close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4069

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4069
(13)
C1
(51)
(12)
7
G 01B 5/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ (ВАРИАНТЫ)
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: 950291
(22) 1995.06.09
(46) 2001.09.30
(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 шероховатости поверхности, включающий контактирование и взаимодействие с поверхностью поджимаемого к ней щупа, связанного с упругим элементом, на котором размещен первичный
преобразователь отсчетно-регистрирующей части, отличающийся тем, что используют щуп из магнитного
материала, регистрируют силовое воздействие контролируемой детали на щуп, поджимаемый к поверхности
с силой Р, определяемой путем отрыва щупа от поверхности, и судят о высотных параметрах шероховатости
по возникающим между щупом и поверхностью контактным напряжениям σк, вычисляемым по формуле
σк = (P-G)/S,
где G -вес элементов устройства, приходящийся на щуп;
S - площадь контакта щупа с поверхностью.
2. Способ контроля шероховатости поверхности, включающий контактирование и взаимодействие с поверхностью поджимаемого к ней щупа, связанного с упругим элементом, на котором размещен первичный
преобразователь отсчетно-регистрирующей части, отличающийся тем, что регистрируют силовое воздействие контролируемой детали на щуп-магнит, поджимаемый к поверхности с силой, определяемой по силе
трения F при перемещении щупа по поверхности, и судят о высотных параметрах шероховатости по возникающим между щупом и поверхностью контактным напряжением σк, вычисляемым по формуле
σк = [(F/f)-G]/S,
где f - коэффициент трения скольжения при перемещении щупа по поверхности.
Фиг. 1
3. Устройство для контроля шероховатости поверхности, содержащее корпус, стойку, щуп, его подвеску,
рычаг, выполненный с возможностью качания, первичный преобразователь и отсчетно-регистрирующую
BY 4069 C1
часть, отличающийся тем, что щуп изготовлен в виде стержневого постоянного магнита с сечением в форме круга или прямоугольника и с торцовой рабочей поверхностью, соответствующей по форме контролируемой поверхности, одно из плеч рычага выполнено в виде упругого элемента из пластины, на которую наклеен первичный преобразователь в виде тензорезистора, соединенного с отсчетно-регистрирующей частью.
(56)
SU 1226008 A1, 1986.
SU 1665216 A1, 1991.
RU 2036412 C1, 1995.
RU 2029225 C1, 1995.
ДУНИН-БАРКОВСКИЙ И.В. и др. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. - М. Машиностроение, 1978. - С. 130-131.
Изобретение относится к технологии машино- и приборостроения, а именно к способам и средствам производственного (на рабочем месте) определения качества поверхностей деталей из магнитных (ферромагнитных) конструкционных материалов.
Известны способы бесконтактного и контактного контроля шероховатости поверхности [1]. Из бесконтактных способов в производственных условиях широко используется визуальный контроль шероховатости
с помощью набора образцов по ГОСТ 9378-75, значительно реже - оптический и пневматический контроль.
Из контактных способов используется ощупывание поверхности игольчатым щупом, по вертикальным отклонениям которого оценивают высотные параметры шероховатости.
Известны устройства в виде различных микроскопов, пневмадлиномеров, профилографов, профилометров.
Недостатком визуального контроля является низкая достоверность и надежность контроля, а применяемые для повышения надежности микроскопы сравнения снижают производительность и повышают стоимость этого контроля. Все другие способы контроля шероховатости поверхности и устройства для их реализации из-за дороговизны и высоких требований к обслуживающему персоналу не могут использоваться на
рабочих местах, где изготавливаются детали, и находят применение лишь в лабораторных условиях и на
специально оборудованных контрольных пунктах.
Наиболее близким по технической сущности и обеспечиваемому эффекту является контроль качества поверхности с помощью перемещаемых щупов, воспринимающих силовое воздействие контролируемых поверхностей [2, 3]. Такой контроль может осуществляться посредством специальных устройств, смонтированных на станочном или другом оборудовании.
Но эти способы являются дорогостоящими и малопригодными при использовании непосредственно при
изготовлении деталей, так как требуют отдельных специально оборудованных рабочих мест контроля. Ограничивает их применение в производственных условиях также низкая производительность контроля из-за необходимости поиска совпадений во времени нормального перемещения щупа с изменением в усилии движения его вдоль поверхности [2], сопоставления записей и емких расчетов общих характеристик по
результатам неоднократного трассирования щупа последовательно несколько раз в двух направлениях [3, 4].
Следует отметить также недостаточную надежность этих способов и устройств, так как они предназначены
лишь для выявления и фиксации на поверхностях абразивных включений (шаржирования) и специфических
неровностей (зацепов) [2, 3, 4].
Задачей настоящего изобретения является получение технического результата, который выражается в повышении надежности, производительности и снижении стоимости производительного контроля.
Поставленная задача решается за счет того, что способ контроля шероховатости, включающий контактирование и взаимодействие с поверхностью поджимаемого к ней щупа, связанного с упругим элементом, на
котором размещен первичный преобразователь отсчетно-регистрирующей части, отличающийся тем, что
используют щуп из магнитного материала, регистрируют силовое воздействие контролируемой поверхности
на щуп, поджимаемый к поверхности с силой Р, определяемой путем отрыва щупа от поверхности, и судят о
высотных параметрах шероховатости по возникающим между щупом и поверхностью контактным напряжениям σк, вычисляемым по формуле
σк = (P-G)/S,
где G - вес элементов устройства, приходящийся на щуп, S - площадь контакта щупа с поверхностью.
Задача может решаться также за счет того, что способ контроля шероховатости поверхности, включающий контактирование и взаимодействие с поверхностью поджимаемого к ней щупа, связанного с упругим
элементом, на котором размещен первичный преобразователь отсчетно-регистрирующей части, отличающийся тем, что регистрируют силовое воздействие контролируемой детали на щуп-магнит, поджимаемый к
поверхности с силой, определяемой по силе трения F при перемещении щупа по поверхности, и судят о высотных параметрах шероховатости по возникающим между щупом и поверхностью контактным напряжени2
BY 4069 C1
ям σк, вычисляемым по формуле σк = [(F/f)-G]/S, где f - коэффициент трения скольжения при перемещении
щупа по поверхности.
При этом для контроля шероховатости поверхности используют устройство, содержащее корпус, стойку,
щуп, его подвеску, рычаг, выполненный с возможностью качания, первичный преобразователь и отсчетнорегистрирующую часть, отличающееся тем, что щуп изготовлен в виде стержневого постоянного магнита с
сечением в форме круга или прямоугольника и с торцовой рабочей поверхностью, соответствующей по
форме контролируемой поверхности, одно из плеч качающегося рычага выполнено в виде упругого элемента
из пластины, на которую наклеен первичный преобразователь в виде проволочного тензорезистора, соединенного с отсчетно-регистрирующей частью.
Сущность предложенного способа контроля шероховатости поверхности заключается в том, что контроль осуществляется не посредством трассирования по поверхности игольчатого щупа, а с помощью статически установленного на поверхность или перемещаемого по поверхности для выявления силы трения и определения по ней силы поджима к поверхности щупа-магнита; шероховатость поверхности характеризуется
не по механическим отклонениям трассирующего по поверхности игольчатого щупа, а по возникающим между щупом-магнитом и поверхностью контактным напряжением; фиксируется силовое воздействие поверхности на щуп не в тангенциальном, а в нормальном (перпендикулярном поверхности) направлении; в оценке
шероховатости заложен не принцип перемещения щупа с копированием профиля шероховатости поверхности, а принцип изменения силового взаимодействия щупа-магнита и детали из ферромагнитного материала
при изменении шероховатости поверхности, поскольку с возрастанием высоты неровностей между контактирующими поверхностями щупа и детали увеличивается прослойка воздуха, имеющего в десятки и сотни
раз меньшие магнитные индукцию и проницаемость, что предопределяет уменьшение силы и напряжений
поджима магнита к поверхности.
Сущность устройства заключается в том, что щуп выполнен не в виде иглы из сверхтвердого материала
(чаще всего из алмаза), а в виде стержневого постоянного магнита с сечением в форме круга или квадрата и
с торцовой рабочей поверхностью, соответствующей по форме контролируемой поверхности; качающийся
рычаг выполнен не монолитным (цельным), а составным с упругим элементом в виде пластины, на которую
наклеен первичный преобразователь в виде проволочного тензорезистора; в электрические сигналы преобразуются не нормальные перемещения и тангенциальные отклонения щупа, а силовое взаимодействие в виде
напряжений в контакте между щупом и поверхностью.
Способы и устройство поясняются фиг. 1, 2, иллюстрирующими контроль шероховатости поверхности
без перемещения и с перемещением щупа по поверхности; фиг. 3, характеризующей изменение прослойки
воздуха в зависимости от изменения высоты неровностей поверхности; фиг. 4 и 5, показывающими конструкцию устройства при контроле шероховатости без перемещения и с перемещением щупа-магнита по поверхности.
Устройство (фиг. 4 и 5) состоит из стойки 1, корпуса 2 с винтовой передачей 3 перемещения стола 4, на
котором устанавливается контролируемая деталь 5, щупа-магнита 6 с подвеской в виде планок 7 из немагнитного материала (медные, алюминиевые, титановые и другие сплавы) и винтов 8 с коническими рабочими
торцами, размещенного в пазу ползуна 9 на оси 10 качающегося рычага 11 с упругим элементом в виде пластины 12, на которой наклеены колодка 13 и тензорезистор 14, регулируемого упора 15 в виде винта или Гобразного кронштейна с винтом, винтовой передачи 16 вертикального перемещения ползуна в направляющих типа "Ласточкин хвост" стойки 1, тяги 17, используемой для определения напряжения при контроле шероховатости поверхности малого диаметра D.
Щуп-магнит (фиг. 1) поджимается к контролируемой поверхности с силой Р. При этом на площади контакта создаются контактные напряжения σк’ = P/S, где S - площадь контакта. Но сила Р = Рм + G, где Рм - сила
магнитного поджима щупа, G - вес элементов устройства, приходящийся на щуп. Для отрыва поджатого щупа от поверхности нужно приложить обратную поджиму силу -Р, равную по значению силе Р. Но учитываться должны только Рм и напряжение σк, создаваемые только магнитным поджимом щупа к поверхности и
равные σк = (P-G)/S.
В случае невозможности контроля шероховатости поверхности путем отрыва поджатого щупа от поверхности, что имеет место, например, при контроле отверстий малого диаметра, сила Р определяется через коэффициент трения скольжения f по силе трения F, т.е. Р = F/f (фиг. 2). А σк определяется по формуле
σк = [(F/f) - G]/S. При этом целесообразно использовать щуп прямоугольного сечения со сторонами а и в, а
рабочая торцовая поверхность его должна быть радиусом r = D/2, где D - диаметр отверстия.
Сила Рм магнитного поджима одного и того же щупа-магнита к разным по шероховатости поверхностям
будет разной. Так, при малой по высоте шероховатости (фиг. 3, а) сила Рм будет иметь большое значение, так
как прослойка воздуха между магнитом и деталью мала и сопротивление магнитному потоку незначительно.
При большой высоте неровностей шероховатости (фиг. 3, б) сила Рм значительно уменьшается. Это обстоятельство и используется в предлагаемых способах контроля шероховатости поверхности.
Стойка 1 установлена на корпусе 2 с винтовой передачей 3, посредством которой по прямоугольному пазу корпуса перемещается стол 4. На столе непосредственно или с помощью опорных пластин, призм, паль3
BY 4069 C1
цев и других установочных элементов размещается контролируемые детали 5, в контакт с поверхностью которых вводится щуп-магнит 6, размещенный в отверстии Г посредством двух пластин 7 и винтов 8 с возможностью самоустанавливаться по поверхности деталей путем поворота относительно оси конических поверхностей винтов.
В пазу ползуна 9 на оси 10 с возможностью качания размещен рычаг 11, в пазах П1 или П2 которого устанавливается зажимаемая винтами пластина 12 с наклеенной на ней колодкой 13 для вывода концов тензорезистора 14. Через колодку 13 электросигналы с тензорезистора 14 передаются на отсчетно-регистрирующую
часть устройства (на фиг. не показана), в качестве которой может использоваться усилительный блок полупроводникового терморегулятора ПТР2-01, подключенный к показывающему прибору (миллиамперметру)
оттарированному под напряжения σк, под значения высоты Rz неровностей или среднего арифметического
отклонения профиля Ra шероховатости поверхности.
Силу -Р отрыва щупа-магнита 6 от детали 5 можно обеспечивать путем нажатия пальцем с силой РПР = -Р
на пяту пластины 12 и перемещения ее в пределах зазора s до контактирования с упором 15 в виде винта.
При этом установленная в пазу П1 рычага пластины 12 изгибается, вызывая пропорциональную σк деформацию тензорезистора, что регистрируется и фиксируется отклонением стрелки показывающего прибора отсчетно-регистрирующей части.
Устройство может работать и с отрывом щупа-магнита от поверхности с помощью вращения маховичка
винтовой передачи 16, размещенной в стойке 1. В этом случае устанавливается обратный упор 15 в виде Гобразного кронштейна с регулировочным винтом. При вращении маховичка в правую сторону винтовая передача 16 с правой резьбой обеспечивает подъем ползуна 9 вверх и отрыв щупа-магнита 6 от поверхности
детали. Винтовая передача 16 служит также для настройки устройства по положению щупа 6 на поверхности
относительно оси качания рычага 11. Так устройство может работать в стационарном (установленном на рабочем месте изготовителя деталей) режиме.
Для контроля шероховатости поверхности массивных деталей устройство можно переносить и устанавливать непосредственно на контролируемую поверхность. Для этого корпус 2 заменяется на более облегченную плиту К.
Контроль шероховатости поверхности отверстий малого диаметра D может осуществляться с помощью
тяги 17, в пазу которой щуп-магнит 6 устанавливается с помощью пластин 7 и винтов 8.Тяга 17 размещается
своим концом в отверстии Г рычага 11, повернутого на оси 10 в вертикальное положение. Закрепление (подвеска) тяги 17 осуществляется винтами 8 (фиг. 4), которые выворачиваются из отверстий для закрепления
щупа-магнита 6 и вворачиваются в отверстия с перпендикулярной осью (фиг. 5) для закрепления тяги с возможностью качания. При этом пластина 12 переставляется из паза П1 в паз П2 рычага 11, а в качестве упора
15 используется Г-образный кронштейн с винтом, торцовая сферическая поверхность которого упирается в
пяту пластины 12.
Деталь 5 устанавливается на столе 4 и при контроле шероховатости поверхности отверстия перемещается
в направлении Т путем вращения в правую сторону маховичка винтовой передачи 3 с левой резьбой, размещенной в корпусе 2. При этом прогиб пластины 11 будет соответствовать силе трения F, по которой определяются напряжения σк, фиксируемые отсчетно-регистрирующей частью устройства.
Пример.
Изготовлен экспериментальный образец устройства. Испытание способов контроля шероховатости поверхности и устройства для его осуществления проведено в лабораторных условиях. Настраивание и тарирование отсчетно-регистрирующей части устройства проведено по образцам шероховатости "Фрезирование
торцовое". В качестве щупа-магнита устройства использован магнит из магнитно-твердого спеченного феррита от клавиш вычислительно-печатающих устройств с размерами 7,5 × 4 × 3 мм.
Использование рекомендуемых формул для определения напряжений σк по силам отрыва магнита-щупа
от поверхности и трения при перемещении его по поверхности позволяет вполне однозначно характеризовать шероховатость поверхности как по Rz, так и по Ra.
Источники информации:
1. Маханько А.М. Контроль станочных и слесарных работ. - М.: Высшая школа, 1986. - С. 182-195.
2. А.с. СССР 800606, МПК G 01В 5/28, 1981.
3. А.с. СССР 1226008 А, МПК G 01В 5/28, 1986.
4. А.с. СССР 1665216 А1, МПК G 01В 5/28, 1991.
4
BY 4069 C1
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
159 Кб
Теги
by4069, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа