4.5. Контроль і вимірювання шорсткості

При контролі і вимірюванні шорсткості поверхонь користуються методом візуальної оцінки, контактними і безконтактними профільними методами, до яких відносяться: методи світлового перетину, тіньовій проекції, мікроінтерференційний і растровий методи. У тих випадках, коли не представляється можливим безпосередньо зміряти шорсткість поверхні, з вимірюваної поверхні знімають зліпок і визначають параметри шорсткості поверхні по зліпку.

При візуальній оцінці поверхню, що повіряється, порівнюють із зразками шорсткості поверхні, які випускають по Госту 9378 - 93 (ИСО 2632-1 – 85 і ИСО 2632-2 - 85). Зразки шорсткості виготовляють плоскими або циліндровими з поверхнею порівняння не меншого 30х30 мм. На кожному зразку наносять номінальне значення параметра Ra в мікрометрах. На вимогу замовника разом з параметром Ra може бути нанесене дійсне значення параметра Rz як довідкове. Зразки шорсткості комплектуються в набори або виготовляються окремими зразками по видах обробки і матеріалах, з яких вони виготовлені. Порівнювані поверхні і зразки шорсткості повинні мати той же вид обробки і матеріал.

Порівняння поверхонь деталі і зразка неозброєним оком дає задовільні результати тільки для грубих поверхонь (приблизно від Ra = 0,6 - 0,8 мкм і більш). Точність при візуальній оцінці шорсткості може бути підвищена у разі застосування лупи або мікроскопів порівняння, наприклад, мікроскопа моделі МС-48. В деяких випадках можна проводити порівняння поверхні, що повіряється, з поверхнею спеціально виготовлених зразкових деталей.

До приладів, які проводять вимірювання контактним профільним методом, відносяться профилографы і профилометры. Профілографи реєструють координати профілю поверхні на записуючому приладі. Профілометри вимірюють параметри шорсткості і фіксують їх на шкалі. У Росії профилографы і профилометры випускаються по Госту 19300 - 86 заводом "Калібр". У деяких моделях профилографы і профилометры об'єднані в одному приладі. Як щуп в них використовується острозаточенная алмазна голка, що переміщається по нерівностях. Механічні коливання голки перетворяться в електричний сигнал. Радіус кривизни вершины голки вибирається з ряду 2+2; 5± 1; 10±2,5 мкм.

Вітчизняною промисловістю освоєний ряд моделей профилометров і профилографов: моделі 201 і 252 для лабораторних умов, а моделі 253, 283 і ін. – для цехових умов.

На мал. 4.41 представлений загальний вид профилометра для вимірювання в цехових умовах моделі 283. На підставі 7 закріплена колонка, на якій розташований привід 3 з вимірювальним перетворювачем 2. На важелі перетворювача закріплена алмазна обмацуюча голка 1. На підставі 7 також розташовуються різні пристосування для установки і орієнтації деталей, що підлягають вимірюванню (наприклад, призма 8). Сигнал від перетворювача посилюється, проходить фільтри відсічень кроку, детектується, інтегрується і фіксується стрілочним приладом 6. Показуючий стрілочний прилад розташований на передній панелі електронного блоку 4, на якому розміщені також тумблер включення приладу в мережу, сигнальні лампи руху перетворювача по вимірюваній поверхні, перемикачі 5 діапазонів вимірювання і кнопка ходу пуску перетворювача.

Профілографи і профилометры випускають також зарубіжні фірми: "Ренк Тейлор Гобсон" (Англія) випускає прилад "Тэлисурф-4" з комп'ютером, що забезпечує автоматичну перевірку збільшень, калібрування і зберігання в оперативній пам'яті інформації про профіль поверхні, що дозволяє визначати за один прохід

з

Рис. 4.41. Профилометр модели 253

начення всіх параметрів шорсткості, а також прилади типу "Суртроник-3" для вимірювання параметра Ra в цехових умовах і типу "Телисурф-10" для високоточних вимірювань різних параметрів шорсткості; фірма "Міцутойо" (Японія) випускає прилад типу "Сурфтест З", призначений для вимірювання параметра Ra і записи профілю в прямокутній системі координат на паперову стрічку; фірма "Хоммельверке" (ФРН) випускає профилометр-профилограф типа "Хоммель-Тестер Т10" для лабораторних умов, профилометр типу "Хоммель-Тестер Р5" з п'єзоелектричним перетворювачем і батарейним живленням для цехових умов, а також профилометр-профилограф типу "Хоммель-Тестер Т2" для роботи в цехових і лабораторних умовах.

Безконтактний контроль параметрів шорсткості здійснюють за допомогою приладів світлового перетину типа МИС-11 і ПСС-2, мікроінтерферометрів типа МИИ-4 і имерсионно-репликовых мікроінтерферометрів МИИ-10, МИИ-9, МИИ-11, МИИ-12, растрових вимірювальних мікроскопів типа ОРИМ-1 і ін.).

У безконтактних приладах (типа ПСС-2 і МИС-11), принцип дії яких заснований на вимірюванні параметрів проекції світлового перетину досліджуваної поверхні за допомогою похилого направленого до неї світлового пучка (мал. 4.42, а), світловий промінь проходить через діафрагму 1 з вузькою щілиною і конденсор 2 і проектує світлову смужку поверхні 3 об'єктивом 4 у фокальну площину окуляра 5. Висоту мікронерівностей вимірюють за допомогою окуляра-мікрометра (мал. 4.42, би).

Принцип дії приладів тіньового перетину аналогічний принципу дії приладів світлового перетину. У приладах тіньового перетину розглядається тінь, викривлена нерівностями поверхні. Тінь створюється ножем, що прикладається до поверхні, що повіряється.

Принцип дії інтерферометрів заснований на використанні явища інтерференції світла, відображеного від зразкової і досліджуваної поверхонь. Форма інтерференційних смуг, що утворюються, залежить від вигляду і висоти (до 1мкм) нерівностей контрольованої поверхні.

П

б)

ринцип дії растрових мікроскопів заснований на явищі утворення муарових смуг при накладенні зображень елементів двох періодичних структур (направлених слідів обробки і дифракційних грат). За наявності нерівностей муарові смуги скривлюються. Висоту мікронерівностей визначають по ступеню викривлення муарових смуг.

Рис. 4.42. Схема двойного микроскопа: а – оптическая схема;б– поле зрения

б)