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

ния. Волнистость, являясь составной частью совокупности не­ ровностей поверхности, может быть измерена многими при­ борами, предназначенными для измерения шероховатости и отклонений формы, і

•Приборами для измерения шероховатости, на которых можно измерять волнистость, являются профилографы. По­ скольку шероховатость «наложена» на волнистость, то профилограмма отражает совокупность этих неровностей. Все выпускаемые в настоящее время профилографы имеют спе­ циальные приспособления для измерения волнистости, 'по­ зволяющие увеличивать длину измеряемой трассы. Напри­ мер, отечественные лрофилометры-профилографы позволяют увеличить длину трассы до 40 мм (модель 201) и 36 мм (мо­ дель 202). Такая возможность учтена и в классификационной схеме (см. рис. 28), на которой пунктиром показано развет­ вление от позиции 2.2 к позиции 3.2.

Еще большие возможности для измерения волнистости имеют приборы для отклонений формы. Отечественные формографы для цилиндрических деталей (кругломеры), позво­ ляющие с помощью системы фильтров записать до 240 не­ ровностей (.модель 218) и до 400 неровностей на окружно­ сти (модель 265), позволяют характеризовать такой широкий диапазон волн, который полностью удовлетворяет как целям

Большинство приборов для измерения прямолинейности, особенно те, которые имеют сравнительно небольшую длину измерения и с помощью которых можно записывать исследу­ емый профиль (что позволяет выявить характерную для 'вол­ нистости периодичность), также .могут быть использованы как волнографы и отнесены к их разряду.

На рис. 29 представлена классификационная схема, раз­ работанная автором только для 'Средств измерения волнисто­ сти на плоских и цилиндрических поверхностях*, на которой классифицированы только приборы 'последовательного преоб­ разования профиля.

Схема может рассматриваться исключительно как основа для изложения последующего материала. Основным класси­ фикационным признаком данной схемы является метод ба-

Базирование при измерении волнистости на цилиндриче­ ских поверхностях (используя принцип образцового враще­ ния или в центрах) имеет специфику, исключающую возмож­ ность измерения волнистости на плоских поверхностях. Точ­ но так же измар'ение волнистости на плоских поверхностях с использованием в качестве базы, например оптической пря­ молинейной оси, исключает возможность измерения волнис­ тости на цилиндрических поверхностях в плоскости, нерпен-. дикулярной к оси.

Разделение приборов под таким углом зрения позволило оценить их конструктивные особенности и метрологические возможности.

Название волнографов, т. е. приборов, позволяющих запи­ сывать профилограмму волнистости (іволнопр.амму), и волнометров, т. е. приборов, позволяющих оценивать параметры волнистости (в основном высоты волн) по шкале, сохранены

ко в вертикальном направлении. Вначале необходимо про­ вести пробные измерения, чтобы установить положение базо­ вой опоры относительно щупа — они должны находиться в противоположных фазах волнистости. Если шаг волнистости одинаков, то положение опоры и щупа во впадинах и высту­ пах волн будет синхронно меняться и показания измери­ тельной головки будут соответствовать удвоенной высоте волн. Но если шаг измеряемой волнистости нестабилен, опо­ ра и щуп (через некоторое время) не будут находиться в противоположных фазах (на вершине и впадине волны), что приведет к искажению результатов измерения^ Максимальной величина искажения бывает в том случае, когда опора и щуп находятся в одной фазе, при этом щуп не перемещается отно­ сительно базовой поверхности и волнистость не будет обна­ ружена.

Эксцентриситет измеряемой детали в данном случае так­ же приведет к погрешности измерения, поскольку геометри­ ческий центр измеряемой поверхности будет менять свое по­ ложение относительно опоры и щупа. Рассмотренный метод измерения волнистости, естественно, в лучшем случае может быть применен только для грубых ориентировочных измере­ ний волнистости, имеющей стабильные значения по шагу, например для межопер'ационных измерений.

На рис. 30, б наказана схема прибора, созданного фирмой Suhl (ГДР) для измерения волнистости дорожек качения внутренних колец шарикоподшипников. Прибор выполнен с опорой в виде двух качающихся колодочек, одна из которых (левая) показана на схеме. Обе колодочки составляют полу­ окружность радиуса, равного радиусу измеряемой поверхно­ сти. В центре опоры, между ее двумя составляющими частя­ ми, расположен щуп, радиус которого равен радиусу шарика измеряемого подшипника.

Контролируемое кольцо 3 приводится во вращение от электродвигателя через .редуктор. Перемещение щупа относи­ тельно опоры, увеличенное в 5000 раз, передается на шкалу пршбсчра со световым указателем (оптикатор). Ширина одно­ го деления шкалы 1 мм, цена деления 0,2 мим, измеряемый диапазон ± 2 5 мкм. Прибор рассчитан на измерение колец подшипников диаметрами.5—20 мм [14].

Базовой опорой показаннопо на схеме в (см. рис. 30) при­ бора является часть кошьца 2, диаметр которого равен диа­ метру измеряемой детали, а длина колеблется от 10 мм (для диаметров 30—80 мім) до 30 мм (для диаметров 200— 300мм). Диаметр поперечного сечения кольца (базы) был выбран для всех указанных диаметров равным 20 мм [23].

Наибольшая погрешность будет определяться тем, что контактирование призматической опоры и поверхности может происходить или в одной точке (когда центральная часть бо­ ковой стороны призмы попадает на вершину волны), или в двух точках (когда центральная часть баковой стороны приз­ мы попадает на впадину и касается двух соседних вершин волн), расположенных по обе стороны от впадины. Эта по­ грешность будет иметь место только в случае небольшого числа волн в поперечном сечении детали.

На рис. 31 показан накладной волнометр, сконструиро­ ванный по схеме в (см. рис. 30) для измерения волнистости цилиндрических поверхностей. Массивная призма 1 является как бы корпусом прибора. Базовая опора 2 может переме­ щаться вместе с измерительной головкой 4 по шариковым направляющим 3, что обеспечивает измерение волнистости от базовой опоры.

Трехконтактные методы измерения волнистости (в призмах)

К волнометрам можно отнести и измерительные устрой­ ства, состоящие из У-образной призмы и измерительной гоголовки, поскольку в этом случае также могут быть опреде­ лены высоты волн. Такие методы измерения названы трех­ контактными и в значительной степени исследованы*.

Трехконтактные методы измерения отклонений формы (огранки с нечетным числом граней) и волнистости довольно широко распространены в промышленности.

Основными характеристиками трехточечного метода из­ мерения являются: угол раствора 2а •—угол между опорными точками с вершиной в центре (проверяемого сечения (или свя­ занный с ним зависимостью угол призмы у ) и угол |3 , ха­ рактеризующий р.ашолож'ЄИйе оси измерительного наконечни­ ка по отношению к опорам. Угол р может иметь 'симметрич­ ное и несимметричное расположение (рис. 32).

Принципиальная особенность трехконтаистного метода из­ мерения заключается в том, что показания отсчетного устрой­ ства (измерительной головки) зависят от сочетания отклоне­ ний профиля в трех контактных точках, вследствие чего они

* Трехконтактный метод измерения осуществляется, по существу, и 'волнометрами, сконструированными по схеме, приведенной на рис. 30, г. •Однако в технической литературе трехконтактными методами измерения принято называть такие, в которых две неподвижные опорные точки рас­ полагаются на одной половине поперечного сечения цилиндра (на одной половине круга), а на другой половине — подвижная точка (измеритель­ ный наконечник прибора).

не равны величине измеряемой огранки (или высоте волн), а связаны с ней определенными зависимостями. Эти зависимо­ сти подробно рассмотрены в работе [28] и кратко сводятся к следующему.

Показание отсчетного устройства 5 при повороте детали в-

/ —деталь; 2 — измерительная головка; 3 — призма

призмах связано с величиной огранки (высотой волн) А за­

висимостью

где к—коэффициент воспроизведения огріанки (волнистости),, вычисляемый по формуле

в которой

где п—число граней (число волн) в сечении; а и р —углы, характеризующие взаимное расположение наконечников трех­ контактных устройств (см. рис. 32).

При Р =90° измерительный наконечник расположен по бис­ сектрисе угла между опорными наконечниками (симметрич­ ные устройства). Для этого случая .

Достаточная точность коэффициентов к, подсчитанных по этой формуле, обеспечивается лишь в тех случаях, когда угол 2а не близок к 0, я и 2 я .

Для того чтобы перейти от показаний прибора к определе­ нию гармонических составляющих, необходимо разложить по­

на одной гармоникой. При этом расчетная работа может быть сведена к простому делению показания прибора на известный коэффициент к.

В табл. 6 приведены такие коэффициенты воспроизведения