Это завод по производству не прицепов, а тягово сцепных устройств шарового типа (фаркопов). Не совсем представляю как можно померить эти размеры штангенрейсмасом, можно поподробнее пожалуйста. Из универсального инструмента доступны штангенрейсмасы, штангенциркули. Есть индикаторная стойка. В принципе с покупкой инструмента проблем не возникнет (если цена разумная). Мне нужно организовать контроль этой детали на рабочем месте оператором.
Все правильно, завод тягово сцепных устройств, я просто очень торопился отвечая на ваш вопрос. Предприятию, оснащенному современнейшим импортным оборудованием для производства, поставляющему свою подукцию на экспорт, пора бы задуматься о приобретении и соответствующих средств измерений, хотя бы какого нибудь микроскопа или проектора.
Давая вам предложение использовать штангенрейсмас, исходил из того, что на первом чертеже допуски на размеры не установлены, а задаются их минимальные размеры. Но даже сейчас, когда указали допуски на изготовление, попробовать можно. Допуски на изготовление установлены по 14-15 квалитетам и по допустимой погрешности измерений штангенрейсмас проходит. Установите ваше устройство вертикально на поверочную плиту, причем это можно сделать как показано на чертеже, а лучше опереть на плошадку диаметром 17мм. Самое сложное, это установить ножку штангенрейсмаса на наибольший диаметр. Для этого можно использовать разметочную ножку, но точнее будет с измерительной ножкой, торцем которой соприкасаетесь с диаметром сферы и устанавливаете ее так, чтобы середина ножки встала на наибольший диаметр, а этого добиваетесь за счет равной величины зазора между сферой и верхней и нижней плоскостями (размер g) измерительной ножки. При окончательном подсчете полученных размеров не забудьте прибавить или отнять 0.5 размера g.
Метод с применением штангенрейсмаса займет много времени, а т.к. у вас массовое производство, подумайте насчет изготовления шаблонов. Да, придется их изготовить нескольколько штук (на предельные размеры диаметра сферы и размеров 15мм и 32мм).
Измерение радиусов кривизны сферических поверхностей и проверка их формы – важная и обязательная контрольная операция при изготовлении оптических деталей. Отклонение поверхностей от заданной кривизны приводит к нарушению конструктивных характеристик оптических систем и ухудшению качества изображения. В технологическом процессе необходимо контролировать как шлифованные, так и полированные поверхности. Шлифованные поверхности контролируют чаще всего методом притирки их к чашке или грибу. Иногда используют плоские шаблоны. Контролировать такими методами полированные поверхности невозможно без их повреждения. В настоящее время в практике цехов и лабораторий чаще всего используются следующие методы измерения радиусов кривизны полированных поверхностей: при радиусе кривизны от 37,5 мм до 750 мм – на кольцевом сферометре ИЗС-7, при радиусе кривизны от 750 мм до 5000 мм – методом автоколлимации из центра кривизны, свыше 5000 мм – методом колец Ньютона, очень большие радиусы кривизны, образовавшиеся в результате отступления от плоскости, измеряют, как правило, методом автоколлимации. Разработаны и используются также интерферометрические методы измерения радиусов кривизны. Все эти методы имеют ряд существенных недостатков, заключающихся в том, что использование кольцевого сферометра и пробных стекол предусматривает контакт с контролируемой поверхностью, что часто вызывает повреждение последней. Интерферометрический метод дает хорошие результаты, но требует сложной аппаратуры и исключения влияния на интерферометр тряски и вибраций, что очень сложно обеспечить в цеховых условиях. В связи с этим имеется настоятельная необходимость в разработке новых бесконтактных методов измерения радиусов кривизны сферических полированных поверхностей, основанных на современной элементной базе. В качестве современных функциональных устройств, которые можно успешно использовать при решении аналогичных задач, можно назвать позиционно-чувствительные фотоприемники (квадрантные фотодиоды), координатно-чувствительные приемники типа линеек фотодиодов или линеек на ПЗС структурах, датчики линейных перемещений на круговых или линейных растровых шкалах.
ИЗМЕРЕНИЕ РАДИУСОВ
КРИВИЗНЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Сущность
метода
Устройство
сферометра ИЗС-7 и принцип работы на нём
Отсчеты с
помощью микроскопа со спиральным окуляр-микрометром
Основные
технические характеристики
ознакомиться с устройством и принципом работы сферометра
ИЗС-7, научиться измерять радиусы кривизны сферических
оптических поверхностей.
Приборы и принадлежности:
1. Кольцевой сферометр
ИЗС-7;
2. Измеряемые детали
(линзы) и стеклянная пластинка;
3. Салфетка, беличья
кисточка, спирт.
Оптические
детали со сферическими поверхностями (линзы, зеркала)
являются широко распространенными элементами оптических
систем. Качество изображения, даваемого оптическими системами,
во многом зависит от того, насколько точно соответствуют
расчетным значениям радиусы кривизны сферических поверхностей,
полученные при обработке деталей. Поэтому измерение радиусов
сферических поверхностей является обязательной и весьма
ответственной операцией как при изготовлении, так и при
приеме оптических деталей. Измерение выполняется с относительной
погрешностью от 0,05 до 0,2 % от величины радиуса.
Существующие
методы контроля радиусов кривизны можно разделить на контактные
и бесконтактные. К первым относятся измерения на кольцевых
сферометрах и метод пробных стекол, ко вторым – метод
автоколлимационного микроскопа, автоколлимационной зрительной
трубы и другие.
Рассмотрим
измерение радиуса кривизны сферической поверхности на
кольцевом сферометре.
По способу
получения результатов измерений рассматриваемый метод
является косвенным и основан на вычислении
радиуса кривизны сферической поверхности 1 (рисунок
1 а), установленной на опорное кольцо 2 с известным радиусом
к по измеренной с помощью измерительного стержня
3 стрелки прогиба .
а)
б)
Рисунок 1
— а) принцип работы кольцевого сферометра; б) к выводу
расчетной формулы сферометра
Расчетная
формула сферометра может быть выведена на основании рисунка
1 б.
Из геометрии
известно, что если к диаметру АВ окружности провести
перпендикулярную прямую ,
то диаметр будет разделен на два отрезка АО и
ОВ, для которых справедлива пропорция
Из рисунка видно, что
ОВ =
– стрелка прогиба;
= к – радиус
опорного кольца;
АО = 2
–
После замены в
получается
выражение
после преобразования которого
относительно получается
формула для вычисления радиуса кривизны сферической поверхности
для сферометра, кольцо которого имеет ножевую ленточную
кромку
Сферометры с ножевой кромкой
опорного кольца находят широкое применение на заготовительных
участках оптического производства, где необходимо контролировать
радиусы кривизны шлифованных сферических поверхностей
линз. При измерении радиусов кривизны полированных поверхностей
используют кольца, опорами в которых являются три шарика
установленные под углом 120.
На основании
рисунка 2 следует рассмотреть влияние радиусов шариков
на результаты измерения. Несложно заметить, что при использовании
колец с опорными шариками определяется радиус сферы проходящей
через центры этих шариков. Следовательно, при вычислении
по формуле
радиуса кривизны выпуклой измеряемой сферы
(рисунок 2 а) из полученного результата необходимо вычесть
значение радиуса опорного шарика, и прибавить его при
вычислении радиуса кривизны вогнутой сферической поверхности
(рисунок 2 б). В результате расчетная формула
примет
вид
где — – для
выпуклой сферической поверхности;
+ – для
вогнутой сферической поверхности.
а)
б)
Рисунок 2
– Влияние радиусов шариков
опорного кольца на результат измерения а) выпуклой поверхности;
б) вогнутой поверхности
В
формуле
величины r и
заранее измеряют с высокой точностью и записывают в аттестат
прибора (см. таблицу 1), а величину h измеряют
в процессе контроля. Средняя квадратическая ошибка
измерения радиуса
кривизны поверхности зависит от средних квадратических
ошибок аттестации к (к),
(), взятых из таблицы 1 и измеренной
величины () и может быть вычислена по формуле, полученной из
формулы
дифференцированием по трем переменным
Сферометр
ИЗС-7 предназначен для измерения радиусов кривизны пар
основных пробных стекол ОПС (ГОСТ 2786) с радиусами от
37,5 до 750 мм. В этом случае радиус кривизны вычисляется
по формуле
где 1
– стрелка прогиба выпуклой поверхности ОПС;
2
– стрелка прогиба вогнутой поверхности ОПС.
На приборе
можно также измерять радиусы отдельных выпуклых и вогнутых
сферических поверхностей в диапазоне от 10 до 1000 мм.
В этом случае используют формулу
.
Внутри литого металлического
корпуса прибора 1 (рисунок 3) находится измерительный
стержень 2 со стеклянной миллиметровой шкалой длиной 30
мм. Под действием противовеса стержень поднимается в верх
и своим сферическим наконечником 3 соприкасается с поверхностью
контролируемой детали 4. Для опускания измерительного
стержня вниз служит арретир 6. Отсчет по шкале производится
при помощи микроскопа со спиральным окуляр-микрометром
7 с ценой деления 0,001 мм. Шкала освещается лампочкой
с рабочим напряжением 3,5 В, помещенной в патрон 11 и
включаемой в сеть через трансформатор. Сферометр снабжается
набором из семи сменных колец 5 с диаметрами 15, 21, 30,
42, 60, 85 и 120 мм, опорами в которых являются три шарика
радиусом
(таблица 1).
Рисунок
3 – Устройство
кольцевого сферометра ИЗС-7
Измерения
на сферометрах проводят следующим образом. Из набора колец
выбирают одно, диаметр которого на 5 – 10 мм меньше диаметра
контролируемой линзы и устанавливают его на верхнюю полированную
площадку корпуса сферометра. Поверхности контактных шариков,
контролируемой детали и плоской стеклянной пластинки должны
быть тщательно очищены от пыли. На шарики кольца последовательно
кладут сначала плоскую пластину, а затем деталь контролируемой
поверхностью вниз. Освобождают арретир и дают измерительному
стержню возможность прийти в контакт с поверхностью пластины
(а затем детали), и снимают отсчет по окуляр-микрометру.
Измерения повторяют пять раз для каждой поверхности, подсчитывая
среднее арифметическое значение. Разность отсчетов п (для пластины) и л
(для линзы) дает значение стрелки прогиба ,
используемое в формулах
,
и
Таблица
1 – Конструктивные параметры
опорных колец сферометра.
В случае,
если вес измеряемого изделия недостаточен для преодоления
измерительного усилия, применяют упор 10, который прижимает
оптическую деталь к опорному кольцу сферометра.
Принципиальная
оптическая схема сферометра ИЗС-7 представлена на рисунке
4.
Рисунок 4
– Принципиальная оптическая
схема сферометра ИЗС-7
Свет
от лампы 1 проходит зеленый светофильтр 2, конденсор 3
и равномерным пучком 4 освещает основную шкалу 5 с ценой
деления 1 мм. Изображение осевого участка шкалы проектируется
линзами 6 и 7 объектива микроскопа через призмы 9 и 10
в плоскость, расположенную между неподвижной шкалой 12
с ценой деления 0,1 мм и вращающейся отсчетной шкалой
11 со спиральным нониусом и ценой деления 0,001 мм. Отсчет
снимается через линзы окуляра 13 и 14. Шкала 5, согласно
принципа Аббе, расположена на одной линии с измерительным
стержнем 17 и жестко связана с ним. Стержень перемещается
поступательно под действием контролируемой детали 15,
установленной на шарики 16 опорного кольца. Таким образом,
перемещение основной шкалы 5 равно перемещению измерительного
стержня 17. Апертурная диафрагма 8, установленная вблизи
задней фокальной плоскости микрообъектива, предназначена
для формирования телецентрического хода главного луча
в пространстве предметов.
Отсчеты
производят по миллиметровой шкале с помощью измерительного
микроскопа со спиральным окуляр-микрометром. Для установки
начального отсчета служит винт 8 (рисунок 3). В поле зрения
отсчетного микроскопа (рисунок 5) одновременно видны:
три крупных штриха миллиметровой шкалы, обозначенные крупными
цифрами «13», «14», «15», неподвижная вертикальная шкала
десятых долей миллиметра с делениями от 0 до 10 и круговая
шкала для отсчета сотых и тысячных долей миллиметра, а
также двойные витки спирали. Чтобы произвести отсчет,
необходимо предварительно маховичком 9 подвести двойной
виток спирали так, чтобы миллиметровый штрих в зоне двойных
витков оказался точно по середине между линиями витков.
На рисунке 5 показан пример отсчета, равный 14,3533 мм.
Рисунок
5 – Поле зрения
спирального окуляр-микрометра
1. Афанасьев В. А. Оптические измерения
. М., Недра, 1968, стр. 51 – 59;
2. Кривовяз
Л. М., Пуряев Д. Т., Знаменская М. А. Практика оптической
измерительной лаборатории. М., Машиностроение, 1974, стр.
139 – 147;
3. Сферометр ИЗС-7. Инструкция к пользованию.
Л. Л ОМО, 1964;
4. Конспект
лекций по курсу «Оптические измерения».
9 сообщений в этой теме
Необходимо измерить шероховатость контакта с радиусом сферы 2,5мм, ограниченной сегментом диаметром 2,5мм. Требуемая шероховатость √0,125. Кто в теме, подскажите методику измерений. Н ЦСМ за измерения не берется.
Изменено 8 Июня 2015 пользователем Ергей
Ссылка на комментарий
Образцы шероховатости не пробовали? Должно получиться.
Я бы узаконил с ОТК одно изделие, как образец. Далее предъявляете ОТК, пусть сравнивают при помощи оптики. Ну и наверное выборочный контроль. Если много, 100 % не проверить.
Мне кажется, что образцы не помогут. 0,125 глазом сложно оценить. Попробуйте найти у себя изготовителей оптики. Они как-то контролируют свою работу. По сути, у Вас рассеивающее зеркало. Правда, у Вас возможно отклонение от сферичности наложится на шероховатость.
Я бы попробовал направить на контакт луч лазера, а на экране получил бы пятно «удобного» диаметра. Яркость пятна должна зависеть от шероховатости (коэффициента рассеивания). Диаметр должен быть одинаковый для всех контактов данной конструкции. Систему необходимо откалибровать по известным значениям шероховатости.
Думаю можно попробовать профилографом с использованием безопорного щупа. Например MahrSurf XCR20. При значении Ra 0,125 базовая длина составит 0,25 мм. Оценку обычно делают по пяти базовым длинам, но можно и по меньшему количеству. Для безопорного датчика на этих расстояниях кривизна может оказаться некритичной, диапазона хватит. Завтра на работе попробую, что нибудь аналогичное измерить. Есть конечно и экзотичные приборы, например безконтактные. Фирма Alicona, например. Но в России такой зверь о-о-очень редок.
Образец тоже нужно аттестовать.
Попробовал на работе измерить шероховатость на цилиндрической поверхности (сферы не было). В качестве объекта измерения взял калибровочный образец от контурографа диаметром 3 мм. Прибор MarSurf XCR 20, в режиме измерения шероховатости с безопорным датчиком. У датчика диапазон по Z +- 250 мкм, но из за кривизны измеряемого объекта по факту можно использовать только половину диапазона. Пять базовых длин тоже не проехал, но тем не менее — шероховатость измерить можно, нужно только посидеть с настройками, ну и в КД может немного изменить требования (в плане ограничения количества базовых длин для оценки). В приложенных файлах снимок экрана программы и процесс измерения. Дело за малым — найти в Новосибирске соответствующее оборудование
Изменено 9 Июня 2015 пользователем alexll
Спасибо, попробую поискать. Попутный вопрос. На этой кривизне составляющая формы порядка 100мкм. Как прибор это учитывает?
Мне кажется не надо усложнять. Это просто контакты.
Чем сильнее усложните, тем труднее будет сдать ОТК.
Фильтрация. Профиль изделия состоит в общем случае из — шероховатости, волнистости, собственно отклонения формы. Программными фильтрами отсекается лишнее. На рисунке который я прикладывал, в программе можно вывести и все остальное — реальный профиль и отфильтрованные профили формы, волнистости и шероховатости. Есть кстати и более простые приборы у той же фирмы Mahr, или Mitutoyo — портативные профилометры, главное, чтобы использовался безопорный щуп. Во вложении пример такого профилометра.
Применяют различные способы измерения сфер в зависимости от допуска на круглость сферы. Измерение сфер с большими допусками трудности не представляет и выполняется с помощью шаблонов, радиусомеров и т. п. Довольно просто измеряются также сферы, имеющие несколько диаметрально противоположных точек. По результатам измерения сферы такого вида по осям X и У делается вывод о правильности круглости и размера сферы.
Сложнее измерять сферы с малым допуском и не имеющие нескольких диаметрально противоположных точек.
Рис 68 — Оправки
Оправки для обработки сфер
Для измерения и обработки таких сфер изготовляют специальные оправки, на которых закрепляют детали. Каждая такая оправка имеет поверхность, дополняющую сферу заготовки. В целом получается составная сферическая поверхность с диаметрально противоположными точками для измерения.
На рис. 68, а показана оправка для обработки сферического кольца, на рис. 68, б, в — для обработки прямых и обратных клапанов. На рис. 68, г показана схема обработки линзы. Перед обработкой на таких оправках совмещают центр приспособления для проточки сферы с центром оправки. Выполняется это с помощью индикатора, устанавливаемого в резцедержатель приспособления.
Рис. 69. Индикаторное приспособление для измерения сфер (а) и приспособление для контроля поверхности на отклонение от сферичности (б)
Приспособление для измерения
Для измерения выпуклых сфер пользуются индикаторным приспособлением, показанным на рис. 69, а. Оно состоит из двух планок: неподвижной 5 и подвижной 6, соединенных осью 1. В центре оси имеется отверстие для установочного штыря, расположенное перпендикулярно к плоскости планки 5.
Планка 5 через боковую планку 3 соединяется с угольником 2, который крепится в резцедержателе токарного станка. По пазам в угольнике планку 3 можно перемещать вверх и вниз и устанавливать таким образом приспособление по высоте центров. В планке 5 имеются отверстия с болтом 4, с помощью которых приспособление устанавливается на индикаторной стойке при измерениях сфер на контрольной плите.
В подвижной планке 6 имеется продольный паз, позволяющий крепить стойку 7 с индикатором на различном удалении от центра вращения в зависимости от измеряемого радиуса сферы. Стойка имеет несколько отверстий для ориентировочной установки индикатора по высоте. Перед измерением приспособление настраивается на радиус сферы с помощью мерных плиток, устанавливаемых между установочным штырем и ножкой индикатора. При установке приспособления необходимо следить за параллельностью планки 5 к горизонтальной оси симметрии детали. Длина планки 5 принимается такой, чтобы можно было осуществить поворот планки 6 не менее чем на 180°.
Наиболее точным и практичным способом измерения выпуклых сфер является применение индикатора и использование приспособления для точения сфер. Для этого на установочный центр приспособления надевают диск диаметром, равным диаметру обрабатываемой сферы, по которому настраивают индикатор, вставленный в резцедержатель. Затем, поворачивая резцедержатель, скользя ножкой индикатора по образующей сферы с обеих сторон оси симметрии детали и перемещая приспособление продольно и по высоте, добиваются наименьшего отклонения стрелки индикатора.
Контроль отклонении от сферичности
Для контроля поверхности на отклонение от сферичности применяют приспособление (рис. 69, б), состоящее из основания 1, опорного кольца 2, индикатора 3 и стоики 4. Контролируемую деталь устанавливают на опорное кольцо. Подводят ножку индикатора до соприкосновения с поверхностью детали и вращением последней определяют по шкале отклонение сферичности шара.
