- •Методические указания
- •1. Порядок выполнения лабораторных работ
- •2. Правила безопасного проведения лабораторных работ
- •3. Измерение размеров деталей штангенциркулем, микрометрическими, индикаторными и оптическими приборами
- •4. Измерение шероховатости поверхности
- •4.1. Цель работы
- •5. Оценка точности изготовления деталей статистическими методами
- •5.1. Цель работы
- •6. Анализ точности изготовления и
- •6.1 Цель работы:
- •Порядок выполнения лабораторных работ 2
- •Правила безопасного проведения лабораторных работ 3
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
4. Измерение шероховатости поверхности
4.1. Цель работы
Практическое ознакомление со средствами измерения шероховатости поверхности, освоение методики измерения.
По окончании лабораторной работы студент должен знать основные средства измерения шероховатости, область их применения, методику измерения шероховатости; студент должен уметь: выбирать средства контроля шероховатости, измерять шероховатость, оценивать годность детали по параметрам шероховатости.
4.2. Методы и средства измерения шероховатости
У.
Шероховатость поверхности является следствием пластической деформации поверхностного слоя детали, возникающей вследствие образования стружки, вырывания с поверхности частиц материала и других причин. Шероховатость поверхности - совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине L (ГОСТ 25142-82, СТ СЭВ 1156-78).
Параметры шероховатости устанавливаются по ГОСТ 2789-73* (СТ СЭВ 638077). Они показаны на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Профилограмма: 1 - -профиль поверхности у=у(х);
2 - линия выступов; 3- линия впадин; 4 - средняя линия;
5 - уровень р
Среднее арифметическое отклонение профиля R, мкм:
где: L - базовая длина, мм;
n - число выбранных точек профиля на базовой длине;
у - расстояние между точкой профиля и средней линией, мкм;
Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz, мкм:
(4.2)
где: уpi ; уvi - высота и глубина i-ro наибольшего выступа и
наибольшей впадины профиля на базовой длине L соответственно, мкм.
Средний шаг неровностей Sm, мм:
Где: - шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии пересекающей профиль в трех точках и ограниченной двумя соседними точками, мм.
Средний шаг местных выступов профиля S, мм:
где: Si - шаг неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины L, мм.
Относительная опорная длина профиля tp, %:
bi - длина отрезка отсекаемая на заданном уровне р в материале профиля линией, эквидистантой средней линии, в пределах базовой длины, мм.
Значение уровня сечения профиля р отсчитывают по линии выступа и выбирают из ряда: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80,90 % от Rmax. Относительная опорная длина профиля t? может быть равна: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60,70, 80, 90 %.
Числовые значения базовой длины L выбирают из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25 мм.
Контроль параметров шероховатости поверхностей деталей производится контактными и бесконтактными приборами. В лабораторной работе предлагается определить параметры шероховатости с помощью контактных приборов: профи-лографа-профилометра модели 130 с цифровым отсчетом. Техническая характеристика этих приборов по основным параметрам приведена в таблице 4.1.
Действие профилометра основано на принципе ощупывания неровностей измеряемой поверхности щупом индуктивного датчика - алмазной иглой е процессе трассирования (перемещения датчика вдоль измеряемой поверхности с постоянной скоростью), преобразования перемещения щупа в аналоговый цифровой сигнал с дальнейшей обработкой сигнала в компьютере. Схематическая конструкция профилометра модели 130 показана на рис. 4.2.
Измеряемая деталь устанавливается на плиту 1 стойки или, если это необходимо, на призму 2, которую можно двигать по плите вдоль направления трассирования, а также класть набок для укладки плоских деталей. Датчик 14 закрепляется своим хвостовиком диаметром 10 мм в гнезде движущегося при трассировании штока привода 12 и фиксируется винтом 13. Привод 7, предназначенный для осуществления трассирования, крепится на каретке 10 стойки винтом крепления привода 5. Каретка имеет сзади стопорный винт, при ослаблении которого каретка может свободно перемешаться по колонне 11 стойки вверх-вниз с поворотом вокруг оси колонны. При этом для страховки от удара датчика о деталь при перемещении каретки вниз необходимо использовать стопорное кольцо 4. После фиксации каретки на какой-то ориентировочной высоте каретка может плавно перемещаться в вертикальном направлении по колонне стойке с помощью рукояток 8 с обеих сторон каретки с фиксатором 9 перемещения каретки, который наряду с усилителем 3 колонны стойки служит для уменьшения вибраций датчика относительно детели в процессе трассирования.
На плите могут измеряться детали высотой до 220 мм. Если повернуть привод с датчиком на 180 градусов, то под датчик можно устанавливать сколь угодно большие детали, например, железнодорожное колесо. Измерения можно проводить и без стойки, сняв с неё привод с датчиком, и положив датчик на его ножки 6 на плоскость измеряемой детали. Привод с датчиком можно также просто положить на стол, подкладывая под датчик измеряемые детали и подкладывая под привод пластины толщиной, примерно равной высоте измеряемой детали (плюс 1 мм или минус 0.2 мм относительно высоты измеряемой детали).
Из передней части корпуса 14 датчика (выноска по рис.2) выступает носик датчика 15 из нержавеющей стали, на конце которого снизу укреплена твердосплавная опора 17, и за ней на расстоянии около 0.5 мм выступает алмазная игла датчика 16.
Таблица 4.1
Параметры шероховатости определяемые приборами |
Ra , Rmax , Rmin , tp , n |
Диапазоны измерений Ra , мкм Rmax , Rmin , мкм ; tp ,% |
0,012-50 10-1600 1-100
|
Предельная допустимая систематическая погрешность Ra ,% |
5 |
Rmax , Rmin , tp ,% |
15 |
Максимальная скорость трассирования |
Не менее 2 мм/с |
Значение отсечек шага λb ,мм |
0,08;0,25; 0,8; 2,5; 8,0 |
При измерениях опора датчика скользит по измеряемой поверхности, описывая огибающую поверхности по вершинам профиля, а игла, также скользя по измеряемой поверхности,
снимает собственно профиль поверхности за вычетом её огибающей.
Рис. 4.2. Схематическая конструкция профилометра модели 130: 1 – плита; 2 – призма; 3 – усилитель колонны стойки; 4 – стопорное кольцо; 5 – винт; 6 – ножка; 7 – привод; 8– рукоятка; 9 –фиксатор; 10 – каретка; 11 – колонна; 12 – шток; 13 – винт; 14 – датчик; 15 – носик датчика; 16 – игла датчика; 17– твердосплавная опора.
4.3. Задание
4.3.1. Ознакомиться с устройством, принципом действия и методикой измерения профилографом-профилометром. Выяснить область их применения. Занести в отчет метрологические характеристики приборов.
Ознакомиться с чертежом детали, требованиями к шероховатости ее поверхности. Разработать схему измерения. Поместить схему в отчет.
Настроить приборы модели 130. Измерить параметры шероховатости детали. Данные измерений занести в отчет.
Сделать вывод о пригодности детали по параметрам шероховатости.
Оформить отчет по лабораторной работе и предъявить его преподавателю. Ответить на контрольные вопросы.
4.4. Последовательность выполнения работы
По методическим указаниям к данной лабораторной работе и учебнику /1/ ознакомиться с основными понятиями, нормированием, методами измерения шероховатости поверхностей детали.
Ознакомиться с конструкцией, принципами работы, последовательностью измерения шероховатости поверхности детали профилографом-профилометром модели 130. Занести в отчет метрологические характеристики прибора.
Получить у преподавателя чертеж детали и деталь. Ознакомиться с требованиями к шероховатости поверхностей детали. Занести в отчет эскиз детали с обозначением шероховатости ее поверхностей. Выбрать диапазон измерения. Подобрать тип датчика для измерения шероховатости. Схему измерения занести в отчет.
Настроить прибор модели 130. Измерить шероховатость поверхности. Данные занести в отчет. Сделать вывод
о пригодности детали по параметрам шероховатости.
Оформить отчет по лабораторной работе. Ответить на контрольные вопросы.
4.5. Контрольные вопросы
Что такое шероховатость поверхности?
Чем отличаются понятия волнистости и шероховатости поверхности?
Как определяется параметр Ra? Что он характеризует?
Перечислите параметры шероховатости поверхности.
На каких физических эффектах основан принцип измерения шероховатости поверхности профилографом-профилометром модели 130?
Лабораторная работа № 3