Princípom kvalitatívnych metód sledovania drsnosti povrchu, je porovnávanie kontrolovaného povrchu so vzorovým povrchom, ktorého je drsnosť známa. Porovnávať môžeme len povrchy, ktoré sú opracované rovnakým, alebo aspoň podobným spôsobom.
Kvalitatívne metódy vyhodnocovania drsnosti
Kvalitatívne metódy vyhodnocovania drsnosti sú založené na porovnávaní kontrolovaného povrchu s povrchom vzorovým, ktorého drsnosť je známa. Pri sériovej výrobe alebo tam kde nie je možné použiť vzorkovnicu (napr. drsnosť boku zubov) je vhodné vyrobiť vzorovú súčiastku z rovnakého materiálu za rovnakých rezných podmienok a používať ju namiesto vzorkovnice.
Na porovnávanie vzoriek sa využívajú tzv. vzorkovnice. Vzorky sú zoradené do jednotlivých kolekcií obsahujúce etalóny (vzorky). Tieto vzorky sú obrobené rôznymi druhmi obrábania v rôznych stupňoch drsnosti.
U nás sa používajú vzorkovnice zhotovované galvanoplasticky. Táto výrobná metóda je lacná a zaručuje reprodukčnú presnosť. Sada VP-3 pozostáva zo 6 kruhových vzoriek. Každá obsahuje 10 vzorových plôch tvaru kruhových výsečí obrobených jedným alebo dvoma podobnými, popr. často po sebe nasledujúcimi spôsobmi obrábania.
Je možné využiť aj sadu, ktorá je vyrobená tradičným spôsobom a teda napr. zo sady vyrobený frézovaním týmto nástrojom. Tieto sady sú samozrejme drahšie.
Prečítajte si tiež: Prehľad kalibrov pre športovú streľbu
Kontrolované súčiastky porovnávame so vzorkami zrakom alebo hmatom. Pri využití zraku je potrebné zabezpečiť vhodné svetelné podmienky a aj vtedy je oko pri pozorovaní zo vzdialenosti asi 250 mm schopné rozlíšiť dva body vzdialené od seba najmenej 70 µm.
Pre dosiahnutie lepšej rozlišovacej schopnosti pri kontrole zrakom sa využíva lupa alebo komparačný mikroskop Comparex. Hmat umožňuje presnejšie rozlíšenie dvoch plôch.
Kvantitatívne metódy kontroly drsnosti povrchu
Výsledkom kvantitatívnej metódy kontroly drsnosti povrchu je číselná hodnota. Táto číselná hodnota sa stanovuje pomocou niektorej veličín Rz, alebo Ra.
Mechanické, alebo elektromagnetické prostriedky snímajú povrch cez pohyblivý dotyk proti pevnej pätke. Elektronické snímače, ktoré vyhodnocujú veličinu Ra snímajú zmenu polohy snímača. Optické meracie prostriedky väčšinou tvoria mikroskopy.
Postup merania spočíva v tom, že premeriavame priehlbiny aj výstupky povrchu, ktoré sú sprístupnené mechanickým rezom. Dvojité mikroskopy odstraňujú nevýhodu mechanického rezu - poškodenie súčiastky tým, že vytvárajú tzv. svetelný rez.
Prečítajte si tiež: Kalibre dlhých zbraní
Komparačný mikroskop Comparex
Komparačný mikroskop Comparex slúži na porovnávacie meranie drsnosti povrchu. Porovnávací mikroskop Comparex od firmy Meopta má zorné pole rozdelené do dvoch častí. vidíme povrch vzorky a v druhej polovici povrch kontrolovanej súčiastky. Celkové zväčšenie mikroskopu je 12× až 45×.
Interferenčné mikroskopy
Interferenčné mikroskopy sa používajú pre veľmi jemne opracované povrchy, napr. lapované a leštené. Interferenčné mikroskopy umožňujú merať povrchy s veľmi malou drsnosťou, až Rmax = 0,025 µm. Základnou podmienkou pre interferenčné meranie je malá drsnosť povrchu a jeho dostatočná odrazivosť svetelných lúčov.
Interferenčný obraz sa sleduje buď okulárom na mikroskope alebo je možné obraz zachytiť fotopaparátom. V zornom poli je vidieť súčasne zväčšený povrch súčiastky a interferenčné pruhy. Tieto pruhy sa v miestach výstupkov a priehlbenín povrchu zakrivujú. Na meranie mikronerovností sa využíva okulárový mikrometer AM-9-2. Pozorovať povrch možno v bielom alebo monochromatickom svetle.
Mikrointerferometer MII-4
Mikrointerferometer MII-4 vyrobený v bývalom Sovietskom zväze je interferenčný merací mikroskop určený pre meranie drsnosti povrchu súčiastok s jemne obrobeným povrchom. Jedná sa hlavne o povrchy brúsené, superfinišované, leštené či lapované. Mikroskop MII-4 je konštruovaný podľa Linnika s deliacou rovinou lúčov medzi objektívom a okulárom. Pri týchto typoch interferenčých mikroskopov je možné použiť objektívy s najväčšou možnou numerickou apertúrou, a tým využiť plne fyzikálnych vlastností svetelných mikroskopov.
Optické meranie drsnosti povrchu
Tento prístroj od firmy VEB Carl Zeiss na optické meranie drsnosti povrchu súčiastok funguje na princípe šikmého svetelného rezu podľa prof. Schmaltza. Na kontrolovanú plochu sa pod uhlom 45 stupňov premieta úzky, ostro ohraničený pruh svetla, ktorého obrys má tvar pozorovanej drsnosti povrchu a ktorý pozorujeme mikroskopom skloneným k povrchu tiež pod uhlom 45 stupňov. Objektívy sú vymeniteľné a umožňujú zväčšiť obraz 60× až 520×.
Prečítajte si tiež: Kalibre: Európa vs. Amerika
Pri určovaní Rz hľadáme hodnotu najvyššieho výstupku a najnižšej priehlbiny v profile. Tiež je možné týmto prístrojom merať vzdialenosť medzi vrcholkami či priehlbeninami. Pri určovaní hodnoty Ra sa postupuje podľa výpočtu pre daný spôsob opracovania povrchu. Vo všeobecnosti je možné povedať, že Ra = 1/4 Rz.
Prístroj ME10
Prístroj ME10 od firmy VEB Carl Zeiss Jena je určený na dotykové (kontaktné) meranie drsnosti povrchu technických plôch. Prístroj má presné priame vedenie, ktoré umožňuje okrem kontroly odchýlok 3. až 5. rádu (drsnosť) aj zisťovanie odchýlok 2. rádu (vlnitosť) a 1. rádu (tvar) pri dodržaní stanovených podmienok. Prístroj sa využíva najmä na kontrolu brúsených a lapovaných plôch (napr. vodiace plochy), na kontrolu priamosti hriadeľov, valcov alebo otvorov (napr.
Dotyky prístroja sú navrhnuté ako zástrčné jednotky a sú vzájomne vymeniteľné. Dvoma dotykmi (hrotový a oblý) sa sníma povrch obrobku vodorovne. Pritom sa dotyky súčasne spojené s pákovým systémom viac alebo menej vychýlia vo vertikálnom smere.
Ako východzí profil slúži pomocné priame vedenie vstavané v meracích saniach, ktoré preberá funkciu ideálneho geometrického profilu alebo krycia krivka, ktorú tvorí oblý dotyk (tzv. oporná pätka). Variáciou polomerov oblého dotyku sa dajú potlačiť jemnosti povrchu (mechanické triedenie), takže chyby tvaru povrchu, vlnitosť aj drsnosť sa dajú zachytávať oddelene.
- Ak je oblý dotyk zablokovaný sníma sa iba vertikálne vychýlenie hrotového dotyku vo vzťahu k pomocnému priamemu vedeniu.
- Ak je hrotový dotyk zablokovaný a sníma sa iba vertikálne vychýlenie oblého dotyku vo vzťahu k pomocnému priamemu vedeniu, získava sa krycí profil. Z neho sa vyhodnocujú ochýlky tvaru a vlnitosti bez zložky drsnosti.
- Ak nie je zablokovaný ani jeden z dotykov a sníma sa relatívna poloha hrotového dotyku voči oblému dotyku, vyhodnocovaným parametrom je drsnosť povrchu. Oblý dotyk je v kontakte s povrchom. Východzím profilom je krycia krivka (pre krycí profil r = 25 mm).
V závislosti na polomere oblého dotyku sa viac alebo menej mechanicky odfiltruje vlnitosť povrchu. Obdrží sa teda rozdiel medzi skutočným a krycím profilom.
Vychýlenie dotykov je snímané a elektrický signál zo snímača je ďalej spracovávaný. Signál je zosilňovaný a zobrazený na indikačnom prístroji priebežne alebo zaznamenávaný registračným prístrojom.