A A A

METODY OCENY GŁADKOŚCI POWIERZCHNI

Dla oceny gładkości (mikrogeometrii) powierzchni zalecane są różne kryteria. Główne z nich są następujące: 1) Średnia kwadratowa odchyłka mikronierówności (Hsfc), równa pier­wiastkowi kwadratowemu ze średniej drugiej potęgi odległości punktów profilu powierzchni od linii środkowej, tj. od linii dzielącej profil w taki sposób, że pola ograniczone zarysami po obu stronach tej linii, są sobie równe (rys. 14). 2) Średnia wysokość mikronierówności (Hjr) równa średniej arytme­tycznej wysokości mikronierówności mierzonej od grzbietu do dna wrębu (rys. 14). Przy wyznaczaniu Hsr nie uwzględnia się poszczególnych wartości H, odbiegających w zdecydowany sposób od rzędu innych wielkości H. W radzieckiej normie gładkości powierzchni (GOST 2789-51), dla większości klas gładkości (W 5 — VVVV 1 2) przyjęto jako kryterium Hsk. Zalety tego kryterium są następujące: obiektywność oceny gładkości powierzchni; mały rozrzut wartości pomiarów Hsk; c) wygodny sposób pomiaru średniej kwadratowej wysokości nierów- ności przy pomocy profilometrów, na których skali bezpośrednio odczy- tuje się wartość Hsk. W normie GOST 2789-51 kryterium Hsr zastosowano do oceny powierz­chni obrobionych zgrubnie (v 1 — W 4) i powierzchni bardzo gładko obrobionych (VVVV 13 i W W 14)1). Do oceny gładkości powierzchni stosuje się przyrządy miernicze doty­kowe i optyczne oraz porównuje się badaną powierzchnię z powierzch­nią wzorca. Najważniejszymi przyrządami mierniczymi dotykowymi są: 1) Profilografy, czyli optyczno-mechaniczne, samozapisujące przy­rządy służące do odtworzenia na papierze mikroprofilu nierówności. Zasadniczy schemat profilografu przedstawiono na rys. 15. Po badanej powierzchni przesuwa się igła diamentowa, przy czym drgania jej spo­wodowane chropowatą powierzchnią przenoszone są na zwierciadło; odbija ono wiązkę promieni świetlnych padających ze źródła światła i kieruje ją poprzez szczelinę i soczewkę na papier światłoczuły owinięty na obra­cającym się bębnie. Na papierze pozostaje ślad odbitej od zwierciadła wiązki promieni świetlnych — tzw. profilogram. Promień zaokrąglenia dotykowej igły diamentowej jest bardzo mały (nie przekracza 12u); jej nacisk na badaną powierzchnię jest niewielki. Profilografy stosuje się zwykle do badań laboratoryjnych. W ZSRR stosuje się profilograf Ammona, nadający się do mierzenia mikronierówności o wysokości w granicach H„,ax = 0,5 — 50 (powiększenie pionowe 400-^-2500, poziome 10-f-50) przy długości pomiarów do 125 mm. Promień zaokrąglenia jego igły wynosi 12}i; nacisk igły na badaną po­wierzchnię wynosi 1-4-5 G. 2) Profilometry stanowiące przyrządy elektromagnetyczne, w których drgania igły diamentowej, przesuwanej po chropowatej powierzchni bada­nej części, wzbudzają słaby prąd w uzwojeniu 1 cewki indukcyjnej 2 (rys. 16), z którą połączona jest igła 3. Cewka 2 jest umieszczona w polu stałego magnesu 4. Napięcie prądu jest proporcjonalne do szybkości pio­nowego przesuwu igły. Prąd po wzmocnieniu go we wzmacniaczu kiero­wany jest do galwanometru. Ze wskazań na skali galwanometru określa się wielkość średniej kwadratowej wysokości nierówności. Przy pomocy tych przyrządów można ocenić gładkość powierzchni w granicach do 12 klasy. W ZSRR powszechnie używany jest profilometr systemu inż. Kisie-lewa (KW-4, KW-6 i KW-7). Przyrząd ten daje dokładne wskazania, jeśli odległość między nierównościami nie przekracza 0,3 mm. Promień za­okrąglenia jego igły wynosi 12[i, nacisk 0,25 — 4 G, długość pomiaru — ponad 2 mm. Stosowane są również następujące przyrządy optyczne: 1) Podwójne mikroskopy akademika Linnika. Przyrządy te oparte są na zasadzie tzw. przekroju świetlnego (model MIS-11). Schemat takiego przyrządu przedstawiono na rys. 17. Wiązka światła przepuszczona przez wąską szczelinę i układ soczewek pada na badaną powierzchnię pod kątem 45° lub 60° i tworzy jakby świetlny przekrój jej profilu. Obraz tego świetlnego prze­kroju ogląda się i ocenia przez mi­kroskop pochylony z drugiej strony pod tym samym kątem względem ba­danej powierzchni. Pole obserwacyj­ne przyrządu wynosi 0,8 -r-2,6 mm. W przyrządzie osiąga się powięk­szenia nierówności od 50 do 165 razy. Dlatego stosuje się go do oceny gład­kości obróbki w granicach 2—9 klasy wg GOST, czyli powierzchni toczo­nych lub frezowanych. Przyrząd ten nie nadaje się do oceny gładkości po­wierzchni szlifowanych lub polerowanych. 2) Mikrointerferometry akademika Linnika. Działanie tych przyrządów jest oparte na zjawisku interferencji światła. W polu obserwacyjnym tego przyrządu widoczne są ciemne i jasne paski interferencyjne. Odległość między nimi określa wysokość nierówności na badanej powierzchni. Jako miernik służy odległość między dwoma paskami równa 0,275 (i (połowa długości fali świetlnej). Przyrząd ten stosuje się do badania powierzchni gładko obrobionych (9-14 klasa) przez szlifowanie lub docieranie. Do 1945 roku nie opracowano liczbowych wskazań dotyczących wy­sokości mikronierówności na obrabianych powierzchniach. Ocenę gład­kości powierzchni przeprowadzano subiekty wnie porównując powierzchnię obrobioną ze wzorem gładkości przez oględziny gołym okiem lub przy pomocy lupy. W wielu wypadkach nie przeprowadzano porównania ze wzorcem ograniczając się jedynie do oceny wzrokowej. W 1945 r. w ZSRR wprowadzono normę (GOST 2789-45), w której podano liczbowe granice wysokości mierzonych mikronierówności okre­ślone w mikronach; ocenę gładkości oparto na średniej kwadratowej odchyłce Hsk. W normie lustalono 14 klas dzielących się na 4 grupy. Każdą klasę podzielono na 3 kategorie. W normie tej przewidziano ocenę gładkości powierzchni za pomocą profilometrów, ale dopuszczono też wzrokowe porównywanie obrobionych powierzchni ze wzorcami, których gładkość obróbki ocenia się wg średnich kwadratowych wysokości nierówności (Hs^) zgodnie z normą. Obecnie obowiązuje nowa norma 2789-51. Przewidziano w niej (tabl. 1) ocenę gładkości powierzchni obrobionych dla klas 1-4 i 13-14 nie wg Hsk, lecz wg średniej wysokości nierówności (Hir). Wynika to stąd, że zbyt trudno jest przeprowadzić pomiar wysokości nierówności w klasie 1—4 za pomocą profilometrów, a natomiast racjonalniejsza jest ocena wzrokowa przez porównanie ze wzorcami gładkości powierzchni. Gładkość powierzchni obrobionych wg 13—14 klasy również nie może być należycie zmierzona za pomocą profilometrów i wówczas lepiej jest posiłkować się mikrointerferometrami.