close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3936

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3936
(13)
C1
(51)
(12)
7
G 01B 5/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ КОНТРОЛЯ МИКРОГЕОМЕТРИИ ПОВЕРХНОСТИ И
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: 950290
(22) 1995.06.09
(46) 2001.06.30
(71) Заявитель:
Белорусский
государственный
университет информатики и радиоэлектроники
(BY)
(72) Автор: Горохов В.А. (BY)
(73) Патентообладатель:
Белорусский
государственный университет
информатики
и
радиоэлектроники (BY)
(57)
1. Способ контроля микрогеометрии поверхности с помощью средства с игольчатым щупом, который
поджимают с постоянной силой к контролируемой поверхности, перемещают относительно нее в заданных
направлениях, фиксируют количество и величину его тангенциальных отклонений, отличающийся тем, что
перемещение щупа осуществляют под углом ω к оси цилиндрической поверхности контролируемой детали,
определяемым при обработке поверхности точением по формуле:
ω = 30°±arctg(s/πd),
где s - подача резца на оборот заготовки;
d - диаметр обработанной поверхности;
знак (+) соответствует вращению контролируемой детали в направлении, совпадающем с направлением
вращения заготовки при обработке;
знак (-) соответствует вращению детали в обратном направлении, определяют скорость вращения vв по
формуле:
vв = v0tgω,
где v0 - скорость перемещения щупа в осевом направлении, которую выбирают по паспорту профилографапрофилометра, определяют частоту вращения детали по формуле:
Фиг. 1
BY 3936 C1
nв = 1000vв/πd,
фиксируют число Nв встреч щупа с подвнутренними неровностями (ПН), вычисляют плотность Nп расположения ПН по формуле:
Nп = l,33(Nвcosω/l)2,
где l -базовая длина, которую выбирают по паспорту базового профилографа-профилометра, определяют
значения превышения hп ПН над высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz из выражения:
hп = l2cosω (l-cosα2)-Rz,
где l2 - исходная длина горизонтального плеча Г-образного рычага;
α2 - угол отклонения щупа при встрече с ПН, а среднее значение превышения hn cp вычисляют по формуле:
h n ср =
NB
¦ h пi / N в .
i =1
2. Устройство для контроля микрогеометрии поверхности, содержащее корпус, кронштейн, Г-образный
рычаг, установленный с возможностью качания, щуп, образующая конуса которого совпадает с осью отверстия
вертикального плеча Г-образного рычага, и отсчетно-регистрирующую часть, отличающееся тем, что кронштейн выполнен из неподвижного и поворотного элементов, с возможностью фиксации последнего в повернутом на угол ω положении, горизонтальное плечо Г-образного рычага выполнено в виде сектора с углом
80°, а действующая длина горизонтального плеча рычага в направлении плоскости его качания имеет значение l2cosω.
(56)
SU 1665216 A1, 1991.
SU 1226008 A, 1986.
RU 2036412 C1, 1995.
RU 2029225 С1,1995.
EP 0330526 A1, 1989.
JP 06347204, 1994.
Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости
поверхности. - М.: Машиностроение, 1978. - С. 130-131.
Изобретение относится к методам и средствам контроля микрогеометрии поверхностей прецизионных
деталей преимущественно из вязкопластичных материалов, используемых в высокоточных машинах, приборах точной механики и автоматики, других изделий машино- и приборостроения.
Известны способы контроля микрогеометрии поверхностей деталей с помощью щупов в виде игл с коническими рабочими поверхностями, трассирующими в поджатом состоянии по контролируемой цилиндрической
поверхности в осевом направлении с определенной скоростью [1].
Известны устройства в виде профилографов-профилометров, в которых механические вертикальные отклонения щупа переводятся в пропорциональные отклонениям электрические сигналы, усиливаются и обобщаются в показываемые на шкальных приборах параметры микрогеометрии или записывается на
записывающих приборах в виде профилограмм [1].
Недостатками существующих способов и устройств являются ограниченные возможности, связанные с
контролем микрогеометрии поверхностей лишь в одном направлении (вдоль оси цилиндрической поверхности) и невозможностью оценки микрогеометрии в перпендикулярном направлении, что необходимо для
формирования площадных характеристик микрорельефа контролируемых поверхностей. Существующими
способами и устройствами невозможно выявлять наличие, плотность расположения и превышение над высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz подвнутренних неровностей (ПН), которые составляют сущность микрогеометрии вязкопластичных материалов (жаропрочных и коррозионностойких сталей,
титановых, никелевых, железоникелевых и других сплавов) и оказывают решающее влияние на эксплуатационные свойства прецизионных деталей машин, приборов и других высокоточных изделий.
Наиболее близкими по технической сущности и обеспечиваемому эффекту является способ контроля качества поверхностей и устройства [2, 3], с помощью которых можно выявлять наличие или отсутствие ПН,
их высотные характеристики и плотность расположения на поверхностях прецизионных деталей. Однако такой контроль является малодостоверным и неточным, так как в показатели контроля каждого из двух на2
BY 3936 C1
правлений могут входить одни и те же ПН, зафиксированные как при продольном, так и при поперечном
трассировании щупа осуществляются последовательно, для чего требуется переналадка устройства контроля
микрогеометрии в поперечном оси цилиндрической поверхности направлении возникает необходимость трассирования 3,3...5 раз и более, так как в продольном оси направлении характеристики ПН претерпевают изменения из-за затупления резцов, изменения сил, температурных и других условий резания. Наиболее близкое по
сути и конструкции устройство не позволяет осуществлять поворот щупа для контроля цилиндрических поверхностей в направлениях вдоль оси цилиндра.
Задачей настоящего изобретения является получение технического результата, который выражается в повышении достоверности и производительности контроля, расширении технологических возможностей.
Поставленная задача решается за счет того, что используют способ контроля микрогеометрии поверхностей с помощью средства с игольчатым щупом, который поджимают с постоянной силой к контролируемой
поверхности, перемещают относительно нее в заданных направлениях, фиксируют количество и величину
его тангенциальных отклонений, отличающийся тем, что относительное перемещение щупа осуществляют
под углом ω к оси цилиндрической поверхности контролируемой детали, определяемым при обработке поверхности точением по формуле: ω = 30°±arctg (s/πd), где s - подача на оборот заготовки, d - диаметр обработанной поверхности; знак (+) соответствует вращению контролируемой детали в направлении, совпадающем
с направлением вращения заготовки при обработке, знак (-) соответствует вращению детали в обратном направлении, определяют скорость вращения vв по формуле: vв = v0tgω, где v0 - скорость перемещения щупа в
осевом направлении, которую выбирают по паспорту профилографа-профилометра, определяют частоту
вращения детали по формуле: nв = 1000vвπd, фиксируют число Nв встреч щупа с повнутренними неровностями (ПН), вычисляют плотность Nп расположения по формуле: Nп = l,33(Nвсosω/l)2, где l - базовая длина,
которую выбирают по паспорту базового профилографа-профилометра, определяют значение превышения
hп ПН над высотой неровностей по десяти точкам Rz из выражения: hп = l2cosω(l-cosα2) - Rz, где l2 - исходная
длина горизонтального плеча Г-образного рычага, α2 - угол отклонения щупа при встрече с ПН, а среднее
значение превышения hn ср вычисляют по формуле hn ср = Σ hпi/Nв.
При этом используют устройство для контроля микрогеометрии поверхности, содержащее корпус, кронштейн, Г-образный рычаг, установленный с возможностью качания щуп, образующая конуса которого совпадает с осью отверстия вертикального плеча Г-образного рычага, и отсчетно-регистрирующую часть,
отличающееся тем, что кронштейн выполнен из неподвижного и подвижного элементов, с возможностью
фиксации последнего в повернутом на угол ω положении, горизонтальное плечо Г-образного рычага выполнено в виде сектора с углом 80°, а действующая длина горизонтального плеча рычага в направлении плоскости его качания имеет значение l2cosω.
Сущность отличия предложенного способа контроля микрогеометрии поверхности заключается в том,
что трассирование щупа осуществляется не в осевом и перпендикулярных направлениях, а один раз в одном
направлении под определенном углом к оси цилиндрической поверхности детали, значения угла трассирования щупа, скорость и частота вращения детали, плотность расположения ПН, превышение ПН над высотой
неровностей профиля по десяти точкам Rz, среднее значение превышения определяется не произвольно, а по
определенным зависимостям, выявленным математическим и экспериментальным путями. Предложенное
устройство снабжено кронштейном не в виде одной детали, а в виде сборочной единицы, состоящей из неподвижного и поворотного элементов с возможностью фиксации последнего в повернутом на угол ω положении, горизонтальное плечо Г-образного рычага выполнено не в виде бруса с прямоугольным сечением, а в
виде сектора с углом 80°, действующая длина горизонтального плеча рычага в направлении плоскости его качания имеет не постоянное значение l2, а переменное значение в пределах от l2 до l2cosω.
Способ и устройство поясняются фиг. 1 и 2, иллюстрирующими кинематику способа и контроль микрогеометрии поверхности при виде сверху и сбоку, фиг. 3 и 4, показывающими конструкцию устройства в исходном положении при виде сбоку и его работу в повернутом положении при виде на развертку поверхности
детали сверху.
Устройство для реализации способа содержит корпус 1, кронштейн, состоящий из неподвижного элемента 2, поворотного элемента 3 и винтов-стопоров 4, ось 5, Г-образный рычаг 6 с горизонтальным плечом в
виде сектора С, шток 7, пружину 8, щуп 9, трассирующий по поверхности детали 10, крышку 11 с регулируемым упором 12, датчиковую иглу 13, расположенную на рычаге 14 отсчетно-регистрирующей части.
Способ осуществляется, и устройство работает следующим образом.
При трассировании щупа 9 в общем направлении А под углом ω к оси цилиндрической поверхности детали 10, что обеспечивается одновременным перемещением щупа со скоростью v0 в осевом направлении и
поворотом контролируемой детали со скоростью vв и частотой nв вращения относительно оси ее цилиндрической поверхности, обычные неровности (ОН) с углом α расположения образующих за счет действия силы
W1, приводят к сжатию пружины 8 и перемещению штока 7 в отверстии вертикального плеча Г-образного
рычага 6 в сторону уменьшения расстояния l1 и в результате действия сил трения и сопротивления подъема
поворачивают рычаг 6 относительно оси 5 из исходного положения 1 на угол α1 (положение II). Эти незначительные отклонения щупа устройством не фиксируются. При встрече с подвнутренной неровностью (ПН),
3
BY 3936 C1
имеющей угол подвнутрения βп и превышение hп над высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz,
рычаг 6 под действием силы W на щуп 9, установленный на штоке под углом γ = γщ /2, где γщ - угол конуса
щупа, поворачивается на угол α2 (положение III). При этом горизонтальное плечо С с действующей длиной
l2cosω воздействует на датчиковую иглу 13 и рычаг 14, перемещение которых фиксируется по количеству
отклонений (числу Nв встреч щупа с ПН) и значению hп (превышению hп ПН над высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz). Способ может осуществляться как при работе устройства в режиме снятия результатов по показывающим приборам (в режиме работы профилометра), так и в режиме записи отклонений
записывающим прибором в виде профилограмм (режим работы профилографа). Совмещение трассирований
в осевом и перпендикулярном направлениях в одно трассирование щупа в направлении под углом ω к оси
цилиндрической поверхности является основой повышения достоверности, точности и производительности
предлагаемого способа контроля.
К корпусу 1 устройства приклеивается неподвижный элемент 2 кронштейна, на пальце В которого установлен с возможностью поворота элемент 3, фиксируемый в положении под углом ω (угол ω устанавливается
по шкале) входящими в радиальные пазы П винтами-стопорами 4. В кронштейне на оси 5 с возможностью качания установлен Г-образный рычаг 6 с горизонтальным плечом С в виде сектора. Шток 7 подпружинен
пружиной 8 и установлен с возможностью осевого перемещения в отверстии вертикального плеча Гобразного рычага. К нему под углом γ для обеспечения совпадения образующей конуса с осью штока установлен щуп 9, который поджимает пружиной к контролируемой поверхности детали 10. Сила веса устройства воспринимается пятой крышки 11, в которой для задания положения вертикального плеча рычага 6
предусмотрен регулируемый упор 12. Отклонение щупа 9 при трассировании по поверхности передается горизонтальным плечом С в виде сектора на датчиковую иглу, которая свое вертикальное перемещение передает на рычаг 14, связанный с отсчетно-регистрирующей частью устройства. При повороте датчика на угол
ω действующая длина горизонтального плеча Г-образного рычага становится равной l2cosω.
Пример. Изготовлен опытный образец устройства и испытан в лабораторных условиях способ контроля
микрогеометрии обточенной поверхности на базе профилографа-профилометра мод. 171011. Контролю была
подвергнута цилиндрическая обточенная поверхность корпуса вращающего трансформатора из титанового
сплава ВТI - 1 диаметром d = 50 мм. В устройстве для вращения образца использован регулируемый по частоте вращения электродвигатель типа ДСР - 2 с однофазным питанием при напряжении 220 В. Вращение
электродвигателя на деталь передается через червячный редуктор с передаточным отношением i = 60. Установка детали осуществлена по отверстию d1 = 44 мм на разжимную гидропластмассовую оправку, которая
размещается в центрах устройства.
В результате испытания установлено, что достоверность (точность) контроля при использовании предложенного способа возрастает на 34 %, время контроля снижается в 3,32 раза. Переналадка на контроль деталей других типоразмеров не вызывает сложностей и затруднений.
Источники информации:
1. Дубинин-Барковский И.В. и др. Измерения и анализ
некруглости поверхности. - М.: Машиностроение, 1978. - С. 232.
2. А.с. СССР 1226008 А, МПК G 01B 5/28, 1986.
3. А.с. СССР 1665216 A1, МПК G 01B 2/28, 1991.
4
шероховатости,
волнистости
и
BY 3936 C1
Фиг. 3
Фиг. 2
Фиг. 4
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
160 Кб
Теги
by3936, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа