Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf

разность наибольшего и наименьшего показаний, при измерении на призме (рис. 74, а) — разность наибольшего и наименьшего показаний прибора, умноженную на коэффициент, зависящий от числа граней и угла призмы у.

Пекруглость наиболее точно может быть измерена па нриборахкругломерах, имеющих точное вращение прецизионного шпинделя (рис. 74, б). Проверяемую деталь 1 устанавливают на стол 2 и точно центрируют относительно оси вращения. С проверяемой поверхностью детали соприкасается щуп датчика 3, который совер­ шает радиальные колебания, соответствующие изменениям ра­ диуса детали. Записывающий механизм (на схеме не показан)

Рис. 74. Схемы измерения отклонений формы цилиндрических деталей:

а — огранки; б — некруглости; в — профилограмма поперечного сечения; г — изогнутости; д — нецилиндричности

вычерчивает профилограмму формы детали (рис. 74, в). Числовые значения некруглости определяются путем наложения на про­ филограмму прозрачного шаблона с концентричными окружно­ стями.

Завод «Калибр» выпускает гамму кругломеров (мод. 218, 246, 255, 256 и 258), позволяющих измерять пекруглость деталей от диаметра 0,5 до 350 мм и высотой до 1500 мм с погрешностью измерения 0,1; 0,2 и 0,05 мкм. Применяют также кругломеры БВ-2003 и др.

Английская фирма Тейлор :— Гобсон выпускает приборы «Тэлиронд» с вычислителем средней базовой окружности, которая определяется по принципу наименьших квадратов и автоматически вычерчивается на диаграмме в полярных координатах. Прибор определяет максимальные отклонения от базовой окружности, направленные наружу ы внутрь, среднее отклонение от базовой окружности и наибольшее отклонение от нее (сумма отклонений, направленных наружу и внутрь).

189

Изогнутость измеряется индикатором при вращении детали на двух опорах (рис. 74, г). Разность предельных показаний измерительной головки равна удвоенной величине изогнутости

2АПЯ.

Средств для надежного измерения непосредственно нецилиндрнчтюсти пока пет. При отсутствии огранки с нечетным числом граней и изогнутости иецилиндричность определяют как полураз­ ность между наибольшим и наименьшим диаметрами поверхности, измеренными двухконтактным прибором не менее чем в двух край­ них и среднем сечениях детали (рис. 74, д). Если имеются огранка с нечетным числом граней или изогнутость, то для косвенного определения иецилиндричности они измеряются отдельно и сум­ мируются с полуразностью наибольшего и наименьшего диаметров (суммирование арифметическое, если не известны закономерности, которым следуют сочетания различных погрешностей).

Прямолинейность можно контролировать поверочными линей­ ками, выявляя зазор между рабочей поверхностью линейки и контролируемой поверхностью детали.

Неплоскостность определяют поверочными плитами на краску (по установленному наименьшему количеству пятен на единицу площади). Для точного измерения непрямолинейности и неплоскостности, особенно больших размеров, используют оптические линейку, струну или плоскомер конструкции Б. М. Левина. Для контроля точности расположения поверхностей применяют спе­ циальные приборы и приспособления [6, 27, 28].

Средства измерения шероховатости поверхности. В машино­ строении обычно приходится определять, какому классу шерохо­ ватости соответствуют неровности, или измерять их величину. Уста­ навливают класс шероховатости визуально, сравнивая контролиру­ емую поверхность с поверхностью образцов шероховатости или детали, шероховатость которой аттестована. Этот метод дает надежные результаты только для поверхностей до 6-го класса шероховатости включительно. При контроле деталей 7—10-го клас­ сов не исключена возможность ошибочного отнесения шерохова­ тости поверхности к соседнему классу. Чтобы улучшить надеж­ ность визуального контроля шероховатости до 10-го класса путем сравнения с образцами, применяют микроскопы сравнения наклад­ ного, переносного и стационарного типов.

Измеряют шероховатость контактным методом при помощи щуповых приборов (профилометров и профилографов) и бескон­ тактным — оптическими приборами (микроинтерферометрами, двойными микроскопами, иммерсионно-репликовыми микроинтер­ ферометрами и др.).

Профилометры основаны на ощупывании контролируемой поверхности алмазной иглой с радиусом кривизны 10 мкм. Они предназначены преимущественно для контроля шероховатости поверхностей 5—12-го классов. В СССР были созданы профило­ графы ИЗП конструкции Б. М. Левина, электродинамический

190

профплометр КВ-7 конструкции В. М. Киселева, индуктивные профилометры II11-2 и ПЧ-3 конструкции В. С. Чамоиа и др.

В настоящее время в промышленности применяют профилогра­ фы-профилометры мод. 201 и 202, профплометр портативный мод. 253 и профилометр цехового типа мод. 210, изготавляемыо заводом «Калибр». Краткая характеристика этих приборов при­ ведена в табл. 12. Для измерения шероховатости поверхности колец подшипников качения завод «Калибр» выпускает специаль­ ные приборы мод. 994 и 99’5.

Профилограф-профилометр блочной конструкции мод. 201, разработанный Г. И. Овчаренко, Ю. В. Клейменовым и А. И. Боя­ ровым, имеет малую измерительную силу, благодаря чему позво­ ляет измерять шероховатость без повреждения поверхности деталей с покрытиями, деталей из цветных металлов, пластмасс и других неметаллических материалов. Он оценивает шероховатость поверхности по Ra на базовых длинах от 0,08 до 2,5 мм. По про­ филограммам можно определять параметры Ra, Rz, Rmax, Sm, S, tp, p. Прибор состоит из унифицированных блоков (рис. 75, а): стойки с кареткой 5, универсального столика 2, датчика 3 (на ко­ ромысле которого закреплена алмазная игла), мотопривода 4, электронного блока с показывающим прибором 1 и записывающего прибора 6.

Действие прибора основано на принципе ощупывания иссле­ дуемой поверхности алмазной иглой и преобразования колебаний иглы в изменения напряжения индуктивным методом.

Электрическая часть прибора (рис. 75, б) включает в себя электронный блок 7, показывающий 8 или записывающий 9 при­ боры. Магнитная система датчика состоит из сдвоенного Ш-образ- ного сердечника 2 с двумя катушками 1. Катушка датчика и две половины первичной обмотки дифференциального входного транс­ форматора 6 образуют балансный мост, который питается от генератора звуковой частоты 5. При перемещении датчика отно­ сительно исследуемой поверхности алмазная игла 4, ощупывая

191

неровности поверхности, совершает колебания, приводя в коле­ бательное движение коромысло 3. При атом .меняются воздушные зазоры между якорем и сердечником и тем самым вызываются изменения напряжения па выходе дифференциального трансфор­ матора. Они усиливаются электронным блоком 7, на выходе которого подключены записывающий или показывающий приборы.

Из оптических рассмотрим два наиболее распространенных прибора.

Рис. 75. Общий вид’ (а) и схема (б) профнлографа-профилометра блоч­ ной конструкции завода «Калибр»

Двойной микроскоп МИС-11 (акад. В. П. Лишшка) используют для измерения шероховатости поверхностей 3—9-го классов но 11г, Д,пах» S в лабораторных условиях (рис. 76, а). Он представляет собой систему из двух микроскопов — осветительного (проекти­ рующего) и наблюдения, оси которых составляют между собой угол 90°.

Измерение шероховатости поверхности на двойном микроскопе основано на принципе светового сечения (рис. 76, в), заключаю­ щемся в том, что пучок лучей направляется в виде световой полосы под некоторым углом через узкую щель 1 и объектив 2

192

на поверхность контролируемой детали 3 (рис. 76, б). Так как на проверяемой поверхности имеются неровности, то линия пересе­ чения световой полосы и поверхности является кривой, копирую­ щей неровности в данном сечении. Изображение этой кривой (см. также рис. 76, г) объективом 4 микроскопа наблюдения проек­ тируется в фокальную плоскость окуляра 5.

Измерение шероховатости 3—-9-го классов данным прибором обеспечивают четыре пары сменных микрообъективов, дающих общее увеличение от 87 до 517х.

Погрешность измерения зависит от общего увеличения и составляет от 7,5 до 24%). Величину шероховато­ стей определяют визуальным (при помощи окулярного микрометра) или фотоэлектрическим методом (при по­ мощи фотонасадки МФП-1 или МФИ-З).

Эти приборы имеют небольшое поле зрения и не в состоянии охва­ тить требуемую базовую длину. По­ этому шероховатость оценивается на участках, меньших, чем базовая длина, что является недостатком этих приборов.

6)

Рис. 76. Двойной микроскоп:

а — общий вид; б — оптическая схема; в — схема светового сечения; г — поле зрения микроскопа

Микроинтерферометр МИИ-4 В. II. Линника предназначен для лабораторных измерений шероховатости поверхностей 10—14-го классов. Метод измерений основан на использовании явлений интерференции.

При рассмотрении поверхности детали оптическая система прибора образует интерференционные полосы. Из-за неровностей поверхности на рассматриваемом участке интерференционные полосы искривляются в полном соответствии с их профилем. Изображение поверхности вместе с интерференционными полосами

(схема участка интерферограммы поверхности покачана на рис. 77) рассматривается черев окуляр. При помощи окулярного микро­ метра определяется отношение величины а искривления интерфе­ ренционной полосы к величине b ширины интервала полос:

1 = 0 ,2 7 5 (67,

где X — длина световой волны, равная для источника света дан­ ного прибора примерно 0,560 мкм.

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

метр R z.

В тех случаях, когда одновременно необходимо определить шаг неровностей, его измеряют при помощи винтового окулярного микрометра. Погрешность измерения прибором не более 0,03 мкм.

Рассмотрим оптическую схему микроинтерферометра МГ1И-4 (рис. 78). Пучок света лампы 1 конденсором 2 проектируется

Рис. 77. Схема участка интерферограммы по­ верхности

в плоскость апертурной диафрагмы 3. Объективом 5 и полупро­ зрачной пластиной 8 изображение диафрагмы 3 проектируется в плоскости зрачков входа двух микрообъективов 7 и 10, а изобра­ жение полевой диафрагмы 4 — в бесконечность. Вторичные изоб­ ражения полевой диафрагмы объективами 7 и 10 проектируются соответственно на проверяемую поверхность 6 и плоское зер­ кало 11. Пластина 9 служит для уравнивания длины хода в стекле двух интерферирующих пучков лучей.

Отраженные от проверяемой поверхности 6 и зеркала 11 пучки лучей, пройдя микрообъективы 7 и 10, соединяются в полу­ прозрачном слое пластины 8 и при помощи объектива 13 и зер­ кала 14 направляются в окуляр 12. В фокальной плоскости оку­ ляра наблюдают изображение проверяемой поверхности и систему интерференционных полос на ней. Форма полос в крупном мас­ штабе воспроизводит профиль контролируемого участка поверх­ ности. Величину искривления полос оценивают на глаз или изме­ ряют винтовым окулярным микрометром МОВ-1 с увеличением 15х. Ширину и направление полос можно менять, смещая объектив 10 перпендикулярно его оптической оси. Для фотографирования интерференционной картины ее изображение получают в кадровом окне 16 при помощи объектива 15 и зеркала 17. Зеркало 14 при этом из хода лучей выводят.

Для измерения шероховатости труднодоступных и внутренних поверхностей, а также поверхностей деталей без снятия их со

194