Переносные измерительные приборы шероховатости для труднодоступных зон

Написано Александром Дуфуром, директором инженерных решений в Mahr Inc.

Начиная около 30 лет назад, переносные измерительные приборы шероховатости — некоторые достаточно маленькие, чтобы поместиться в карман рубашки — принесли новый уровень контроля деталей на производственный пол. Вынос инспекции шероховатости из лаборатории на пол был важен по паре причин. В предыдущие 50 лет допуски размеров деталей сужались. В результате шероховатость и нарушения формы поглощали все возрастающую часть общего размерного допуска, тренд, который продолжается сегодня. Также стало ясно, что шероховатость играет очень важную роль в производительности детали. Уникальные характеристики поверхности могут определять, останется ли краска на месте, удерживается ли смазка или течет, или сколько «шума» производится, когда поверхности движутся друг против друга.

С правильной локализацией и оснасткой, небольшие переносные измерительные приборы шероховатости могут измерять параметры шероховатости легко, обычно с нажатием одной кнопки. Как размерные ручные инструменты, универсальные переносные измерительные приборы шероховатости предоставляют легкие в использовании и надежные результаты для многих приложений. Просто поместите карманный прибор на деталь так, чтобы его встроенные опорные подушки локализовали его на месте, нажмите кнопку, и ваши результаты появляются, готовые к сравнению с требованиями.

Но это не всегда так легко. Параметры шероховатости могут применяться практически к любой поверхности детали, от внутренности малого отверстия, на коротком поземе или вокруг отверстия, до внешнего диаметра между двумя стенками или даже на самих стенках. Часто стандартный переносной измерительный прибор шероховатости просто не сработает — либо приводной блок слишком велик, рука зонда слишком коротка, или препятствия на самой детали мешают размещению прибора.

Удлинители руки зонда

Одно возможное решение — использование удлинителей руки зонда, хотя у них тоже есть пределы. Добавление удлинителей увеличивает вес руки зонда. С коньковыми зондами, дополнительный вес может вызывать повреждение поверхностей деталей, особенно с более мягкими материалами вроде алюминия. Плюс, дополнительный вес может переопределять пружинную силу конька, когда прибор используется в позициях, отличных от горизонтальной. Это может заставить зонд потерять контакт с поверхностью во время измерения, вызывая ошибочные результаты измерения и ошибки «выход за измерительный диапазон». С бесконьковыми зондами, дополнительный вес руки зонда может вызывать вибрацию, что также влияет на результаты измерения.

В общем, удлинители зонда не должны быть длиннее 100 мм, чтобы сила конька не превышала 0,6 Н. Также угловой диапазон прибора должен держаться в пределах 135° конверта, начиная с 45° от горизонтали до позиции, в которой приводной блок смотрит вниз к земле.

Инженерные решения

Когда стандартные устройства не могут дать ожидаемые результаты, лучшее решение — кастомно спроектировать или сконструировать прибор под конкретное приложение. Это особенно верно в случаях, где есть большой объем деталей и требование быстрых надежных измерений — часто токарами, полуквалифицированными в размерных и измерениях шероховатости — для обеспечения качества деталей и устранения высокой стоимости отзывов деталей. Специализированные или кастомно сконструированные приборы быстрее, легче в использовании и дают результаты с лучшей производительностью и GR&R. С выделенным прибором практически любой оператор может легко инспектировать обработанные детали и принимать решения о их качестве. Они могут даже собирать результаты для анализа и контроля процесса.

Для достижения надежных и повторяющихся результатов любой измерительный прибор шероховатости должен делать две вещи: 1) он должен точно позиционировать алмазный иглу на конце руки зонда для измерения указанной поверхностной области, и 2) он должен защищать чувствительную руку зонда и иглу от повреждения во время операций измерения. Выполнение этих требований для труднодоступных поверхностных областей привело к созданию целой семьи выделенных приборов, спроектированных для помещения быстрого, надежного анализа шероховатости в руки токарь в точке производства — часто пока деталь все еще закреплена в станке.

Цилиндрические отверстия

Цилиндрические отверстия нуждаются в специфических финишах для баланса удержания масла и плавного осевого движения. Они были среди первых приложений, имевших выделенную оснастку для измерения шероховатости. Отверстия приходят в различных размерах и могут быть относительно глубокими, некоторые до восьми дюймов. Чертежи могут требовать специфические глубины и местоположения для проверок, и с до 12 цилиндрами в некоторых блоках и четырьмя в абсолютном большинстве высокообъемных приложений, есть много отверстий для измерения. Таким образом, приборы должны быть высокопереносными и легкими для оператора для выравнивания и установки глубины. Дизайн также должен защищать чувствительный зонд, чтобы он не повреждался при принесении прибора к детали.

Выделенный переносной измерительный прибор шероховатости цилиндрического отверстия очень похож на расширяемый три-отверсточный прибор. Три-отверсточный имеет определенное количество регулировки размера, но может быть установлен на конкретный размер. Это позволяет ему «заблокироваться» на месте и помогает обеспечить очень повторяемые показания без влияния оператора. Указывающее устройство также защищено механизмом передачи, так что нет локализующих сил, приложенных к нему, когда прибор помещается на деталь.

Прибор шероховатости цилиндрического отверстия заимствует те же принципы. Чтобы дать ему регулируемость для заблокирования в различные размеры, используются взаимозаменяемые пластины для достижения правильного измерительного диапазона для диаметра. Установка прибора с правильным набором блоков позволяет легкий вход в цилиндрическое отверстие, и однажды на месте, вручную управляемый пневматический цилиндр расширяет размерные блоки, так что они блокируют прибор в позиции.

Но цилиндр прибора имеет еще более критическую функцию. Когда сжат без применения воздуха, он удерживает чувствительный зонд шероховатости в втянутой позиции. Это означает, что во время вставки зонд защищен внутри корпуса прибора. Как только оператор удовлетворен расположением прибора, он подает воздух, блокирует прибор в позицию и зонд выдвигается, так что он может сделать тест шероховатости. Когда закончено, воздух выпускается, зонд втягивается, и прибор становится свободным, позволяя легкое удаление пользователем.

Малые препятствованные отверстия

Измерения шероховатости на направляющих клапанов головки блока цилиндров особенно сложны для выполнения из-за их малого размера (6 мм) и расположения внутри головки блока цилиндров. Наиболее надежные измерения выполняются с «стороны пружины» головки блока цилиндров, так как они наиболее доступны. Однако башни кулачков создают проблему, так как они выдвигаются в область, где приводная система прибора должна быть расположена для измерения. Наличие малой приводной системы — лучшее техническое решение, так как приводная система может быть помещена между башнями кулачков. Возможно использовать сконструированный прибор, который устраняет эти проблемы, так как приводной блок может быть помещен близко к местоположению измерения без необходимости избыточных удлинителей зонда и наладки. Оператор просто монтирует прибор на внешний диаметр направляющего клапана и единица помещается в область для измерения.

Как цилиндрический прибор, эта версия шероховатости втягивает зонд до тех пор, пока механический передаточный механизм не отпустит зонд, когда пробка в её конечной измерительной позиции.

Глухие глубокие отверстия

Отверстия обычно легко выполнять измерения шероховатости в цеховой среде. То есть, конечно, если отверстие доступно и измерительная глубина держится на минимуме. Отверстия кулачков и коленвалов блока двигателя, однако, часто глубокие глухие отверстия (до 500 мм для большинства двигателей), и настолько малы в диаметре, что типичный приводной блок прибора шероховатости не поместится внутри для правильной локализации для измерения.

Обычно приводной блок прибора шероховатости должен держаться внешним от отверстия и используется длинный удлинитель измерительного зонда для достижения средних отверстий кулачков и коленвалов. Однако идеальное решение для выполнения таких измерений — принести измерительную приводную систему непосредственно к измеряемой поверхности.

Выделенный прибор может позиционировать приводной блок и измерительный зонд непосредственно над измеряемой поверхностью без необходимости длинных измерительных удлинителей. Сам приводной блок мал в диаметре и он может быть помещен внутри отверстия непосредственно над измерительным местоположением.

Препятствованные поверхности

Плоские поверхности также легко измерять для шероховатости и волнистости на цеху, пока поверхность достаточно большая для размещения измерительного устройства и нет препятствий, блокирующих его направление измерения. Часто, однако, препятствия и минимальная площадь позема запрещают использование традиционных переносных устройств.

Некоторые поверхности не только имеют малую площадь позема, но также имеют некоторые препятствия на отливке, запрещающие использование традиционной системы шероховатости и волнистости. Обычно эта поверхность должна была бы измеряться с приводной системой, gehaltenной от и в стороне от детали, и длинным удлинителем измерительного зонда должен был бы использоваться для достижения поверхности.

Прибор может выполнять бесконьковые измерения шероховатости на цеху, держа приводной блок бесконьковый и измерительный зонд близко вместе и без удлинителей зонда. Система использует шаблонное приспособление для позиционирования бесконькового приводного блока и слегка приподнята для преодоления любых препятствий.

Шейные поверхности

Шероховатость очень критична на коленвале. Вращаясь тысячами об/мин, и с подшипниковыми и шейными поверхностями и их торцевыми гранями в металл-металл контакте, есть огромный потенциал для износа. Шероховатость помогает определить жизнь этих продуктов.

Концепция, похожая на зазорный прибор, используется при измерении шероховатости на шейках коленвала. Прибор шероховатости должен быть регулируемым для различных размеров, должен блокироваться на месте и защищать зонд.

Пневматически управляемый, выделенный прибор шероховатости шейн позволяет пользователям установить зажимные челюсти на приблизительный размер. С ручным пневматическим приводом прибор блокирует себя в позиции и выпускает зонд для контакта с деталью. Как со всеми этими приборами, зонд не делает контакт, если прибор не полностью заблокирован в позиции. Ключевое отличие этого прибора в том, что у него траверсная операция зонда, так что зонд движется горизонтально вдоль короны детали.

Так же важно, как подшипниковые и шейные поверхности, которые они ездят против, являются упорными гранями. Другая концепция зазорного прибора используется для позиционирования зонда шероховатости здесь, с теми же мыслями в уме: легко в использовании, без влияния оператора и защищенное позиционирование зонда.

Ранее опубликовано в журнале Quality Magazine.