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

ческого самописца смонтированы в одном устройстве — блоке питания.

Техническая характеристика прибора приведена в табл. 8. Фирмой FAG Kugelfischer (ФРГ) разработана комбина­ ция устройства для измерения прямолинейности и волнисто­ сти — «Эйр-Бокс» с универсальной измерительной пиевмати-

Рис. 43. Пневматическая схема прибора модели БВ-6065

ческой системой (преобразователь—усилитель—самописец) — «Эйр-Граф».

Устройство «Эйр-Бокс» состоит из корпуса и каретки, ко­ торая установлена на аэростатических направляющих высо­ кой точности и может перемещаться в пределах 100 мм от электромеханического привода с синхронным электродвигате­ лем, обеспечивающим постоянную скорость движения. При длине хода 100 мм отклонения траектории каретки от прямо­ линейности не превышают 0,2 мкм, и она играет роль «об­ разца прямолинейности» (базовой прямой), от которого ве­ дется измерение отклонений. На каретке жестко закреп­ лен пневматический контактный преобразователь с изме-

18. Усилитель состоит из корпуса, внутренняя полость кото­ рого разделена двумя мембранами 9 и / / , причем обе они через цилиндрический штифт нагружены пружиной растяже­ ния 12. Пружина оттягивает мембраны вниз с усилием, кото­ рое можно регулировать винтом 13. Характеристика усили­

Поскольку полость между мембранами связана с преоб­ разователем, перемещения щупа преобразователя, обуслов­ ленные неровностями детали, вызывают изменения давления в усилителе и, соответственно, перемещения мембраны 9, про­ порциональные смещению щупа и повторяющие их в увели­ ченном масштабе. Масштаб увеличения можно изменять от 2:1 и до 15:1. Перемещения мембраны передаются соплу 6,

ся соплами 7 а 8 и подается в блок измерения. Здесь имеется цилиндр с поршнем 16, установленным на салазках 18, кото­ рые помещаются в пневматическом подшипнике. Поршень в цилиндре установлен с зазором в несколько микрометров и так точно направляется салазками 18, что не касается стенок цилиндра. Коническая игла 14 жестко связана с поршнем 16 и управляет соплом 15. К правому торцу салазок 18 прикреп­ лена скоба 19, в которой закреплены пружинные ленты 20 и 21. Ленты охватывают ось, установленную на шариковых подшипниках и несущую на себе перо самописца. В резуль­ тате линейные перемещения поршня преобразуются во вра­ щательные перемещения пера. Бумага помещается между лот­ ком 23 и прижимной планкой 22 и движется в направлении, перпендикулярном к плоскости чертежа.

В начальном положении давление по обе стороны порш­ ня 16 одинаково. При смещении сопла 6 это равенство на­ рушается, и поршень приходит в движение. При движении поршня меняется кольцевой зазор между иглой 14 и соплом 15, что также вызывает изменение давления на торцы порш­ ня. Это изменение происходит до тех пор, пока поршень НС уравновесится и не остановится. Система с дифференциаль­ ным соплом не чувствительна к колебаниям входного давле­ ния. Увеличение, обеспечиваемое системой, зависит от раз­

может достигать 20 ОООх . Если этого недостаточно, можно воспользоваться двумя усилителями. С двумя усилителями общее увеличение прибора можно довести до 100 000х .

Волнографы для цилиндрических поверхностей

Кругломеры впервые появились в Англии в начале 50-х годов, когда фирма Rank Taylor — Hobson выпустила первую модель своего кругломера «Талиронд». Затем прецизионные кругломеры стали выпускаться в других странах — в СССР,

США, ФРГ, Японии.

Кругломеры предназначены для измерения некруглости, т. е. отклонений формы. Но величина некруглости, в соответ­ ствии со всеми приведенными выше** стандартизованными оп-

'ределениями, принятыми в различных странах, характеризу­ ется только одной величиной — или максимальным отклоне­ нием реального профиля от окружности (прилегающей или средней) или арифметической суммой высоты наибольшего выступа и глубины наибольшей впадины (кольцевая зона).

Круглограмма*** дает много дополнительной информации, не требующейся при определении некруглости в соответствии со стандартизованными ее определениями. Но эта информа­ ция сразу становится необходимой при определении по круглограмме параметров волнистости. Возможность записи от 1 до 450 (500) неровностей на окружности и выделение из этого диапазона частот более узких диапазонов с помощью системы фильтров позволяет выявить все необходимые гар­ монические составляющие, характеризующие волнистость по­ перечного профиля цилиндрических поверхностей.

Аналого-цифровые преобразователи, с помощью которых непосредственно при измерении детали на кругломерах мож-

* Кругломеры — укоренившееся название приборов, которые в соот­ ветствии с классификационной схемой (см. рис. 28) должны были бы быть названы формографами (волнографами) для цилиндрических поверх­ ностен. В дальнейшем будет оставлено название «кругломеры», поскольку пока нет нового стандартизованного термина для обозначения этого вида приборов.

**См. стр. 37.

***Круглограммой принято называть волнограмму, записанную в по­ лярных координатах.

но получать перфоленту, вводимую затем в вычислительную

В общем случае круглограмма 1 не будет подобна форме поперечного сечения 2 детали, как это видно из рис. 45. При этом вызванное нарушением условия подобия приращение текущего размера

чается от единицы. Форма полученной кривой будет также зависеть от выбора центра построения круглограммы, по­ скольку его положение влияет на величину отношения

•РГ~ • Нарушение условия подобия, как показано в работе [4],

в общем случае приводит к тому, что прилегающая ок­ ружность на круглограмме не идентична прилегающей ок­ ружности на детали. Это может привести к значительным по­ грешностям при определении отклонений формы, в частности некруглости.

которой и определять отклонения формы. Однако это гро­ моздкий способ определения отклонений, который не всегда целесообразно применять.

Кроме рассмотренной ошибки, будут иметь место и ошиб­ ки, обусловленные остаточным эксцентриситетом е. Так, если центр построения круглограммы для детали в форме круга выбрать совпадающим с центром круга, то на круглограм-

ме также получится окружность, потому ч т о = const;

Рис. 45. Круглограмма (/) и форма поРис. 46. Профилограмма перечного сечения (2) детали эксцентричной окружно­

сти

RKi=Ro+en-cos(f>-

Этому уравнению соответствует кривая, отличная от ок­ ружности (нанесена жирной линией), а наибольшее откло­ нение и, следовательно, •наибольшая погрешность составит отрезок А , равный:

Например, при i?0 = 40 мм, /і= 1000х, е — 8 мкм Д соста­ вит около 1 мм на ікруглограмме, что соответствует 1 мкм [29].

Остаточный эксцентриситет всегда будет иметь место, по­ скольку деталь центрируют по ее радиальному биению (до­ биваются такой величины радиального биения, чтобы колеба­

форма детали может иметь несколько центров, относительно которых амплитуда колебания текущего размера минималь­ на. Следовательно, попадание в один из таких центров явля­ ется случайным, поэтому и формы кривой на круглограмме

Рис. 47. Круглограммы, записанные от центров I , I I , I I I и IV

для одного и того же поперечного сечения детали будут раз­

которых производилась запись. Круглограммы записывали на

круглограммы имеют различные формы, существенно отли­ чающиеся друг от друга.

Сказанное выше позволяет сделать вывод, что специфика записи круглограмм приводит к погрешностям (и в некото­ рых случаях значительным) определения некруглости. Сей­ час преждевременно говорить о невозможности применения существующего метода записи отклонений в виде кругло­ граммы. Нужно провести исследования в значительно боль­ шем объеме с привлечением методов теории вероятностей и математической статистики для обоснования того или иного вывода. В настоящее время (поскольку исследований в

вано величиной эмпирического среднего квадратнческого от­ клонения 5 о = ± 0 , 0 6 долей деления.

Погрешность нахождения базовой окружности определя­ лась с помощью специальной установки (рис. 48), состоящей ІІЗ пантографа 1, позволяющего оператору осуществлять пло­ скопараллельные перемещения шаблона 2 относительно круглограммы, жестко закрепленной на рабочей поверхности ус­ тановки. Одновременно с шаблоном в светонепроницаемой камере 3 перемещался точечный источник света 4, который

Рис. 48. Схема установки для определения погрешности нахождения базовой окружности

через объектив 5 проектировался на фотопластинку 6. Было исследовано пять круглограмм, характерных для подшипни­ ковой промышленности, отличающихся по наличию огранки (волнистости), овальности, ширине записи (значение иекруглости), плавности кривой. С каждой круглограммой работа­ ло 20 операторов.

Задача операторов состояла в отыскании положения (т. е. центра) и диаметра базовой окружности. Когда оператор сообщал, что он определил положение базовой окружности, включением источника 4 на фотопластинке делали световую отметку. По величине поля, в пределы которого укладыва­ лись все световые отметки, оценивалось поле рассеивания по­ ложения центров при нахождении базовой окружности. В ре­ зультате исследований среднее квадратическое отклонение положения центра базовой окружности было определено как 5ц = ± 0 , 2 деления шаблона.