способ измерения шероховатости поверхности

Формула изобретения

Способ измерения шероховатости поверхности электропроводящих изделий в процессе электролитно-плазменной обработки, заключающийся в том, что прикладывают высоковольтное напряжение между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом, отличающийся тем, что переменную составляющую тока подают на полосовой фильтр с граничными частотами 500-700 и 1300-1500 Гц, измеряют действующее значение напряжения на выходе фильтра u, рассчитывают начальное значение напряжения u₀ путем усреднения значения u в течение 20-40 с от начала процесса, шероховатость в ходе обработки определяют по формуле

где u - текущее значение напряжения на выходе полосового фильтра;

u₀ - начальное значение напряжения на выходе полосового фильтра;

Ra₀ - начальное значение шероховатости обрабатываемой поверхности.

Описание изобретения к патенту

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.

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 [а.с. СССР №1130735, МКИ³ G 01 В 7/34. Способ контроля шероховатости электропроводящей поверхности. Публ. 23.12.84].

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 [а.с. СССР №1474452, МКИ⁴ G 01 В 7/34. Способ контроля шероховатости поверхности электропроводящих изделий и устройство для его осуществления. Публ.23.04.89].

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 деталей в процессе электролитно-плазменной обработки, заключающийся в том, что прикладывают высоковольтное напряжение между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом. Измеряют ширину нормированного частотного спектра переменной составляющей тока разрядов по уровню среза, выбираемого из диапазона 0,2...0,5 в зависимости от рабочего напряжения. Определяют шероховатость по формуле Ra=k·f+Ro, где Ra - шероховатость поверхности, мкм; k - коэфффициент пропорциональности, зависящий от материала детали, природы и концентрации электролита; f - измеренная ширина спектра при определенном уровне среза, Гц; Ro - эмпирический параметр. При этом значения k и Ro вычисляют по тарировочной кривой зависимости шероховатости от ширины спектра [патент РФ №2133943, МКИ⁶ G 01 В 7/34. Способ измерения шероховатости поверхности. Публ. 27.07.99].

Недостатком прототипа является необходимость измерения спектральной плотности сигнала переменной составляющей тока в ряде диапазонов частот для построения частотного спектра, определения его ширины и, соответственно, шероховатости поверхности.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является упрощение измерения шероховатости поверхности в ходе электролитно-плазменной обработки без построения всего частотного спектра сигнала переменной составляющей тока путем использования одного диапазона частот, несущего наибольшую информацию о шероховатости.

Поставленная задача решается таком образом, что в способе измерения шероховатости поверхности электропроводящих изделий в процессе электролитно-плазменной обработки прикладывают высоковольтное напряжение между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом. Переменную составляющую тока подают на полосовой фильтр с граничными частотами 500-700 и 1300-1500 Гц. Измеряют действующее значение напряжения на выходе фильтра и рассчитывают начальное значение напряжения u_о путем усреднения значения и в течение 20-40 с от начала процесса и шероховатость в ходе обработки определяют по формуле:

где u - текущее значение напряжения на выходе полосового фильтра, u₀ - начальное значение напряжения на выходе полосового фильтра, Ra₀ - начальное значение шероховатости обрабатываемой поверхности.

Существо способа поясняется чертежами: а - динамика относительного изменения шероховатости при электролитно-плазменной обработке при различных напряжениях U между анодом и катодом; б - динамика относительного изменения напряжения на выходе полосового фильтра при тех же условиях.

Подобие поверхностей с коэффициентом парной корреляции 0,95 свидетельствует об информативности выбранного диапазона частот.

Пример конкретной реализации способа

Образцы из стали ЭИ-961Ш обрабатывали электролитно-плазменным методом в 5% растворе сульфата аммония при различных напряжениях и начальной температуре электролита 90°С. Переменная составляющая тока снималась с измерительного резистора и подавалась на вход полосового фильтра с граничными частотами 500 и 1500 Гц. В соответствии с формулой (1) была рассчитана шероховатость поверхности в различные моменты обработки. Шероховатость поверхности измерялась также профилометром. Результаты приведены в таблице. Малая погрешность измерения свидетельствует о применимости метода.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет упростить способ измерения шероховатости поверхности в процессе электролитно-плазменной обработки электропроводящих материалов. Предлагаемый способ имеет простое техническое исполнение, не требует прерывания процесса и обеспечивает высокую точность измерений.