birmaga.ru
добавить свой файл

1
Контроль шероховатости и волнистости поверхностей


Контроль параметров шероховатости поверхностей. Стандартизованные параметры шероховатости поверхностей описаны во 2-ой главе 1 тома справочника.

Шероховатость поверхности контролируют: измерением параметров приборами; определением параметров из профилограмм, обработанных вручную; определением параметров из профилограмм с использованием ЭВМ; с использованием электронной цифровой приставки к профилометрам; с использованием автоматизированных систем на базе ЭВМ; сравнением с образцами.

Современные средства измерения шероховатости делят в основном на две группы: бесконтактные и контактные. Из бесконтактных средств измерения параметров шероховатости наиболее распространены приборы, действие которых основано на принципах светового сечения, теневого сечения, интерференции света и применения растров; Оптические приборы для измерения шероховатости, основанные на перечисленных принципах, соответственно условно называют 1111С, ПТС, МИИ и ОРИМ.

Из числа контактных наиболее распространены средства измерения, получившие название щуповых, принцип действия которых основан на ощупывании исследуемой поверхности иглой с весьма малым радиусом закругления. Щуповые приборы для измерения шероховатости делят на профилометры, непосредственно показывающие значения измеренных параметров, и профилографы, записывающие профиль микронеровностей поверхности. В таблицах 11.6 и 11.7 приведены основные средства измерения и контроля параметров шероховатости с краткими техническими характеристиками.
Параметры шероховатости из профилограммы определяют по следующей методике.

1. Снятую профилограмму разделяют по длине на базовые участки. Длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхностей, указана конструктором на чертеже, а если такого указания нет, то выбирают в соответствии с ГОСТ 2789-73 (приложение I ГОСТ).

Базовую длину, мм, которую откладывают на профилограмме, определяют из зависимости:


L = lб γг ,

где l
б - базовая длина, указанная на чертеже или назначенная по ГОСТ 2789-73;

γ
г - горизонтальное увеличение профилограммы.

2. Для каждого базового участка проводят среднюю линию по методу наименьших квадратов. Допускается проводить среднюю линию так, чтобы сумма площадей выступов, расположенных выше средней линии, была приблизительно равна площади впадин, расположенных ниже средней линии.

Для определения положения средней линии иногда используют натянутую нить. Считают, что погрешность такого способа проведения средней линии
около 3%.

3. Определяют значение параметра Rz. Для этого в пределах базовой длины на профилограмме (рис 9.1 ) измеряют расстояние, мм, по нормали от пяти наибольших выступов до средней линии hi ; и от пяти наибольших впадин до средней линии hi. Значение параметра

5 5

Rz
= (hi + h'i )1000/5в

i
=1 i=1

где в - вертикальное увеличение профилограммы.

4. Определяют значение параметра (рис.11.2). Его обычно получают по показаниям приборов со стрелочной или цифровой индикацией. Однако, параметр можно определить по профилограмме. Для этого в пределах базовой длины через интервал х=1...2мм измеряют в мм по нормали от средней линии расстояния до профилограммы (у1, у2,..., уi, ..., yn) без учета их знака. Значение параметра


n

Rа = ∑| yi |1000/ n в,

i=1

где n - число измерений ординат уi (значения уi = 0 также учитываются); число ординат всегда нечетное, n = (ℓбг / х) +1.

5. Определяют значение параметра Rmах. Для этого на базовой длине через наибольший выступ параллельно средней линии проводят линию выступов, а через наименьшую впадину — линию впадин. Затем измеряют расстояние R’mах, мм, по нормали между линией выступов и линией впадин и определяют параметр Rmах = 1000R'mах/в . Наибольшая высота неровностей

Rmах = Rp + Rv,

где Rp - максимальная высота выступа;

Rv - максимальная глубина впадин.

6. Определяют значение параметра S. Для этого в пределах базовой длины измеряют все шаги неровностей по вершинам локальных выступов (S1, S2, …,SN) или подсчитывают число локальных выступов n' и средний шаг неровностей по вершинам находят по формуле
N

S = ∑Si /Nг L/n'г ,

i=1

где N - число шагов по вершинам на базовой длине L.

7. Определяют параметр Sm. Для измеряют все шаги неровностей по средней линии (Sm1, Sm2, …, SmN) и их число пересечений профиля шероховатости со средней линией N


Sm = ∑Smi /Nг 2L/nг ,

i=1

где N - число шагов по средней линии;

n - число пересечений профиля шероховатости со средней линией на базовом участке L.

8. Определяют относительную опорную длину профиля на заданных уровнях tp (рис.11.3). Для этого выбирают уровень из ряда (5; 10; 15; 20; 25;30; 40; 50; 60; 70; 80; 90) в % от Rmax.

На профилограмме измеряют величину R'max и определяют абсолютное значение уровня р'i = рi R'max/100, где рi -заданный уровень, % от Rmax (5; 10; 15; 20 и т.д.). От линии выступов откладывают абсолютное значение р1 первого уровня и на этом уровне проводят линию сечения, параллельную средней линии. Затем от линии выступов откладывают абсолютное значение р2 второго уровня и аналогично проводят вторую линию сечения и т.д.

В пределах базовой длины в каждом сечении определяют опорную длину профиля ηp , равную сумме длин отрезков bij , отсекаемых в материале линией сечения, т.е. j

ηp = ∑ bij .

i=1

Например, ηp1 = b11 + b12 + b13 +…+ b1j ; ηp2 = b21 + b22 + b23 +…+ b2j .

В пределах базовой длины в каждом сечении определяют соответствующее значение относительной опорной длины профиля tp, равное отношению опорной длины профиля tp к базовой длине, т.е.

tpj = (ηpj /L)100%

Чаще задают на чертеже относительную длину опорной линии профиля шероховатости на уровне средней линии

j

tm = ( ∑ bmi . /L)100%

i=1

Определив tm, можно, не прибегая к графическим построениям и расчетам, по приведенной выше методике найти tm на любом уровне:

выше средней линии tp=tm(pRmax/100Rp) (tmRp/50Ra-1) ;

ниже средней линии

tp=100-tm[(100-p)Rmax/100(Rmax- R p)] (50Rz-tmRp)/50Ra .

Для непосредственного измерения стандартизованных параметров шероховатости с использованием старых профилометров созданы различные электронные приставки. Одна из таких электронных цифровых приставок к широко распространенным профилографам-профилометрам мод. 201, 202 и 253 работает в режиме профилометрирования и измеряют высоту сглаживания Rр, мкм, глубину сглаживания (расстояние от средней линии до линии впадин) Rm, мкм, относительную длину опорной линии на уровне средней линии tm, %; число выступов n; параметр Ra определяют по показывающему прибору профилометра.

Для контроля параметров шероховатости поверхностей сложной формы в труднодоступных местах, а также при отсутствии цеховых средств измерения применяют так называемый метод слепков. Сущность метода заключается в снятии слепков с поверхностей для последующего измерения неровностей этих слепков.

Для снятия слепков используют различные материалы: наилучшим является масляно-гуттаперчевая масса, состоящая из 47% гуттаперчи, 40% масла и 13% песка. Массу варят в масле при температуре ниже точки кипения масла, сначала варится пек в масле, затем осаждаются имеющиеся в песке песчинки, массу сливают и варят с гуттаперчей. Затем ее нарезают кусочками примерно по 10 г., нагревают в водяной ванне при температуре 85-100°С. Испытываемую поверхность счищают бензином. Толщина слепка должна быть не менее 4 мм.


поверхности слепка можно измерять с помощью оптических или ощупываемых приборов, приведенных в таблицах 11.6 и 11.7.

Для относительной качественной оценки шероховатости обработанной поверхности на рабочем месте могут быть использованы образцы шероховатости. Сравнение контролируемой поверхности с поверхностью рабочего образца или образцовой детали является наиболее простым и экономичным методом контроля шероховатости.

Поверхности сравнивают: невооруженным глазом, с помощью увеличительной лупы, сравнительным микроскопом, специальными средствами осмотра внутренних поверхностей, комбинацией перечисленных способов с ощупыванием поверхностей пальцем, ногтем, тонкой металлической пластиной и т.п.

При нормальной остроте зрения возможно сравнение невооруженным глазом поверхностей с Ra от 80 до 2,5 мкм или Rz от 320 до 10 мкм.

В случае невозможности непосредственного или с помощью слепков измерения шероховатости допускается разрушение детали. Если разрушение детали экономически не целесообразно, то параметры шероховатости измеряют на упрощенных образцах-свидетелях, полученных путем имитирования контролируемой технологической операции.

Для повышения достоверности данных при контроле шероховатости методом сравнения с образцами (рабочими) или образцовыми деталями необходимо выполнять следующие условия: образец должен быть изготовлен из того же материала, что и контролируемая деталь; способы обработки поверхностей образца и контролируемой детали, а также их геометрические формы должны быть одинаковы; контрольные поверхности образцов, изготовленные самими предприятиями, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9378-93 на образцы шероховатости.

Образцовые детали целесообразно применять в следующих случаях: проверяемые детали имеют сложную форму (криволинейные очертания, закругления, переходные кривые); размеры контролируемой детали резко отличаются от размеров стандартных образцов; цех или производственный участок имеет небольшую номенклатуру выпускаемых деталей ответственного назначения; отсутствуют стандартные образцы из материала и видов обработки, соответствующих контролируемой детали (неметаллические материалы, литье, штамповка, электрообработка и т.п.); контролируемые детали малых размеров и т.п.

При контроле параметров шероховатости поверхностей крупногабаритных деталей пользоваться образцовой деталью практически невозможно. В этом случае образцовая деталь может представлять собой отдельные элементы, вырезанные из целой детали.