Приборы для оценки шероховатости поверхности

При выполнении доводочно-притирочных работ необходимо про­изводить контроль шероховатости обработанной поверхности в со­ответствии с требованиями чертежа. Контролировать шероховатость поверхности можно визуально, т. е. на глаз, или с помощью прибо­ров, специальных эталонов, имеющих определенные классы чисто­ты. Класс чистоты обработанной поверхности определяется сравне­нием шероховатости доведенной поверхности с эталоном с помощью микроскопа сравнения, который дает увеличение в 10—15 раз. В по­ле зрения микроскопа видны одновременно шероховатость детали

и эталона. Микроскоп применяют для оценки шероховатости по­верхности от 8-го до 11-го класса. При этом нельзя получить коли­чественную оценку шероховатости, т. е. измерить высоту микроне­ровностей.

Для более точной оценки шероховатости поверхности исполь­зуют другие приборы. Наиболее распространенными из них являют­ся двойной микроскоп Линника МИС-11, микроинтерферометр МИИ-4, профилограф-профилометр завода «Калибр» модели 201, 240.

Двойной микроскоп Линника МИС-11. В 1929 г. рус­ский ученый академик В. П. Линник предложил прибор для оценки

шероховатости поверхности, основанный на методе светового сече — ния (рис. 12, а). В приборе луч света направляется на поверхность под определенным углом. С противоположной стороны под таким же углом производится наблюдение. Если луч света попадает на гладкую поверхность, то мы увидим узкую ровную световую полос­ку. В том случае, когда на поверхности имеются какие-нибудь не­ровности, наблюдатель увидит изломанную световую полоску

Измерив величину излома световой полоски, определяют высоту неровностей в микронах. Прибор Линника дает увеличение до 318 раз. Применив соответствующий микрообъектив, этим прибором можно определить высоту неровностей с 3-го по 9-й класс.

Прибор имеет массивное основание 1, на котором установлена колонна 8, держатель 5 тубусов микроскопа, который может сво­бодно перемещаться вдоль колонны с помощью кронштейна 9.

В держателе установлены тубусы проектирующего микроскопа Ю и микроскопа наблюдения 3.

В верхней части проектирующего микроскопа укреплен патрон с электролампочкой мощностью 9 вт. Патрон при регулировке осве­щения можно передвигать. В верхней части микроскопа наблюдения установлен винтовой окуляр 4, предназначенный для визуальных измерений.

Для фотографирования вместо винтового окуляра устанавли­вается фотонасадка МФН-1 с обычным окуляром. Фокусировка двойного микроскопа осуществляется при помощи кремальеры 7 и микрометрического механизма 6 гонкой наводки. Для установки исследуемой детали служит столик 11. который может передвигать­ся в двух взаимно перпендикулярных направлениях при помощи микрометрических винтов 2, а также поворачиваться вокруг верти­кальной оси.

Электрическая лампочка питается через трансформатор от сети переменного тока 127/220 в. Накал лампочки может регулировать­ся реостатом, вмонтированным в корпус трансформатора. Для из­мерения неровностей различных классов чистоты к прибору при­лагаются четыре пары сменных микрообъективов.

М и к р о и н т е р ф е р о м е т р ЛШІІ-4 предназначается для ви­зуальной оценки измерения и фотографирования высоты неровно­стей поверхностей 1,00—0,03 мк, что соответствует шероховатости обработанной поверхности от 10-го до 14-го класса чистоты вклю­чительно. Принцип действия основан на использовании явлений ин­терференции. На контролируемой поверхности детали оптическая система прибора образует интерференционные полосы. Из-за не­ровностей поверхности интерференционные полосы искривляются (рис. 13, о) соответственно профилю неровностей на рассматривае­мом участке. Изображение поверхности вместе с интерференцион­ными полосами рассматривается через окуляр. С помощью окуляр­ного микрометра определяется отношение величины а искривления интерференционной полосы к величине Ь ширины интервала по­лос, т. е.

а Я a

Н = —.—= 0,275—мк,

Ь 2 b

где Я — длина световой полосы, равная для источника света дан­ного прибора примерно 0,550 мк.

Измерив ординаты пяти высших и пяти низших точек от линии, параллельной средней линии профиля, можно определить пара — іМетр Rz.

Основными узлами микроинтерферометра являются (рис. 13, б) основание микроскопа с фотокамерой, интерференционная головка, предметный столик, окулярный тубус.

Прибор смонтирован на круглом основании 1, крепление обе­спечивает устойчивость всего прибора. К основанию прикреплена цилиндрическая полая колонка 2, к верхнему торцу которой при­винчен предметный стол 6. Перемещение стола во взаимно перпен­дикулярных направлениях осуществляется при помощи микромет­рических винтов /. Цена деления шкал барабанов этих винтов 0.005 мм. Кроме того, стол может поворачиваться вокрхг верти­кальной оси и стопориться винтом В колонке 2 под углом 70° к вертикальной оси расположен наблюдательный тубус 12, в отвер­стие которого вставляется или окулярный винтовой микрометр МОВ-1-15 или симметричный окуляр 15 со шкалой или сеткой.

Рис. 13. Микроинтерферометр МИН-4: а — изгиб интерференционной полосы, 6 — общий вид прибора

С помощью специального кольца, находящегося на окулярном тубусе, можно вводить или выводить отражательное зеркало 8 в оптическую систему прибора. При визуальном наблюдении или из­мерении зеркало 8 должно быть введено в оптическую систему, а при фотографировании — выведено.

Фокусировка микроскопа на исследуемую поверхность осуще­ствляется вращением винта 12. Цена деления шкаты барабана это­го винта равна 0,003 мм.

Важной частью прибора является интерференционная головка, состоящая из трех частей: левой части, включающей осветитель 4, держатель со светофильтрами 8 и кольцо для изменения величины диафрагмы 5; средней части, па которой жестко укреплен объек­тив микроскопа и расположена рукоятка поворота шторки, при по­мощи которой отключается вторая ветвь интерферометра; правой части 9, состоящей из второго объектива с зеркалом сравнения н механизма для изменения ширины и направления интерференцион­ных полос. Винт 10 служит для смещения интерференционных полос в поле зрения прибора. Впит 11 служит для изменения ширины и направления интерференционных полос.

Действие большой группы приборов для оценки шероховатости поверхности (профилометры и профилографы) основано па методе ощупывания поверхности. Ощупывание осуществляется специаль­ной алмазной иглой с малым радиусом закругления вершины — до 10 мк. В процессе измерения игла с очень небольшим давлением двигается по поверхности детали, то поднимаясь на гребешки, то опускаясь во впадины. Таким образом, игла копирует поверхность, воспроизводя своими движениями все имеющиеся па ней неров­ности.

Рис. 14. Профилограф-профилометр блочной конструкции 201 завода «Калибр»

В некоторых приборах (например, в приборе 201) игла связана с проводником электрического тока, находящимся в постоянном магнитном поле. При перемещении иглы вверх и вниз проводник, двигаясь за иглой, пересекает линии магнитного поля. От этого в проводнике возбуждается электрический ток, величина которого зависит от высоты подъема иглы, т. е. от величины перемещения проводника в магнитном поле. Ток по проводнику через усилитель передается регистрирующему устройству, которое показывает вели­чину шероховатости в микронах. Такие приборы называются про­филометрами, а приборы, при помощи которых можно снять профи­лограмму, называются профилографами. Наиболее совершенным точным прибором, которым можно снимать величину шероховато­сти и записывать профиль неровностей в увеличенном масштабе, является профилограф-профилометр 201.

Прибор 201 (рис. 14) состоит из отдельных блоков’, станины 1, универсального столика 2 с регулирующим винтом 3, привода электронного блока 6, самописца 5.

На рис. 15 представлена блок-схема прибора. Магнитная систе­ма датчика состоит из сдвоенного Ш-образного сердечника 1 с двумя катушками. Катушки датчика и обе половины первичной обмотки трансформатора 3 образуют балансовый мост, который питается от генератора звуковой частоты 2. При ощупывании по­верхности детали алмазной иглой происходят колебания иглы и жестко связанного с ней якоря, что создает зазоры между якорем и сердечником. Это вызывает изменение магнитного потока. Воз­никающие при этом напряжения усиливаются электронным бло-

Рис. 15. Блок-схема профилографа-профилометра 201

ком 6. На выходе электронного блока подключаются стрелочный показывающий прибор 4 и записывающий прибор 5. Этот прибор сложный, но обслуживается специально подготовленными лаборан­тами. В цеховых условиях применяют упрощенный прибор 240, ра­бота на котором более проста.

Контрольные вопросы

1. Какие параметры измеряют при изготовлении деталей?

2. Какие ociiomiufc причины снижения точности измерения?

3. Чем должен руководствоваться доводчик при выборе измерительного инст­румента. прибора?

4. Какие приборы используются для оценки шероховатости поверхности?

5. В чем преимущество прибора 201 по сравнению с другими приборами?