Способ определения шероховатости

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения параметров шероховатости поверхностей. Целью изобретения является повышение информативности за счет увеличения числа определяемых параметров шероховатости и повышения точности за счет устранения влияния макрогеометрических отклонений поверхности при определении шероховатости , имеющей периодическую составляющую в виде борозд. Для этого освещают контролируемую поверхность 5 пучком 4 монохроматического излучения от источника 1 и в плоскости освещения, перпендикулярной бороздам шероховатости, регистрирзлот экстремальные значения распределения интенсивности рассеянного поверхностью 5 излучения. По получен-, ным данным рассчитывают средний шаг, среднее квадратичное отклонение и длину корреляции неровностей, а также средний угол наклона боковых сторон неровностей. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИКAi (19) (И) (59 4 С 01 В ll 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2)) 4126629/24-28 (22) 16.06.86 (46) 30.01.89.Бюл. Р 4 (71) Северо-западный заочный политехнический институт (72} Ю.P.Âèòåíáåðã, А.Д.Терехов и И.А.Торчинский (53) 531.717.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1040895, кл. G 01 В ll/30, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения параметров шероховатости поверхностей. Целью изобретения является повьппение информативности за счет увеличения числа определяемых параметров шероховатости и повышения точности эа счет устранения влияния макрогеометрических отклонений поверхности при определении шероховатости, имеющей периодическую составляющую в ниде борозд. Для этого освещают контролируемую поверхность 5 пучком 4 монохроматического излучения от источника 1 и в плоскости освещения, перпендикулярной бороздам шероховатости, регистрируют экстремальные значения распределения интенсивности рассеянного поверхностью 5 излучения. По получен-. ным данным рассчитывают средний шаг, среднее квадратичное отклонение и длину корреляции неровностей, а также средний угол наклона боковых сторон неровностей. 1 ил.

1455234

1п(Х„,) f (tg 8„„ /2), где m - порядковый номер максимума интенсивности рассеянного излучения Е„„

6щ - его угловое положение, определяют по ней, tg RI — угол наклона прямой, являющейся графиком этой зависимости.

Параметры шероховатости рассчитывают из соотношений:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения шероховатости обработанных поверхностей с большим диапазо5 ном высот неровностей, имеющих периодическую составляющую.

Цель изобретения — повышение информативности эа счет увеличения числа определяемых параметров шероховатости и повышение точности эа счет исключения влияния микрогеометрических отклонений поверхности при

1 определении шероховатости поверхностей, имеющих периодическую составляющую в виде борозд.

На чертеже изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, с ходом излучения в нем.

Устройство содержит источник i монохроматического светового потока, фотоприемник 2 и отсчетную шкалу 3 углов, позицией 4 обозначен световой поток (пучок), нормально освещающий контролируемую поверхность 5 объ- 25 екта 6, а позицией 7 — рассеянный световой поток.

Способ осуществляют следующим образом.

От источника 1 монохроматическо- 30

ro света с длинбй волны % направляют световой поток 4 нормально к контролируемой поверхности 5 изделия 6.

Интенсивность рассеянного светового потока 7 регистрируют фотоприемником 2 в плоскости, перпендикулярной бороздам шероховатости . Вращают фотоприемник

2 в этой плоскости и определяют по шкале 3 значение углов 6 „ и 6,„,.„ при которых интенсивность рассеянного 40 света максимальна и минимальна, а также регистрируют величины максимумов интенсивности I o„.

Затем по полученным данным определяют параметры шероховатости. Для 45 этого строят зависимость средний шаг неровностей:

m%

Т =

sin 9 среднее квадратичное отклонение неровностей:

Т 0 5

2 tgf длина 1 корреляции неровностей

01c(— -) 02

Ъ1

1 Э средний угол 1 наклона боковых сторон неровностей:

tg 3 — = 2 (- — ).

Теоретическое обоснование способа заключается в следующем.

Если рассеивающая поверхность является гладкой, а сами шероховатости достаточно большими, т ° е. выполняется условие сое 9 от /- 1КЦ (/э (1 интенсивность рассеянного света в данном направлении света; постоянная; волновой вектор падающего где I

К= С К света; волновой вектор рассеянного к=як света; единичный вектор в направлении падающего света; единичный вектор в направлении рассеянного света; номинальная площадь рассеивающей поверхности;

S„ где 0 — угол падения;

К = (— волновое число;

2 i — длина волны падающего света; — локальный радиус кривизны микронеровностей, то для расчета индикатриссы рассеянного света можно пользоваться методом касательной плоскости. В этом случае индикатрисса рассеянного света описывается зависимостью

Ф

Ф, и «Ф

Е(К К ) - С -,--S а(Я

Я ) (2)

Я

4552

Я вЂ” плотность распределения тангенса угла наклона боковых сторон микронеровностей:

34 е e) «сов (и, ) ехР - (с/1) 1 (4) 2 !) где (,) =

1О

Т средний период микронеровностей; длина корреляции; расстояние между двумя точками рассеивающей поверхности в направлении оси Х.

Z = Z(x), (3) 20 если ось Z направлена перпендикулярно бороздам шероховатости, В этих

С 2 24 Э ++ (" I (!асс)э9) соз 6 /2 х !+2 соз(2))п — ainQ) ехр -4!! и (!+созО) (— -) )) (5)

Т 2

К!.) г11

1) 1 !. уе )) где 1 б лить средний период микронеронностей Т, Из соотношения (5) видно, что если по оси ординат откладывать

1п(1 cos 9 /2), Я (где Im — максимальные значения

40 интенсивности) как функцию д 6„„ /2, то должна получиться прямая линия.

Второе слагаемое! 4 — -(tg 8П/ a ) (— -)

45 24 1 KG (!+сое9) в показателе экспоненты намного меньше первого, поэтому им в дальнейшем пренебрегают. Из тангенса угла наклона tg g кривой In(I„) как

50 функции tg 8m /2, можно определить среднее значение величины!

/tgf /

2 (яР)

55 а поскольку — — sin8m= m(m 0, !,2 ° ), (6)

Т! Т > 2 )! э (8) то, используя зависимости (6).t 2> т ((» О() К величина проекции вектора на нормаль к поверхности 8

q — проекиця вектора q на по-! верхность Я

После операции точения, доводки, шлифования и строгания обработанная поверхность имеет ярко выраженную аниэотропию, т.е. уравнение рассеивающей поверхности описывается функ-. цией — длина корреляции; — среднеквадратическая высота микронеровностей.

Слагаемые под знаком суммы в (5) быстро уменьшаются с ростом числа и, Из зависимости (5) видно, что распределение интенсивности рассеянного света по направлениям должно получить осциллирующий характер. Действительно, при целых значениях

Т

sin8 = ш

Ъ все члены суммы в (5) имеют одну и ту же фазу, что приводит к появлению максимумов и минимумов на индикатриссе рассеяния при определенных углах 9 = 9 . Индикатрисса рассеяния

fII в этом случае аналогична спектру рассеяния на периодической поверхности. Направления максимумов определяются соотношением

Таким образом, зная длину !! волны падающего света по измерению углового расстояния 9 между двумя со-" седними максимумами, можно опредеслучаях рассеивающая поверхность описывается нормальной случайной функцией с корреляционной функцией, имеющей периодическую составляющую вида

При условииЯ1 )> 1, т.е. при нормальном падении (чтобы исключить затенение), зависимость (2) для корреляционной функции (4) принимает вид

01 — — 02

Кб

1 t (9) 15

Корректор С.Черни

;Заказ 7446/49 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r . .Ужгород, ул. Проектная, 5 14552 и (8), можно определить среднеквадратическую высоту 5 неровностей исследуемой поверхности .

Для оценки параметра 1 — длины кор5 реляции, необходимо сопоставить теоретические зависимости, построенные согласно соотношению (S) с экспериментальными индикатриссами.

Из сопоставления расчетов с инди- i0 катриссами рассеяния шероховатости поверхностей (7-11)-го классов чис-. ! тоты следует, что, !

Таким образом, сопоставление теоi ретического расчета (при известных

9, а следовательно, и

2 ii

К ---- )

9 !

; Т, определенным иэ опыта по,формуле (6), и 5, определенным из опыта по ! формуле (8)) с конкретной индикатрис-. сой позволяет найти точное значение 1 либо пользоваться оценкой (9) для (7"11)-ro классов чистоты.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет измерить четыре параСоставитель В.Бахтин

Редактор А.Ревин Техред М. Ходанич

34 6 метра шероховатости: Я, Т, tg Р и 1, а также повысить точность за счет исключения влияния макрогеометрических отклонений контролируемой поверхности.

Формула изобретения

Способ определения шероховатости, заключающийся в том, что освещают пучком монохроматического излучения контролируемую поверхность и анализируют распределение интенсивности рассеянного этой поверхностью излучения, по которому судят о параметрах шероховатости, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения информативности и точности при определении параметров шероховатости, имеющей периодическую составляющую в виде борозд, освещение осуществляют нормально к контролируемой поверхности, а анализ распределения интенсивности осуществляют в плоскости освещения, перпендикулярной бороздам шероховатости путем регистрации величины и угловых положений экстремальных значений распределения рассеянного поверхностью излучения.