Способ контроля шероховатости полированной поверхности

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОЛИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ, заключающийся в том, что устанавливают над контролируемой поверхностью об-. разцовую плоскопараллельнуюдпастину с нанесенным на ее поверхность полупрозрачным покрытием, обращенную покрытиемк контролируемому объекту, направляют на контролируемую поверхность через плоскопараллельную пластину монохроматическое излучение и определяют шероховатость поверхности, отличающийся тем, что, с целью контроля шероховатости и сверхгладких оптических поверхностей, предварительно закрепляют плоскопараплельную пластину на пьезокерамическом элементе, ориентируют пластину и , 7 V. ,,,. контролируемзто поверхность параллельно друг относительно друга, изменяют величину зазора между пластиной и Контролируемой поверхностью, подавая напряжение постоянного и переменного значений на пьезокерамический элемент, трижды последовательно регистрируют величину напряжения, соответствующего максимальным значениям светового потока, отраженного от контролируемойповерхности при изменении зазора, и определяют среднее значение высоты щероховатости поверхности из зависимости h КД(Р - РО), i где Р (Ui - и)/(из - и); (Л р - расчетное значение параметра Р для идеальной поверхности детали из того же материала ; К - коэффициент про . порциональности} q и, и. -величины напряжений на пьезокерамическом элементе, ел соответствующие максимальным значениям светового потока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 В 11/30 с

4Ь .„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCKGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .„"," Фд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

Р ), /(U — U„); расчетное значе" ние параметра P для идеальной поверхности детали из того же матеи = КЛ(Р— где Р = (U — U„) Р о риала;

К вЂ” коэффициент пропорциональности;

U ; U ; U -величины напряжений на пьезокера- мическом элементе, соответствующие максимальным значениям светового потока. (21) 3709826/25-28 (22) 11.03.84 (46) 15„09.85. Бюл. Р 34 (72) Ю.В.Коломийцев, В.А.Веснина, Ю.А.Мясников и Л.Н.Пивоварова (53) 531.717.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 508670, G 01 В 11/30, 1976.

Tolansky S. Multiple-beam interfегоmetry of surfaces and films.

Метй York, 1970, р. 140 — 142 ° (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОЛИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ, заключающийся в том, что устанавливают над контролируемой поверхностью об»: разцовую плоскопараллельную .пластину с нанесенным на ее поверхность полупрозрачным покрытием, обращенную покрытием к контролируемому объекту, направляют на контролируемую поверхность через плоскопараллельную пластину монохроматическое излучение и определяют шероховатость поверхности, отличающийся тем, что, с целью контроля шероховатости и сверхгладких оптических поверхностей, предварительно закрепляют плоскопарал. лельную пластину на пьезокерамическом элементе, ориентируют пластину и

„„SU„„1179105 А контролируемую поверхность параллельно друг относительно друга, изменяют величину зазора между пластиной и контролируемой поверхностью, подавая напряжение постоянного и переменного значений на пьезокерамический элемент, трижды последовательно регистрируют величину напряжения, соответствующего максимальным значениям светового потока, отраженного от контролируемой.поверхностипри изменении зазора, и определяют среднее значение высоты шероховатости поверхности из зависимости

1179105

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения па- . раметров шероховатости сверхгладких поверхностей выше 14 класса, таких как поверхности зеркал и прецизионных изделий.

О

Целью изобретения является контроль шероховатости и сверхгладких оптических поверхностей. 10

На фиг. 1 представлена принципиальная схема осуществления данного способа; на фиг. 2 — функциональная зависимость расчетного значения параметра (Р„) от коэффициента отражения; 15 на фпг. 3 — функциональная зависимость интенсивности света от расстояния между контролируемой поверхностью и эталонной пластиной.

Для осуществления способа исполь- 20 зуют источник 1 монохроматического излучения, например Не — Ne-лазер, светоотделительную пластину 2, плоскопараллельную пластину 3, поверхности которой изготовлены с высокой точ- я5 ностью (выше 0,01Л) и на поверхность

4 которой нанесено полупрозрачное отражающее покрытие, контролируемая поверхность 5, пьезокерамический элемент 6, источники переменного 7

30 и постоянного 8 .напряжений, вольтметр 9 постоянного напряжения, диафрагм 10 с малым отверстием, фотоприемник 11, усилитель 12, блок 13 выделения максимального зна35 чения амплитудного переменного сигнала.

Контроль шероховатости осуществляют следующим образом.

Монохроматический параллельный све40 товой гучок от источника 1, пройдя светоделительную пластину 2 и плос- -. копараллельную пластину 3, попадает на контролируемую поверхность 5. В . тонком плоскопараллельном воздушном слое между поверхностями 4 и 5 происходит многократное отражение пучков лучей. Отраженные пучки интерферируют и направляются пластиной 2 на фотоприемник 11. С фотоприемника усилен50 ный усилителем 12 сигнал подается на блок I 3 ..

В результате многолучевой интер ференции в отраженном свете освещенность I наблюдаемого участка поверх.ности определяется из зависимости

4R sin (Яс1/й)

Д: ЦТ+ 4R»na(2 /P) где d — толщина воздушного промежутка между контролируемой поверхностью 5 и полупрозрачным отражающим покрытием 4;

R — коэффициент отражения поверхностей; и — длина волны используемого излучения.

Зависимость I от величины воздушного промежутка d приведена на фиг. 3. Расстояние d — d между соседними мини3 1 мумами равно Л/2.

При подаче на пьезокерамический элемент постоянного напряжения U от источника 8 изменяется толщина воздушного промежутка между поверхностями 4 и 5, что приводит к изменению светового потока, падающего на фотоприемник, и, следовательно, величины сигнала на его выходе,. изменяют постоянное напряжение U так, чтобы в плоскости фотоприемника последовательно проходили периоды интерференционной картины, измеряют с помощью вольтметра 9 те значения U,,U,,U

1 2 при которых величина сигнала на выходе фотоприемника максимальна, что соответствует таким значениям d npu которых крутизна кривой I(d) максимальна.

Одновременно с постоянным подают переменное напряжение на пьезокерамический элемент от источника 7, что приводит к гармоническому изменению расстояний между поверхностями 4 и 5, вызывая появление переменной составляющей фототока на выходе фотоприемника 11, по которой и проводят определение максимального сигнала.

При наличии микронеровностей на контролируемой поверхности, имеющих разную высоту, возникает множество интерференционных минимумов, смещенных друг относительно друга на разные расстояния. В результате наблюдают один расширенный минимум. Величина расширения минимума, выраженная в длинах волн, равна 21i/й, где h максимальное значение высоты неровностей.

Ширину интерференционного минимума характеризуют через величину максимального значения выходного электрического сигнала фотоприемника, что позволяет легко и с высокой точностью зафиксировать расстояние между соседними точками перегиба кривой за3 11791 висимости освещенности интерференционной картины от толщины воздушного промежутка между поверхностями 4 и 5.

Учитывая, что для малых значений d в пьезоэлементе зависимость d от U линейна, ширину интерференционного минимума определяют из отношения

d2 — d Ug — U

d9 - d1 ПЗ вЂ” ц1

Измеренное значение P сравнивают с расчетным значением Рд для идеальной поверхности контролируемого объекта, изготовленного из этого же материала, что и контролируемая поверхность. Коэффициенты отражения К 15 идеальных поверхностей различных металлов известны, что позволяет вычислить значение P при различных К .

05 4

Данная зависимость приведена на фиг. 2.

Среднее значение высоты нерсвностей h на контролируемой поверхности находят по формуле

P ) в где К вЂ” коэффициент пропорциональнос ти, который зависит от технологии обработки контролируемой поверхности.

При сравнении поверхностей из одного и того же материала и обработанных по одинаковому техпроцессу разность высот неровностей определяется как а1 КИР1 Р2) rpe p H p — вычисленные параметры.

1179%5

0,7

0,У

0,Ю

Составитель Н.Захарова

Техред M.Íàäü Корректор А.Обручар

Редактор И.Рыбченко

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 5650/39 Тираж 651

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5