Лабораторная работа № 4

Определение параметров шероховатости поверхности деталей щуповым методом

Цель работы Изучение устройства и работы профилографа- профилометра; приобретение навыков записи профиля микронеровностей поверхности; осво­ение методики расчета стандартных параметров шероховатости по профилограмме.

Общие сведения

Профилограф-профиломметр (П-П) относится к группе прибо­ров, которые определяют параметры шероховатости методом непос­редственного контакта с измеряемой поверхностью по системе "М" . Принцип действия прибора состоит в ощупывании исследуемой поверхности алмазной иглой с радиусом закругления 10 мкм и преобра­зования колебаний иглы в изменения напряжения индуктивным ме­тодом. Как следует из названия прибор может работать в двух режи­мах как профилометр и как профилограф.

Наибольшее распространение в странах СНГ получили ряд моде­лей П-П выпускаемых московским заводом "Калибр". На рис. 7.1.1 представлена общая для всех моделей П-П блок-схема, которая вклю­чает в себя индуктивный датчик, электронный блок с показывающим прибором 1 и записывающий прибор 2. Индуктивный датчик, далее просто датчик, состоит из сдвоенного Ш-образного сердечника 3 с дву­мя катушками 4. Катушка датчика и две половины первичной обмот­ки дифференциального входного трансформатора 5 образуют баланс­ный мост, питание которого осуществляется от генератора звуковой частоты 6. При перемещении датчика посредством мотопривода отно­сительно исследуемой поверхности алмазная игла 7, ощупывая неров­ности поверхности совершает колебания. Жестко связанный с иглой якорь 8 с такой же частотой и амплитудой изменяет воздушный зазор с сердечником и тем самым вызывает пропорциональные изменения напряжения на выходе дифференциального трансформатора. Полу­ченные изменения напряжения усиливаются электронным блоком 9, на выход которого подключается прибор записывающий профилог рамму 2 или прибор 1, показывающий значение параметра шерохова­тости

Профилограмма представляет собой графическое изображение профиля изучаемой поверхности детали. В настоящее время по профилограмме расчитывается более 20 параметров, используемых для ре­шения различных триботехнических задач.

ГОСТ 2789—73 регламентирует оценку шероховатости следую­щими параметрами:

— средним арифметическим отклонением профиля, мкм;

– высотой неровности профиля по десяти точкам, мкм;

– наибольшей высотой неровности профиля, мкм;

–средним шагом неровностей, мкм;

S – средний шаг неровности по вершинам, мкм;

– относительной опорной длинной профиля

Оборудование и принадлежности

Профилограф-профилометр модели 201, образцы шероховатости.

Устройство и работа профилографа-профилометра модели 201

П-П модели 201 состоит из шести самостоятельно выполненных ча­стей (рис. 7.1.2):

-стойки 1

• универсального столика 2;

• датчика 3;

• мотопривода 4;

• электронного блока 5;

• записывающего прибора 6.

Стойка состоит из основания, на котором крепится универсаль­ный столик и собственно стойки с кареткой, на которой установлен мотопривод с датчиком. В основании имеется диск 7, поворачивая ко­торый можно наклонять столик для установки измеряемой поверхности параллельно траектории движения датчика. Каретка имеет фик­сатор 8 и два маховика для ускоренной и точной установки датчика в рабочее положение 9.

Универсальный столик предназначен для установки измеряе­мых деталей. Он позволяет производить перемещения детали в двух взаимноперпендикулярных направлениях и осуществлять поворот.

Мотопривод осуществляет перемещение датчика слева направо с четырьмя различными скоростями: 0,205; 1,03; 10,3 и 41,7 мм/мин. В зависимости от вида работы прибора в режиме профилографа или профиломётра величина хода датчика составляет для профилометра — до 10...12 мм, для профилографа до 40 мм. Включение премещения датчика производится установкой указанных параметров переклю­чателями расположенными на блоке мотопривода. Кроме того блок имеет переключатель длины трассы интегрирования при работе в ре­жиме профилометра и смотровое окно с указателем положения датчи­ка относительно измеряемой детали.

Датчик конструктивно выполнен в виде цилиндра один конец ко­торого жестко связан со штоком мотопривода, а на втором размеща­ются сменные опоры в зависимости от величины шага неровностей. Внутри датчика установлена алмазная игла, свободно перемещающа­яся в вертикальной плоскости и жестко связанная с корпусом магнит­ной системы. Усилие нажатие иглы на измеряемую поверхность не превышает 0,1 сН, что тем не менее при радиусе закругления ее голо­вки в 10 мкм вызывает давление 3 МПа. Это обусловливает установ­ление нижней границы, твердости материалов (10 НВ), шерохова­тость которых можно измерять щуповым методом. Градиент усилия иглы составляет не более 0,0005 сН/мкм.

Сменная опора обеспечивает измерение отклонения профиля от базовой поверхности — линии вершин измеряемой поверхности дета­ли. Усилие воздействия опоры на испытуемую поверхность не более 50 сН.

Электронный блок предназначен для питания катушек индук­тивного датчика, усиления поступающего с датчика сигнала и подачи его на интегратор или записывающий прибор. В режиме работы про­филометра сигнал с интегратора подается на показывающий прибор, измеряющий среднее арифметическое отклонение профиля, R_a в мкм. При работе П—П как профилографа усиленный сигнал поступает на записывающий прибор. Прибор позволяет получать вертикальное увеличение от до На передней панели электронного блока расположен показыва­ющий прибор 10, органы управления и настройки работы П—П.

Записывающий прибор представляет собой самопишущий маг­нитоэлектрический миллиамперметр постоянного тока и служит для записи микронеровностей испытуемой поверхности. Запись произво­дится электротермическим способом на электротермической диаграм­мной бумаге шириной 80 мм.

Диаграммная бумага перемещается с 6-ю различными скоростя­ми — 20, 40, 80, 200, 400, 800 мм/мин, что в сочетании со скоростями трассирования или перемещения датчика обеспечивает горизонталь­ное увеличение от 2 до 4000. Переключение скоростей осуществляет­ся маховиком /7 на боковой поверхности записывающего прибора.