книги / Научно-исследовательская работа магистров по технологии машиностроения

Микроскоп двойной позволяет производить измерения высоты неровностей профиля поверхностей в пределах от 0,8 до 62,5 микрона, т.е. определять класс чистоты поверхности с 3 по 9 включительно, согласно ГОСТ 2789-45. С помощью микроскопа МИС-11 можно проводить обмеры профиля наружных поверхностей плоских и цилиндрических деталей.

В лабораторной работе предлагается с помощью двойного микроскопа МИС-11 определить величину высоты неровностей профиля по десяти точкам Rz поверхности нескольких деталей, дать заключение о годности детали.

Перечень приборов и принадлежностей, необходимых для выполнения работы: двойной микроскоп МИС-11, набор объективов, объект-микрометр, накладная призма, образцы шероховатости, объекты измерения и их чертежи (выдает преподаватель).

Описание прибора МИС-11

Принцип действия приборов светового сечения, к которым относится двойной микроскоп МИС-11, основан на получении профиля исследуемой поверхности с помощью наклонно направленного к этой поверхности светового пучка. Двойной микроскоп предназначен для визуальной оценки, измерения и фотографирования высоты неровностей наружных поверхностей деталей.

Принцип действия прибора основан на методе светового сечения. Техническая характеристика двойного микроскопа МИС-11:

−диапазон измерений Rz, Rmax, 40 … 0,8 мкм, S, 2,5 … 0,002 мм;

−диапазон перемещения предметного столика в двух взаимно

перпендикулярных направлениях, 10 мм;

−цена деления барабана микровинта перемещения предметного столика, 0,01 мм;

−цена деления объект-микрометра, 0,01 мм.

Прибор питается от сети переменного тока напряжением 127 или 220 В через понижающий трансформатор. В осветителе используется лампа 6,3 В.

Характеристики объективов прибора МИС 11 представлены в табл. 2.

71

Таблица 2

Характеристики объективов

Принципиальнаяоптическаясхема, микроскопапоказананарис. 11.

Рис. 11. Принципиальная оптическая схема микроскопа МИС-11

Микроскоп имеет четыре пары сменных объективов с увеличением от 5,9 до 34,5. Микроскоп позволяет фотографировать исследуемые профили поверхности. Фотографирование производится с помощью фотонасадок. Оптические системы микроскопов МИС-11 имеют относительно малые диаметры линейного поля зрения, которые не соответствуют стандартизованным базовым длинам.

72

Общий вид микроскопа МИС-11 представлен на рис. 12.

Рис. 12. Общий вид микроскопа МИС-11: 1 – стопорный винт; 2 и 3 – кремальеры; 4 – колонка; 5 – кронштейн; 6 – стопорный винт; 7 – осветительная лампа; 8 – гайка; 9 – регулировочная гайка; 10 – винт, регулирующий наклон осветителя; 11 – осветитель; 12 – микрометрический винт; 13 – стопорный винт; 14 – предметный столик; 15 – объективы; 16 – тубус микроскопа; 17 – стопорный винт; 18 – барабан окулярного микрометра; 19 – окуляр

При измерении шероховатости обработанная заготовка устанавливается на предметный столик 14 (рис. 12) так, чтобы световая щель пересекала следы обработки. В этом положении оси проектирующего и визуального микроскопов располагаются по касательной к следам обработки. После этого из осветительного тубуса микроскопа вытаскивается лампочка 7 и освещается исследуемая поверхность. Перемещением микроскопа и осветителя с помощью кремальер 3 и 2 в окуляре 19 можно наблюдать изображение поверхности. Лампочка ставится обратно в гнездо осветителя и закрепляется

73

стопорным винтом. При наклоне проектирующего микроскопа 11 при п омощи винта 10 добиваются освещения поверхности в середине поля зрения. При помощи гайки 9 осветитель фокусируется так, тобы световая полоска была возможно узкой, а обе границы света и тени – четкими.

Д алее поворотом окулярного микрометра устанавливается горизонтальная штриховая линия параллельно вершинам гребешков, и в э ом положении винт 1 застопоривается. Если в поле зрения наблюдается менее пят и гребешков, то объективы заменяются на другие, с меньшим увеличением, и фокусирование проводится снова. Затем вращением барабана 18 сначала штриховая линия окулярной сетки совмещается с вершинами профиля и отсчитываются показания (рис. 13, а), а затем – со впадинами (рис. 13, б), снова снимаются показания, и делается расчет. Питание микроскопа и ла пы освещения осуществляется через трансформатор от сети напряже ием 220 В.

а б

Рис. 13. Схема первого (а) и второго измерения (б)

Результатом измерений по каждой вершине и по каждой впадине является трехзначное число, первая цифра которого определяется по положению двойного штриха калы в поле зрения исследуемого профиля; остал ьные две цифры определяются по барабану микрометрического винта 18.

74

Определение цены деления шкалы окулярного микрометра.

Цену деления шкалы окулярного микрометра определяют с помощью объект-микрометра, который представляет собой стеклянную пластину с нанесенной на ней шкалой (в большинстве случаев с ценой деления 0,01 мм). Объект-микрометр кладут на стол прибора. Включают освещение микроскопа. Кронштейн с корпусом микроскопов устанавливают на требуемой высоте вращением гайки при освобожденном винте. После этого стопорят винт. Производя подъем или опускание микроскопов с помощью винта, получают изображение световой щели. Наблюдая изображение щели через визуальный микроскоп, добиваются, перемещая объектмикрометр по столику прибора, чтобы шкала попала в изображение щели и штрихи шкалы были бы перпендикулярны к ее изображению. Отстопоривают винт, крепящий окулярный микрометр, последний поворачивают вокруг оси таким образом, чтобы направление винта окулярного микрометра было параллельно направлению изображения щели. Деления неподвижной шкалы окулярного микрометра при этом параллельны делениям шкалы объ- ект-микрометра (см. рис. 13, а).

Затем перекрестие окулярного микрометра совмещают с какимлибо штрихом объект-микрометра и делают отсчет по барабану окулярного микрометра. Глядя в окуляр, переводят перекрестие на другой штрих объект-микрометра, отстоящий на некоторое число делений (чем больше расстояние между штрихами, тем больше точность определения масштаба), и делают второй отсчет по барабану окулярного микрометра. При подсчете разности следует помнить, что барабан может сделать несколько полных оборотов, и каждый полный его оборот соответствует 100 делениям. Отсчет полных оборотов барабана производят с помощью двойного штриха (см. рис. 13, а), перемещающегося относительно неподвижной шкалы окуляра одновременно с перекрестием.

Цену деления барабана окулярного микрометра при измерении высоты профиля (горизонтальная линия перекрестия параллельна щели) определяют по формуле

75

где z − число делений шкалы объект-микрометра, пройденных перекрестием окуляр-микрометра; Т − цена деления объект-микрометра; А − разность отсчетов, полученных при двух совмещениях перекрестия, выраженная в делениях барабана.

Цифра 2 в знаменателе формулы учитывает наклон тубуса под углом 45°, а также то обстоятельство, что при измерении изделия окулярный микрометр поворачивают на 45°.

Пример. z = 11 делений объект-микрометра, А = 200 делений барабана.

E 11 0,01 0,275 мм 2 200

Цену деления шкалы барабана окулярного микрометра при измерении шага микронеровностей (перекрестие устанавливают так, как показано на рис. 13, а) определяют по формуле

E zTA .

Порядок измерения шероховатости на МИС 11

Прежде чем приступить к работе, нужно изучить меры безопасности при выполнении лабораторных работ.

1.К выполнению экспериментальной части допускаются только студенты, изучившие устройство и принцип работы микроскопа МИС-11.

2.Настройку и измерения на микроскопе производить в присутствии учебного мастера или преподавателя.

3.Перед включением в сеть напряжением 220В микроскопа

илампы освещения убедиться, что они подключены к понижающим трансформаторам.

4.После выполнения измерений отключить от сети лампу освещения и микроскоп.

76

Порядок измерений на приборе МИС 11

Вворачивают в тубусы микроскопов выбранные в соответствии

спредполагаемой высотой неровностей одинаковые объективы.

−Включают источник света через понижающий трансформатор в сеть.

−Определяютценуделенияшкалыокулярногомикрометра.

−Устанавливают объект измерения на столе прибора (непосредственно или в накладную призму).

−Производят фокусировку прибора: устанавливают кронштейн

скорпусом микроскопов на требуемой высоте вращением гайки (см. рис. 12) при освобожденном винте; стопорят винт; получают изображение световой щели, производя подъем или опускание микроскопов с помощью винта; вращением винта устанавливают световую щель в центре поля зрения; устанавливают необходимую ширину световой щели с помощью кольца; вращая винт, производят окончательную фокусировку.

−Отстопорив винт, поворачивают окулярный микрометр вокруг оси так, чтобы направление винта окулярного микрометра было параллельно направлению изображения щели.

−Поворачивают объект измерения таким образом, чтобы направление неровностей было перпендикулярно изображению щели.

При необходимости повторяют фокусировку прибора (одна сторона фокусируется обычно более резко, чем другая; по ней рекомендуется производить измерение).

−Измеряют высоту наибольших микронеровностей в пяти точках исследуемой поверхности. Горизонтальную линию перекрестия вращением барабана подводят сначала к вершине изгиба щели по выбранной стороне, а затем к впадине по той же стороне щели. Разность отсчетов на барабане окулярного микрометра, умноженная на цену деления, – это высота неровностей в данной точке.

−Подсчитывают среднюю высоту микронеровностей по десяти точкам по формуле

5

Rz Ri . i 1

77

После окончания измерений на МИС-11 отключить прибор

иосветительную лампу от сети.

−Результаты измерений заносят в таблицу, выполненную по форме табл. 3.

где Aср – средняя величина высот неровностей, выраженная в деле-

ниях микроскопа наблюдения (4); E – цена деления микроскопа наблюдения (см. табл. 2).

Оценка шероховатости детали с помощью образцов шероховатости

При оценке шероховатости детали с помощью образцов шероховатости поступают следующим образом:

1) осмотрев деталь, определяют вид обработки контролируемой поверхности (точение, фрезерование, шлифование и т.д.);

78

2)из имеющегося набора образцов выбирают те, которые имеют необходимую надпись;

3)при выборе образца учитывают, что для контроля тел вращения берутся образцы с выпуклыми пластинками, для плоских поверхностей – с плоскими пластинками, для отверстий – с вогнутыми пластинками.

4)последовательно прикладывая выбранные образцы к контролируемой поверхности, оценивают действительное значение величины шероховатости.

Учитывая, что на используемых в работе образцах шероховатость обозначена по ГОСТ 2789-74, полученный показатель перево-

дят в соответствующее ему значение Rz или Ra .

После окончания работы с образцами уложить их в соответствующие гнезда футляра.

Сравнить результаты, полученные с помощью прибора МИС-11 и образцов шероховатости, с шероховатостью, заданной преподавателем.

По результатам сравнения сделать заключение о годности детали, показать полученные данные преподавателю.

Оценка шероховатости детали с помощью профилометров-профилографов

Профилометр с унифицированной электронной системой модели 283 предназначен для измерения в стационарных условиях ЦИЛ завода или в ОТК (техбюро) цеха шероховатости поверхности деталей с твердостью не менее НВ10, сечение которых в плоскости измерения представляет собой прямую линию. Прибор позволяет измерять среднее арифметическое отклонение профиля поверхности Ra в пределах 0,02–10 мкм с систематической погрешностью 10 %. Профилометр (рис. 14) состоит из датчика 1, привода 2, электронного блока 3, стойки 4, соединительного шнура 5 и призмы 6.

Датчик преобразует линейные колебаний иглы, совершаемые ею при ощупывании исследуемой поверхности детали, в электрический сигнал. Он представляет собой механически управляемую

79

лампу механотрон, подвижный анод которой посредством тонкой мембраны связан со щупом. На щупе закреплена алмазная игла с радиусом закругления 10 мкм. Привод предназначен для перемещения датчика по измеряемой поверхности с двумя фиксированными скоростями – 0,25 и 0,8 мм/с. При скорости перемещения 0,25 мм/с длина трассы ощупывания (трассирования) составляет 1,5 мм, а при скорости 0,8 мм/с – 4,3 мм. Электронный блок предназначен для усиления, фильтрации, детектирования, интегрирования и модуляции сигнала, вырабатываемого датчиком.

1

3

2

6

4

5

Рис. 14. Профилометр модели 283 для контактной оценки шероховатости в лабораторных условиях

На передней панели блока расположены основные окна и кнопки управления и индикации: показывающий прибор, шкала которого проградуирована непосредственно в значениях Ra, тумблер и сигнальная лампочка включения сети, сигнальная лампочка и кнопка пуска хода датчика, переключатель пределов измерений. Стойка предназначена для закрепления привода с датчиком и размещения измеряемой детали. Привод с датчиком закрепляется на колонке стойки с помощью специального кронштейна, который может перемещаться по вертикали и поворачиваться в каретке, что позволяет производить измерение шероховатости горизонтальных и наклонных поверхностей деталей различных размеров. Плоские детали устанавливаются непосредственно на плате стойки, а цилиндрические – закрепляются в специальной призме. При измерении шеро-

80