Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 1.5. То же, что и на рисунке 1.4, но при максимальной погрешности поверхности Я/4. Центр симметрии полос находится вие поля зрения, и поэтому видны только дуги окружностей
Рис. 1.6. То же, что и на рисунке 1.5, но при максимальной погрешности поверхности
Л/8
На рис. 1.4 представлена интерференционная картина для случая, когда максимальное значение величины x2/(2R) равно 2Л. Если же величина х2/ (2R) равна Л/2, мы увидим только одно кольцо. Таким образом, наблюдая замкнутые концентрические кольца, можно определить максимальную погрешность плоскостности поверхности, равную Л/2. Если погрешность меньше, используют другой метод: перемещением деталей смещают центр симметрии круговых полос и получают полосы с большим значением п. Эти полосы представляют собой дуги окружности, расположенные Друг от друга почти на одинаковом расстоянии. Сравнивая интерференционные картины, соответствующие значениям величины х2/(2R), равным Л/4 и Л/8 (рис. 1.5 и 1.6), можно заметить, что полосы становятся прямее с уменьшением погрешности формы поверхности.
Рабочему необходимо также знать, является ли контролируемая поверхность вогнутой или выпуклой. Это можно легко определить несколькими способами, например, нажатием деревянной палочкой или карандашом на край верхней плоскости (первый способ). Если поверхность выпуклая, центр системы полос передвигается по направлению к точке нажатия, и наоборот (рис. 1.7, а).
При втором способе нажимают на верхнюю поверхность в центре системы полос, как показано-на рис. 1.7, б. В этом случае, если поверхность выпуклая, диаметр колец увеличивается, и наоборот.
Третий способ определения знака кривизны поверхности предполагает использование источника белого света. Если слегка нажать на центр выпуклой детали, воздушный зазор в этой точке стремится к нулю и, следовательно, здесь образуется темная полоса, а светлая полоса-—почти бесцветная или белая. Следующая светлая полоса окрашена в голубоватый цвет изнутри и красноватый снаружи. Если поверхность вогнутая, контакт осуществляется не в точке, а по окружности и толщина воздушного зазора стремится к нулю вдоль нее. Темная полоса в этом случае располага-
15 ** л
I f V/ I
а)
iL
__
T
¦3 'k
I I И
Рис. 1.7. Два метода определения знака отклонения поверхности от эталона:
« — надавливанием вблизи края для смещения центра колец; 6 — надавливанием вблизи центра верхней пластины для расширения или сжатия колец
Рис. 1.8. Внешний вид интерференционной картины при освещении белым светом находящихся в контакте выпуклой и плоской поверхностей. Давление приложено в центре:
1 — почти белое кольцо: 2 — синяя внутренняя кромка; 3 — красная внешняя кромка
Рис. 1.9. То же, что н на рисунке 1.8, но-при контакте вогнутой н плоской поверхно« стей:
1—красная внутренняя ти бесцветное кольцо;
няя кромка
кромка; 2 ¦ 3 — синяя
- поч-внеш--
ется по окружности, а последовательность окрашенных полос такая же, как и прежде (рис. 1.8 и 1.9). Этот способ из-за его сложности не используется в производственных условиях, особенно если обе поверхности нельзя сделать идеально чистыми.
Четвертый, более простой способ основан на следующем явлении. Рассматривая поверхность под различными углами зрения, обнаруживаем, что интерференционная картина смещается. Для объяснения этого явления предварительно получаем выражение для разности оптического хода* двух отраженных лучей в воздушном зазоре толщиной / при угле падения 0. Из рис, 1.10 с очевидностью следует
OPD ='2t/cos d — 2t tg Є-sin Q — 2t cos 0. (1.9)
* Здесь и ниже разность оптического хода обозначается через OPD — аббревиатуру соответствующих английских слов. — Прим, ред.
16 Анализ выражения (1.9) показывает, что максимально возможная величина OPD, равная 2t, имеет место при 8^0. Учитывая это, рассмотрим случай «.выпуклого контакта» двух поверхностей. Воздушный зазор здесь возрастает от точки контакта к краям деталей. При изменении угла зрения от перпендикулярного к поверхности до наклонного разность оптического хода в произвольно выбранной точке увеличивается и наблюдателю кажется, что полосы отодвигаются от центра поверхностей. При контактировании с плоскостью вогнутой поверхности наблюдается обратная картина. На практике возможен целый ряд других случаев; характер и вид возникающих при этом интерференционных полос представлен в табл. 1.1.
1.1. Полосы Ньютона для различных поверхностей, контролируемых плоским __пробным стеклом
OPD=AB +ВС—AD = It cos Є Рис. 1.10. Схема расчета оптической разности хода между двумч отраженными лучами для воздушного зазора толщиной t и угла падения 6
Тип поверхности
Вид полос Ньютона
без наклона
с наклоном
1. Плоскость
2. Почти плоскость
3. Сфера
4. Конус
5. Цилиндр
6. Астигматическая поверхность (обе кривизны одного знака)
7. То же (обе кривизны разных знаков)
8, Сильно нерегулярная поверхность
17 Уже говорилось, что эталонная поверхность пробного стекла является плоской и с ее помощью контролируют почти плоскую деталь. Аналогично можно аттестовать сферические и цилиндрические поверхности большого радиуса кривизны. Для контроля поверхностен малого радиуса кривизны необходимо использовать специальное освещение, описанное в п. 1.2 в интерферометрах Физо.
