2020-07-12
231
Применяют следующие основные способы определения шероховатости поверхности: по эталонам; приборами, основанными на ощупывании поверхности алмазной иглой; оптическими приборами; при помощи слепков.
Основным методом цехового контроля шероховатости поверхности деталей машин -является способ сравнения с эталонными поверхностями соответствующих классов, полученными тем же методом обработки, что и данная деталь. При этом эталонные образцы должны быть изготовлены из того же материала, что и контролируемая деталь. Кроме эталонных образцов при этом способе можно в качестве эталона использовать готовые детали, шероховатость поверхности которых аттестована. Способ применим для поверхностей, имеющих классы шероховатости от 1 -го до 12-го. Причем сопоставление производят для классов с 1-го по 6-й визуально, для 7-го класса с использованием лупы с пятикратным увеличением, для классов 8... 12 при помощи микроскопа сравнения, в котором изображения контролируемой поверхности и эталона находятся в поле одного и того же окуляра при увеличении в 10...50 раз.
В лабораторных условиях для оценки шероховатости поверхности применяют специальные приборы: профилометры, двойной микроскоп, интерферационный микроскоп и др. В нашем примере мы рассмотрим прибор для измерения степени точности 3 класса, речь пойдет о профилометре компании Time Group ещё не так сильно известном на Российском рынке неразрушающего контроля TR210, торговое название: Измеритель шероховатости поверхности TR210.
Принцип действия профилометра TR210 основан на ощупывании профиля поверхности алмазной иглой, перемещаемой в направлении измерения. Прибор снабжен головкой с алмазной иглой, которую вручную перемещают по исследуемой поверхности со скоростью 10...20 мм/с. Головка состоит из постоянного магнита, в поле которого расположены подвижный сердечник и обмотка. Из-за неровностей поверхности стержень с алмазной иглой и подвижным сердечником совершает небольшие вертикальные колебания, преодолевая некоторое сопротивление плоских пружин. В результате в обмотке возникает микроток, который поступает в усилитель, а затем в гальванометр, который оттарирован на величину Ra, мкм. На профилометре все результаты сохраняются в память прибора, в следующих параметрах: Ra, Rz, Ry, Rq.
Волнистость поверхности измеряют на профилографах (при этом увеличивают базовую длину замеров и применяют более тупую алмазную иглу), а также на специальных приборах. В некоторых случаях волнистость оценивают на оптиметрах и микронными индикаторами.
Взаимосвязь точности и шероховатости поверхности. Обычно определенной точности деталей примерно соответствует определенная шероховатость поверхности:
| Класс шероховатости поверхности | 1 | 2 | 3-4 | 6 | 7-8 | 10-12 |
| Квалитет точности | 14 | 12-13 | 11 | 9 | 6-7 | 5-6 |
Однако возможны и отклонения от приведенных соотношений. Так, для некоторых деталей (рукоятки, детали облицовки автомобилей и др.) допустима невысокая точность (12... 14-й квалитет) и шероховатость поверхности должна быть низкой (классы 8...10-Й). Бывают случаи, когда достаточна точность 9-го квалитета, а поверхность должна иметь высокий класс шероховатости поверхности (цилиндры и штоки гидро- и пневмосистем — классы 9... 10-й). Точности деталей по 5...7-му квалитету можно достичь при шероховатости поверхности не ниже 7-го класса. При более грубой шероховатости поверхности возникают значительные погрешности деталей из-за неточности измерений. Часто точности 5…6-го квалитета соответствует класс шероховатости поверхности 10…12.
Определение отклонений формы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Измерение гильзы цилиндра с помощью индикаторного нутромера
Цель работы
Изучить устройство и приемы работы с индикаторным нутромером.
Измерить внутреннюю поверхность гильзы цилиндра двигателя. Определить погрешность формы этой поверхности в поперечном и продольном сечениях и отклонение от цилиндричности.
Приборы и материалы
1. Индикаторный нутромер модели НИ 100, ГОСТ 868.
2. Индикатор часового типа ИЧ 10, ГОСТ 577.
3. Набор № 83 концевых мер длины 2-го класса точности, ГОСТ 9038.
4. Державка для крепления блока концевых мер длины.
5. Штангенциркуль ШЦ-II, ГОСТ 166.
Индикаторные нутромеры (ГОСТ 868) предназначены для измерения внутренних размеров и диаметров отверстий в пределах от 2 до 1000 мм на глубине до 500 мм. Их конструкции разнообразны.
Измерительным устройством в индикаторном нутромере служит индикатор часового типа или рычажно-зубчатая головка.
В нутромерах обычного типа применяются индикаторы с ценой деления 0,01 мм, в нутромерах повышенной точности – с ценой деления 0,001 или 0,002 мм.
Рис. 2.1. Индикаторные нутромеры
Индикатор 1 (рис. 2.1) устанавливается в трубчатый корпус 2 прибора. На другом конце трубчатого корпуса имеется измерительная головка. Конструкция измерительной головки у приборов с различными пределами измерений различна. На рис. 2.1 показаны нутромеры для измерения размеров до 450 мм. Измерительная головка имеет с одной стороны измерительный стержень 3, с другой – укрепляется сменная измерительная вставка 4. Нутромеры имеют центрирующий мостик 5, служащий для совмещения линии измерения с диаметральной плоскостью измеряемого отверстия.
При измерении внутреннего размера перемещение измерительного стержня через рычаг в головке передается подвижному стержню, расположенному в трубчатом корпусе. Последний, в свою очередь, передает перемещение измерительному стержню индикатора.
В зависимости от типа индикатора и диапазона измерений допускаемая погрешность нутромеров составляет 1,8–22 мкм.
Основные погрешности при измерениях нутромерами возникают вследствие смещения линии измерения относительно диаметра отверстия (рис. 2.2, а). Линия измерения устанавливается по диаметру отверстия с помощью центрирующего мостика. Погрешность центрирования не превышает 3 мкм.
Погрешность перекоса уменьшают, покачивая нутромер в плоскости осевого сечения отверстия (рис. 2.2, б). При наименьших показаниях прибора линия измерения совпадает с диаметральной плоскостью отверстия.
Перед измерением нутромеры устанавливают на номинальный размер отверстия с помощью аттестованного кольца, блока концевых мер с боковиками или микрометра
Для измерения гильз цилиндров с номинальными размерами от 80 до 100 мм по 7-му квалитету точности (допуск 35 мкм) применяем индикаторный нутромер модели НИ 100 с индикатором часового типа ИЧ 10 1-го класса точности с ценой деления 0,01 мм. Основная погрешность в пределах 0,1 мм на любом участке шкалы не превышает ± 0,01 мм. Общий вид такого индикаторного нутромера показан на рис. 2.3. Для настройки индикаторного нутромера на ноль принимаем концевые меры длины 2-го класса точности, погрешность которых в указанном диапазоне размеров составит 0,9–1,3 мкм.
При измерении размеров индикаторными инструментами используется дифференцированный метод сравнения с мерой (относительный метод). Искомое значение размера получается путем сложения показания индикатора со значением меры, по которой был настроен индикаторный нутромер на ноль.
Условия выполнения измерений.
1. Температура окружающей среды – 20±3 °С.
2. Относительная влажность окружающего воздуха – 58±10 %.
Подготовка к измерению.
1. Измерьте внутренний диаметр гильзы с помощью штангенциркуля.
Округлите результат до ближайшего целого числа в миллиметрах.
2. По этому числу подберите концевую меру длины (плитку) или блок концевых мер. Концевые меры 3 (рис. 2.3) установите в струбцину 1 между боковиками 3 и закрепите винтом 5.
3. Установите в головке нутромера сменный измерительный стержень, соответствующий номинальному размеру измеряемого отверстия.
4. Установите индикатор в нутромере так, чтобы обеспечился предварительный натяг нутромера и индикатора, соответствующий приблизительно одному обороту стрелки.
5. Поместите индикаторный нутромер измерительными наконечниками между боковиками струбцины и, выворачивая измерительный стержень, сообщите измерительному наконечнику натяг, соответствующий 2–3 оборотам стрелки индикатора.
6. Установите нутромер 4 на нуль. Для этого произведите легкое покачивание прибора в плоскости измерения. Кратчайший (действительный) размер между боковиками 3 определяют по предельной точке движения индикаторной стрелки. В этом положении, путём вращения циферблата за ободок, совмещают нулевой штрих со стрелкой.
Обратите внимание и на положение малой стрелки индикатора, отсчитывающей число полных оборотов большой стрелки.
Порядок выполнения лабораторной работы
Определить погрешностей формы внутренней поверхности гильзы цилиндра:
в продольном сечении – отклонения профиля продольного сечения;
в поперечном сечении – отклонения от круглости;
комплексного показателя цилиндрической поверхности – отклонения от цилиндричности.
Для определения погрешности в продольном сечении измерения проводятся по шесть раз (рис. 2.4, а) в двух взаимоперпендикулярных плоскостях, например, I–I и IV–IV (рис. 2.4 б).
Сечения для измерения погрешности формы в поперечном сечении показаны на рис. 2.4, б. Измерения провести на расстоянии 20 мм от торца гильзы и по середине.
Отклонение от цилиндричности определите из обеих групп измерений.
1. При измерении нутромер, предварительно наклонив, осторожно, без ударов наконечниками о стенки детали, введите в отверстие гильзы. Выставите покачиванием прибор на кратчайший размер в сечении I–I и снимите показание по индикатору. Если стрелка отклонилась влево от нуля, то отклонение будет со знаком плюс (оно прибавляется к размеру блока плиток), если вправо – то отклонение берут со знаком минус (оно вычитается от размера блока плиток). Результат измерения занесите в табл. 2.1.
2. Опускайте нутромер поочередно в следующие сечения, снимая каждый раз показания по индикатору. Не забывайте при каждом измерении находить покачиванием нутромера кратчайший размер. Результаты измерения заносите в табл. 2.1. Вывод нутромера из отверстия нужно провести плавно, без ударов.
Таблица 2.1
Результаты измерения в продольном сечении.
| Продольные сечения | Отклонение индикатора, мм | Значение диаметра, мм | ||
| В поперечном сечении I-I | В поперечном сечении V-V | В поперечном сечении I-I | В поперечном сечении IV-IV | |
| I – I | - | - | 70,068 | 70,07 |
| II – II | - | - | 70,069 | 70,07 |
| III – III | - | - | 70,070 | 70,071 |
| IV – IV | - | - | 70,071 | 70,068 |
| V – V | - | - | 70,069 | 70,066 |
| VI - VI | - | - | 70,069 | 70,07 |
Отклонение профиля продольного сечения (в сечении I – I) ΔI-I=
Отклонение профиля продольного сечения (в сечении IV – IV) ΔIV-IV=
Аналогичные измерения проведите в поперечном сечении (рис. 2.4, б).
Результат измерения занесите в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Результаты измерения в поперечном сечении.
| Поперечные сечения | Отклонение индикатора, мм | Значение диаметра, мм | ||
| В продольном сечении I-I | В продольном сечении V-V | В продольном сечении I-I | В продольном сечении IV-IV | |
| I – I | - | - | 70,068 | 70,070 |
| II – II | - | - | 70,068 | 70,069 |
| III – III | - | - | 70,070 | 70,071 |
| IV – IV | - | - | 70,071 | 70,068 |
| V – V | - | - | 70,070 | 70,069 |
| VI - VI | - | - | 70,069 | 70,070 |
Отклонение от круглости (в сечении I – I) ΔI-I=
Отклонение от круглости (в сечении IV – IV) ΔIV-IV=
4. Рассчитайте диаметры внутренней поверхности гильзы цилиндра во всех измеренных сечениях. Результаты расчета занесите в соответствующие столбцы табл. 2.1 и табл. 2.2. При расчете диаметров учитывайте знак (плюс или минус) отклонений стрелки индикатора.
5. Определите отклонение профиля продольного сечения, как алгебраическую разность между наибольшим и наименьшим отклонениями или разность между наибольшим и наименьшим размерами для каждого из двух сечений. Результат занесите в табл. 2.1.
6. По аналогии рассчитайте отклонения от круглости и запишите в табл. 2.2.
7. Определите отклонение от цилиндричности, как разность между наибольшим и наименьшим размерами из всех измерений. Результат занесите в табл. 2.3.
Отчет о лабораторной работе должен содержать:
1. Название и цель работы.
2. Описание устройства нутромера.
3. Используемые средства измерений и их характеристику.
4. Метод измерений.
5. Условия выполнения измерений.
6. Схему настройки нутромера.
7. Результаты измерений и расчетов, оформленные в виде табл. 2.1, табл. 2.2, табл. 2.3 и выводы.
Контрольные вопросы
1. Назначение и устройство индикаторных нутромеров.
2. Для чего создается предварительный натяг при установке индикатора и при его настройке на нуль?
3. Поясните установку индикаторного нутромера на нуль.
4. Для чего в конструкции нутромера предусмотрен центрирующий мостик?
5. С какой целью при настройке нутромера и измерении производят его покачивание?
6. Поясните результаты измерений и расчетов, приведенные в табл. 2.1, табл. 2.2, табл. 2.3.
