Способ измерения шероховатости поверхности

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для контроля шероховатости поверхности электропроводных изделий, например, из нержавеющей стали в процессе электролитно-плазменной обработки. Способ заключается в том, что между поверхностью детали, являющейся анодом, и катодом прикладывают высокое напряжение. Измеряют ширину частотного спектра переменной составляющей тока разрядов по уровню 0,2 ... 0,5 рабочего напряжения. Шероховатость поверхности определяют по формуле R_a= kf+R_o, где R_a - шероховатость поверхности, k - коэффициент пропорциональности, f - измеренная ширина спектра, R_o - эмпирический параметр. Величины k и R_o вычисляют по тарировочной кривой зависимости шероховатости от ширины спектра. Способ позволяет определять шероховатость поверхности детали непосредственно в процессе ее обработки. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для контроля шероховатости поверхности нержавеющих сталей в процессе электролитно-плазменной обработке.

Известен способ измерения шероховатости электропроводящей поверхности, заключающийся в том, что на ней размещают слой диэлектрика, преимущественно дистиллированную воду, налагают электрод емкостного датчика, который доводят до электрического контакта с контролируемой поверхностью, замораживают воду и измеряют величину электроемкости между электродом и контролируемой поверхностью [1].

Известен способ измерения шероховатости поверхности электропроводящих изделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие и измерительный электрод помещают в диэлектрическую жидкость, прикладывают высоковольтное напряжение и измеряют ток между ними, по величине которого определяют степень шероховатости [2].

Недостатком аналогов является невозможность использования данных способов для определения шероховатости поверхности в ходе электролитно-плазменной обработки в связи с необходимостью прерывания процесса.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения шероховатости поверхности электропроводящих изделий, заключающийся в том, что прикладывают высоковольтное напряжение постоянного тока между поверхностью изделия и измерительным электродом и измеряют ток разряда между ними, по величине которого определяют шероховатость. До приложения высоковольтного напряжения кратковременно подают низковольтный потенциал на поверхность изделия и воздействуют на нее аэрозолью, содержащей масло [3]. Благодаря локализации наэлектризованных капель масла около микровыступов увеличивается напряженность электрического поля в воздушном зазоре на этих участках, вследствие чего увеличивается плотность инициирующих электронов с концов микровыступов, что приводит к увеличению тока в разрядной цепи, а следовательно, и к повышению разрешающей способности и точности данного способа измерения шероховатости.

Недостатком прототипа является использование аэрозоли, содержащей масло, что недопустимо при проведении электролитно-плазменной обработки деталей.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является упрощение процесса измерения шероховатости путем использования переменной составляющей тока, позволяющей определять шероховатость поверхности в ходе процесса обработки.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе измерения шероховатости поверхности электропроводящих деталей в процессе электролитно-плазменной обработки прикладывают высоковольтное напряжение между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом и измеряют ширину нормированного частотного спектра переменной составляющей тока разрядов по уровню среза, выбираемого из диапазона 0,2...0,5 в зависимости от рабочего напряжения. Определение шероховатости производят по формуле R_а=kf+R_о, где R_а - шероховатость поверхности, мкм; k - коэффициент пропорциональности, зависящий от материала детали, природы и концентрации электролита; f - измеренная ширина спектра при определенном уровне среза, Гц; R_о - эмпирический параметр.

Значения k и R_о вычисляют по тарировочной кривой зависимости шероховатости от ширины спектра.

На чертеже представлены частотные спектры переменной составляющей тока в различные моменты времени обработки: 1 - 0-20 с, 2 - 160-180 с, 3 - 340-360 с.

Пример конкретной реализации способа Образцы из стали ЭИ-961Ш с начальной шероховатостью 1,8 мкм помещались в ванну для электролитно-плазменной обработки. Процесс проводился в 5% растворе (NH₄)₂SO₄ при напряжении 270 В и начальной температуре электролита 90^oC. Переменная составляющая тока снималась с измерительного резистора. Частотные спектры, полученные в разные промежутки времени, представлены на чертеже.

В соответствии с формулой (1) была рассчитана шероховатость поверхности в различные моменты времени обработки. Шероховатость поверхности образцов измерялась также профилометром. Полученные данные приведены в таблице 1. Корреляция данных свидетельствует о применимости метода.

Коэффициенты k=2,410^-3 R_о=-1,05 Таким образом, заявляемое изобретение позволяет осуществить измерение шероховатости поверхности в процессе электролитно-плазменной обработки электропроводящих материалов. Предлагаемый способ имеет простое техническое исполнение, не требует прерывания процесса обработки и имеет высокую точность.

Источники информации 1. А.с. СССР N 1130735, МКИ³ G 01 B 7/34. Способ контроля шероховатости электропроводящей поверхности. Публ. 23.12.84.

2. А. с. СССР N 1474452, МКИ⁴ G 01 B 7/34. Способ контроля поверхности электропроводящих изделий и устройство для его осуществления. Публ. 23.04.89.

3. А.с. СССР N 1120159, МКИ³ G 01 B 7/34. Способ измерения шероховатости поверхности электропроводящих изделий. Публ. 23.10.84.

Формула изобретения

Способ измерения шероховатости поверхности электропроводящих деталей в процессе электролитно-плазменной обработки, заключающийся в том, что прикладывают высоковольтное напряжение между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом, отличающийся тем, что измеряют ширину нормированного частотного спектра переменной составляющей тока разрядов по уровню среза, выбираемого из диапазона 0,2 ... 0,5 в зависимости от рабочего напряжения и определяют шероховатость по формуле
R_a = k f + R_o,
где R_а - шероховатость поверхности, мкм;
k - коэффициент пропорциональности, зависящий от материала детали, природы и концентрации электролита;
f - измеренная ширина спектра при определенном уровне среза, Гц;
R_о - эмпирический параметр,
при этом значения k и R_о вычисляют по тарировочной кривой зависимости шероховатости от ширина спектра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2