Профилометры: виды и применение

Принцип действия профилометров

Рассматриваемые приборы могут замерить показатели шероховатости контактным и бесконтактным способом. В первом случае по измеряемой поверхности перемещается измерительный щуп, который заканчивается твёрдым наконечником. Амплитуда вибраций щупа усиливается, и, преобразуясь в электрический сигнал, замеряет показатель шероховатости. К этому варианту может относиться технология оптического или лазерного сканирования поверхности.

Профилометр ПМ-80 МИКРОТЕХ.

Большинство методов исследований ориентируется именно на контактные профилометры. Это объясняется высокой точностью результата, который можно получить уменьшением контактной площади алмазной иглы (иногда применяют и иглы из твёрдого сплава). В то же время, при использовании оптических профилометров бесконтактного типа требуется работать только с образцами, поверхность которых очищена от всех поверхностных загрязнений, искажающих результат замеров.

В зависимости от поставленных контактные профилометры могут замерять трассу  с постоянной или переменной длиной. Способ преобразования сигнала — пьезоэлектрический, индуктивный или механотронный.

Последовательность измерений шероховатости определяют ГОСТ 2789 и ГОСТ 19300. Точность действия профилометров находится в диапазоне ±10…±20 %.

Механика

Вам будет интересно:Вандейский мятеж и его значение в истории Франции

Структура поверхности играет ключевую роль в управлении механикой контакта, то есть механическое поведение, проявляющееся на границе раздела между двумя твердыми объектами, когда они приближаются друг к другу и переходят из условий бесконтактности в полный контакт. В частности, нормальная контактная жесткость определяется преимущественно структурами шероховатости (наклон поверхности и фрактальность) и свойствами материала.

С точки зрения инженерных поверхностей, шероховатость считается вредной для характеристик детали. Как следствие, большинство производственных отпечатков устанавливают верхний предел шероховатости, но не нижний. Исключение составляют отверстия цилиндра, в которых масло сохраняется в профиле поверхности и требуется минимальная шероховатость поверхности (Rz).

Приборы контактного действия

Принципиальная схема контактного профилометра с индуктивным преобразованием сигнала включает в себя:

1. Щуп с алмазным наконечником.
2. Преобразователь.
3. Механизм перемещения щупа.
4. Усилитель электрического сигнала.
5. Аналогово-цифровой преобразователь.
6. Дисплей, либо стрелочный индикатор.
7. Датчики обратной связи, управляющие движением щупа.
8. Реле времени.
9. Переключатель диапазонов измерения.

Типовым представителем этого класса измерительной техники считается профилометр модели 296, которым можно замерить шероховатость плоских поверхностей. Основные технические характеристики устройства приведены ниже:

• Измерительный диапазон шероховатости, мкм – 0,02…10,0;
• Количество рабочих диапазонов оценки – 3;
• Систематическая погрешность, % — 2;
• Параметр шага, мм – 0,004…2,5;
• Скорость отслеживания результата, мм/с – 1;
• Питание – от сети переменного тока.

Измеритель типа 296 и им подобные (например, модели 130) из-за больших  габаритов позволяют определять шероховатость изделий в условиях цеховых лабораторий.

Профилометром портативного типа, который работает по тому же принципу, является российский прибор модели ТR-100, включающий в себя пьезоэлектрический преобразователь. Он позволяет контроль шероховатости, если деталь имеет не только плоские, но и на выпуклые/вогнутые поверхности. Калибровка показаний для готовности прибора к работе производится узлом, встроенным в основную схему. ТR-100 обладает увеличенным диапазоном (0,05…50 мкм), но при тех же значениях производительности отличается несколько меньшей точностью — ±12 %.

ОПИСАНИЕ

Действие профилометров основано на принципе ощупывания неровностей измеряемой поверхности шупом (алмазной иглой) в процессе перемещения индуктивного датчика вдоль измеряемой поверхности и последующего преобразования возникающих при этом механических колебаний щупа в цифровой сигнал.

Профилометр состоит из индуктивного датчика с опорой на измеряемую поверхность. Датчик закрепляется в электромеханическом приводе, с помощью которого он перемещается по горизонтальной измеряемой поверхности. В вертикальном направлении, для обеспечения контакта датчика с измеряемой деталью, привод с датчиком перемещается по колонне, установленной на основании, на котором также базируется измеряемая деталь.

Питание датчика, управление приводом, формирование и обработка сигнала измерительной информации осуществляется с помощью информационно-вычислительного блока, выполненного в виде платы, встраиваемой в компьютер или в выносной блок компьютера. Управление профилометром осуществляется с клавиатуры компьютера. Специальное программное обеспечение позволяет производить расчет параметров шероховатости, задавая требуемые условия измерений, выводить на Э1фан профилограмму измеренного профиля, выделять на них отдельные участки и производить на них расчет значений параметров шероховатости, выделять отдельные элементы профиля и определять их геометрические параметры (линейные размеры, углы наклона), а также производить накопление и сохранение результатов измерений и их статистическую обработку.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Измеряемые параметры шероховатости:	Ra; Rz; Rmax; Rp; Rv; Rq;
(по ГОСТ 25142-82)	Sm; S; Xa; Xq; tp; Lo; lo; D; Aa; Aq
Диапазон измерений:
параметров Ra и Rq, мкм	0,012-50
параметров Rp и Rv, мкм	0,025-125
параметров Rz и Rmax, мкм	0,05-250
параметров Sm, S, Ха и Xq, мкм	10-1600
параметра tp,o/„	1-100
параметра Lo, мкм	100-100000
параметра 1о	1-10
параметра D, 1/см	4-1000
параметров Да и Aq, град.	0,01-30
Значения отсечек шага Х,ь, мм	0,08;0,25;0,8; 2,5; 8

Пределы допускаемой основной погрешности А для профиля, близкого к

Пределы допускаемой основной погрешности А для профиля, близкого к

При измерении параметров	для степени точности 1	для степени точности 2
Ra,	A = 0,02П + 0,04И	А = 0,03П + 0,06И
Rz, Rmax, Rp, Rv, Rq	А = 0,03П + 0,05И	А = 0,06П + 0,08И
Sm, S, Xa, Xq	А= 0,02П + 0,10И	А = 0,03П + 0,15И
tp	А = 0,08П + 0,02И	А = ОДП + 0,03И
D, Lo, lo, Aa и Aq	А = 0,14И	А = 0,18И

(где И – действительное значение соответствующего параметра, И – верхний предел поддиапазона измерений соответствующего параметра). Максимальная скорость трассирования датчика, мм/с Максимальная длина оценки, мм. Радиус кривизны верщины иглы, мкм Тип фильтра

Диапазон рабочих температур, °С Габаритные размеры, мм, не более привод датчик стойка

информационно-вычислительный блок ИВБ Масса, кг

2,0 12,5 10 ±2,5 2RC-FC +10…+35

150x60x75 170 X 15,5 X 15,8 420 X 200 X 300 120 X 140×25 18

ЗНАК УТВЕРЖДЕНИЯ ТИПА

Знак утверждения типа наносится на титульный лист паспорта методом принтерной печати и, выполненный в виде аппликации, наклеивается на основание прибора.

КОМПЛЕКТНОСТЬ

ЗНАК УТВЕРЖДЕНИЯ ТИПА

Знак утверждения типа наносится на титульный лист паспорта методом принтерной печати и, выполненный в виде аппликации, наклеивается на основание прибора.

КОМПЛЕКТНОСТЬ

1	Датчик	1
2	Привод	1
3	Информационно-вычислительный блок*	1
4	Стойка	1
5	Призма для базирования цилиндрических деталей	1
6	Настроечная (калибровочная) мера	1
7	Управляющая программа**	1
8	Паспорт	1

* Информационно-вычислительный блок поставляется в виде платы, встраиваемой в

компьютер или в выносной блок компьютера. ** Управляющая программа поставляется на дискете 3,5″.

* Информационно-вычислительный блок поставляется в виде платы, встраиваемой в

компьютер или в выносной блок компьютера. ** Управляющая программа поставляется на дискете 3,5″.

Параметры шероховатости

Для того чтобы проводить измерения шероховатости поверхности следует учитывать то, какой параметр при этом учитывается. Проводимый контроль предусматривает проверку совокупности неровностей, которые образуют рельеф на определенном участке.

Рассматривая поверхность определяется шероховатость, которая обозначается R_z или R_a. Шероховатость R_z – показатель 5-ти наиболее возвышенных точек, с которых берутся усредненные значения. Контроль проводят в пределе линии АВ. Шероховатость R_a представляет собой средний показатель арифметических абсолютных значение, которые касаются отклонения профиля поверхности от средней линии в пределах измеряемой базы.

Особенностями качественного метода определения рассматриваемого показателя можно назвать нижеприведенные моменты:

1. Визуальный осмотр проводится при наличии эталона. Подобный способ применяется на протяжении многих лет, но сегодня из-за невысокой эффективности встречается крайне редко.
2. Поверхность может проверяться при использовании микроскоп или просто визуально. Специалист с высокой вероятностью может на ощупь определить то, к какому классу можно отнести поверхность.

Применение метода визуального осмотра возможно только в случае, есть тонкость обработки поверхности невысока. Контроль рассматриваемым методом определяет использование эталонов, которые должны иметь соответствующую шероховатость. Контролировать показатель можно только в том случае, если эталон изготовлен из того же материала, что и контролируемой детали. При недостаточной эффективности метода контроля при визуальном осмотре используются специальные микроскопы. Но зачастую визуального контроля недостаточно

Контролировать шероховатость можно и количественным методом. Он основан измерение параметра при помощи профилометра и профилографа. Контролировать параметры в данном случае приходится при контакте инструмента с поверхностью.

https://youtube.com/watch?v=CxnAm2YccuQ

Профилографы – контактный инструмент, при помощи которого проводится измерение рассматриваемого показателя. Данная методика основана на измерении показателя путем получения изображения микронеровностей профиля. После получения изображения при измерении проводятся определенные расчеты.

Оценка этим прибором проводится следующим образом:

1. Он контактный, поверхность ощупывается при помощи алмазной иглы.
2. Этот прибор может относиться к оптико-механической группе оборудования. Подобные методики позволяют получить фотографию: деталь ощупывается и изображение наносится на ленту в увеличенном виде. При контактной методике проверка позволяет определить от 4-го до 11-го класс. Проверить подобным способом можно металл и другие материалы.

Профилометры – методика, предусматривающая использование инструмента, который не предусматривает получение изображений. Контактный метод позволяет провести точные расчеты для получения нужного результата. Этот инструмент может относиться к контактной группе, имеет следующие особенности:

1. Относится оборудование к рассматриваемой группе по причине проверки путем ощупывания поверхности иглой.
2. Оценка проводится за счет перемещения иглы вдоль своей оси. При этом оценивается частота и амплитуда колебания. Их определение позволяет определить класс шероховатости.
3. Прибор относится к электрическим системам, имеет специальные датчики и процессор для обработки полученной информации. В данном случае для определения R_a или R_z не нужно проводить сложные расчеты. Способ подходит для случая, когда высота микронеровностей находится в пределе от 0,03 до 12 мкм. Можно проверять этим устройство металлы и другие материалы. Определять рассматриваемый показатель данным способом решил В.М. Киселев, который разработал это средство.

Есть довольно много методов определения степени шероховатости. Некоторые средства и методы уже практически не применяются по причине появления более современных инструментов, которые позволяют повысить точность изменения и снизить вероятность ошибки. Некоторое оборудование относится к контактному типу, другие к оптическому и смешанному типу. Выбор зависит от того, насколько высока должна быть точность проведенных измерений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

ИШП-110 — Измеритель Шероховатости (Профилометр)

Приборы для измерений шероховатости поверхности ИШП (далее — приборы, профилометры) предназначены для измерений параметров шероховатости поверхностей изделий, сечение которых в плоскости измерения представляет собой прямую линию (образующие цилиндрических поверхностей, отверстия, плоские поверхности, криволинейные поверхности в пределах хода щупа), а также пазах и углублениях механизмов. Прибор предназначен для измерения и оценки текстуры поверхности и должен использоваться только в этих целях. Прибор применим для измерения поверхностей всех видов металлов и неметаллов.

Принцип действия приборов основан на ощупывании неровностей измеряемой поверхности алмазной иглой измерительного щупа и преобразовании возникающих перемещений и колебаний щупа в изменения электрического напряжения, пропорциональные этим перемещениям, которые преобразуются микропроцессором приборов.

При проведении измерений приборы устанавливаются на измеряемую поверхность. Датчик, расположенный внизу приборов, перемещается по поверхности с постоянной скоростью. Результаты измерений отображаются на дисплее. Профилометр совместим со стандартами ISO, DIN, ANSI и JIS и широко используется на производстве для измерения шероховатости поверхности различных деталей, обработанных машиной, расчёта соответствующих параметров в соответствии с выбранными условиями измерения и чёткого отображения всех параметров измерения.

Приборы выпускаются в трёх модификациях ИШП-6100, ИШП-210 и ИШП-110, отличающихся техническими и метрологическими характеристиками. Все приборы для измерений шероховатости поверхности комплектуются установочными мерами шероховатости поверхности (сравнения), необходимыми для подготовки приборов к измерениям.

Приборы модификации ИШП-110 предназначены для измерений параметров шероховатости плоских, наклонных и наружных поверхностей изделий, в т.ч. валов, цилиндров.

Отличительные особенности модификации ИШП-110:

• Измеряет 4 параметра шероховатости поверхности: Ra; Rz; Rq и Rt.
• Рабочий режим эксплуатации — при положительных и отрицательных температурах окружающей среды.
• Питание приборов осуществляется от встроенного аккумулятора.
• Ручное или автоматическое (через 10 минут после последнего нажатия клавиши) выключение.
• Высокоскоростные процессоры DSP для быстрых расчётов и матричный OLED дисплей для чёткой работы в различных условиях температуры и освещённости.
• Прочный, легко моющийся алюминиевый корпус для долговременной службы прибора.
• Датчик и электронный блок объединены в едином корпусе, что даёт малый размер и лёгкий вес прибора.
• Измерения в метрической (СИ, µm) и английской (µin) системах мер.
• Возможность связи с компьютером для передачи данных статистики, печати и анализа с помощью кабеля и программного обеспечения для интерфейса RS 232C (дополнительная опция).

Приборы для измерений шероховатости поверхности в трёх модификациях ИШП-6100; ИШП-210 и ИШП-110 являются средством измерений, зарегистрированным в Государственном реестре СИ России под № 76028-19, межповерочный интервал 2 (два) года.

ВАЖНО! Международными стандартами предписывается проверять правильность показаний прибора на мерах шероховатости перед каждой рабочей сменой, а если в течение рабочей смены производится большое количество измерений шероховатости — то после каждой крупной серии таких измерений

Принцип действия профилометров

Рассматриваемые приборы могут замерить показатели шероховатости контактным и бесконтактным способом. В первом случае по измеряемой поверхности перемещается измерительный щуп, который заканчивается твёрдым наконечником. Амплитуда вибраций щупа усиливается, и, преобразуясь в электрический сигнал, замеряет показатель шероховатости. К этому варианту может относиться технология оптического или лазерного сканирования поверхности.

Большинство методов исследований ориентируется именно на контактные профилометры. Это объясняется высокой точностью результата, который можно получить уменьшением контактной площади алмазной иглы (иногда применяют и иглы из твёрдого сплава). В то же время, при использовании оптических профилометров бесконтактного типа требуется работать только с образцами, поверхность которых очищена от всех поверхностных загрязнений, искажающих результат замеров.

В зависимости от поставленных контактные профилометры могут замерять трассу с постоянной или переменной длиной. Способ преобразования сигнала — пьезоэлектрический, индуктивный или механотронный.

Последовательность измерений шероховатости определяют ГОСТ 2789 и ГОСТ 19300. Точность действия профилометров находится в диапазоне ±10…±20 %.

Бесконтактные профилометры [ править ]

Оптический профилометр – это бесконтактный метод предоставления большей части той же информации, что и профилометр на основе щупа. В настоящее время используется множество различных методов, таких как лазерная триангуляция ( датчик триангуляции ), конфокальная микроскопия (используется для профилирования очень маленьких объектов), интерферометрия с низкой когерентностью и цифровая голография .

Преимуществами оптических профилометров являются скорость, надежность и размер пятна. Для небольших шагов и требований к выполнению 3D-сканирования, поскольку бесконтактный профилометр не касается поверхности, скорость сканирования определяется светом, отраженным от поверхности, и скоростью электроники для сбора данных. При выполнении больших шагов трехмерное сканирование на оптическом профилировщике может быть намного медленнее, чем двухмерное сканирование на стилусе

Оптические профилометры не касаются поверхности и поэтому не могут быть повреждены из-за поверхностного износа или неосторожности оператора. Многие бесконтактные профилометры являются твердотельными, что значительно сокращает необходимое техническое обслуживание

Размер пятна или поперечное разрешение оптических методов колеблется от нескольких микрометров до субмикрометров.

Профилометры с временным разрешением править

Самовосстанавливающийся полимер от Tosoh Corporation (Япония), измеренный с помощью цифрового голографического микроскопа

Ультразвуковые преобразователи MEMS, измеренные на частоте 8 МГц в стробоскопическом режиме

Технологии без сканирования, такие как цифровая голографическая микроскопия, позволяют измерять трехмерную топографию в режиме реального времени. 3D-топография измеряется с одной камеры, как следствие, скорость захвата ограничена только скоростью захвата камеры, некоторые системы измеряют топографию с частотой кадров 1000 кадров в секунду. Системы с временным разрешением позволяют измерять изменения топографии, такие как восстановление интеллектуальных материалов или измерение движущихся образцов. Профилометры с временным разрешением можно комбинировать со стробоскопическим устройством для измерения MEMS- колебаний в диапазоне МГц. Стробоскопический блок подает сигнал возбуждения на МЭМС и подает сигнал запуска на источник света и камеру.

Преимущество профилометров с временным разрешением состоит в том, что они устойчивы к вибрациям. В отличие от методов сканирования, время регистрации профилометра с временным разрешением находится в диапазоне миллисекунд. Нет необходимости в вертикальной калибровке: вертикальное измерение не зависит от механизма сканирования, вертикальное измерение цифровой голографической микроскопии имеет внутреннюю вертикальную калибровку, основанную на длине волны лазерного источника. Образцы не статичны, и топография образца реагирует на внешний раздражитель. При измерении в полете топография движущегося образца достигается за короткое время экспозиции. Измерение колебаний MEMS может быть выполнено, когда система объединена со стробоскопическим устройством.

Волоконно-оптические профилометры править

Оптические профилометры на основе оптического волокна сканируют поверхности с помощью оптических датчиков, которые посылают сигналы световой интерференции обратно на детектор профилометра по оптическому волокну. Волоконно-оптические зонды могут физически располагаться на расстоянии сотен метров от корпуса детектора без ухудшения качества сигнала. Дополнительными преимуществами использования волоконных оптических профилометров являются гибкость, получение длинных профилей, надежность и простота встраивания в производственные процессы. Благодаря небольшому диаметру некоторых датчиков поверхности можно сканировать даже в труднодоступных местах, таких как узкие щели или трубки малого диаметра. Поскольку эти датчики обычно захватывают одну точку за раз и при высоких скоростях отбора пробы, возможно получение длинных (непрерывных) профилей поверхности. Сканирование может происходить в агрессивных средах, включая очень горячие или криогенные температуры, или в радиоактивных камерах, когда детектор расположен на расстоянии, в безопасной для человека среде.
Зонды на основе волокна легко устанавливаются в процессе, например, над движущимися перемычками или устанавливаются на различные системы позиционирования.

Принцип работы измеритель шероховатости

В основе профилометра лежит алмазная или твердосплавная игла, непосредственно определяющая неровности изделия. Ее перемещают по поверхности детали, в случае каких-либо колебаний, связанных с зафиксированными неровностями, происходит вертикальное движение иглы. Датчик фиксирует это движение и преобразует в токовый импульс, который обрабатывает усилитель и выводит на экран всю информацию о поверхности изделия. Прибор выдает такие показатели:

• Ra

  – среднеарифметическое отклонение рельефа от средней линии;

• Rz

  – высота неровностей рельефа по 10 точкам.

Оборудование также способно демонстрировать средневзвешенные, амплитудные или суммарные характеристики.

Особые условия

При массовом производстве определенных деталей иногда нарушается заданная форма или их сопряженность. Подобные нарушения увеличивают допустимый износ деталей, и ограничиваются специальными допусками, которые указаны в ГОСТ 2.308-2011. Каждый вид используемого допуска имеет 16 определяющих степеней точности, которые оговариваются для деталей разной конфигурации с учетом используемого материала. Необходимо также учитывать, что используемые допуски размера и конфигурации для деталей имеющих цилиндрическую форму берутся с учетом диаметра деталей, а плоские детали с учетом толщины, а максимальная погрешность не должна превышать показатель допуска.

Профилометр

Профилометры для цехового контроля шероховатости поверхности типа 240 ( ГОСТ 9504 – 60) предназначены для 6 – 12-го классов.
 

Профилометры сразу показывают на индикаторе среднюю квадратичную величину неровностей поверхности в микронах.
 

Профилометры весьма удобны в эксплуатации.
 

Профилометр позволяет определять чистоту поверхности в отверстиях диаметром от 8 5 мм. С дополнительными устройствами прибор может также записывать про-филограмму. Малый датчик профилометра предназначен для измерения небольших деталей, в частности цилиндрических поверхностей диаметром от 8 мм. Помимо самописца, к прибору выпускается приставка для оценки чистоты поверхности по параметру – глубина сглаживания ( G) с диапазонами измерений: 0 – 1 25; 0 – 6 25 и 0 – 12 5 мк. Устройство рассчитано на использование его в процессе обработки. Сигнальная лампочка, расположенная на передней панели, горит до тех пор пока величина G не достигнет заранее установленного на приборе значения.
 

Профилометр должен быть рассчитан на измерение поверхности с регулярным профилем любой формы, а также поверхностей, отклонения неровностей которых от средней линии можно рассматривать как стационарный случайный процесс. На основе разложений в ряд Фурье можно предъявить определенные частотные требования к измерительному тракту щуповых приборов, для обеспечения правильного воспроизведения измеряемого Процесса или входной функции.
 

Профилометр Киселева, как и профилометр Аббо-та, – электромагнитный прибор, в котором катушка, жестко соединенная с ощупывающей алмазной иглой, перемещается в поле постоянного магнита. При ощупывании неровностей поверхности в витках катушки возбуждается ток, который поступает па интегрирующий контур и после усиления на стрелочный прибор, на котором отсчитывается величина среднего ква-дратического отклонения высот неровностей.
 

Профилометр показывает числовое значение измеряемого параметра шероховатости.
 

Профилометры этого типа используют преобразователи из длинных пластинок сегнетовой соли, работающих на изгиб ( фиг. Игла 1 прижимается под действием собственного веса подвижной части 2 преобразователя к испытуемой поверхности детали 3, устанавливаемой либо на плите 4, либо на столике 5, в зависимости от размеров детали. Подвижная часть с ощупывающей иглой совершает возвратно-поступательное перемещение в направлении стрелки а. Привод 6 с подвижной частью 2 может перемещаться по направляющей колонке стойки 7 в вертикальном направлении, занимая положение, определяемое размерами испытуемой детали.
 

Профилометры применяются для оценки чистоты поверхности в пределах 5 – 12-го класса чистоты. Оценка чистоты поверхности 10 – 14-го классов осуществляется микроинтерферометрами Линника.
 

Профилометр в данном случае неприменим, так как он царапает поверхность слепка и искажает форму неровностей.
 

Профилометры и профилографы применяют для лабораторного исследования чистоты обработанной поверхности.
 

Обозначение шероховатости, когда все поверхности имеют одинаковую шероховатость.| Обозначение шероховатости, когда часть поверхностей остается в состоянии поставки.| Обозначение одинаковой шероховатости для части поверхностей.

Профилометры предназначены для непосредственного показа среднего арифметического отклонения профиля поверхности Ra. Профилографы записывают профиль поверхности в виде про-филограммы. На рис. 36, а показан про-филограф-профилометр, а на рис. 36, б – принцип действия этого щупового прибора.
 

Профилометр 253 имеет аналогичную конструкцию и техническую характеристику, но вместо индуктивного датчика в нем использован механотрон. Высокая чувствительность механотрона позволила значительно упростить электрическую схему прибора.
 

Профилометр используется для исследования поверхности путем ощупывания иглой. Возникающие при перемещении колебания иглы, возбуждают электрический ток в катушке, с которой соединена игла. Сила тока пропорциональна скорости движения иглы. Через цепь усилителей профилометр присоединяется к осцило-графу, на экране которого можно наблюдать в увеличенном виде как вертикальные, так и горизонтальные перемещения иглы.
 

Профилометр Mitutoyo Surftest SV-2100

Mitutoyo Surftest SV-2100 — стационарный профилометр на гранитной плите с ручной или моторизованной колонной для работы в цеховых условиях. Есть две версии прибора — Surftest SV-2100, работающий под управлением блока управления, и Surftest SV-2100P, работающий под управлением компьютера со специальным программным обеспечением. Кроме того, профилометры серии Surftest SV-2100 могут различаться длиной и способом вертикального перемещения – 350 или 550 мм, с ручной или моторизованной колонной, а также размером гранитного основания (600 х 450 мм или 1000 х 450 мм) и измерительным наконечником:

Принципы выбора типоразмера техники для измерения шероховатости

Для более точной оценки, причём отдельно по показателям Rz и Ra, используются стационарные устройства контактного способа действия. Шероховатость поверхности из твёрдых материалов (например, из высокоуглеродистых сталей) целесообразно определить профилометрами, оснащёнными алмазным щупом. Результаты удобно фиксировать либо программным способом на компьютере, либо распечаткой на бумажный носитель. По анализу результатов измерений можно вносить необходимые коррективы в технологический процесс изготовления деталей.

Для оперативной оценки качества обработки непосредственно на месте (для крупных деталей) полезнее переносные профилометры. Полученные ими данные являются основой для внесений изменений в настройку станков и систем их ЧПУ.

Следует отметить, что профилометры всех типов периодически должны подвергаться поверке, содержание и периодичность которой устанавливается МИ 1850-88.

Источник

По этому признаку выделяют приборы:

– Профилометр с постоянной трассой интегрирования, трасса ощупывания в которых, равна, по длине, трассе интегрирования. Таким образом, результаты измерений можно увидеть только в конце, при завершении процедуры.

– Профилометр обладающий скользящей трассой интегрирования, в котором трасса ощупывания в несколько раз длиннее трассы интегрирования. Таким образом, отсчет показаний и результатов измерения производится одновременно с перемещением иглы по поверхности.

К тому же, существуют профилометры с механотронными преобразователями, которые измеряют параметры неровностей, указывая среднее арифметическое значение отклонения профиля – Ra.

Большинство приборов оснащены анализатором, который позволяет судить о неровностях поверхности по гармоническим колебаниям сигнала от иглы.

Погрешность профилометра обычно колеблется впределах от ±25%, до ±10%.

В качестве примера профилометра можно привести профилометр модели 130. Данный прибор внесен в Госреестр средств измерений. Работает путем подключения к компьютеру и настройкой специальной программой. Профилометр модели 130 является лабораторным стационарным прибором высокой точности.

Также стоит выделить профилометр «СЕЙТРОНИК-ПШ8-1» из линейки профилометров СЕЙТРОНИК. Эти приборы являются переносными, имеют подключение к компьютеру через порт RS232, и позволяют производить основные измерения параметров шероховатости с достаточной точностью.

2) Профилограф – это прибор, который, идентично профилометру, предназначается для контроля параметров шероховатости поверхности, однако, имеет от него отличия в плане вывода результатов измерений. В профилографе результаты измерений представляются в виде кривой – профилограммы, определяющей волнистость и шероховатость. Обработка результатов производится графоаналитическим методом.

Конструктивно, профилограф состоит из нескольких блоков, а именно: измерительного, преобразовательного и записывающего.

Первый блок – называется измерительным, поскольку именно в нем получается сигнал, который является основой всего измерения. На основании этого сигнала и строится, в последствии, кривая, характеризующая микронеровности. Данный блок состоит, как правило, из иглы, привода иглы и измерительного столика.

Второй блок – электронный преобразовательный, в котором сигнал из первого блока усиливается и преобразуется при помощи специальных электронных преобразователей.

Третий блок – записывающий, на который поступает обработанный сигнал со второго блока. Обработанный сигнал, при помощи записывающего устройства, аналогового или электронного, преобразуется в профилограмму в увеличенном масштабе. При этом, в качестве материала для вычерчивания профилограммы может выступать металлизированная бумага, светочувствительная бумага или специальная пленка.

Таким образом, принцип действия профилографа, мало чем отличается от принципа действия профилометра, единственным отличием, здесь, является отображение результатов не на экране в виде числовых значений, а графически.

Профилограмма записывается устройством в увеличенном масштабе, при этом, по горизонтали увеличение достигает 100 000 раз, а по вертикали от 400 до 200 000 раз. Благодаря увеличению, расшифровку делать становится гораздо удобнее.

Погрешность профилографа не выходит за рамки ±5-10 %.

Помимо перечисленных устройств: профилометров и профилографов, существуют комбинированные приборы, называемые профилографы-профилометры.

3) Профилограф-профилометр – приборы данного типа предназначаются для записи измеренных параметров микронеровностей поверхности на бумажный носитель (например, электротермическую бумагу), и одновременного наблюдения, в режиме реального времени, за результатами проводимых измерений при помощи показывающего устройства – цифрового или аналогового.

Самыми распространёнными профилографами-профилометрами являются приборы «Сейтроник-ПШ8» различных модификаций. Так, например, выпускаются модели СЕЙТРОНИК-ПШ8-4, СЕЙТРОНИК-ПШ8-3 и СЕЙТРОНИК-ПШ8-2 , которые отличаются шагом длины трассы ощупывания, наличием/отсутствием встроенного принтера, параметрами увеличения.

Принцип действия профилографа-профилометра идентичен принципам действия приборов, входящих в его название. Также, как и вышеописанные приборы, он работает путем ощупывания контролируемой поверхности заточенной иглой с малым радиусом закругления и преобразовании колебаний от иглы в электрический сигнал, а также последующего мониторинга и записи результатов.

Способы измерения

Показатель может быть измерен путем ручного сравнения с «компаратором шероховатости» (образец известной шероховатости поверхности), но в более общем случае измерение профиля поверхности выполняется с помощью профилометров. Они могут быть контактного типа (как правило, алмазный стилус) или оптическими (например, интерферометр белого света или лазерный сканирующий конфокальный микроскоп).

Вам будет интересно:Правило Тициуса-Боде: расстояния между планетами и Солнцем

Однако контролируемая шероховатость часто может быть желательной. Например, глянцевая поверхность может быть слишком блестящей для глаз и слишком скользкой для пальца (хороший пример — тачпад), поэтому требуются контролируемые показатели. Шероховатость поверхности — это тот случай, когда амплитуда и частота очень важны.

Ее значение может быть рассчитано либо по профилю (линия), либо по поверхности (площадь). Параметр шероховатости профиля (Ra, Rq, …) встречается чаще. Параметры шероховатости площади (Sa, Sq, …) дают более значимые определения.