Методы и средства контроля шероховатости поверхности

Существует два метода контроля шероховатости поверхности: качественный и количественный.

Качественный контроль шероховатости поверхности осуществляют путем сравнения с образцами или образцовыми деталями визуально или на ощупь. Государственный стандарт (ГОСТ 9378-75) устанавливает образцы шероховатости, полученные механической обработкой, снятием позитивных отпечатков гальванопластикой или нанесением покрытий на пластмассовые отпечатки. На каждом образце указаны значения параметра  (мкм) и вид обработки образца. Визуально можно удовлетворительно оценить поверхности с  = 0,6…0,8 мкм и более.

Количественный контроль параметров шероховатости осуществляют бесконтактными и контактными средствами измерений.

При выборе метода и типа прибора необходимо учитывать возможность контроля предписанного чертежом параметра, пределы измерения, допускаемые отклонения контролируемого параметра, погрешность измерения и прибора, производительность прибора, форму, размеры и материал детали и другие факторы.

Рис. 55. Принцип действия приборов светового сечения

Для количественной оценки шероховатости поверхности бесконтактным методом используют два способа – увеличение их с помощью оптической системы или использование отражательных способностей обработанной поверхности.

Принцип действия приборов светового сечения заключается в получении увеличенного изображения профиля измеряемой поверхности с помощью лучей, направленных наклонно к этой поверхности, и измерении высоты неровностей в получаемом изображении (рис. 55). Как видно из рис. 55, световой луч проходит через диафрагму 1 с узкой щелью, конденсор 2 и проецирует световую полоску поверхности 3 объективом 4 в фокальную плоскость окуляра 5. Высоту микронеровностей измеряют с помощью окуляра микрометра. Наиболее распространенными приборами данного типа являются МИС-11 и ПСС-2.

Принцип действия интерферометров основан на использовании явления интерференции света, отраженного от образцовой и исследуемой поверхностей. Форма образующихся интерференционных полос зависит от вида и высоты (до 1 мкм) неровностей контролируемой поверхности. Типичным представителем данного типа приборов является прибор ММИ-4.

Рис. 56. Принципиальная схема профилографа-профилометра

В щуповых приборах контактного действия для измерения высоты неровностей используют вертикальные колебания иглы, перемещаемой по контролируемой поверхности. Колебания преобразуются в электрическое напряжение с помощью индуктивных, механотронных, пьезоэлектрических и других преобразователей. Отечественной промышленностью выпускаются профилографы-профилометры моделей 250, 252, 296, 7669 (автоматизированный) и т.д. Например, в профилографе-профилометре модели 252 использован индуктивный преобразователь, который позволяет записывать профиль неровностей в увеличенном масштабе в виде профилограммы или измерять параметры шероховатости в цифровом виде по шкалам приборов. Прибор (рис. 56) снабжен преобразователем, электронным измерительным блоком 7 со счетно-решающим блоком 8 и записывающим устройством 9. Индуктивный преобразователь выполняют в виде сдвоенного сердечника 5 с двумя катушками 6. Катушки и две половины первичной обмотки дифференциального входного трансформатора включены по мостовой схеме, питание которой происходит от генераторов 4 и 10 с частотой 10 кГц. При перемещении по контролируемой поверхности алмазная игла 3 преобразователя вместе с якорем 1, подвешенном на опоре 2, совершает крутильные колебания. Повороты якоря перераспределяют индуктивности катушек, изменяя тем самым выходное напряжение дифференциального трансформатора. Изменения амплитуды напряжения характеризуют высоту микронеровностей, а изменение частоты (при работе прибора в режиме профилометра) – их шаг. Числовые значения параметров определяют с помощью цифрового отсчетного устройства. При работе прибора в режиме профилографа изменения напряжения подаются на записывающее устройство.