Приборы для измерения шероховатости поверхности сообщение

Обновлено: 25.06.2024

Профилометр - прибор для измерения шероховатости поверхности.

Для измерения шероховатости применяются контактные и бесконтактные профилометры. В контактных приборах, в качестве щупа применяется алмазная игла, которая перемещается по определенной линии (трассе) относительно поверхности. Неровности вызывают механические колебания иглы, в результате которых формируется электрический сигнал, пропорциональный размерам неровностей. К бесконтактным методам измерения шероховатости относятся оптические (теневой проекции, светового сечения и интерференционные) и лазерные (метод сдвига частоты излучения).

Большинство современных стандартов, в том числе ГОСТ 19300 и ГОСТ 2789, были разработаны именно для контактных методов измерений. Контактные профилометры имеют ряд преимуществ. Они обеспечивают высокую точность благодаря малому радиусу кривизны алмазной иглы. При исследовании загрязненных поверхностей бесконтактные профилометры могут выдавать искаженные значения вследствие сканирования не шероховатости поверхности, а ее загрязнений.

Количественно шероховатость оценивают следующими основными параметрами: Ra — среднее арифметическое значений отклонения профиля от средней линии; Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам (среднее от суммы высоты пяти наиболее высоких выступов и глубины наиболее глубоких впадин); Rу — наибольшая высота профиля, определяемая суммой высоты наибольшего выступа профиля и наибольшей впадины профиля от средней линии; Rq – среднеквадратическое отклонение профиля (квадратный корень из среднего арифметического квадратов значений отклонения профиля от средней линии).

Профилометр ИШП-6100

Измеритель шероховатости поверхности ИШП-6100 предназначен 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). Профилометр ИШП-6100 применим для измерения поверхностей всех видов металлов и неметаллов. Принцип действия измерителя 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 прибора. При проведении измерений измеритель шероховатости ИШП-6100 устанавливается на измеряемую поверхность. Датчик, расположенный внизу прибора, перемещается по поверхности с постоянной скоростью. Результаты измерений отображаются на дисплее.

Профилометр ИШП-110

Измеритель шероховатости поверхности ИШП-110 предназначен 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). Профилометр ИШП-110 применим для измерения поверхностей всех видов металлов и неметаллов. Принцип действия измерителя 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 прибора. При проведении измерений измеритель шероховатости ИШП-110 устанавливается на измеряемую поверхность. Датчик, расположенный внизу прибора, перемещается по поверхности с постоянной скоростью. Результаты измерений отображаются на дисплее.

Профилометр ИШП-210

Измеритель шероховатости поверхности ИШП-210 предназначен 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. Профилометр ИШП-210 применим для измерения поверхностей всех видов металлов и неметаллов. Принцип действия измерителя 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 прибора. При проведении измерений измеритель шероховатости ИШП-210 устанавливается на измеряемую поверхность. Датчик, расположенный внизу прибора, перемещается по поверхности с постоянной скоростью. Результаты измерений отображаются на дисплее.

Профилометр Mitutoyo Surftest SJ-210

Профилометр Surftest SJ-210 – базовый прибор для измерения шероховатости от японской компании Mitutoyo Corporation. Модификации SJ-210 используются для быстрого и точного измерения шероховатости прямолинейных поверхностей. Погрешность измерений находится в пределах 5%. Действие приборов основано на механическом ощупывания неровностей профиля алмазным щупом и преобразования его колебаний в значения шероховатости микропроцессорным блоком. В качестве щупа используется алмазный наконечник радиусом 2 мкм.

Профилометр Mitutoyo Surftest SJ-310

Профилометр Surftest SJ-310 - компактный, портативный, простой в использовании прибор для измерения шероховатости поверхностей изделий, сечение которых в плоскости измерения представляет прямую линию - образующие цилиндрических поверхностей, отверстия, плоские поверхности. Surftest SJ-310 оснащен разнообразными функциями измерения и анализа. Действие прибора основано на механическом ощупывания неровностей профиля алмазным щупом и преобразования его колебаний в значения шероховатости микропроцессорным блоком. В качестве щупа используется алмазный наконечник радиусом 2 мкм. Профилометр Surftest SJ-310 применяется в цехах и лабораториях промышленных предприятий различных отраслей машиностроения, научно-исследовательских институтах, метрологических центрах. Изготовитель - японская компания Mitutoyo Corporation.

Профилометр Mitutoyo Surftest SJ-410

Профилометр Surftest SJ-410 - компактный, портативный прибор для измерения шероховатости. Прибор работает как в опорном, так и безопорном режиме. Измерение без опоры – это измерения поверхности относительно опорной поверхности привода. Таким способом с высокой точностью измеряются волнистость и мелкие ступени, в дополнение к шероховатости поверхности, но диапазон ограничен ходом щупа. Серия SJ-410 поддерживает множество измерений элементов поверхности путем простой замены щупа. При измерении с опорой элементы поверхности измеряются с учетом скольжения опоры за щупом во время трассирования. Таким способом нельзя измерить волнистость и ступени профиля, но диапазон перемещения, в пределах которого может быть сделано измерение больше, потому что опора отслеживает контур поверхности детали. Изготовитель - японская компания Mitutoyo Corporation.

Профилометр Mitutoyo Surftest SJ-500

Профилометр Surftest SJ-500 - компактный, портативный прибор для измерения шероховатости поверхности. Есть две версии прибора - Surftest SJ-500, работающий под управлением блока управления, и Surftest SJ-500P, работающий под управлением PC. Прибор оснащен безопорной системой измерения первичного профиля (P), профиля шероховатости (R), профиля волнистости (W) и др. Измерение без опоры – это измерения поверхности относительно опорной поверхности привода. Таким способом с высокой точностью измеряются волнистость и мелкие ступени, в дополнение к шероховатости поверхности, но диапазон ограничен ходом щупа. Встроенный джойстик на панели управления обеспечивает быстрое и легкое позиционирование. Ручной регулировочный винт позволяет точно позиционировать небольшой щуп для измерения поверхности малых отверстий. Датчик позволяет выполнить поворот щупа на 90°. Идеально подходит для измерения в труднодоступных местах, например, на шейках коленчатых валов. Прибор можно использовать как отдельно, так и с гранитным стендом.

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:

Профилометр Formtracer Avant S3000-D

Профилометр Formtracer Avant S3000-D предназначен для измерений профиля поверхности различных деталей и / или параметров шероховатости, а также для определения в измеренных профилях геометрических параметров.

Действие приборов основано на принципе ощупывания неровностей исследуемой поверхности щуповой консолью с алмазным, сапфировым или твердосплавным щупом. Возникающие при этом механические колебания щупа преобразовываются в изменения напряжения, пропорциональные этим колебаниям, усиливаются и измеряются в микропроцессоре. Результаты измерений выводятся на монитор системы управления и оценки в виде профилей, числовых значений параметров шероховатости и геометрических параметров профилей.

Цифровой профилемер поверхности Elcometer 224

Elcometer 224 поставляется в двух модификациях – модель B и модель Т. По сравнению с базовой моделью, версия Т поддерживает беспроводную передачу данных и сохраняет до 150 000 результатов измерения в 2 500 группах. Также модель Т имеет возможность передачи данных на ПК по USB или Bluetooth. Предусмотрена функция привязки времени и даты к группам и отдельным результатам измерений. Для обработки данных и составления отчетов применяется фирменное ПО ElcoMaster. Полный перечень отличий модификаций Elcometer 224 представлен в таблице характеристик.

Профилометр модели 130

Контурограф модели 220

Контурограф модели 220 предназначен для измерений параметров шероховатости и профилей различных деталей (как плоских, так и тел вращения), а также для определения в измеренных профилях геометрических параметров: радиусов дуг, координат точек, расстояний, углов и т.д.

Действие прибора основано на принципе ощупывания неровностей измеряемой поверхности щупом с индуктивным датчиком путем перемещения щупа по измеряемой поверхности и последующего преобразования возникающих при этом механических колебаний щупа в цифровой сигнал.

Измеритель шероховатости TIME 3220

Портативный измеритель шероховатости TIME 3220 позволяет оперативно проводить измерения параметров шероховатости различных поверхностей. Профилометр TIME 3220 находит применение как на производстве, так и в научных лабораториях. Измеритель шероховатости TIME 3220 производит расчёт параметров шероховатости в соответствии с выбранной методикой и отображает на ЖК экране график профиля и все измеренные значения. Результаты тестирования можно сохранить на приборе или вывести на персональный компьютер.

Измеритель шероховатости TIME 3221

Портативный измеритель шероховатости TIME 3221 предназначен для измерения шероховатости по 40 шкалам, имеет связь с персональным компьютером и является модификацией прибора TIME 3220, оснащенной выносным датчиком на кабеле длиной около 1 м. Измеритель шероховатости TIME3221 имеет высокую точность, широкий диапазон применения, прост в эксплуатации и надежно выполнен. Прибор широко применим для измерения поверхностей всех видов металлов и неметаллов.

Профилометр Time 3221 предназначен для работы в условиях производства и может быть использован для измерения шероховатости поверхности различных машиностроительных деталей, в научных лабораториях и отделах технического контроля. Измеритель шероховатости TIME 3220 производит расчёт параметров шероховатости в соответствии с выбранной методикой и отображает на жидкокристаллическом экране все измеренные параметры и профили.

Измеритель шероховатости TR100

Измеритель шероховатости TR 100 – то портативный высокоточный прибор для измерения профиля поверхности. Прибор имеет высокую точность и широкий диапазон применения, прост и надежен в эксплуатации. Профилометр TR 100 сертифицирован Госстандартом РФ и внесен в Государственный реестр средств измерений. Для решения разовых задач по измерению шероховатости, вместо покупки прибора можно заказать данную услугу в нашей метрологической службе.

Измеритель шероховатости TR110

Измеритель шероховатости TR110 – модифицированный вариант профилометра TR100, получивший современный дизайн корпуса и имеющий в базовом комплекте поставки защитный чехол для датчика. Измеритель шероховатости TR110 внесен в Госреестр средств измерений Российской Федерации №20665-07. Для решения разовых задач по измерению шероховатости, вместо покупки прибора можно заказать данную услугу в нашей метрологической службе.

Измеритель шероховатости TR110 New

Профилометр TR110 New – обновленная версия популярного измерителя шероховатости TR110 с современным дизайном корпуса и защитным чехлом для датчика. Прибор получил второй дисплей для более удобной работы. Пьезоэлектрический элемент с алмазной иглой обеспечивает превосходные измерительные качества. Профилометр TR110 измеряет шероховатость по шкалам Ra и Rz. Измеритель шероховатости TR110 внесен в Госреестр средств измерений Российской Федерации №20665-07. Для решения разовых задач по измерению шероховатости, вместо покупки прибора можно заказать данную услугу в нашей метрологической службе.

Измеритель шероховатости TR200

Измеритель шероховатости TR 200 предназначен для расчёта параметров шероховатости поверхности в строгом соответствии с выбранной методикой и установленными стандартами. Прибор TR200 отображает на жидкокристаллическом экране график профиля и все измеренные параметры - Ra, Rz, Ry, Rq, Rt, Rp, Rmax, Rm, R3z, Sk, S, Sm, tp.. Прибор для измерения шероховатости TR200 сертифицирован Госстандартом РФ и внесен в Российский государственный реестр СИ. Для решения разовых задач по измерению шероховатости, вместо покупки прибора можно заказать данную услугу в нашей метрологической службе.

Измеритель шероховатости TR210

Портативный измеритель TR210 - упрощенная модель профилометра TR200, позволяющая проводить измерения профиля поверхности по четырем основным параметрам: Ra, Rz, Ry, Rq. Дополнительно стоит отметить, что в базовый комплект поставки входит специальный датчик (игла) для проведения измерений в труднодоступных местах: различных пазах, каналах, отверстиях. Прибор прост в управлении, отличается малыми габаритами и весом. TR210 сертифицирован для применения на территории Российской Федерации и внесен в Государственный реестр средств измерений. Прибор, также, полностью соответствует международному стандарту ISO. Для решения разовых задач по измерению шероховатости, вместо покупки прибора можно заказать данную услугу в нашей метрологической службе.

Измеритель шероховатости TR220

Измеритель шероховатости TR 220 - усовершенствованная модель профилометра TR200. Прибор TR220 может успешно использоваться как в различных отраслях производства, так и в научных лабораториях. Измеритель шероховатости поверхности TR 220 обладает высокой точностью и надежностью, прост в эксплуатации и обслуживании. Для решения разовых задач по измерению шероховатости, вместо покупки прибора можно заказать данную услугу в нашей метрологической службе.

Механический профилемер поверхности Elcometer 123

Elcometer 123 – удобный и недорогой механический профилемер поверхностей после струйной очистки. Профилемер предназначен для сравнения образцов после пескоструйной или дробеструйной обработки. Диапазон измерений высоты профиля: 0 – 1000 мкм, цена деления шкалы – 2 мм. Измеритель автономен, питание не требуется. По заявке возможна поставка с сертификатом о калибровки Elcometer. Производство Elcometer – Великобритания. Срок гарантии – 1 год. Электронным аналогом данной модели является Elcometer 224. Для решения разовых задач по измерению шероховатости, вместо покупки прибора можно заказать данную услугу в нашей метрологической службе.

Образцы шероховатости

Образцы шероховатости поверхности (сравнения) – это образцы, имеющие известные параметры шероховатости. Под шероховатостью поверхности понимается совокупность неровностей, образующих ее рельеф. Образцы шероховатости (ОШС) получают определенным способом обработки - расточкой, точением, фрезерованием, строганием, шлифованием, полированием и т.д. Материал образцов – сталь, медь, алюминий, титан, латунь и другие металлы. Общие технические условия для эталонов шероховатости определены ГОСТ 9378. Образцы шероховатости можно купить виде наборов или по отдельности.

Образцы шероховатости являются профессиональным инструментом и служат для оценки шероховатости поверхностей, полученных тем или иным способом обработки, путем сравнения – визуально и на ощупь. Образцы применяются на машиностроительных, ремонтных и других предприятиях для экспресс оценки шероховатости на рабочих местах и в лабораториях службы ОТК.

Эталоны шероховатости Elcometer 125

Эталоны шероховатости поверхности Elcometer 125 используются для оценки шероховатости поверхности после струйной очистки по ISO 8503-1 и ISO 8503-2. Эталоны (компараторы) Elcometer 125 поставляются в двух вариантах: - Grit (песок) – для поверхностей после пескоструйной обработки и Shot (дробь) – для поверхностей после дробеструйной обработки. Наборы поставляются в виде пластин по четыре секции в каждой. Пескоструйные образцы имеют среднее значение высоты профиля (h_y) 25, 60, 100, 150 мкм. Дробеструйные имеют номиналы 25, 40, 70 и 100 мкм. Производство Elcometer – Великобритания.

Эталоны шероховатости Elcometer 129 Rubert и Rugotest

Лента измерительная Elcometer 122 Testex

Лента Elcometer 122 Testex предназначена для измерения высоты неровностей профиля методом слепков. Лента прижимается к поверхности вспененным слоем и после снятия зеркально копирует ее профиль. Далее высота профиля измеряется микрометрическим толщиномером Elcometer 124 или другим измерителем. Данный метод обычно применяется для контроля поверхностей труднодоступных мест, сложных по форме и крупногабаритных изделий.

Параметры шероховатости поверхности - один из самых важных показателей качества продукции, работающей с большим износом. Шероховатость - это одна из самых важных эксплуатационных характеристик движущихся механизмов, изделий, двигателей внутреннего сгорания. Именно от шероховатости зависит коэффициент трения, коррозионная стойкость, износостойкость, и другие механические характеристики деталей.

Таким образом, на поверхностях рабочих деталей постоянно происходят процессы, которые могут оказывать на них негативное влияние. К таким процессам относят: появление трещин, механический износ, обуславливаемый трением, эрозия, коррозия металла, смятие, появление заусенцев. Такие дефекты могут оказывать даже большее негативное влияние на работу всего механизма, чем деформация тел, в результате перегрева или гидроудара. Кстати, перегрев может возникать и от усиленного трения, в том числе, вызванного повышенной шероховатостью.

Если придать поверхности некоторые микрогеометрические свойства, то можно повысить сопротивляемость детали различным внешним воздействиям, и тем самым, улучшить параметры прочности и надежности.

Значения параметров поверхности детали, которые смогли бы обеспечить хорошие эксплуатационные характеристики, можно повысить путём технологической обработки поверхности - т.е. шлифования. Измерить качество уже обработанной поверхности можно при помощи приборов, измеряющих шероховатость: профилометра и профилографа.

Отметим, что разница в техническом устройстве и принципе действия у данных приборов невелика. Отличаются они, по-сути, только способом предоставления результатов. Профилометр отображает значения измеряемого параметра шероховатости на специальном индикаторе (встроенном дисплее или шкале). Профилограф, в свою очередь, представляет результаты измерений в конце всей процедуры в виде графика - так называемой профилограммы, которая представляет собой кривую линию. Профилограмма, обычно, нуждается в анализе и расшифровке.

Но рассмотрим эти приборы более подробно:

1) Профилометр - прибор, который предназначается для измерения шероховатости контактным методом. Контактный метод означает, что по исследуемой поверхности перемещается специальная алмазная игла, колеблющаяся от неровностей поверхности. Такие колебания иглы передаются на датчик, где преобразуются в малые электрические токи, которые, в свою очередь, усиливаются гальванометром и регистрируются. Показания выводятся на дисплей прибора и дают представление о характере неровностей исследуемой поверхности - их высоте и глубине. Часто, для оценки шероховатости выбираются другие параметры - средневзвешенные, амплитудные, суммарные и деленые на длину поверхности.

Попробуем вкратце описать, как же работает профилометр, из чего состоит, на чем базируется принцип его действия.

Итак, как и в любом измерительном устройстве, у профилометра должен быть объект измерения, измерительный источник сигналов (генератор сигналов), блок обработки сигналов и блок вывода результатов измерений. Объектом, в данном случае, является поверхность, шероховатость которой необходимо измерить. В качестве генератора сигналов, используется тонко заточенная игла, чаще всего - алмазная, но встречаются профилометры с иглами из твердых сплавов. Игла перемещается вдоль поверхности, перпендикулярно её плоскости, при этом, на шероховатой поверхности, неизбежно, возникают колебания иглы. Такие механические колебания являются первичным сигналом, который при помощи преобразователя - индуктивного, ёмкостного или пьезоэлектрического - преобразуется в токовый. После этого, электрический сигнал поступает на электронный усилитель, после чего интегрируется и визуализируется. Таким образом, на дисплее можно увидеть уже усредненный параметр, характеризующий не только количественные, но и качественные показатели неровности и шероховатости поверхности.

Профилометры принято различать в зависимости от вида трассы интегрирования.

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.

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.

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.

Точная и оперативная оценка шероховатости деталей – залог качественной сборки и последующего функционирования техники. С этой целью в производственной практике применяются различного рода профилометры и профилографы (последние, кроме измерений, могут позволять и запись полученного результата).

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 %.

Приборы контактного действия

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

Щуп с алмазным наконечником.
Преобразователь.
Механизм перемещения щупа.
Усилитель электрического сигнала.
Аналогово-цифровой преобразователь.
Дисплей, либо стрелочный индикатор.
Датчики обратной связи, управляющие движением щупа.
Реле времени.
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:

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 %.

Профилометры бесконтактного действия

Измерители, описываемые далее, характеризуются дополнительными возможностями: дистанционным сканированием – оптическим или лазерным — поверхности, а также оперативной передачей данных на компьютер и принтер.

Средство для бесконтактного измерения и записи результата включает в себя:

Плиту с Т-образными пазами, в которых закрепляется металл изделия.
Лазерную сканирующую головку.
Оптический датчик.
Волновод.
Устройство управления с интерфейсом для подключения регистрирующих устройств.

Оптический измерительный датчик обладает характеристиками, которые позволяют измерять и выводить на монитор достаточно большой объём информации: продольный и поперечный профили трассы сканирования, точность, дискретность шага измерений, текущую и суммарную погрешность отсчёта и пр. Принцип записи профилограммы на термопечатающую рулонную бумагу превращает данное устройство в полнофункциональный профилограф. Процесс и производство измерений управляются в диалоговом режиме. Таким образом, можно позволять повторное отслеживание шероховатости на некоторых участках измеряемого образца.

Примером бесконтактного профилометра компактного типа является профилометр Mahr MarSurf PS1. Для такого метода передачи управляющего сигнала в схеме предусмотрен оптический датчик. Возможные колебания расстояния между приёмником и измеряемой поверхностью автоматически компенсируются системой отсечки шага. Устройство использует как сетевое питание, так и от встроенного аккумуляторного привода. Паспорт профилометра Mahr снабжён подробным описанием методики применения данного прибора. Бесконтактный профилометр Mahr имеет диапазон измерения шероховатости в пределах 5…15 мкм.

Профилометр Mahr Marsurf PS1

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.

Профилометр – это специальный прибор для измерения шероховатости поверхности отдельных деталей, механизмов и элементов, изготовленных из материалов различной плотности. Он помогает определить качество продукции и необходимость ее дополнительной обработки. Использование, и особенно выбор аппарата являются важными этапами практически любого производственного процесса. Поэтому прежде чем приобрести и приступить к эксплуатации измерителя, следует подробно изучить, какие бывают виды профилометров, их функционал и технологические особенности.

Что это такое?

Показатель шероховатости поверхности – это одна из главных технических характеристик качества изделия, предназначенного для работы в жестких условиях, которые предполагают сильный износ материала изготовления. От уровня шероховатости будет зависеть как общее качество работы продукции – ее эксплуатационные параметры, так и продолжительность использования. Показатель шероховатости очень важен, например, для двигателей внутреннего сгорания, других аналогичных узлов и механизмов с большим количеством движущихся деталей и элементов.

Во время эксплуатации на рабочих поверхностях таких механизмов происходят непрерывные процессы, оказывающие негативное влияние на структуру и целостность материала:

образование сколов, трещин и заусенцев различной величины;

механический износ материала;

эрозия металла, его частичное смятие.

Повысить же технические и эксплуатационные характеристики изделия, улучшить качество его работы, а также продлить срок годности существенно помогает дополнительная технологическая обработка – шлифование. От нее будет зависеть уровень шероховатости поверхности, который и измеряется профилометром.

Подобные возникающие дефекты могут оказывать на качество работы механизма даже большее влияние, чем сильный перегрев или удары, и, соответственно, быстрее вызывать его деформацию. Да и сам перегрев металла чаще всего возникает из-за чрезмерного трения, причиной которого становится излишняя шероховатость поверхности отдельного элемента.

Поэтому именно шероховатость в значительной степени влияет на такие технические показатели материалов, как:

стойкость к образованию коррозии;

допустимый коэффициент трения.

Этот прибор позволяет определить точное состояние поверхности материала, а главное, необходимость его дальнейшей обработки (зачистки или шлифовки).

По принципу работы профилометры разделяются на контактные и бесконтактные устройства. Контактные приборы оснащены специальным стальным щупом с твердым наконечником. Он определяет уровень шероховатости, перемещаясь по поверхности изделия, и выдает показатели на экран, установленный в корпусе прибора.

Бесконтактные или оптические профилометры определяют уровень шероховатости детали при помощи оптического датчика и лазера, который также, исследуя поверхность, выводит полученные данные на специальный миниатюрный монитор. Рассмотрим подробнее обе разновидности профилометров, особенности их работы и главные технические характеристики.

Контактные профилометры

Для наглядного примера рассмотрим один из наиболее распространенных контактных профилометров – прибор с цифровым отсчетом 296 модели. Он является типовым представителем устройств в этом классе измерительной техники, работа которых основана на индуктивном преобразовании сигнала. Этот измеритель предназначен для определения уровня шероховатости только плоских поверхностей. Конструктивно контактный профилометр состоит из таких элементов:

стальной щуп с твердым, как правило, алмазным наконечником;

приспособление для перемещения щупа;

преобразователь уровня шероховатости;

цифровой преобразователь и усилитель электросигнала;

дисплей или миниатюрный монитор;

обратные датчики для управления щупом, направления его движения;

переключатель режимов измерения;

реле установки временного интервала.

Профилометр модели 296, как и приборы подобной модификации, например, профилометр 130 модели, считаются стационарной измерительной техникой. Эти аппараты в основном используются для определения шероховатости поверхностей лишь в лабораторных, цеховых условиях.

Но, кроме них, также существуют и мобильные или портативные профилометры контактного действия, имеющие небольшие габариты. Например, измерительный прибор российского производства модели TR-100 с пьезоэлектрическим преобразователем.

Несмотря на то что этот профилометр работает по такому же принципу, как и предыдущие модели, его функционал позволяет определять уровень шероховатости не только на плоских, но и на выпуклых и вогнутых поверхностях.

Подстройка показаний выходной величины или индикации в модели TR-100 осуществляется за счет специального узла, дополнительно встроенного в основную рабочую схему устройства. Кроме того, профилометр TR-100 имеет и более широкий диапазон измерения – от 0,05 до 50 микрометров (мкм). Его же существенный минус по сравнению с лабораторными или цеховыми аппаратами – более низкая точность определения (разница между моделями составляет примерно 10-12%).

Бесконтактные профилометры

В отличие от контактных моделей бесконтактные профилометры имеют более широкие возможности. Поэтому сегодня они получили гораздо большее распространение, чаще используются на производстве. Их главные преимущества – возможность дистанционного сканирования, а также функция оперативной передачи данных и автоматический вывод информации на монитор компьютера или принтер для последующей распечатки. Допустимая же удаленность или дистанция от исследуемой поверхности будет зависеть от конкретной модели измерителя. Как и в случае с контактными моделями, бесконтактные аппараты также бывают двух основных видов – стационарные и портативные.

Бесконтактный стационарный профилометр с функцией записи полученного результата включает в себя такие элементы:

посадочная плита со специальными пазами, в которых фиксируется исследуемый материал или изделие;

специальная лазерная головка для сканирования поверхности;

оптическое устройство с первичными измерительными преобразователями – особый датчик или сенсор;

направляющий канал для передачи волны – волновод;

компьютеризированный узел с соответствующим пользовательским интерфейсом для управления прибором и подключения к нему дополнительных регистрирующих устройств.

Продуманный функционал бесконтактного оптического профилометра позволяет определять и выводить на монитор очень большой, а в большинстве случаев исчерпывающий объем необходимой информации. Подробные данные помогают максимально точно установить уровень шероховатости поверхности и необходимость ее дальнейшей обработки. Получаемые сведения включают в себя такие важные показатели, как:

профиль участка сканирования – продольный и поперечный;

максимально допустимая точность измерения конкретной поверхности;

дискретность (прерывистость) измерительного шага прибора;

погрешность отсчета в момент сканирования, а также возможная общая суммарная погрешность.

Кроме основного функционала, в таких профилометрах предусмотрена возможность производить запись полученных результатов на специальную термопечатную рулонную бумагу. Сама запись выполняется в виде профилограммы, благодаря чему прибор можно также использовать как полноценный профилограф. Управление же и контроль сканирования осуществляется в отдельном диалоговом режиме, это позволяет проводить повторное измерение уровня шероховатости не на всем изделии, а только на необходимых участках.

В качестве примера портативного или мобильного бесконтактного профилометра рассмотрим одну из самых популярных моделей такого типа устройств – измеритель немецкого производства Mahr MarSurf PS1. В этом компактном аппарате управляющий сигнал передается в соответствующую схему при помощи специального оптического датчика. Случайные же непроизвольные колебания (периодические частичные изменения) дистанции между исследуемой поверхностью и считывающим приемником аппарата компенсируются за счет автоматической системы калибровки шага измерения.

Профилометр оснащен удобным цифровым дисплеем и специальным выдвижным стилусом бесконтактного действия. Диапазон измерения уровня шероховатости в переносной модели Mahr MarSurf PS1 колеблется от 5 до 15 микрометров.

Как и все современные мобильные профилометры, прибор работает не только от электрической сети, но и от встроенных аккумуляторов. Существуют также модели со съемными батареями.

Как выбрать?

Выбор измерителя будет напрямую зависеть от типа исследуемой поверхности и предназначения, сложности проверяемого изделия. Стационарные контактные и бесконтактные профилометры позволяют получать более точную и детализированную оценку уровня шероховатости материала. Шероховатость твердых поверхностей, например, деталей из высокоуглеродистой стали, лучше измерять аппаратами с алмазным щупом. Производить оперативную или частичную оценку качества обработки материала удобнее портативным переносным прибором.

Оптические бесконтактные измерители рассчитаны только на сканирование очищенных материалов – пыль и загрязнения могут существенно исказить результат.

В специфических производственных условиях для проверки таких поверхностей рекомендуется использовать контактные профилометры с твердыми алмазными наконечниками, иначе показатель шероховатости будет неверным.

Читайте также: