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

Суммарная субъективная погрешность расшифровки была оценена по эмпирическому среднему квадратическому откло­ нению результатов расшифровки пяти описанных выше круглограмм, выполненных 20 операторами. В результате расче­ тов определены числовые характеристики статического рас­ пределения результатов расшифровки, выраженных в деле­ ниях шаблона, и построены графики (рис. 49) абсолютной (в долях деления) и относительной суммарной погрешности рас­ шифровки круглограммы, обусловленных шириной записи. По оси абсцисс отложена ширина записи в делениях шабло­ на, по левой оси ординат — абсолютная погрешность в деле-

оператор считает базовой. Это трудная задача. Угловой раз­ мер интервала между линиями шаблона при рассматривании его с расстояния 200—300 мм составляет 20—40". Величин того же порядка достигают непроизвольные скачки глаз, ко­ торые человек не ощущает. Это приводит к тому, что опера­ тор не ощущает момента, когда он потерял прослеживаемую линию и, следовательно, к появлению погрешности, равной целому числу делений.

Шаблон, прилагаемый к кругломерам, содержит 16 одно­ цветных (темно-красных) окружностей. Каждая пятая ок­ ружность оцифрована и имеет ширину, вдвое большую шири­ ны предыдущей. Во ВНИИМС был разработан вариант шаб­ лона, у которого оцифрованные окружности окрашивались в другой (черный) цвет. Экспериментально исследовали по­ грешности прослеживания линии обоих вариантов шаблонов с помощью специальных тестов, характер линий которых вос-

производил характер линий шаблонов, но линии были ра­ зомкнуты.

В результате исследований было определено, что время прослеживания на двухцветном тесте меньше, чем на одно­

ний было установлено, что субъективная погрешность рас­ шифровки круглограммы является существенной составляю­ щей суммарной погрешности измерения на кругломерах. Ис­ следования (расшифровка круглограмм) проводились для определения некруглости, т. е. расстояния наиболее удален­ ной точки круглограммы от базовой окружности. Погрешно­ сти при определении волнистости по круглограмме не иссле­ довали. Однако можно предварительно установить, какие со­ ставляющие суммарной погрешности расшифровки будут иметь место при определении волнистости. Высота волны ха­ рактеризуется величиной амплитуды, которая может быть определена по числу интервалов (и их долей) между сосед­ ними «пиками» круглограммы, характеризующими высоту и впадину волны. Такой отсчет требует определения положе­ ния двух «пиков», следовательно, погрешность отсчета будет удвоена. Особо будет решаться вопрос о необходимости оты­ скания центра базовой прилегающей окружности при изме­ рении волнистости.

Прилегающая окружность при оценке волнистости на ци­ линдрических поверхностях то же, что и «общее направление профиля» для плоских поверхностей. Общее направление профиля представляет собой прямую линию и может рас­ сматриваться как развертка прилегающей окружности. На­ правление отсчета параметров волнистости будет связано скорее всего с понятием «общего направления профиля» и тем самым вопрос о необходимости нахождения центра базо­ вой окружности будет решен положительно.

Особое внимание следует обратить на увеличение погреш­ ности при отсчете малых неровностей на круглограмме. Ана­ лиз графика относительной погрешности (см. рис. 49) позво­ ляет сделать вывод, что она круто возрастает при уменьше­ нии ширины записи до 4—5 делений шаблона и достигает 50%' измеряемой величины при ширине записи, соответствую­ щей делению шаблона.

Институтом машиноведения было предложено семь и ме­ нее неровностей на окружности считать огранкой, а восемь и более — волнистостью [14].

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте под­ шипниковой промышленности (ВНИИПП) за огранку при­ нимается число неровностей менее 15, а за волнистость — бо­ лее 15. При измерениях на кругломерах типа «Талиронд» ВНИИПП предлагает за высоту волны на круглограмме при­ нимать среднее значение из 7—9 максимальных неровностей, записанных с фильтром С.

Впроекте нового стандарта на некруглость, разрабаты­ ваемого в США, указывается, что должно быть установлено граничное число неровностей на окружности. Если граничная частота не указывается, то наибольшее число неровностей, от­ носящихся к некруглости, принимается равным 50.

Вранее действовавшем польском стандарте PN53 М—04253 уже трехгранная форма поперечного сечения ци­ линдра рассматривалась как волнистость.

По данным фирмы Micrometrical Manufacturing (США), волнистостью является совокупность не менее четырех не­ ровностей на окружности [14]. Приведенные примеры под­

микрометрических винтов 7. Над деталью расположен пре­ цизионный шпиндель 13 с жестко закрепленным на нем пре­ образователем И.

Шпиндель вращается настолько точно, что его ось все время остается в пределах цилиндра с диаметром, равным нескольким сотым долям микрометра. Пренебрегая величи­ нами такого порядка, можно считать, что ось вращения шпин­ деля остается в пространстве неподвижной. Тогда траекто­ рия движения жестко связанного со шпинделем преобразова-

теля будет окружностью настолько точной, что она может быть принята за образцовую.

Чтобы сопоставить профиль детали с этой окружностью,

Рис. 50. Блок-схема кругломера

нечник 6 преобразователя с поверхностью детали. При вра­ щении преобразователя вокруг детали колебания его наконеч­ ника, вызываемые некруглостью детали, будут в свою оче­ редь вызывать колебания якоря 4 относительно опоры 5. Ко­ лебание якоря меняет воздушный' зазор между якорем и Ш-образным сердечником 12, на котором имеются две ка­ тушки 10. Катушки и две половины первичной обмотки диф­ ференциального трансформатора 2 образуют балансный

мост, питание которого осуществляется от генератора звуко­ вой частоты /. Обмотка катушки сердечника выводится к токосъемным кольцам 14, сигнал с которых снимается при по­ мощи токосъемных щеток.

Изменение зазора между якорем и Ш-образным сердеч­ ником приводит к изменению напряжения на выходе диффе­

19 через привод шпинделя 18, представляющего собой короб­ ку скоростей. Синхронно со шпинделем вращается электро­ термический диаграммный диск 17, на котором перо 16 за­ писывающего прибора оставляет след. После одного оборота

мой детали. Нагрузка на шпиндель определяется только его собственным весом и весом преобразователя и во время ра­ боты прибора постоянна, что создает благоприятные условия для обеспечения высокой точности вращения шпинделя.

Возможен и вариант рассматриваемой схемы, когда де­ таль устанавливается на поворотном шпинделе — столе, цент­ рируется на нем, и во время измерения вращается вместе со столом относительно неподвижного преобразователя, разме­ щенного на отдельной стойке.

Кругломеры с вращающимся столом имеют два преиму­ щества перед кругломерами с вращающимся преобразова­ телем:

чтобы перейти от одного измеряемого сечения к другому, достаточно переместить преобразователь вдоль стойки;

проверку некруглости можно сочетать с контролем взаим­ ного расположения различных сечений и поверхностей дета­

сируются (или фиксируются с уменьшенной амплитудой) не­ ровности тех или иных частот, имеющиеся на исследуемой поверхности. Частотные характеристики фильтров кругломеров принято характеризовать не числом герц, а числом не­ ровностей, пропускаемых фильтром за один оборот детали. Это объясняется тем, что первое понятие связано с прове­ ряемой деталью, в то время как второе (характеристика час­ тот в герцах) зависит от скорости вращения шпинделя, ко­ торая постоянна для конкретного типа прибора. В качестве примера приведены частотные характеристики фильтров оте­ чественного кругломера модели 255 завода «Калибр» (рис. 51). По оси абсцисс отложены числа неровностей на окруж­ ности, пропускаемые фильтрами, а по оси ординат — коэффи­ циенты пропускания амплитуды неровностей в процен­ тах.

Работа с тем или иным фильтром осуществляется с по­ мощью переключателя, находящегося на панели управления. При положении переключателя «1» прибор регистрирует 1—400 неровностей на окружности (т. е. запись проведена без фильтрации); при положении переключателя «2» прибор регистрирует 1—15 неровностей, т. е. только самые низкие частоты; при положении переключателя «3» — 1—50 неровно­ стей; при положении «4» — 1—150 неровностей; при положе­ нии «5» — 15—400 неровностей, т. е. регистрируются только средние и высокие частоты.

В соответствии с ГОСТ 17353—71 «Кругломеры» за гра­ ницу полосы пропускания неровностей фильтром принимает­ ся максимальное (для верхней границы) или минимальное (для нижней границы) число равномерно расположенных на окружности неровностей синусоидального профиля, амплиту­ ду которых фильтр пропускает с коэффициентом 0,707 (или 70,7%')- Эта граница показана горизонтальными пунктирны­ ми линиями на рис. 51.

Таким образом, понятие границы полосы пропускания не­

нально пропускает фильтр, будут записаны на круглограмме с амплитудой соответственно немного меньшей или большей, чем амплитуда неровностей, соответствующая границе филь­ тра.

Например, при работе с фильтром, пропускающим 1—15 неровностей, неровности, встречающиеся на поверхности де­ тали 20 раз, будут записаны с амплитудой примерно 0,58, а 10 раз — с амплитудой примерно 0,82 действительного ее зна­ чения (см. рис. 51). Эти величины определены для номиналь-