книги из ГПНТБ / Лоповок Т.С. Волнистость поверхности и ее измерение

•ектория луча после вращающейся пластины представляет со­ бой окружность небольшого радиуса.

Если центр луча, двигающегося по этой окружности, точно следует по краю отверстия диафрагмы, то интенсивность све­ та, поступающего в фотоумножитель, не меняется и на выходе фотоумножителя 16 будет постоянный сигнал. При смещении отражающего зеркала луч света также сместится относитель­ но диафрагмы и на выходе фотоумножителя появится пере­ менный сигнал. Этот сигнал сравнивается с двумя эталонны­ ми сигналами, полученными в электронной схеме 18 (изобра­ жена условно). Эталонные сигналы синхронизированы с вра­ щением пластины 7, осуществляемым с помощью электродви­ гателя с?.

Первый сигнал, совпадающий по фазе с этим вращением, усиливается и поступает в серводвигатель 9, управляющий одной из отклоняющих линз 6. Второй сигнал, фаза которого смещена на 90° относительно первого, после усиления посту­ пает в серводвигатель 10 и используется для управления вто­ рой отклоняющей линзой 6.

Отклоняющие линзы представляют собой оптические клинья с малым углом. Под действием серводвигателей они перемещаются при помощи микровинтов в направлении, пер­ пендикулярном к ходу лучей. При перемещении клиньев луч, проходящий через вращающуюся пластину, центрируется от­ носительно круглой диафрагмы. Серводвигатели одновремен­ но вращают барабанчики 77 и 13 со шкалами, показывающи­ ми величины коррекций ( / / — по горизонтальной оси; 13 — по вертикальной оси). На одних осях с барабанами располо­ жены потенциометры 12 и 14. Сигналы с потенциометров по­ ступают в самописец, записывающий форму проверяемой по­ верхности в полярных координатах. С включением в схему интегратора запись профиля можно вести в прямоугольных координатах.

Частотная характеристика схемы позволяет записывать отклонения в процессе работы станка. Сигналы ошибки, уп­ равляющие перемещением клиньев, могут быть использованы для изменения положения самого автоколлиматора или поазерхности, на которой установлено зеркало.

Такую замкнутую систему, можно использовать при слеже­ нии за перемещающимся объектом. Погрешность измерения— •0,5 с, пределы измерения ±2,5 мин.

Один из методов получения оптической оси системы явля­ ется визирный метод, т. е. когда на одном краю контролируе­ мой поверхности устанавливается источник света, а на дру­ гом — зрительная труба. Между источником света и зритель-

ной трубой передвигается марка, вертикальные перемещения которой означают непрямолинейность. Отсчет этих перемеще­ ний возможен при фокусировке на марку, однако точность фокусировки зависит от положения марки по отношению к зрительной трубе. Поскольку это положение в процессе изме­ рения меняется, меняется и чувствительность метода и, следо­ вательно, погрешности измерения.

В ГОИ им. С. И. Вавилова под руководством Б. М. Ле­ вина была применена афокальная оборачивающая система, позволяющая независимо от трассы получать одинаково вы-

Рнс. 38. Принципиальная схема оптической линейки модели ИС-3&

сокую точность [21]. Афокальная оборачивающая система со­ стоит из двух оптических компонентов с одинаковыми фокус­

будет также перемещаться на одинаковые по величине и на­ правлению расстояния. При смещении предмета нормально- к оптической оси его изображение также сместится нормаль­ но к оптической оси, но в обратном направлении.

Афокальная оборачивающая система была положена в ос­ нову конструкции оптической линейки модели ИС-36, пред­ назначенной для контроля прямолинейности на больших дли­ нах.

Принципиальная схема линейки приведена на рис. 38. Пу­ чок света от лампочки 3 и экрана 4 проходит через призму 2

и линзу / к призме 15 и от нее — в левую половину кубика1 12, освещая визирный штрих С.

может перемещаться в небольших пределах с помощью ми-" кровинта 8), передается им с увеличением в плоскость бнс-" секторной сетки 5. Проекционный окуляр 6 проецирует изоб-" ражение штрихов сетки и изображение визирного штриха С на плоскость экрана, совмещенную с коллективом 7.

Оптическая линейка ИС-36 состоит из двух основных уз­ лов: корпуса 13 трубы с основанием 18 и каретки 9. В сред­ ней части трубы имеется продольный паз, рядом с которым укреплена шкала длиной 1600 мм. Каретка, размещенная в" пазу корпуса, несет на себе отсчетно-измерйтельную го-' ловку и индекс, предназначенный для измерения переме-- щений.

В отсчетно-измерительной головке размещены осветитель,- окуляр-микрометр и экран. Осветитель можно включать только на время отсчета показаний, чтобы избежать нагрева

шестерня, служащая для передачи движения регистрирую­ щему устройству, если оно смонтировано на приборе.

На проверяемую поверхность каретка опирается коромыс­ лом с двумя роликами 17 и сменным измерительным щупом" 16. Щуп выступает за линию, касательную к образующим роликов, приблизительно на 0,05 мм. Вылет щупа можно уве­ личивать за счет установки промежуточной шайбы толщиной 0,05—0,1 мм.

Отклонения измеряют путем визуального совмещения ви­ димых на экране окуляра визирного штриха и бифиляра, как", показано на рис. 38. Разность отсчетов по барабану микро­ винта 8 показывает величину отклонения точки поверхности,- на которой находится щуп, от прямой. Перемещая измери­ тельную каретку от точки к точке через определенные интер­ валы можно измерить отклонения от прямолинейности.

Кроме линейки ИС-36 в ГОИ разработан и испытан ти­ паж оптических линеек подобного типа: ИС-43М — на трас­ су 0,8 м; ИС-46 — на трассу 3 м; ДП483 — на трассу 4 м. Тех­

таны на максимальную длину трассы 100 мм, «Талилин-20»— на длину 400 мм.

Прибор «Талилин-4» состоит из трех основных узлов: узла преобразователя, блока усилителя и самописца. Узел преоб­ разователя включает собственно преобразователь, преобра­ зующий механические перемещения ощупывающего проверяе­ мую деталь наконечника в электрический сигнал, каретку с пружинной подвеской, стеклянный «эталон прямолинейно­ сти», направляющие штанги и механизм привода преобра­

на одной вертикальной оси с измерительным щупом, обра­

неровности последней вызывают перемещение щупа относи­

5 или 10х . Ощупывающий проверяемую деталь стандартный

В нормальных условиях эксплуатации погрешность конт­ роля прямолинейности с помощью прибора «Талилин-4» не превышает, по данным фирмы, 0,25 мкм.

Прибор «Талилин-20» 'предназначен для проверки прямо­ линейности и взаимной параллельности плоских и цилиндри­ ческих поверхностей длиной до 410 мм.

В качестве прямолинейной базы используется доведенный стальной валик с покрытием из хрома. Ось валика располо­ жена в горизонтальной плоскости, но измерение ведется от боковой образующей так, что прогиб валика под влиянием его собственного веса практически не сказывается на точно­ сти проверки.

преобразователем при его перемещении. Изменения расстоя­ ния от оси «эталонного валика» до образующей цилиндриче­ ской детали, обусловленные непрямолинейностью последней, преобразуются в электрический сигнал, поступающий в блок усиления и на самописец.

На приборе «Талилин-20» можно проверить непрямолиней­ ность и волнистость и в вертикальной плоскости (плиты, столы, направляющие), но в этом случае точность измерения несколько ниже, так как в результат входит погрешность,

Профилограф-профилометр модели 201 серийно выпуска­ ется заводом «Калибр» и предназначается для измерения шероховатости и волнистости поверхности. Прибор индук­ тивный, оснащен стандартной блок-схемой. Прибор состоит из трех отдельных блоков: основания с кареткой, универсаль­ ным столиком и преобразователем; электронного блока с по-

называющим прибором (значений Ra по ГОСТ 2789—59); самописца, производящего запись профилограммы электро­ термическим способом.

Техническая характеристика прибора при измерении вол­ нистости приведена в табл. 8.

Для проверки волнистости поверхностей прибор укомп­ лектовывается приспособлением (рис. 39). Приспособление

Рис. 39. Приспособление для измерения волнис­ тости на приборе модели 201

10 устанавливается к мотоприводу снизу с помощью «лас­ точкиного хвоста» и стопорится винтом /.

На корпусе преобразователя 3, ближе к разъему, крепит­ ся обойма И и к ней прикрепляются пружинки 12. Пружин­ ки должны поджимать преобразователь вверх так, чтобы опорный микрометрический винт 9 контактировал с металли­ ческой опорой 8, являющейся базой при измерении. Усилие пружинок регулируется с помощью ползуна 2, перемещаю­ щего по подвесу 13. Игла 6 защищена предохранителем 7.

С помощью описанного приспособления можно проверять волнистость, не исключая шероховатости. Чтобы исключить шероховатость и проверять только волнистость, необходимо на корпусе преобразователя 3 закрепить специальное приспо­ собление— щуп 4 так, чтобы игла 6 опиралась на доведен-

ную поверхность штифта 5 щупа, а ощупывание поверхности производилось сферической частью штифта с радиусом сфе­ ры 2 мм.

Профилограф-профилометр модели 202, выпускаемый се­ рийно заводом «Калибр», является новой конструкцией, раз­ работанной на базе модели 201, имеющей значительно боль­ шие метрологические возможности и лучшие точностные ха­ рактеристики.

К этому прибору предусматривается также приспособле­ ние для измерения волнистости (рис. 40) на участке длиной

Рис. 40. Приспособление для измерения волнистости на приборе мо­ дели 202

вставляется щуп 15 с радиусом закругления 2,5 мм, ощупы­ вающий исследуемую поверхность детали, а в защитный ко­ жух — сферическая опора 2 диаметром 1,58 мм, упирающая­ ся в плоскую опору 3. Опора 3 является базой при измере­

нии волнистости. Ее вставляют в обойму 4 и закрепляют винтом 10.

На другом конце рычага 13 находится подвеска 12, кото­ рая закрепляется на основании 9 хомута 8 и регулируется винтами 11.

Пружина 6 поддерживает преобразователь, ее можно ре­ гулировать, перемещая кронштейн по направляющим 7. По-

воротом микровинта 5, устанавливаемого близ детали, осу­ ществляют нивелировку.

Профилограф-профилометр «Талисерф-4» фирмы Rank Taylor-Hobson укомплектован специальным столиком, позво­ ляющим записывать профилограммы с плоских поверхностей на участке длиной 150 мм.

Базой, от которой начинают измерения, является поверх­ ность доведенной металлической линейки, относительно ко­ торой двигается верхний столик с закрепленной на нем де­ талью. Столик может перемещаться вручную при вращении винта или от мотора, который автоматически выключается, когда столик дойдет до упора. Деталь нивелируется винтом.

измеряющими отклонения от металлической прямолинейной базы. К некоторым из них относятся описываемые ниже при­ боры-приспособления.

Накладные приборы-приспособления ММВ серии «Формтестер» для измерения наружных плоскостей и отверстий ПО' образующей. Базовая плоскость заключена в корпусе — ци­ линдрической трубе. Имеются следующие модификации при­ боров ММВ:

Стационарные приборы-приспособления ММН серии1 «Формтестер» для измерения плоских поверхностей, внутрен­

не-

них цилиндрических поверхностей по образующей цилиндра, а также наружных цилиндрических поверхностей. Для по­ следних предусматривается накладной столик типа синусно­ го, позволяющего измерять и конические поверхности. Мож­ но измерять и некруглость, при этом деталь устанавливается! в центрах, а ее вращение осуществляется с помощью рота­

позволяют производить измерения на участках длиной до 300 и 500 мм соответственно.

Линейка ЛИП-3 предназначена для измерения прямоли­ нейности. Ее конструктивная схема показана на рис. 41 [20].. Массивная доведенная линейка 3, являющаяся базой при;

Рис. 41. Конструктивная схема линейки модели ЛИП-3

измерениях («эталон»), установлена на жестких опорах 13, расположенных в наивыгоднейших точках. На одном конце линейки расположен кронштейн с поддерживающими роли­ ками 10, а на другом — микропривод 16 с ведущим бараба­ ном 15, который через приводную ленту 14 передает движе­ ние измерительному ползуну 6. Измерительный ползун опи­ рается на измеряемую поверхность двумя парами опорных роликов 12, создающих ось качения ползуна.

На вертикальной оси передних роликов смонтирован ма­ логабаритный индуктивный преобразователь 11 с регулирую­ щей гайкой 7, прижимной пружиной 8 и фиксатором 5.

Для облегчения перемещения и создания поперечной ус­ тойчивости ползун снабжен шестью горизонтальными опора-

,<ми с подшипниками 9. Три из них жестко крепятся в корпусе ползуна, другие подпружинены плоскими пружинами для вы­ бора поперечного люфта. Для создания постоянного измери­ тельного усилия и успокоения случайных вертикальных коле- -баний ползуна служат два постоянных магнита 4. При рабо­ те микропривод с заданной скоростью через приводную лен­ ту приводит в движение измерительный ползун, который опи­ рается своими опорами непосредственно на измеряемую по­ верхность.

Вертикальные перемещения ползуна фиксируются преоб­ разователем, измерительный наконечник которого касается

Рис. 42. Конструктивная схема линейки модели УИП-5

^поверхности «эталонной» неподвижной линейки. Сигналы от

Применив специальное приспособление, линейку ЛИП-3 :Можно использовать для измерения неровностей на образую­ щих цилиндрических деталей. Техническая характеристика линейки ЛИП-3 приведена в табл. 8.

Линейка для измерения прямолинейности УИП-5 аналогич­ на линейке ЛИП-3. Отличие состоит в том, что «эталонная»

.линейка 1 служит якорем бесконтактного индуктивного пре­ образователя 13 (рис! 42). Линейка / устанавливается на „опоры 15 и 9. Преобразователь смонтирован на ощупываю­ щем ползуне 12 на вертикальной оси измерительной перед­ ні 12