Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
- 18 -
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ФОРМЫ ПОЛИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Цель работы - изучение интерференционных методов контроля формы полированных поверхностей и практическое измерение формы поверхности с помощью пробных стекол и на интерферометре ИТ-70.
Основные положения
Контроль формы точных полированных поверхностей основан на использовании явления интерференции света, возникающей в воздушном зазоре между контролируемой поверхностью и эталонной, радиус кривизны которой соответствует заданному чертежом радиусу.
Если контролируемую поверхность детали совместить с измери-тельной поверхностью эталона, то при несоответствии их формы образуется воздушный промежуток, который можно рассматривать как пластинку тол-щиной h с показателем преломления n=1. Разность хода лучей света с длиной волны , падающих на пластинку под углом и отраженных повер-хностями, ограничивающими зазор, равна . При падении света по нормали к поверхности . Если разность хода кратна четному числу , будет иметь место усиление света, если нечетному - ослабление. В зазоре, толщина h которого неодинакова, разность хода лучей различна. При широком источнике света можно наблюдать чередующиеся интерференционные кольца, локализованные на поверхности воздушного зазора. Кольца располагаются там, где величина зазора одинакова, поэтому их называют кольцами равной толщины. При наблюдении в белом свете видны цветные кольца, в монохроматическом - темные и светлые. При пере-ходе от кольца к кольцу одинакового цвета, толщина воздушного проме-жутка меняется на . Число колец любого (но одного цвета) характеризует разность стрелок прогиба поверхности детали и эталона. Отступление радиуса кривизны контролируемой поверхности от заданного (эталона) называют общей ошибкой и обозначают знаком N. Форма интерферен-ционных колец, в сечении параллельном их направлению, воспроизводит профиль воздушного зазора между поверхностями детали и эталона. Если кривизна поверхности детали меняется плавно, кольца имеют вид парал-лельных окружностей (или дуг). Типичны следующие виды общих ошибок формы поверхностей (рис.4):
- « бугор » - условное название ошибки, при которой толщина зазора на краю больше, чем в центре (рис.4a);
- « яма » - условное название ошибки, при которой толщина зазора в центре больше, чем с краю (рис.4б).
а.«Бугор» б.«Яма»
Рис.4. Типы общей ошибки
Рис.5. Определение величины общей ошибки
Если общая ошибка мала (N < 1), то вместо колец интерференции появляется равномерно окрашенная картина. По ее цвету судят о величине ошибки: красный цвет - N 1/2 , синий - N 1/4 , желтый - N 1/8. Для более точного определения величины таких ошибок, между контро-лируемой и измерительной поверхностями создают воздушный клин. Тогда интерференционная картина приобретает вид полос. О величине N общей ошибки судят по отношению стрелки прогиба H полосы к расстоянию H между соседними полосами одного цвета (рис.5) - красными при наблю-дении в белом свете, темными - в монохроматическом.
Нерегулярность формы контролируемой поверхности в различных зонах называют местной ошибкой. Типичные ошибки: «местная яма» (рис.6а), «местный бугор» (рис.6б), «приподнятый край» (рис.6в), «завал» (рис.6г), «астигматизм» (рис.7). Астигматизм - условное название ошибки, при которой кривизна контролируемой поверхности неодинакова по абсо-лютной величине в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Вели-
чину астигматизма оценивают сравнением с картинами контрольной таблицы.
На практике часто наблюдается сочетание ошибок краевой и цен-тральной зон («завал» и «местная яма», «приподнятый край» и «местный бугор» и др.).Для получения представления о форме всей поверхности и суждении о наличии или отсутствия на ней местных ошибок, размер контролируемой детали должен быть меньше эталона. Если деталь больше эталона, величина стрелки прогиба Nа на диаметре dа детали
(10)
где dэ - диаметр эталона; Nэ - стрелка прогиба (в интерференционных полосах) контролируемой поверхности на диаметре dэ эталона.
Эталоны применяются в виде так называемых пробных стекол - для непосредственного наложения их измерительной поверхности на контроли-руемую поверхность детали, и установленным в приборы (интерферометры) - для бесконтактных измерений.
Пробные стекла. Пробные стекла - эталоны плоской и сферической поверхностей заданного радиуса кривизны имеют диаметр до 130[мм]. Радиусы кривизны измерительной поверхности сферических пробных стекол нормализованы. Для каждого значения радиуса, в том числе и R=, в условиях серийного производств, изготавливается 3 пары пробных стекол:
РПС - рабочие пробные стекла для контроля поверхностей деталей.
КПС - контрольные пробные стекла для проверки поверхностей рабочих пробных стекол.
ОПС - основные пробные стекла для проверки контрольных стекол.
В условиях мелко серийного производства допускают наличие только РПС и ОПС.
|
Сферические стекла с номинальными значениями радиусов R, [мм] |
Плоские стекла R= |
||||||
|
Класс точности |
от 0,5 до2 |
св.2 до 10 |
св.10 до 37,5 |
св. 37,5 до 250 |
св. 250 до 1000 |
св. 1000 до 40000 |
Допустимые отклонения от |
|
пробных |
Допустимые отклонения R () |
плоскости |
|||||
|
стекол |
[мкм] |
% от номинальной величины R |
N |
||||
|
1. |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
|
|
2. |
1,0 |
3,0 |
5,0 |
0,03 |
0,05 |
0,07 |
|
|
3. |
2,0 |
10,0 |
15,0 |
0,10 |
0,15 |
0,1 |
Сферические пробные стекла всех радиусов кривизны изготавливают парами - выпуклое и вогнутое. По точности формы измерительной поверх-ности пробные стекла разделяются на три класса. Допускаемые отклонения радиусов кривизны измерительных поверхностей сферических ОПС от но-минальных значений R и от плоскостности плоских ОПС представлены в табл.1.
Интерферометр для контроля плоских поверхностей
Интерферометры для технологического контроля плоских поверх-ностей могут быть с зеркальным или линзовым объективом. Первые, в соответствии с размером зеркала, позволяют контролировать детали или блоки диаметром до 350 - 400 [мм], вторые, до 100 - 120 [мм]. В настоящей работе используется интерферометр ИТ-70 с линзовым объективом.
Оптическая схема прибора приведена на рис.8. Здесь светящееся тело 1 спектральной лампы СМР-1 конденсором 2 проектируется в плос-кость отверстия диафрагмы 4. В ход лучей вводится светофильтр 3. Свет, отраженный зеркалом 5 , попадает в объектив 6 коллиматора. На выходе из него параллельный пучок падает на эталон 7, проходит через него и попа-дает на контролируемую поверхность детали 8. Пучки света, отраженные поверхностями детали и эталона накладываются друг на друга и интер-ферируют. Картина интерференции при помощи светоделительной плас-тинки 9 проектируется в фокальную плоскость телескопической лупы, состоящей из объектива 10 и окуляра 11.Прибор может быть использован для наблюдения двух - и многолучевой картин интерференции. В последнем случае вместо эталона 7 вводят эталон 7 со светоделительным покрытием. При использовании двухлучевой интерференции отступление от плоскости может быть измерено с точностью порядка 0,1 полосы, при многолучевой - до 0,05 полосы. На интерферометре можно контролировать плоскопарал-лельность тонких (до 8 [мм]) пластин путем наблюдения в них полос равной толщины.
Рис.9. Общий вид ИТ-70
Интерферометр (рис.9) состоит из верхней А и нижней Б частей, стола С и пульта П зажигания. В верхнюю часть входит осветитель и все оптические детали схемы, кроме эталона. Лампу осветителя подключают через пульт зажигания в сеть переменного тока напряжением 220 вольт. Диафрагмы меняют поворотом диска Д. В нижнюю часть прибора входит узел эталонных пластин и предметный столик с рукоятками управления. Подъём и опускание столика производят рукояткой 1, а его наклон в двух взаимно-перпендикулярных направлениях - рукоятками 2. Величина подъё-ма столика может быть замерена по шкале 3. Все рукоятки управления расположены на внешнем корпусе прибора.
Содержание работы
Методические указания и порядок выполнения работы
Контроль пробными стеклами
Контроль на интерферометре
|
Номер детали |
Картина интерференции, характеризующая отступление поверхности от эталона |
Вид и величина общей ошибки |
Вид и величина местной ошибки |
|||
|
в кольцах |
в полосах |
N |
Вид |
N |
Вид |
|
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
Выводы по результатам измерений с объяснением полученных интерференционных картин.
Контрольные вопросы
Литература