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机械油封平面平直度检查和判断

作者: 皇家利华 来源: 未知 发布时间:2018-11-06
油封端面平面度的检测,通常是利用光波的十涉效应来测量。可以用质量非常高的激光干涉仪或光学平晶来进行测量,前者属非接触量法,后者属接触量法。光学平晶货源充足,价格便宜,因而被广泛采用。
 
以下介绍用光学平品检测平面度的基本原理.
 
一、平面平晶
 
平晶是利用派利克斯玻璃、熔凝水晶或折光系数为1.516的光学玻璃制造,使之成为具有平直工作端面的透明圆柱体。按直径大小有60、80、100、150、200、250mm六种。平晶由于制造较困难,其尺寸都不太大。它的精度为1级和2级两种;工作面的平面性很高,其偏差不超过0.03um和0.1um。通常采用1级平晶测里油封环端面的平面度,平晶的直径应大于被测工件的外径。若油封环的外径超过250mm,或者是非金属材料制作的油封环(反光度差),可采用涂色法检查,即在被测表面涂以红丹,在零级平板上对研,环的接触痕迹必须连续,不能间断,接触连续面积大于总面积80%的为合格。
 
二、光源
 
由于单色光源所产生的干涉图形较为清晰,常被光波干涉测量法采用作为光源。来自太阳的白光实际上是由七种颜色组成,每一种代表一个不同波长的电磁波。当白光通过平晶射向被检表面发生光波干涉后,在被检表面的不同位置上显示出几种不同颜色的于涉条纹,由于各色光线混杂,干涉条纹的亮度和清晰度大为减弱,所以图像不够清晰。使用单色光源,具有单一的波长,图像是明暗相间的亮带和暗带,非常清晰,可以看清较多的干涉带,读数较准确。单色光需要单色光源,如钠光灯;也可用自然光通过滤色镜得到。图比13一31所示为自制的平面度检测仪及所使用的钠光灯。
 
 
 
三、光波干涉测法的原理
 
干涉条纹的形成,是由发自同一光源的两组或几组光束经过不同的路程以后,又重新汇聚在空间某一点而发生亮度增强和减弱的结果,这种光束亮度的加强和减弱就是光波干涉。当采用单色光源时,波幅相同的两个波相位相同,同时投射在一点上,则振幅增大,也就是光的亮度加强并出现亮带;当这两个波的相位相差半个波长(差180度),两光波相遇后,振幅大小相等方向相反,所以实际振幅为零,从而导致光的完全消失并出现暗带。图13一32是量块表面形成干涉带的过程。将平晶放在被测体上,打开钠光灯,光束从光源O发出,沿箭头的方向射入平晶。这条光束到达A点后,一部分从平晶的下面反射回来,通过平晶到达观测处,它的路程为AEE’F;另一部分射向被测量表面,然后从量块表面反射回来,并通过平晶到达观测处,它的路程是ABCDG。结果光束月ABCDG比光束AEE’F走的路程多了两倍的h(即空气膜的厚度)。另外,光束AEE‘F由空气到平晶并在平晶表面反射出来以后,要比经ABCDG的光束差半个波长。这样,当空气膜h等于半个波长的整数倍时,这两束光线的相位总是差半个波长,于是光线相互减弱,平晶表面就出现了暗色干涉带。所以,每条干涉带相当于平晶与被测表面间有半个波长的距离。
 
被测工件平面出现弯曲的干涉条纹,理论上平面度的偏差太小可用下式计算:
机械油封平面平直度检查和判断
四、判别方法
 
在测量油封端面平面度前,必须先获得能具有折射光线的表面,通常是将被测表面进行研磨后,再进行抛光,才能进行检验。检测时,将被测平面紧贴于平晶。两个表面都必须仔细擦净,使两表面之间可以形成一层极薄的空气膜,单色光源透过空气膜,就会产生明暗相间的干涉条纹。如果使用白光(自然光)作为光源,则显示几种不同颜色的干涉条纹。检测时,应当用彩色条纹中最清楚的条纹来读数。白光可随时取得,不需附属装置。
 
一个光干涉带等于光波的半个波长,可用干涉条纹发现试件的平面偏差。有关干涉条纹的识别和读数,可用图例说明。
 
1)直带
 
图13一33(a)所示的干涉条纹为直带,表明被测件的平面度非常高,接近理想平面,平面度偏差小于0. 029um。光带或条纹的间距不是平面度偏差,仅表明空气膜厚度的不同。
 
2)同心圆干涉带
 
图13-33(b)所示的于涉条纹呈同心圆状。这表明被测表面有微小的曲率,不是中凸便是中凹。一条干涉条纹平面度偏差在0.29um之间,两条干涉条纹偏差在0.58um之内,以此类推。判断被测表面是中凸还是中凹,可用手指在平晶边缘轻轻加压,光干涉条纹向外周“移”即为中凸,反之中凹。前者称为光圈高,后者称为光圈低。
 
3)弯曲的干涉条纹
 
当被测平面出现弯曲的干涉条纹时,若用目测,则需经过目测读数练习后,才能较精确地估计出应有的读数(a和b的值)。
 
在实际的测量中,当出现几条弯曲的干涉条纹时,可通过一条假想的直线与曲率最大部位的干涉系统相切来测量。如果这条切线仅与一条干涉条纹相交,那么,被测件的平面度偏差就在一条干涉条纹以内;当切线与两条或更多条的弯曲条纹相交时,平面度偏差则为相交数乘以0.29。例如,切线与三条光干涉条纹相交,其平面度偏差为0. 87um。
 
图13一33(c)所示,假想的AB线与一条暗条纹相交,表明平面度在一个光干涉条纹之内,其外侧条纹朝着外周弯曲,这是抛光过程中在外周出现了微小的塌边。
 
图13一33(d)所示,干涉条纹朝一边弯曲,表明平面度为三条光干涉带。因为AB线与三条光干涉条纹相交。
 
图13一33(e)所示,AB线对称相交两条干涉条纹;A'B'线也相交两条干涉条纹,所交的曲线的干涉条纹朝相反方向弯曲,呈椭圆形。这表明平面度在2条半光带之内。
 
图1一33(f)所示,平面度为一个鞍形的3条光带。图13一7(g)所示的也是,个鞍形的干涉条纹,平面度为6条光带。图13 -33(h)所示的是一筒圆形的干涉条纹,其平面度为3条干涉条纹。
机械油封平面平直度检查和判断

五、测量注意事项
 
①测量时,平晶和工件需要在相同的温度厂才能得到正确的结果:;
 
②当使用钠光灯时,通电后3一5min预热,钠光灯才能正常工作。
 
③平晶是精密的量具,它的硬度低.使用中容易磨损和划伤,因此应在.无尘条件下使用。若附着脏物,可用无色航空汽油或无水洒精清洗,用鹿皮或绸布擦拭。使用中不可用平晶检查粗糙的平面。以免擦伤:.使用完毕须妥善保管。
 
④用平晶检测平面度,有时看不见干涉条纹,这可能因为被测平面不光洁或平面度很差、被测平面不清洁或有毛刺、被测工件为非金属材料时,表面折光不好或有毛刺未能很好的贴合等原因造成。

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