1

Kontrola drsnosti opracovaných povrchov sa stáva čoraz dôležitejšou súčasťou zabezpečovania kvality najmä v prípade náročnejších výrobkov s veľkými ekonomickými dôsledkami z nedostatočnej kvality.

Keďže drsnosť má významný vplyv na životnosť a spoľahlivosť chodu technických zariadení, je potrebné sledovať drsnosť funkčných plôch, vyhodnocovať a analyzovať namerané parametre. To má za následok, že sa prístroje na meranie drsnosti čoraz intenzívnejšie vylepšujú.

Porovnanie dotykových meracích prístrojov na meranie kvality obrobeného povrchu

Dotykové snímanie povrchu je založené na pohybe diamantového hrotu po povrchu vzorky a vyhodnocovanie jeho rozdielov výšky pri konštantnej rýchlosti. Mechanický signál – snímací hrot sleduje nerovnosť povrchu meranej plochy a je pretransformovaný na elektrický signál, ktorý sa objaví na displeji profilometra ako číselná hodnota charakteristiky drsnosti povrchu. Ide o najpoužívanejší spôsob hodnotenia štruktúry povrchu v praxi. V tab. 1 sú porovnané dotykové meracie prístroje pomocou hodnôt štyroch vybraných parametrov (merací rozsah, meracia rýchlosť, rozlíšenie – rozsah, merané parametre drsnosti povrchu) a ekonomického ukazovateľa – cena prístroja.

2 
 Tab. 1.: Technické parametre vybraných dotykových prístrojov pre meranie drsnosti povrchu

Údaje z Tab. 1. sú transformované do porovnávacieho grafu uvedeného na Obr. 1.

3 
 Obr. 1. Grafické znázornenie vybraných parametrov dotykových prístrojov

Porovnanie optických meracích prístrojov pre meranie kvality obrobeného povrchu

Optické metódy teda bezdotykové meranie vylučuje poškodenie meraného povrchu. Dotykový hrot sa v tomto prípade nahrádza svetelným zväzkom, ktorý sa odrazí alebo rozptyľuje na meranom povrchu. Tieto metódy sa využívajú zväčša pri meraní povrchov citlivých na mechanické poškodenie, teda mäkkých materiálov. V tab. 2 sú porovnané tri dôležité technické parametre vybraných optických prístrojov (merací rozsah, meracia rýchlosť, rozlíšenie – rozsah) a jeden ekonomický parameter a tým je ich cena.

 4
Tab. 2. Technické parametre vybraných optických prístrojov 

Údaje z Tab. 2. sú transformované do porovnávacieho grafu uvedeného na Obr. 2.

 5
Obr. 2. Grafické znázornenie vybraných parametrov optických prístrojov 

Výsledky a diskusia

Z porovnania vybraných meracích dotykových a optických prístrojov je ťažké určiť, ktorý prístroj je ten najlepší, lebo každý z uvedených prístrojov má svoje výhody aj nevýhody. Na základe porovnávacieho grafu vybraných technických parametrov (obr. 1.) je sformulovaný súbor odporúčaní:

  • Z hľadiska meracie rozsahu je vhodné na meranie drsnosti zo sledovaného súboru dotykových prístrojov použiť všetky prístroje okrem prístroja TIME TR – 110, pretože jeho merací rozsah je o 86,11 % menší v porovnaní s ostatnými skúmanými prístrojmi,
  • z hľadiska rozlišovacieho rozsahu je vhodné používať zo sledovaného súboru dotykových prístrojov všetky skúmané prístroje, pretože ich rozsahy sú približne rovnaké a pohybujú sa v rozmedzí od 0,001 až 0,5 μm. Taktiež sa dá povedať, že čím je väčší merací rozsah, tým je jemnejšie rozlíšenie,
  • z hľadiska rozsahu meracej rýchlosti je vidieť, že sa výrazným rozdielom odčleňuje prístroj TIME TR – 110 od ostatných skúmaných dotykových prístrojov. Meracia rýchlosť tohto prístroja je až o 85 % väčšia ako pri ostatných vybraných prístrojoch,
  • z ekonomického hľadiska je najvýhodnejší zo skúmaného súboru dotykových prístrojov TIME TR – 110, ale neodporúča sa na meranie kvality obrábaných povrchov, pretože má značne nízky merací rozsah a dokáže vyhodnocovať iba dva parametre drsnosti povrchu (Ra, Rz).

Na základe porovnávacieho grafu vybraných technických parametrov (Obr. 2.) je sformulovaný súbor odporúčaní:

  • Z hľadiska meracie rozsahu je vhodné na meranie drsnosti zo sledovaného súboru optických prístrojov použiť prístroj Taylor Hobson CCI HD, pretože jeho merací rozsah je o 92,50 % väčší v porovnaní s ostatnými skúmanými prístrojmi,
  • z hľadiska rozlišovacieho rozsahu je vhodné používať zo sledovaného súboru optických prístrojov MAHR MarSurf WS 1, pretože jeho rozlišovací rozsah je až o 99,90 % jemnejší ako v prípade ostatných vybraných optických prístrojov,
  • z hľadiska rozsahu meracej rýchlosti je vidieť, že sa výrazným rozdielom odčleňuje prístroj MicroProf FRT 100 od ostatných skúmaných dotykových prístrojov. Meracia rýchlosť tohto prístroja je až o 85 % väčšia ako v prípade ostatných vybraných prístrojoch,
  • z hľadiska ceny je vidieť značný cenový rozdiel 9 000 eur až po 134 000 eur, preto je z ekonomického hľadiska najvýhodnejší z porovnávaných prístrojov MicroProf FRT 100.

Záver

Cieľom príspevku je na základe porovnania z dvoch hľadísk (technického a ekonomického) určiť, ktorý zo sledovaného súboru dotykových a optických prístrojov je vhodný na meranie kvality obrábaných povrchov. Zo sledovaného súboru dotykových prístrojov sa odporúča používať Mitutoyo Surftest Sj – 310, ktorý má najvyšší merací rozsah a dokáže vyhodnocovať až 10 parametrov drsnosti povrchu. Má síce nižšiu meraciu rýchlosť a merací rozsah, ale z hľadiska presnosti a rozsahu sa hodí na meranie kvality obrábaného povrchu menšieho počtu kusov, kde nie je potrebná veľká meracia rýchlosť. Zo skúmaného súboru optických prístrojovsa odporúča používať MicroProf FRT 100, ktorý má i najvyššiu meraciu rýchlosť, ale pomerne nízky rozsah a značne nízke rozlíšenie. Hodí sa preto na menej náročné merania a pri meraní väčšieho počtu kusov, kde je potrebná veľká meracia rýchlosť. Poznatky článku prispejú k rýchlejšiemu a objektívnejšiemu výberu meracích prístrojov vhodných pre konkrétne podmienky merania. 

Literatúra:

[1] NOVÁK, Zdeněk: Směry vývoje kontroly povrchu. In: MM Prumyslové spektrum, č. 6 (2013), s. 86 – 87
[2] NENÁHLO, Čeněk: Nové měřicí přístroje pro strojírenství. In: MM Průmyslové spektrum, č. 3 (2013), s. 42 – 44
[3] NENÁHLO, Čeněk: Měřicí technika ve strojírenství. In: MM Průmyslové spektrum, č. 9 (2013), s. 112 – 114
[4] GERKOVÁ, Jana: Návrh systému pre meranie, vyhodnocovanie, modelovanie a simuláciu kvality povrchov obrábaných technológiou vodného lúča. Písomný materiál k dizertačnej práci. Prešov, 2013. 78 s.
[5] SERVÁTKA, Miloš: Modelovanie, simulácia a optimalizácia technologických parametrov v nadväznosti na požadovanú kvalitu produktov vo výrobných technológiách s vodným lúčom. Dizertačná práca. Prešov, 2009. 125 s.
[6] FABIAN, Stanislav; SERVÁTKA, Miloš: The example of technological parameters influence on quality parameters at cutting steel hardox with technology AWJ, In: Acta technica corviniensis – bulletin or enguneering, roč. 3, č. 1/2010, p. 15 – 18, ISSN 2067-3809

TEXT/FOTO ING. JANA GERKOVÁ, ING. ŠTEFÁNIA SALOKYOVÁ, PHD., FAKULTA VÝROBNÝCH TECHNOLÓGIÍ SO SÍDLOM V PREŠOVE, TU KOŠICE