KIERUNEK Mechatronika

Realizowany w ramach projektu „Politechnika XXI wieku” współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

ĆWICZENIE NR 8

Pomiary odchyłek geometrycznych nierówności powierzchni

Projekt Politechnika XXI wieku współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego;

Nr umowy UDA-POKL.04.01.01-00-121/09

Pomiary odchyłek geometrycznych nierówności powierzchni

Chropowatość powierzchni jest istotnym czynnikiem pozwalającym ocenić prawidłowość przebiegu procesu obróbki ubytkowej. Z szeregu parametrów chropowatości, w praktyce do bieżącej oceny jakościowej procesów obróbki skrawaniem, najczęściej stosuje się: średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości R_a, wysokość chropowatości wg 10 punktów R_z oraz średni odstęp chropowatości S_m. Pozostałych parametrów chropowatości powierzchni używa się najczęściej na etapie weryfikacji poprawności doboru parametrów skrawania w projektowanych procesach, w badaniach naukowych procesów skrawania lub przy specyficznych warunkach oceny jakościowej obrobionych powierzchni. Obecnie w praktyce warsztatowej pomiary tych parametrów wykonuje się najczęściej przy pomocy kompaktowych profilometrów cyfrowych. W pomiarach laboratoryjnych można stosować optyczne techniki pomiarowe pozwalające na pomiary bardzo małych wartości parametrów od 0,03μm dla interferencyjnych metod pomiarowych do bardzo dużych wartości rzędu 2000μm dla metody przekroju świetlnego lub metody cienia. Wadą optycznych technik pomiarowych jest możliwość pomiaru niewielkiej liczby parametrów chropowatości powierzchni zdefiniowanych prostą funkcją arytmetyczną jak R_z, R_m, S, S_m.

Rys.1 Rysunek do definicji parametrów Rp, Rv, Rm (Rz), Rz

Rys. 2. Rysunek do definicji parametrów Ra i Rq ; a- wg wzorów przybliżonych,

b-wg wzorów dokładnych

Ra - średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości - średnia arytmetyczna bezwzględnych odchyleń y (rzędnych) od linii średniej.

(1)

Rys. 3. Rysunek do definicji parametrów Sm i S

 

(2)

Smi - odstęp chropowatości - długość odcinka linii średniej zawierającego wzniesienie i sąsiadujące z nim wgłębienie profilu.

Sm - średni odstęp chropowatości - średnia wartość odstępów chropowatości

Przebieg ćwiczenia

1. Zapoznać się z konstrukcją, działaniem i podstawowymi parametrami metrologicznymi podwójnego mikroskopu Schmaltza (rys. 4).

2. Ustawić głowicę pomiarową do pomiaru wysokości tak, aby kresa przerywana zajęła położenie poziome, równoległe do krawędzi szczeliny świetlnej, jak na rys. 5. oraz dobrać do pomiarów podwójny obiektyw o takim powiększeniu, aby w polu widzenia okularu znajdowało się co najmniej pięć wierzchołków i pięć wgłębień zarysu profilu mierzonej chropowatości powierzchni.

3. Wykonać pomiary wysokości chropowatości w trzech wybranych miejscach pomiarowych badanej powierzchni. W tym celu należy:

• umieścić badaną próbkę na stoliku pomiarowym tak by ślady obróbki były prostopadłe do krawędzi szczeliny świetlnej lub krawędzi cienia,

• ustawiać kolejno kresę przerywaną, widoczną w okularze, stycznie do wierzchołków a następnie wgłębień linii zarysu profilu odczytywać kolejne wskazania W₁, W₂, ....W₁₀ podziałki okularu, odpowiadające kolejnym wierzchołkom i wgłębieniom,

• obliczyć wartość parametru R_z wysokości chropowatości według wzoru

(3)

• powtórzyć pomiary w trzech miejscach powierzchni.

Rys. 4. Ogólny widok mikroskopu Schmaltza a) położenie głowicy 1 do pomiaru

wysokości chropowatości, b) położenie głowicy 1 do pomiaru odstępu nierówności;

1- głowica pomiarowa, 2 - bęben podziałki okularu, 3 - okular, 4 - blokada głowicy,

5 - zgrubna regulacja ostrości, 6 - korekta położenia przysłony, 7 - blokada regulacji ostrości, 8 - blokada mocowania tubusu mikroskopu, 9 - przełącznik wyboru rodzaju przysłony (metoda przekroju świetlnego/metoda cienia), 10 - blokada mocowania obiektywu,

11 - podwójny obiektyw, 12 - stolik pomiarowy, 13 - mierzona powierzchnia

Rys. 5. Widok w okularze mikroskopu Schmaltza przy pomiarze wysokości chropowatości R_z powierzchni metodą przekroju świetlnego

4. Wykonać pomiary średniego odstępu chropowatości S. W tym celu należy;

• obrócić głowicę okularową tak, aby przesuwna kresa przerywana zajęła położenie pionowe w polu widzenia (rys. 4b),

• ustawiać kresę przerywaną kolejno na wzniesieniach (rys. 6.) lub wgłębieniach zarysu profilu przekroju świetlnego i odczytywać wyniki wskazań podziałki okularu odpowiadające kolejnym wzniesieniom lub wgłębieniom,

• obliczyć odstępy chropowatości S_i dla wzniesień lub dla wgłębień jako różnice

W_i - W_i-1 kolejnych odczytów wskazań,

• jeżeli w polu widzenia mieści się mniej niż 6 wzniesień przesunąć stolik z próbką śrubą mikrometryczną i dokonać pomiaru odstępu pomiędzy minimum dwoma wzniesieniami lub wgłębieniami,

• obliczyć średni odstęp miejscowych wzniesień profilu nierówności zgodnie z wzorem,

(5)

• powtórzyć pomiary w trzech miejscach powierzchni.

5. Wykonać pomiar metodą stykową przyrządem Penthometer M2

• zapoznać się z instrukcją obsługi przyrządu Penthometer M2,

• końcówkę pomiarową przyrządu Penthometer M2, doprowadzić do styku z przedmiotem mierzonym uważając, aby była ustawiona równolegle do osi,

• na podstawie zmierzonego parametru Rz dobrać z tab.1 długość odcinka elementarnego,

Tab.1. Długość odcinka elementarnego w zależności od wartości parametrów Ra, Rz, Rm

Ra [m]	Rz, Rm [m]	Le [mm]
do 0,025 ponad 0,025 do 0,4 ponad 0,4 do 3,2 ponad 3,2 do 12,5 ponad 12,5 do 100 ponad 100	do 0,10 ponad 0,10 do 1,6 ponad 1,6 do 12,5 ponad 12,5 do 50 ponad 50 do 400 ponad 400	0,08 0,25 0,8 2,5 8,0 25,5

Dobrany odcinek elementarny powinien być co najmniej pięciokrotnie dłuższy od średniego odstępu chropowatości Sm.

• w menu Penthometer M2 wybrać odpowiedni odcinek elementarny,

• wykonać pomiar i wydrukować wykres

• na podstawie wykresu obliczyć Rz i Sm porównać otrzymane wartości z wynikami otrzymanymi z pomiarów z zastosowaniem mikroskopu Schmaltza.

Literatura podstawowa

1. Kujan K.; Techniki i systemy pomiarowe w budowie maszyn: laboratorium. Wyd. Politechniki Lubelskiej, Lublin 2004

Literatura uzupełniająca

2. Instrukcja obsługi Penthometer M2

3. Malinowski J.; Jakubiec W. Metrologia wielkości geometrycznych. WNT W-wa 2004

1

×7

1

7

8

9

10

11

b)

3

2

5

4

6

12

13

a)

1

24

26

28

4

6

5

R_i =W_2i -W_1i

W_1i

W_2i

5

4

6

26

24

28

S_i =W_i -W_i-1

W_i

W_i-1

---