|
По технологии шлифовки и полировки
стекла необходимо установить степень шероховатости шлифованной поверхности,
так как от этого зависит продолжительность процесса полировки. Шероховатость
поверхности можно определит]: или качественными сравнительными испытаниями
или количественным измерением. В первом случае качество шлифованной
поверхности сравнивается со стандартной поверхностью. Па этом принципе
основано применение микроскопа — компаратора
Микроскоп — компаратор «Компаракс» имеет один окуляр и
тубус. Он предназначен для сравнения качества поверхности. Оптическая схема
микроскопа показана на 97. Световой луч лампы низкого напряжения А
падает на полупрозрачный кубик В, где он разделяется. Одна чисть освещает
испытываемый предмет, а другая- сравниваемый образец. Оптичеекая система
микроскопа состоит из объективн С и окуляра D и заострена на плоскость
наблюдаемой и сравниваемой поверхностей. По наведении обоих образцов на
диафрагму £ можно наблюдать в окуляре одновременно обе поверхности, из
которых кнждан заполняет половину поля зрения микроскопа. Диоптрически
заострение осуществляется путем передвижения окуляра, в окулярном тубусе.
Двойной осветитель позволяет производить наблюдение как в прямом
(перпендикулярном) свете, так и под углом 45ft. Прямое освещение используют
для тонко шлифованной поверхности, а боковое—для поверхностей с большой
шероховатостью. Соответствующий выбор окуляра дает 12- и даже 45-кратное
увеличение. Сравнительные эталоны вкладываются в специальный зажим.
Оптическим устройством для измерения шероховатости
поверхности является микроскоп Шмальца-Линника; он основан на принципе
светового сечения.
Свет от источника низкого напряжения 1 проходит через щель
2 в объектив Зг который отбрасывает уменьшенное заостренное изображение щели
под углом 45° па измеряемую поверхность 4. Наблюдательный тубус находится на
той же плоскости, что и осветитель, однако нх оси расположены под прямым
углом. Прямой луч, отображающий щель в зрительном поле микроскопа*
деформируется в зависимости от неровностей поверхности: в окуляре мы
наблюдаем сечение под углом 45л между с вето ной полосой и измеряемой
поверхностью. Наблюдательный тубус, состоящий из объектива 5 и окулярного
микрометра 6, является собственно измерительным микроскопом, при помоги и
которого определяют глубину и ширину неровностей. Двойной
микроскоп, выпускаемый фирмой VHB К. Цейсс позволяет
замерять глубину неровностей в диапазоне 0,5—50 мк. Экспериментально било
установлено» что максимальная погрешность микроскопа составляет ± (0,007 +
0,03 h), где h — высота измеренного профиля в мк.
Контактные профилометры измеряют шероховатость
поверхности ^ острием высокой чувствительности, которое
скользит по измеряемой поверхности, фиксируя все ее неровности. Движение
острия усили- £ # t 1 настсл и регистрируется специальным записывающим
устройством. По настройке профилометра можно получить данные о средней
шероховатости или полную профило- грамму записи измеряемой поверхности.
Наиболее известные профилометры: английский Telysurf,
немецкий Perth—о—Meter, советский Калибр и чехословацкий Somet; все
tSjffclK^B^Ef^.-i они с мастиковым соединением. При работе движения
измерительного острия вызывают изменения индуктивности, емкости или
омического сопротивления мостика, питаемого током с переменным на- 99. Л пой ной микроскоп
пряжением высокой частоты. Эти фирмы VEB К Цейсса изменения нарушают
равновесие
уравновешенного мостика и в его диагональной ветке
возникает измерительное напряжение которое передается на усилитель.
Мостик получает питание от несущего напряжения генератора
А, несущая частота колеблется в пределах 5—15 кгц. Контактное острие / жестко
соединено с якорем 2. Отклонение острия поворачивает якорь в поле двух
катушек 3 и 4 и тем самым меняет индуктивность обеих обмоток- При
уравновешенном мостики между В и С пет никакого напряжения; изменение
индуктивности катушек возбуждает измерительное напряжение Um, которое
усиливается усилителем D. Амплитуда измерительного напряжения пропорциональна
отклонению острия; частота измерительного напряжения такая же, кик и несущая
частота. Такое же соединение предусмотрено для мостика с переменной емкостью
и для мостика с переменным омическим сопротивлением.
Профилей метр So met выпу- D скиетсн двух типов: для цехо-
вых и лабораторных измерений. Лабораторный прибор состоит из: предметного
столика измерительной головки 2, датчика Зу электронной части 4,
записывающего устройства .5, интегратора б и рабочего стола 7.
Блок датчика состоит из цилиндр ического тела, в котором
находится индукционное устройство, и чувствительного острия. В качестве
чувствительного острия используют четырех- гранную алмазную пирамиду с углом
у вершины 90° и радиусом кривизны г = З-г-П мк, которая вместе с плечом
датчика находится в защитном кожухе. Давление измерительного острия на
поверхность составляет 0,1—0,15 г.
Лабораторный прибор снабжен двумя датчиками: относительным
и абсолютным. Относительный датчик имеет на определенном расстоянии перед
измерительным острием опорную ножку с радиусом г —25 мм^ которая прикаснется
к верхушкам неровностей, описывая огибающую кривую. Эти кривая при измерении
относительным датчиком является основной, к которой относят все измеренные
значения неровностей поверхности.
Профиль поверхности, записанный профилометром, несколько
неточен, так как при этом не зафиксированы пологие волнистые неровности.
Измерения шероховатых поверхностей с отдельными крупными
выступами не рекомендуется производить относительным датчиком, который может
исказить запись, в особенности при очень короткий измерительной трассе.
Относительный датчик поставляется как для производственного» так и для
лабораторного прибора- Абсолютным датчиком снабжается только лабоpa торный
прибор. Абсолютный датчик не имеет опорной ножки, неровности, записанные
измерительным острием, относятся
К пути, пройденному плечом» которое при максимальном
сдвиге имеет отклонение +0,3 мк от идеальной плоскости. Поэтому абсолютным
датчиком можно измерять не только шероховатость поверхности, но и
поверхностную волнистость или отклонения поверхности от идеальной плоскости.
Измерительная головка состоит из направляющей, двигателя с
приводом на датчик и системы контактов соединения электрического контура. Па
торцевой стенке направляющей закреплен датчик, который совершает
прямолинейное движение в горизонтальной плоскости равное 50 мм. Асинхронный
электродвигатель примерно на 24 е, помещенный в головке, имеет коробку
переднч, дающую две скорости для графических записей и одну- для
интегрирования.
Электронная часть помещается в рабочем столе и состоит из
узла (силового трансформатора с преобразователем) генератора электрического
мостика и электронного трехкаскадного усилителя детектора, оконечного каскада
для записывающего устройства и интегрирующего каскада.
Специальное устройство записывает профилограмму чернилами
на регистрационную бумагу шириной 75 мм. Скорость движения ленты регулируется с
помощью двигателя через коробку скоростей.
Интегратор — это, по существу, демпфированный
магнитоэлектрический гальванометр, записывающий среднеарифметическое
отклонение от средней линии Rfl. Скорость интегрирования регулируется
посредством коробки передач, помещенной в измерительной головке, путь
интегрирования может составлять 1,8 или 3,6 мм. Общий путь датчика
при этом равняется 2,5 или 5,0
мм. Значения интегрирования RfI можно измерять в двух
диапазонах: для шага неровностей менее 0,4 мм и шага неровностей менее 0,1 мм. Если шаг
неровности более 0,4 мм,
то величину Ra нужно подсчитать по профилограмме и высоте неровности Rz на
основании соотношения: lgRz : : 0,65 + 0,97
Оба типа профиломстра Somet позволяют получить
вертикальное увеличение 200—50 000 в восьми диапазонах и горизонтальное
увеличение 50—400 в четырех диапазонах. При использовании относительного
датчика опорная ножка устраняет влияние окружающих вибраций и ударов» что
дает возможность работать с максимальным вертикальным увеличением. Абсолютный
датчик, наоборот, чрезвычайно чувствителен ко всем внешним импульсам, поэтому
замеры можно производить только при увеличениях до 10 000.
Для измерения изогнутых поверхностей применяют дополнительное
радиусное устройство, которое можно закрепить на измерительной голоске
прибора. Измеряемый предмет закрепляют на предметном столе так, чтобы при
движении датчики он оставался неподвижным, и после достаточного накала
электронной части профилометра устанавливают необходимое вертикальное и
горизонтальное увеличение. Выбор вертикального увеличения зивисит от
шероховатости поверхности; для определенной поверхности увеличение можно
доводить дез максимума, при котором графическая запись будет занимать две трети
регистрационной бумаги.
Измеряемая поверхность должна быть тщательно очищена, па
нее устанавливается острие датчика, определяется длина измеряемого участка,
нключается регистрирующее устройство и двигатель. Измеряющее острие начинает
двигаться по измеряемой поверхности, отмечая все ее неровности; электронное
устройство передает все колебания острия записывающему устройству, которое
наносит кривую профиля поверхности на лепту регистрационной бумаги.
При обработке профилограммы определяют прежде всего среднюю
линию М. Эта прямая, проходящая в пределах измеряемого участки через весь
геометрический профиль, разделяет его тик, чтобы сумма квадратов отклонений
профиля от средней линии была минимальной. При помощи средней линии можно
определить максимальную высоту неровности Rm<ix. Они определяется
расстоянием между двумя прямыми параллельными средней линии, из которых одни
проходит через самые высшие точки выступов, а другая - через самые низкие
места углублений данного профиля Эти значения наиболее харик- терны для
определения шероховатости поверхности стекли.
Среднеарифметическое отклонение от средней линии профиля
Rn определяют кик среднее простых значений расстояния точек уУг -У*
измеренного профиля от средней линии. Длина I является так называемой
основной длиной, т- е. длиной участка на поверхности, где измеряется
шероховатость и которая не имеет других видов неровности, например
поверхностной волнистости.
Величина определяется при интегральном измерении
поверхности; при этом применяют более высокую скорость записи, регистрирующий
прибор отключают и измеренные значения отсчитавают на интеграторе. Здесь
следует подчеркнуть, что значения Rn могут быть одинаковыми для двух различно
обработанных поверхностей. Для полного количественного измерения качества поверхности
необходимо определение интегрирующих значений дополнить графической записью
измеряемого участка.
При длительной работе контактного профилометра могут
произойти изменения в настройке электронной системы, что приведет к искажению
графической записи и результатов интегрального измерения. Поэтому время от
времени необходимо контролировать настройку профилометра.
|