Измерение параметров шероховатости поверхности

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Научить измерять параметры шероховатости поверхности при помощи профилографа-профилометра и закрепить знания по практи­ческому применению ГОСТ 2789-73.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сравнить шероховатость поверхности детали с образцами шеро­ховатости и определить значение параметра R_Z, Ra, R_max, S_mi, S_i, t_P. Настроить профилограф, установив деталь на измерительный столик, после на­стройки прибора записать профилограмму и по ней определить параметры шероховатости поверхности детали.

3. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Шероховатость поверхности (Рис.3.1.) - совокупность неровностей с относительно малыми шагами и высотами, выделенными в пределах базовой длины.

Рис. 3.1. Профилограмма поверхности детали

Шероховатость нормируют и оценивают одним или несколькими параметрами: высотой неровностей профиля по десяти точкам R_Z – средним значением суммы абсолютных значений высот пяти наибольших выступов и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины l:

где: YРтi – высота i-го наибольшего выступа профиля,

YVmi – глубина i-ой наибольшей впадины профиля,

и средним арифметическим отклонением профиля Ra – средним арифметическим из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины l:

или приближенно:

где: l – базовая длина, п – число выбранных точек профиля на базовой длине, у – расстояние между любой точкой профиля и средней линией.

Наибольшей высотой неровностей профиля Rmax – расстоянием между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины l (см. Рис.3.1).

Средним шагом неровностей профиля S_m – средним значением шага неровностей профиля в пределах базовой длины:

где: п – число выбранных шагов;

Smi – шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, пересекающий профиль в трех соседних точках и ограниченной двумя крайними точками (см. Рис.3.1).

Средним шагом местных выступов профиля S – среднимзначением шага местных выступов профиля в пределах базовой длины:

где: п – число выбранных шагов;

Si – i-ый шаг местных выступов профиля в пределах базовой длины.

Опорная длина профиля h_Р:

где: b_i – i-ая длина отрезка в пределах базовой длины, отсекаемая на заданном уровне Р в материале профиля линией, эквидистантной средней линии; P –расстояние между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов профиля в пределах базовой длины.

Относительной опорной длиной профиля t_P:

где: h_Р – опорная длина профиля;

l – базовая длина.

Первые три параметра (R_Z, Ra, R_max) определяют размеры неровностей профиля по высоте, следующие два (S_mi, S_i) определяют размеры неровностей профиля по шагу, и t_P – определяет износостойкость профиля.

Для обозначения параметров шероховатости используются следующие условные графические знаки:

– шероховатость, образованная путем удаления слоя материала, например, точением, шлифованием, фрезерованием и т.д.

– шероховатость, образованная без удаления слоя материала, например, литьем, ковкой и т.д. Если какие-то поверхности детали по данному чертежу не обрабатываются, то на чертеже их обозначают этим же знаком, без указания параметров шероховатости.

– шероховатость, вид получения которой конструктор не устанавливает.

Размеры условного графического знака:

– высота h знаков должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел;

высота H больше высоты h в 1,5... 4 раза.

Расположение обозначаемых параметров шероховатости представлено на Рис. 3.2. Кроме числовых значений параметров шероховатости поверхности, в обоснованных случаях, устанавливают требования к направлению неровностей и их виду, а также способ обработки, если эти условия являются единственными для обеспечения требуемого качества поверхности.

Условные обозначения направлений неровностей приведены в приложении.

Рис. 3.2. Структура обозначения шероховатости поверхности

Примеры обозначения шероховатости поверхностей показаны на Рис. 3.3.

Рис. 3.3. Примеры обозначения шероховатости поверхности на чертежах

При обозначении шероховатости поверхности деталей на рабочих чертежах возможны следующие случаи:

а) если для обработки всех поверхностей детали устанавливается один и тот же вид обработки с одинаковыми параметрами шероховатости, то на изображении детали параметры шероховатости не наносятся, а графический знак и нормируемые параметры шероховатости указывают в верхнем правом углу чертежа (см. Рис. 3.3,а);

б) если для поверхностей детали назначаются различные параметры шероховатости, но для некоторых поверхностей они повторяются, то повторяющийся параметр также указывается в верхнем правом углу чертежа (см. Рис. 3.3,б) с дополнительным графическим знаком в скобках (это обозначение расшифровывается так: для всех поверхностей, кроме тех, для которых параметр шероховатости указан, назначается Ra не более 12,5 мкм);

в) если по данному чертежу часть поверхностей не обрабатывается, то в верхнем правом углу чертежа помещают соответствующий знак , а для обрабатываемых поверхностей указывают нормируемый параметр шероховатости (см. Рис. 3.3,в);

г) пример обозначения шероховатости с большим количеством нормируемых параметров показан на Рис. 3.3,г. В данном случае нормируется: высотный параметр шероховатости Ra не более 0,1 мкм; шаговый параметр S_m в пределах 0,04... 0,063 мм на базовой длине l = 0, 8 мм; поверхность должна быть получена хонингованием; направление неровностей – перекрещивающееся.

Примечание: при обозначении наименьшего значения параметра шероховатости после его значения необходимо указать ''min'', например,

Ra 12, 5 min.

д) если непосредственно у контура детали недостаточно места для полного обозначения параметров шероховатости, то допускается применять упрощенное обозначение шероховатости с его разъяснением в технических требованиях чертежа (см. Рис.3.3,д).

4. ОПИСАНИЕ ПРОФИЛОГРАФА-ПРОФИЛОМЕТРА МОДЕЛИ 201

Действие прибора основано на принципе ощупывания исследуемой поверхности алмазной иглой с малым радиусом закругления и преобразования колебаний иглы в изменения выходного сигнала индуктивного измерительного преобразователя. Профилограф - профилометр состоит из трех блоков (Рис.4.1) – основания 1 со стойкой 2 и закрепленных на них универсального измерительного столика 3, мотопривода 4 с индуктивным преобразо­вателем 5, электронного блока 6 с показывающим прибором 7, и запи­сывающего устройства 8.

Характеристика профилографа-профилометра мод. 201

Пределы измерения Ra от 0,02 до 5 мкм с погрешностью ± 10 %; вертикальное увеличение (ВУ) от 10³ до 2´10⁵ (8 ступеней);

горизонтальное увеличение (ГУ) от 2 до 4000 (18 ступеней);

запись – электротермическая на металлизированной бумаге в прямоугольных координатах.

Рис. 4.1. Профилограф-профилометр модели 201

5. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ

Определить значение параметра Ra измеряемой поверхности детали, сравнивая шероховатость детали с образцами шероховатости методом ощупывания ногтем или мочкой пальца поперек следов обработки поверхностей.

По таблице 5.1. определить стандартную базовую длину

Таблица 5.1

RZ, мкм	св. 0,025 до 0,1	св. 0,1 до 1,6	св.1,6 до12,5	св.12,5 до 50	св.50 до 400
Ra, мкм	до 0,025	св.0,025 до 0,4	св.0,4 до 3,2	св.3,2до12,5	св.12,5 до 100
l, мм	0,08	0,25	0,8	2,5	8,0

5.3. Установить деталь на столик 3 и подготовить к записи пофилограф-профилометр и записать программу поверхности детали в следующей последовательности.

5.3.1. Тумблером 9 «сеть» включить питание электронного блока 6.

Включить записывающее устройство 8.

Переключатель 10 установить в положение «ЗАГР», а переключатель II установки вертикального увеличения и предела измерения по показывающему прибору поставить в левое положение. Затем маховиком 12 и маховиком со стопором 3 мотопривода 4 отрегулировать прижим алмазного щупа индуктивного преобразователя 5 к измеряемой поверхности детали так, чтобы стрелка прибора 14 электронного блока 5 не выходила за установленные на шкале границы, что обеспечивает размах движения пера записывающего устройства в границах диаграммной ленты.

5.3.4. Последовательным перемещением переключателя 11 вправо до цифры 2000, добиться колебания стрелки прибора 14 между установленными границами.

53.5. При помощи рукоятки 17 установить на самопишущем устройстве 8 скорость движения диаграммной ленты, равную 80 мм/с.

5.3.6. Переключатель 18 установить в положение «ЗП».

5.3.7. Выбрать скорость датчика 0,2; 1 или 10 мм/мин, в соответствии с табл.5.2, и установить выбранное значение скорости рукояткой 15 «скорость датчика» мм/мин.

Таблица 5.2.

Скорость датчика, мм/мин	Скорость бумаги записывающего прибора, мм/мин
Горизонтальное увеличение
0,2
1,0
1.0

5.3.8. Ввести механизм привода преобразователя, повернув рычаг 16 справа - налево до упора.

5.3.9. Включить механизм перемещения диаграммной ленты
самопишущего устройства 8.

5.3.10. Перемещение индуктивного преобразователя 5 по
поверхности изделия обеспечивается отводом рычага 16 вправо. При этом необходимо следить, чтобы стрелка прибора 14 не выходила за границы рабочего интервала.

5.3.11. Для остановки преобразователя необходимо рукоятку 16
возвратить в исходное положение.

5.4.Обработать профилограмму в следующей последовательности.

5.4.1. Определить и отметить на профилограмме с учетом горизонтального увеличения ГУ базовую длину L, на которой выбираются неровности (по профилограмме) для измерения параметров шероховатости (Рис. 5.1):

L = l´ГУ,

где l - базовая длина, определенная в п.5.2

5.4.2. Провести среднюю линию mm параллельно общему
направлению профиля так, чтобы линии до профилограммы были примерно равны между собой (подсчет площадей проводится по координатной сетке профилограммы).

5.4.3. От средней линии mm на базовом участке L выделить по пяти наибольшим выступам высоту неровностей профиля Y_р1,Y_р2...,Y_Р5 и наибольших впадин Y_v1, Y_v2,...,Y_v5. Измерить их в мм и вычислить значение параметра Rz.

где: ВУ – вертикальное увеличение.

Примечание: Если направление профиля оказалось параллельным горизонтальной сетке диаграммной ленты, то параметр R_Z может быть

измерен от произвольной линии MM на базовой длине L₂. В этом случае от линии MM измеряют в мм расстояние h_{i max} до пяти наибольших выступов профиля, и расстояние h_{i min} до пяти наименьших впадин (см. на Рис.5.1 участок профиля с координатами X₂-Y₂) и определяют среднее значение их разности. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 4 отчета.

5.4.4. Измерить R_max.изм. и вычислить R_max с учетом вертикального увеличения ВУ (см. Рис. 5.1). Результаты расчета занести в таблицу 6 отчета:

5.4.5. Выбрать и измерить несколько (например, пять) шагов по местным выступам S_i профиля (по средней линии Smi) и вычислить с учетом горизонтальных увеличения ГУ средний шаг профиля (см. Рис. 3.1) Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 3 отчета:

5.4.6. На заданном уровне сечения профиля Р (%), отсчитываемом от линии выступов (расстояние от линии выступов до линии впадин, согласно Рис. 3.1 принимается за 100% уровня сечения профиля), провести линию параллельную линии выступов и измерить отрезки b_t. Значение параметра t_p определяют по формуле Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 5 отчета:

где: п — число отрезков в пределах базовой длины L.

5.5. Сравнить нормируемые параметры шероховатости Rz; S; Sm; t_p no

чертежу и дать заключение о годности детали.

Рис. 5.1. Профилограмма с ВУ = 2000 и ГУ = 80.

Дата добавления: 2015-11-04