SU1455234A1

SU1455234A1 - Способ определени шероховатости

Info

Publication number: SU1455234A1
Application number: SU864126629A
Authority: SU
Inventors: Юрий Рувимович Витенберг; Алексей Дмитриевич Терехов; Исаак Александрович Торчинский
Original assignee: Северо-Западный Заочный Политехнический Институт
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1989-01-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл определени параметров шероховатости поверхностей. Целью изобретени вл етс повышение информативности за счет увеличени числа определ емых параметров шероховатости и повы- шени точности за счет устранени вли ни макрогеометрических отклонений поверхности при определении шероховатости , имеющей периодическую составл ющую в виде борозд. Дл этого освещают контролируемую поверхность 5 пучком 4 монохроматического излучени от источника 1 и в плоскости освещени , перпендикул рной бороздам шероховатости, регист- рирзлот экстремальные значени распределени интенсивности рассе нного поверхностью 5 излучени . По получен-, ным данным рассчитывают средний шаг, среднее квадратичное отклонение и длину коррел ции неровностей, а также средний угол наклона боковых сторон неровностей. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс к измериельной технике и предназначено дл змерени шероховатости обработаных поверхностей с большим диапазо- j ом высот неровностей, имеющих перидическую составл ющую.

Цель изобретени - повьшение инормативности за счет увеличени исла определ емых параметров шеро- Q ов.атости и повьппение точности за счет исключени вли ни микрогеометрических отклонений поверхности при определении гаероховатости поверхностей , имеющих периодическую состав- 15 л ющую в виде борозд.

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

Устройство содержит источник 1 20 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 - рассе нный световой поток.

Способ осуществл ют следующим образом.

От источника 1 монохроматическо- ЗО го света с длиной волны X направл ют световой поток 4 нормально к контролируемой поверхности 5 издели 6. Интенсивность рассе нного светового потока 7 регистрируют фотоприемником 2 j в плоскости, перпендикул рной бороздам шероховатости . Вращают фотоприемник 2 в этой плоскости и определ ют по шкале 3 значение углов б иб, ;„, при которых интенсивность рассе нногодд света максимальна и минимальна, а также регистрируют величины максимумов интенсивности 1щд.

Затем по полученным данным определ ют параметры шероховатости. Дл 45 этого стро т зависимость

1п(у f(), где га - пор дковый номер максимума

интенсивности рассе нного излучени 1,„,

0„ - его угловое положение, определ ют по ней,

tp )г - угол наклона пр мой, вл - ющейс графиком зтой зависимости .

Параметры шероховатости рассчитывают из соотношений:

средний шаг неровностей:

т HlA

sine

среднее квадратичное отклонение неровностей:

длина 1 коррел ции неровностей

т( 0,1(-)0,2;

средний угол 8 наклона боковых сторон неровностей:

G

tg 4 (-|-).

Теоретическое обоснование способа заключаетс в следующем.

Если рассеивающа поверхность вл етс гладкой, а сами шероховатости достаточно большими, т.е. выполн етс условие

со80, VyKQ,

(1)

где GO - угол падени ;

К волновое число;

f - длина волны падающего

света;

Q - локальный радиус кривизны микронеровностей, то дл расчета индикатриссы рассе нного света можно пользоватьс методом касательной плоскости. В этом случае индикатрисса рассе нного света описьшаетс зависимостью

Кк- х ) С ,co(f

--ll-), 2)

q-j.

где I - интенсивность рассе нного света в данном направлении света;

С - посто нна ; 1 gi/K - ВОЛНОВОЙ вектор падающего

света; - волновой вектор рассе нного

света;

uL - единичный вектор в направлении падающего света; (5 - единичный вектор в направлении рассе нного света; Sp - номинальна площадь рассеивающей поверхности;

CD - плотность распределени тангенса угла наклона боковых сторон микронеровностей:

If ф-) К; q, - величина проекции вектора

q на нормаль к поверхности R ;

q - проекиц вектора q на поверхность Sp.

После операции точени , доводки, шлифовани и строгани обработанна поверхность имеет рко выраженную анизотропию, т.е. уравнение рассеивающей поверхности описьшаетс функ-. цией

Z Z(x),(3)

если ось Z направлена перпендикул рно бороздам шероховатости. В этих

5

случа х рассеивающа поверхность описываетс нормальной случайной функцией с коррел ционной функцией, имеющей периодическую составл ющую вида

f(C-)«cos(coC ) (Г/1)Ч,

(4)

0 где С0 --2

т

Т

1 е

- средний период микронеровностей; длина коррел ции; рассто ние между двум точками рассеивающей поверхности в направлении оси X.

При условии со 1 1, т.е. при нормальном падении (чтобы исключить затенение ) , зависимость (2) дл коррел ционной функции (4) принимает вид

®

-l(t3e/,/coG)f(t3e/,/cocr)XV.G) or

00

1 1

cos(2lrn sin9) exp -4lr n l+cose)(7)

К

cce-

где 1 - длина коррел ции;

С5 - среднеквадратическа высота микронеровностей. Слагаемые под знаком суммы в (5) быстро уменьшаютс с ростом числа п. Из зависимости (5) видно, что распределение интенсивности рассе нного света по направлени м должно получить осциллирующий характер. Действительно , при целых значени х

1 . д

-г- sin У

m

все члены суммы в (5) имеют одну и ту же фазу, что приводит к по влению максимумов и минимумов на инди- катриссе рассе ни при определенных углах б . Индикатрисса рассе ни в этом случае аналогична спектру рассе ни на периодической поверхности . Направлени максимумов определ ютс соотношением

--- sin6

ni(m-0,l,2... ), (6)

Таким образом, зна длину волны падающего света по измерению углового рассто ни 9 между двум соседними максимумами, можно опреде7 )

cce- JJ

(5)

35

лить средний период микронероннос- тей Т.

Из соотнртени (5) видно, что если по оси ординат откладывать

- ln(),

(где 1 - максимальные значени 40интенсивности) как функцию , то должна получитьс пр ма лини . Второе слагаемое

45 2Г(ёб/) 4-) (ibse) в показателе экспоненты намного меньше первого, поэтому им в дальнейшем пренебрегают. Из тангенса угла наклона tg J кривой In(I) как

функции tg 6,,,/2, можно определить среднее значение величины

5

а поскольку

j

axf

I

2

Т 21ГС

1

(саО-)

:i

(7)

(8)

то, использу зависимости (6).П 4

1455234

и (8), можно определить среднеквад- ратическую высоту С неровностей исследуемой поверхности .

Дл оценки параметра 1 - длины коррел ции , необходимо сопоставить теоретические зависимости, построенные согласно соотношению (5) с экспериментальными индикатриссами.

Из сопоставлени расчетов с индикатриссами рассе ни шероховатости поверхностей (7-И)-го классов чистоты следует, что.

. KGL С01

0,2

(9) 15

Таким образом, сопоставление теоретического расчета (при известных X а следовательно, и

К

21 Т

-л

т, определенным из опыта по формуле (6), и (5 , определенным из опыта по формуле (8)) с конкретной индикатрис- сой позвол ет найти точное значение 1 либо пользоватьс оценкой (9) дл (7-П)-гр классов чистоты.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет измерит четыре пара

5

0

25

Claims

метра шероховатости: С5 , Т, tgo и 1, а также повысить точность за счет исключени вли ни макрогео- метрических отклонений контролируемой поверхности. I Формула изобретени

Способ определени шероховатости , заключающийс в том, что освещают пучком монохроматического излучени контролируемую поверхность и анализируют распределение интенсивности рассе нного этой поверхностью излучени , по которому суд т о параметрах шероховатости, о т л и - ч ающийс тем, что, с целью повьш ени информативности и точности при определении параметров шероховатости, имеющей периодическую составл ющую в виде борозд, освещение осуществл ют нормально к контролируемой поверхности, а анализ распределени интенсивности осуществл ют в плоскости освещени , перпендикул рной бороздам шероховатости путем регистрации величины и угловых положений экстремальных значений распределени рассе нного поверхностью излучени .