм или на поверхностях произвольной формы, таких как боковые поверхности прецизионных шестерен.

  • Максимальная точность

    Волоконно-оптические измерительные системы

    fionec обеспечивают высокоточные абсолютные значения измерения. Типичное стандартное отклонение составляет всего несколько нанометров. Таким образом, данные служат основой для надежной системы управления качеством даже с очень жесткими производственными допусками.

Примеры измерения шероховатости | Решение вопросов по замерам профиля и шероховатости поверхности! Введение в «Шероховатость»


Химическая и сырьевая промышленность

Влияние печати на качество бумаги – Sa (средняя арифметическая высота) / Sz (макс.высота)
Поверхность пленки
Анализ

Sa и Sz эффективен для численного управления шероховатостью пленки. Анализ поверхностей пленки не только помогает избежать недоразумений, но также помогает обеспечить стабильное качество многослойных пленок, управлять глянцевитостью и т. Д. Кроме того, использование измерительных приборов бесконтактного типа гарантирует, что форма цели не изменится.

Оценка влияния качества бумаги на печать – Sa (средняя арифметическая высота) / Rsm (средняя длина элементов)
Сравнение типографской бумаги

Когда дело доходит до качества печати, важным фактором является гладкость поверхности.Хотя для оценки часто используется анализ Ra, более надежная оценка возможна, если посмотреть на значения Sa, которые учитывают всю поверхность. При анализе качества рассмотрение всей поверхности продукта является эффективным средством оценки. Такие анализы, как Rsm, которые рассматривают циклическую неравномерность, также эффективны.

Оценка силы сцепления ленты с использованием различных методов производства – Sdr (отношение площади развитой поверхности раздела)
Клейкая лента
Анализ

Sdr можно использовать, чтобы посмотреть, насколько липким является клейкий материал в соответствии с методом производства клейкой ленты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *