ПРИБОР ОЦЕНКИ ШЕРОХОВАТОСТИ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА

ASSESSMENT INSTRUMENT ROUGHNESS SMALL DIAMETR HOLES

Andrei Stativko

professor and Candidate Technical Sciences of the Belgorod Shukhov State Technological University,

Russia, Belgorod

Ilya Saranchuk

student of the Belgorod Shukhov State Technological University,

Russia, Belgorod

АННОТАЦИЯ

Рассмотрено устройство для бесконтактного определения шероховатости поверхности отверстий малого диаметра.

ABSTRACT

Considered device for contactless determination of the surface roughness of the small-diameter holes.

Ключевые слова: Устройство бесконтактного определения шероховатости, микропрофиль, микронеровности, шероховатость.

Keywords: The device non-contact roughness, microprofile, unevenness, roughness.

Автоматизация процесса определения микропрофиля поверхности, как критерия качества получаемых деталей, всегда было связано с решением ряда задач по определению высоты микронеровнестей, шага микронеровностей и других микрогеометрических параметров [1]. Особенно большие трудности возникают при определении шероховатости внутренней поверхности или поверхности сложной формы [2]. На кафедре технологии машиностроения БГТУ им. В.Г. Шухова неоднократно выполнялись разработки методов и приборов контроля шероховатости получаемой поверхности [3]. На основе этих разработок Чепчуровым М.С, и Горбачёвым И.А. получен патент на устройство для бесконтактного определения шероховатости отверстий [4], имеющую оптическую систему, которая состоит из осветителей падающего и отраженного излучения и электронного блока. Электронный блок состоит из фотопреобразователя части падающего и отраженного излучения, коммутатора, регистратора, источника питания, аналого-цифрового преобразователя, блока обработки информации, контроллера интерфейса, а также энергозависимого запоминающего устройства.

Замеры производятся в реальном масштабе времени по калибровочным кривым, которые хранятся в энергонезависимом запоминающем устройстве, методом вычисления коэффициента отражения независимо от нестабильности излучения осветителя.

Недочетом устройства является отсутствие возможности идентификации микрорельефа поверхности изделия? а так же низкая надежность устройства из-за содержания множества элементов.

Устройство имеет корпус, в котором расположена оптическая система. Она состоит из электронного блока электрически связанного с матрицей с положительно-зарядной связью. На торце его корпуса монтирован объектив, а на боковой поверхности – осветитель. Электронный блок включает в себя видеоусилитель, а также связанный с ним аналого-цифровой преобразователь с контроллером последовательного действия. Электронный блок соединён последовательно с модулем обработки информации о микрорельефе.

Слабым местом модели является отсутствия возможности идентификации микрорельефа на внутренней стороне поверхности отверстий. Данный недостаток исходит из невозможности конструкции устройства идентифицировать микрорельеф на внутренней стороне поверхности отверстий.

Устройство бесконтактного определения шероховатости отверстий имеет корпус, в котором размещена оптическая система, соединенная с модулем обработки информации, а также осветители, которые связаны с корпусом. Его главное отличие в том, что устройство оснащено световодом, который установлен на корпусе с помощью переходника, причём на рабочем торце световода сделан срез под углом 450. Помимо этого на кольцевом торце переходника равномерно размещены как минимум три осветителя. В этом и заключается суть полезной модели.

Основной целью разработки является создание устройства с широкими технологическими возможностями, в результате обеспечения контроля микрорельефа внутренней стороне поверхности отверстий. Поставленная задача достигается благодаря оснащенному световодом устройству. Устройство устанавливается на корпус с помощью переходника, при этом рабочий торец световода содержит срез под углом 450, а на кольцевом торце переходника равномерно размещено минимум три осветителя.

Показанное на рис. 1 устройство бесконтактного определения шероховатости отверстий, включает в себя корпус 1 с размещенной в нем оптической системой 2. Оптическая система содержит электронный блок 3, связанный с матрицей с положительно-зарядной связью 4. В торце корпуса 1 находится объектив 5, к которому с помощью переходника 6 монтирован световод 7, в рабочем торце которого находится срез под углом 450. Кольцевой торец переходника 6 равномерно оснащен как минимум тремя осветителями 8. Электронный блок 3 включает в себя видеоусилитель 9 и объединённый с ним аналого-цифровой преобразователь 10, содержащий в себе с контроллер последовательного действия 11. Электронный блок 3 последовательно сопряжён с модулем обработки информации о микрорельефе 12.

Рисунок 1. Устройство бесконтактного определения шероховатости

Принцип работы устройства бесконтактного определения шероховатости отверстий следующий.

На поверхность 13, от осветителей, находящихся на кольцевом торце переходника падает световой поток. Максимально точное освещение внутренней поверхности 13 обеспечивает равномерное распределение осветителей 8. Помимо этого, их минимальное количество(три) позволяет идентифицировать поверхность 13. На поверхности матрицы с положительной зарядовой связью 4 через световод 7 в рабочем торце которого под углом 450 есть срез, необходимый для преломления света и объектив 5 образуется изображение микрорельефа внутренней поверхности отверстия.

Электронный блок 3, состоящий из видеоусилителя 9 и аналого-цифрового преобразователя 10 с контролером последовательного действия 11, обрабатывает сформированный матрицей с положительной зарядовой связью электрический сигнал. Через модуль обработки информации 12, с помощью контроллера последовательного действия и передает данные об изображении микрорельефа поверхности в компьютер, идентифицирующий рельеф и определяющий величину микронеровностей по фрактальным зависимостям, а также отображающий на экране ее числовое значение с помощью специального программного обеспечения.

Использование разработанного устройства позволяет выполнить оценку шероховатости отверстий в жаропрочных сплавах, как это описано в [5]. А также позволят разрабатывать новые, совершенные технологии получения глубоких отверстий в жаропрочных и твёрдых сплавах, осуществляя при этом автоматический оперативный контроль микрогеометрии внутренней поверхности отверстий [6; 7].

Список литературы:

1. Егунов О.В., Чепчуров М.С. Устройство бесконтактного измерения шероховатости поверхностей деталей сложной формы. Научные труды SWorld. 2010. Т. 5. С. 24.
2. Чепчуров М.С., Егунов О.В., Косулин С.Ю., Схиртладзе А.Г. Определение шага микропрофиля поверхности, полученной механической обработкой. Ремонт, восстановление, модернизация. 2011. № 3. С. 40–42.
3. Чепчуров М.С., Афанаскова Ю.А. Бесконтактный способ контроля шероховатости поверхности деталей пресс-форм и его реализация. Технология машиностроения. 2009. № 11. С. 15.
4. Чепчуров М.С., Архипова Н.А., Горбачев И.А. Устройство бесконтактного определения шероховатости отверстий малого диаметра. Патент на полезную модель – [Электронный ресурс] – режим доступа – URL: http://poleznayamodel.ru/model/10/109549.html. (18.05.2011).
5. Чепчуров М.С., Горбачев И.А. Обработка отверстий малых диаметров в жаропрочных сплавах Ремонт, восстановление, модернизация. 2012. № 10. С. 06–10.
6. Чепчуров М.С., Горбачев И.А., Феофанов А.Н. Обработка отверстий в жаропрочных сплавах с контролем шероховатости поверхности. Технология машиностроения. 2014. № 8. С. 13–17.
7. Чепчуров М.С., Горбачев И.А. Технология обработки отверстий в жаропрочных сплавах и контроль шероховатости поверхности. Технические науки – от теории к практике. 2013. № 24. С. 39–44.