книги из ГПНТБ / Лоповок Т.С. Волнистость поверхности и ее измерение

И тот и другой методы фильтрации не дают однозначных решений. Искомые кривые подвержены значительным изме­

вочной характеристики волнистости.

Большую определенность имеют волнограммы профиля, которые характеризуются средними линиями и получены с помощью двухавеніного #С-фильтра по точкам*. Если считать средние линии искомыми кривыми, то сравнение их с огиба­ ющими к вершинам неровностей (проведенными по типу огибающей / на рис. 33, а), подтверждает оказанное выше. Так, для регулярного профиля наблюдается сходство огиба­ ющей 3 и средней линии 4, для нерегулярного — в одних слу­ чаях кривые имеют сходство (рис. 33, б), в других — наблю­ дается значительное расхождение (рис. 33, в)**.

для определения вданограмм 'целесообразно применять црюфщютрамімьі, которые записываются без механической фильт­

писанная без механической фильтрации на такой же длине с 4-кратны1м горизонтальным и 1000-жратным вертикальным

ния волнограммы исследуемой поверхности будет оказано ни­ же.

*См. стр. 73—78.

**Исследования проводились в Московском станкоинструментальном институте. Было проведено сравнение на 16 шлифованных поверхностях.

Волнографы для плоских поверхностей

тельно прямолинейной 'базы (лыжи), которая находится ада некотором расстоянии от измерительного наконечника прибо­

Такое приспособление для измерения волнистости было ус­ тановлено впервые на профилографе конструкции К Л. Аммона, позволяющем проводить измерения на значительной дли­ не — 125 мм. Из-за сложности конструкции прибор более не изготавливался.

К приборам этой же группы относятся и универсальные контактно-оптические волнографы ИС-32, небольшая серия которых была изготовлена в конце 50-х годов. Приборы были сконструированы и изготовлены в Государственном оптиче­ ском институте им. С. И. Вавилова (ГОИ).

Прибор ИС-32 предназначен для фотографической реги­ страции и визуальной оценки шероховатости (класс чистоты 3—12, ГОСТ 2789—59) и волнистости поверхностей на участ-

ках длиной до 40 мм для волн высотой '0,2—200 мкм. Он позволяет измерять волнистость плоскостей, сферических по­ верхностей, образующих цилиндров. Прибор может быть при­ менен для измерения отверстий от 7 мм, цилиндров с малыми диаметрами от 0,5 мм, а также может быть использован как накладной прибор для измерения деталей больших размеров.

Волнистость плоских поверхностей В о л н о г р а ф ы измеряют от какого-либо «эталона

правляющие, смонтированные на аэростатических подшипни­ ках высокой точности.

Оптическая прямая сравнения (базовая «оптическая ось») при измерении больших поверхностей (более 0,5—0,6 м) име­ ет значительные преимущества перед другими эталонами пря­ молинейности. Базовые плоские поверхности такой длины весьма трудно изготовить и сохранить неизменными в тече­ ние длительного периода, а оптическая прямая сравнения не изнашивается и не изменяется во времени.

Для сравнительно коротких поверхностей (до 0,5—0,6 м) успешно применяются в качестве базовых материальные твер­ дые тела, изготавливаемые из износостойких материалов (ме­

новном для исследования участков поверхности больших протяжений, например для контроля направляющих станков. Физический принцип, лежащий в ос­ нове конструкции таких приборов, основан на прямолиней­ ности распространения световых лучей.

Оптическая система, состоящая из объектива и источника света 5 (рис. 35,а), который находится в фокальной плоско­ сти Е и на главной оптической оси объектива и создающий вследствие этого пучок лучей, параллельных главной оптиче­ ской* оси, называется коллиматором. Если источник света Si поместить в фокальную плоскость Е на расстоянии а от глав­ ной оптической оси, то пучок параллельных лучей, встретив

на своем пути зеркало, расположенное под углом 90° к глав­

ний значительно чаще) принцип, поворот зеркала пропорцио-

Рис. 35. Оптические схемы:

а — коллимационная; б — автоколлимационная

нален перемещениям связанного с зеркалом измерительного наконечника, ощупывающего исследуемую поверхность. Пово­ рот зеркала изменяет направление отраженных лучей и, сле­ довательно, смещение изображения точки 5, если прибор работает в соответствии со схемой а, или точки Si, если при­ бор работает в соответствии со схемой б (см. рис. 35). Вели­ чина смещения пропорциональна в определенных пределах перемещению ощупывающей исследуемую поверхность систе­ мы и может служить мерой отклонения от прямолинейности

изошли существенные изменения, связанные главным обра­ зом с оснащением их устройствами, преобразующими показа­ ния в электрический сигнал. Это позволяет вывести резуль­ таты измерения на стрелочный показывающий прибор или на цифровой вольтметр, а также регистрировать отклонения в

форме записи на диаграммной бумаге, т. е. в виде профнло­ граммы.

В дальнейшем будут рассматриваться только такие опти­ ческие приборы, в которых предусматривается возможность автоматического фиксирования результатов измерения, по­ скольку только при этих условиях можно уловить характер­ ную для волнистости периодичность.

К таким приборам могут быть отнесены пять моделей ав­ токоллиматоров, выпускаемые английской фирмой Hilger а. Watts [3]. Все они обеспечивают выдачу показаний на стре-

J 4 5

Рис. 36. Принципиальная схема автоколлиматоров типа ТА фирмы Hilger a. Watts (Англия)

лочный отсчетный прибор и имеют на выходе аналоговый сиг­ нал напряжения, который можно использовать для управле­ ния цифровым вольтметром, перфоратором, самописцем или серводвигателем. Приборы могут работать в режиме автомати­ ческого слежения за медленно перемещающимися объектами.

Первые три модели этого типа ТА-80, ТА-81 и ТА-82 име­ ют относительно небольшие пределы измерения, ограниченные возможностями фотоэлектрической сканирующей системы.

На рис. 36 показана принципиальная схема автоколлима­ тора этого типа. От источника света 4 через конденсор 5 свет попадает на разделительную пластину 9, затем, проходя через сетку 8 и объектив 7, падает на удаленное зеркало 6, свя­ занное с ощупывающей системой. Отраженные от зеркала лу­ чи, дойдя до вибрирующей пластины 10, имеющей прорезь, по­ падают на фотоэлемент 11, управляющий системой, которая смещает пластину. Электрическое питание осуществляется че­ рез сеть 12.

Прибор устанавливается обычным путем так, чтобы отра­ женный от зеркала луч располагался между двумя устано-

слежения за перемещающимся объектом. Измерение и запись полностью автоматизированы.

Основным элементом прибора является самоцентрирую­ щая оптическая система, с помощью которой отклонение пре­ образуется в два сигнала (соответственно по двум осям, рас­ положенным под углом 90°). Под действием этих сигналов срабатывают сервомеханизмы, смещающие оптические линзы, направляющие луч света во входное окно фотоумножителя.

Сигнал от сипобого усилителя

Сигнал н самописцу

Сигнал к самописцу

Сигнал от силоВого усилителя

,. Сигнал Ц-*- к ушпителю

переменного

тока Сигнал к dsмодуляторд Сигнал к де­ модулятору

Рис. 37. Схема двухлучевого автоколлнматора фирмы Kollmorgen Corp. (США)

Используемая в приборе оптическая система имеет враща­ ющуюся пластину — элемент, служащий для определения на­ правления отклонения.

Луч света направляется на зеркало 1, помещенное на про­ веряемой поверхности. Отраженный луч (траектория хода лу­ ча обозначена цифрой 3) проходит через объектив 2 и призма­ тическую зеркальную систему 19 к сферическому зеркалу 4.

Луч, отражаясь от зеркала, проходит через разделитель­ ную призму 5 и две отклоняющие линзы 6 (каждая для соот­ ветствующей оси), вращающуюся пластину 7, плоскость кото­ рой расположена под углом к оси вращения, и, пройдя через круглую диафрагму 17, попадает на фотоумножитель 15. Тра-