Измерение шероховатости поверхности деталей, обработанных

Лабораторная работа №1

Измерение шероховатости поверхности деталей, обработанных

на металлорежущем оборудовании

 

1. Цель работы

 

Ознакомиться с методами измерения шероховатости поверхности обработанных деталей.

 

2. Основные теоретические положения

 

Наружный слой детали, имеющий макро- и микроотклонения от идеальной геометрической формы и измененный физико-химические свойства по сравнению со свойствами основного материала, называется поверхностным слоем. Он формируется при изготовлении деталей, изменяется при эксплуатации машины и по глубине может составлять от десятых долей микрометра до нескольких миллиметров. Поверхностный слой определяется геометрическими характеристиками и физико-химическими свойствами (рис. 3.4.1).

Под геометрическими характеристиками понимают макроотклонение, волнистость, шероховатость и субшероховатость.

Макроотклонение 1 поверхности – это неровность высотой …  мкм на всей ее длине или ширине. Волнистость 2 поверхности – совокупность неровностей высотой примерно … мкм с шагом большим, чем базовая длина , используемая для измерения параметров шероховатости.

Под шероховатостью 3 поверхности понимают совокупность неровностей около … мкм с шагом меньшим, чем базовая длина , используемая для ее измерения. Субшероховатость 4 – это субмикронеровности высотой примерно … мкм, накладываемые на шероховатость поверхности.

Верхняя зона 5 толщиной около 10…100 мкм – это абсорбированный из окружающей среды слой молекул и атомов органических и неорганических веществ (например, воды, СОЖ, растворителей, промывочных жидкостей).

Промежуточная зона 7 имеет толщину, равную нескольким межатомным расстояниям со значительно измененными кристаллической и электронной структурой и химическим составом.

Зона 8 имеет толщину примерно …10 мм с измененными физико-химическими свойствами по сравнению со свойствами основного материала. Под физико-химическими свойствами поверхностного слоя понимают остаточные напряжения, наклеп и структуру. Оценка геометрических характеристик и физико-химических свойств может быть параметрической и непараметрической.

Рис. 3.4.1. Схема поверхностного слоя детали:

1 – макроотклонеие; 2 – волнистость; 3 – шероховатость; 4 – субшероховатость; 5 – адсорбированная зона; 6 – зона оксидов; 7 – граничная зона материала; 8 – зона материала с измененными физико-химическими свойствами

 

Непараметрическая оценка заключается в графическом изображении    макроотклонения, волнистости, шероховатости, субшероховатости, структуры, распределения остаточных напряжений и наклепа поверхностного слоя для визуального сравнения. В частности, для непараметрической оценки шероховатости используют профилограммы, кривые опорных длин профиля, топограммы и т.п.

Контроль шероховатости поверхности можно производить визуальным методом и с помощью приборов.

Визуальный метод – сравнение полученной в процессе обработки поверхности с эталонами шероховатости поверхности.

Для большей точности при оценке шероховатости необходимо, чтобы эталоны были изготовлены из того металла, что и контролируемая поверхность; по форме соответствовали форме обработанной поверхности; были изготовлены тем же способом, что и контролируемая поверхность (строганием, фрезерованием, точением и др.).

Базовой длиной  (рис. 3.4.2) называют длину базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения неровностей. Численные значения шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля.

Рис. 3.4.2. Профилограмма и основные параметры шероховатости поверхности

 

По ГОСТ 2789-73 (СТ СЭВ 638-77) «Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения» предусматривается шесть показателей: три высотных ,  и ; два шаговых  и  и один по опорной длине профиля , где р – значение уровня сечения профиля.

При выборе параметров  и  предпочтение следует отдавать параметру , так как он дает более полную оцен­ку шероховатости.

Среднее арифметическое отклонение профиля  (мкм) представляет собой среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины

,

где  – расстояние между любой точкой профиля и средней линией.

Высота поверхности профиля по десяти точкам  (мкм) пред­ставляет собой сумму средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и пяти глубин наиболь­ших впадин профиля в пределах базовой длины

,

где  – высота  – го наибольшего выступа профиля;  – глубина  – й наибольшей впадины профиля.

Количественная оценка шероховатости поверхности состоит в определении высоты шероховатости по одному из параметров –  или  при помощи приборов, которые можно подразделить на две группы: контактные и бесконтактные (оптические).

Контактные приборы для определения шероховатости подраз­деляются на профилографы и профилометры.

Профилометры (рис. 3.4.3) представляют собой электродинамические и  индуктивные приборы, колебания «ощупывающей» алмазной иглы которых преобразуются в измеряемое напряжение электрического тока. Профилометры состоят из стойки 5, на которой смонтирован мотопривод 4, несущий датчик 3  с алмазной иглой. Измеряемая деталь устанавливается на измерительный столик 2. Колебания иглы в процессе измерения шероховатости поверхности фиксируются датчиком 3 и преобразуются в измеряемое напряжение с помо­щью электронного измерительного блока 1. Для записи профилограмм на специальной бумаге имеется записывающий прибор 6.

Рис. 3.4.3. Профилометр:

1 – электронный измерительный блок; 2 – измерительный столик; 3 – датчик;

4 – мотопривод; 5 – стойка; 6 – записывающий прибор

 

3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомится с основным теоретическим положением, уяснить как количественно оценивается шероховатость поверхности.

2. Установить измеряемую деталь на измерительный столик профилометра.

3. Записать профилограмму контролируемой детали.

4. Определить класс шероховатости поверхности, используя приведенную таблицу.

4. Содержание отсчета

1. Дать определение шероховатости.

2. Перечислить методы контроля шероховатости.

3. Дать описание профилометра, используемого в работе.

4. изобразить профилограмму.

5. Привести расчет показателей  и  и определить класс шероховатости контролируемой поверхности.

Литература: [2], [4]