Материал: Методические указания к выполнению практических работ по дисциплинам «Технология изготовления деталей и сборка жидкостных ракетных двигателей» и «Технология производства авиационных и ракетных двигателей». Беслик Н.Д., Копылов Ю.Р

подвергаются постоянному анализу в технологических исследованиях и контролю в процессе производства.

Чертежом задаются требования к шероховатости всех рабочих поверхностей детали. Контроль соблюдения этих требований осуществляется в характерных местах ограниченной длины. Оценку шероховатости поверхности можно производить комплексно путем сравнения с эталонной поверхностьюлибо поэлементно, измеряя отдельные параметры шероховатости поверхности. Поскольку в технологических исследованиях поэлементная оценка шероховатости более распространена, рассмотрим некоторые из указанных методов.

2.2. Оптические методы измерения шероховатости

Измерение параметров шероховатости оптическими приборами производится бесконтактными методами, среди которых наибольшее распространение получили методы светового сечения, теневого сечения, микроинтерференционные, с применением растров.

Метод светового сечения заключается в следующем: пучок световых лучей, поступающих от источника света через узкую щель 3 (рис. 3, а) шириной около 0,1 мм, направляется

объективом 2 под углом на контролируемую поверхность 1. Отражаясь от этой поверхности, лучи через объектив 5 переносят изображение щели в плоскость фокуса окуляра 6. Если контролируемая поверхность является идеально ровной, то в окуляре щель будет иметь вид светящейся прямой линии. Если на поверхности имеется неровность, то в плоскости окуляра наблюдается искривленная светящаяся линия (рис. 4, б). При глубине канавки, равной Н, ее световое сечение

b=H/sin , размер светового сечения канавки в плоскости

объектива равен b1 bV x ,где V x – увеличение объектива микроскопа.

9

а) б)

Рис. 3. Схема измерения высоты профиля микронеровностей метод светового сечения: а – схема

измерения; б – светящаяся линия, соответствующая профиля неровности

Если пучок световых лучей направить на контрольную

поверхность под углом 45 , тогда

b2 b1 / sin H /(sin sin ) V x .

Откуда получим

H b2 / 2V x .

По принципу светового сечения работают двойной микроскоп МИС-11 и прибор ПСС-2. Прибор ПТС-1 работает по принципу теневого сечения. Эти приборы позволяют измерять неровности поверхности высотой от 0,8 до 63 мкм при погрешности показаний от 24 до 7,5% при наличии четырех пар сменных объективов ОС-39, ОС-40, ОС-41, ОС42. Прибор ПСС-2 представляет собой усовершенствованную модель ранее выпускающегося прибора МИС-11. Поле зрения у прибора ПСС-2 при работе со всеми объективами соответствует базовым длинам участков измерений от 0,5 до 8 мм согласно требованиям ГОСТ 2789-73. Приборы позволяют определять параметры Rz, Rmax и S, а также фотографировать микронеровности. Прибор ПТС-1 применяется для оценки параметров шероховатости грубо обработанных поверхностей с высотой неровностей Rz от 320 до 80 мкм. Прибор

10

накладной, что позволяет контролировать детали без снятия их со станка.

Микроинтерференционный метод реализуется с помощью приборов МИИ-4, МИИ-5, МИИ-15, МИИ-9, МИИ10, предназначенных для лабораторных измерений параметров Rz и S и фотографирования микронеровностей чистых поверхностей с Rz=0,03-1,0 мкм. В местах выступов и впадин на исследуемой поверхности интерференционные полосы искривляются. Степень искривления полос и характеризует неровность поверхности. Принцип устройства микроинтерферометра В.П. Линника это сочетание интерферометра Майкельсона с измерительным микроскопом, что позволяет получать в поле зрения микроскопа увеличенное изображение интерференционной картины и измерять координатным методом неровности с помощью винтового окулярного микрометра.

Рис. 4. Схема искривления интерференционных полос при измерении шероховатости микроинтерференционным

методом

Каждая интерференционная полоса на ней представляет собой изображение полосы профиля поверхности (рис. 4). Высоты микронеровностей (R, мкм) определяют путем измерения искривления интерференционной полосы а по отношению к интервалу полос b:

R=a/b /2=0,275a/b,

где – длина световой волны ( =0,55 мкм). В тех случаях, когда необходимо определить шаг неровностей, его подсчитывают по формуле

S=2a tg ( /2),

11

где - угол профиля, измеряемый при помощи микровинта. Измерение шероховатости растровым методом

выполняется следующим образом. Если на измеряемую поверхность наложить стеклянную пластинку, на которую нанесены с малым шагом штрихи растровая сетка, при наклонном падении лучей отраженная растровая сетка накладывается на штрихи самой сетки и наблюдаются муаровые полосы. На основе этого явления с помощью растрового микроскопа измеряется высота неровностей поверхностей. Растровый измерительный микроскоп ОРИМ-1 предназначен для измерения высоты неровностей от 0,4 до 40 мкм наружных поверхностей деталей с направленными следами обработки.

При измерении шероховатости поверхностей сложной формы или трудного доступа к поверхности применяют метод слепков, заключающийся в снятии слепков-копий. Материалы для изготовления слепков: масляно-гуттаперчевая масса, воск, парафин, гипс и другие. Неровности на слепках измеряются с помощью оптических и щуповых приборов.

2.3. Контактный метод измерения шероховатости

При щуповом (контактном) методе измерения неровностей поверхности в качестве щупа используют остро заточенную иглу, поступательно перемещающуюся по определенной трассе относительно поверхности. Ось иглы располагают по нормали к поверхности. Опускаясь во впадины, а затем поднимаясь на выступы во время движения ощупывающей головки по испытуемой поверхности, игла колеблется относительно головки соответственно огибаемому профилю. Механические колебания иглы преобразуются, как правило, в электрические при помощи электромеханического преобразователя того или иного типа. Снятый с преобразователя полезный сигнал усиливают, а затем измеряют его параметры, характеризующие неровности исследуемой поверхности (профилометрирование), или

12

записывают параметры профиля поверхности в заранее выбранных вертикальном и горизонтальном масштабах (профилографирование).

Щуповые электромеханические приборы, предназначенные для измерений параметров шероховатости поверхности, называют профилометрами, а такие же приборы для записи неровностей поверхности - профилографами. Профило-графы позволяют не только записывать профиль поверхности, но и измерять параметры шероховатости. Поэтому их называют профилографами-профилометрами.

В щуповых приборах для измерения параметров шероховатости поверхности применяются индукционные, индуктивные, электронные и пьезоэлектрические преобразователя механических колебаний иглы в электрические сигналы.

Рис. 5. Электромеханическая схема профилографапрофилометра модели 201: 1– индуктивные катушки; 2 – сердечники; 3 – коромысло; 4 – алмазная игла; 5– генератора звуковой частоты; 6– трансформатор; 7– электронный блок;

8– показывающий прибор 9– записывающий прибор

В электромеханических щуповых приборах используются индукционные преобразователи, в витках катушек которых, при перемещении в поле постоянного

13