Moderne analysetechnieken doen hun intrede in het ruwheidsonderzoek III

Moderne analysetechnieken doen hun intrede in het

ruwheidsonderzoek III

Citation for published version (APA):

Struik, K. G., & Prakash, A. (1976). Moderne analysetechnieken doen hun intrede in het ruwheidsonderzoek III. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Laboratorium voor mechanische technologie en werkplaatstechniek : WT rapporten; Vol. WT0393). Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1976

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at:

openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

, . ... .

'.

.~ ....

..

it: t ': '-:-'

<r

; ~ -

.

'i'l • > "f 0:' " ~ '

.

MODERNE ANALYSETECHNIEKEN DOEN HUN

INTREDE I~ HET RUWHEIDSONDERZOEK I I I

Ing. K. Struik*J Dr. A. Prakash**) WT Rapport Nr. 0393 ,'. ~ . " .

.

, *) Technische Hogeschool Eindhoven, the Netherlands **)The Indian Institute of Technology, New Delhi, India

... ,'

",

;. i - '

, "

-I':," . c -. ",,' : "-. , ,., '~ . j" .. " ., , ,. . " '.'\~;:'~.'hc';:~i~;f~~:~(~ ";', ' ,,'

HODE RNEANALYSETECHN I EKEtJ DOEN HUN I,NTREDt: I~( HET RUvJHE I DSONDERZOEK ' ,rl'

~,'. ~ .. ' i

, t

_, n 1 e i ding'

In het :volgende worden enkele toepass insen beschreven van de

geavanceerde methode voor hat meten van de oppervlakteruwheid

die door De Bruin in dit tijdschrift is beschreven [1,2J. In

het Laboratorium voor Lengtemeting van de Eindhovens Technische

Hogeschool is in het verleden de ruwheidsmeting nooit een

ondel--werp van studie geweest, de reden daarvoor was dat naar onze

• I . , .

,mening de gedachtenvorming over dit ondenllerp in het algemeen,

en in Nederland in het bijzonder, meer gevoelsmatig d~nweten­

schappel ijk' tot stand kwam. Toen daarin omstreeks 1970 verbetering

kVJam, w~rd hetonderwerp voor ons interessant. 11eer' in hetbijzon';'

der. heeh! de tweede auteurzich bezig gehoud~n met het ontwikke.len

en. operat i once I makenvan apparatuu r en "rekenprog ;amma 's voor, de .

bovenbedoeldegeavanceerde methode [3J., Daarbij moet vermeld

worden,dat zowelVanherck al5 De Bruin zonder aarzelen ,hun niet _.

, ' ,

,.,geringe: kennis en ervaring ter beschikking stelden om.dit mogelijk ,te maken.',

AIg~merie beschouwing

Met bctrekking tot de lengtemeting in het algcmeen en de ruwhcid~­

metfng in hat bijzonde~ kan worden opgemerkt dat de meting - ioals

weI algcmeen bekend is ,-:: tussen het ontwerp en I:et produkt staat:

'," demeettechniek heeft te bepalen of de in het ontwerp geiielde

maten en aisen in het produkt verwezenl ijkt zijn. In het geval van de, lengteilleting in engere zinis de situatie duidelijk: de ontwerper

kan langs geometrische weg de verlangde afmetingen bepalenen hij

heeft enig inzicht in de verlangde nauwkeurigheid. De produktie'""

technikus kent de ~iddelen om de verJangde maat met de verlangde

nauwkcurigheid te vervaardigen.

In het' gevarv;m de oppervlakteruvvheid is de situatie helaas minder

,duidel,ijk: de VOrtll,Van een oppervlak.is z6 gecompliceerd dat die

, '

nfetmat ~~n of enkel~ getal len is te beschrijven. Bovendien is de

j "", ' > ;' . ~. , t 'r .. ; r :-l,

,,' ..

'I.;" ,

·

.

samenhang tussen de funkt+qneJ.~.eigensc~~pp~~ van dat oppervlak en de ruwheidsparameters slecht bekend. Mede daardoor bieden' de fabrikanten van meetapparatuur steeds nieuwe meetmogelijkheden aan waarvan de waarde meestal aIleen met gevoelsargumentenwordt aangetqond.

Door g~bruik te maken van de beschreven methoden [lJ kan men vrijweliedere denkbare grootheid, ~ie met het opp~rvlak samen-hangt, bepalen. Daardoor is de mogel ijkheid geschapen om het zo-juiste genoemde probleem op systematische weg te lijf te gaan. Daartoe dient bij werktuigkundig (en fysisch) onderzoek naar de eigenschappen van mechanlsche onderdelen gebruik te worden gemaakt van de tlvolledlgel l _{meting van het oppervlak, zodat men} kan vinden welke ruwheidsparameter of combinatie van parameters het beste in staat is om het gedrag van het v~erkstuk te beschrijven. Aan de andere kant zou de produktietechniek kunnen onderzoeken op welke wijze werkstukken met de verlangde ruwheidsparameters kunnen worden vervaardigd. Vol gens deze gedachten'gang heeft het geen zin om bij wetenschappelijk werk op deze gebieden te volstaan met het

meten van de ruwheid op de "klassieke" methode.

In het volgende worden enkele metingen beschreven die in het Labora-torium voor Lengtemeting zijn uitgevoerd om enig inzicht te krijgen in de bruikbaarheid van de beschreven methode. Uit het voorgaande zal duidelijk zijn dat deze metingen eigenlijk nlet tot het werk-terrein van de "lengtemeting" behoren. De experimenten zijn dan

ook niet compleet en de resultaten worden aIleen weergegeven om enige toepassingen te tonen en - hopelijk ook - om te stimuleren tot toe-passing van deze methode.

1. Metingen aan ruwheidsmonsters

In verb~nd met het oncer~oek in ~et laboratorium voor Vonkverspaning

van de Vakgroep voor ProduktietechnoJogie was een onderzoek naar de eigenschappen van de referentiemonsters voor oppervlakteruwheid die voor vonkverspaning worden gebruikt van interesse. In het algemeen bleek de overeenkomst van de gevonden ruwheidswaarde met de door de fabrikant opgegeven waarde enigszins teleurstellend. Als extreem voorbee 1 d wordt hi er de door de computer afgedrukte i nformat i e ~"eer­

,~, ..J ",' . . ,;t. '.' ,RMS {'", RP RT 12.8918' ~' 17.3854 " . ; 15.0117 j,,' " , , " 18.3078' '. " , ' " :;: ." p.; ,,\. "'( ' I ,4.1111 10.807e' 22.1098' . . -,." 0.13 MM ,,;. ;, _.-'

,Tabel 1. VDI Klas nr. 30

RMIN - a.07AB' 5.48"1 8.6800 '. ',ii', i., c, 6.2075 -1(J.1414 i -!-RT(I'1EANl 16.4988 '. ~", , 7.5028., ',8.7054 8.8042 "S.1664 " . . ~,' ",', ... : "::'., . '1.( " '/' '~,' - ,~

;-.Hef blijkt dat de ruwheid voor de verschillende manieren van f11teren

noga( ste rk ve rsch i 1 t.

bl ijkt een sterke piek

In het go 1 fl engtespektrum (zgn. power~pectruinL

op

ie

trederi ~an la~e

'.:t:\,,'golving die, zoals te verwachten is, door de

• verschillend wordt onderdrukt of doorgel~ten.

go If 1 eng te, 'd. i " een

verschil1ende filters Er werden aan dit

-. . . ' . ' . , . . . ' .

monstereen groot aantal metingen gedaan op

. : _,'1 ' . •

::i~ verschillende"richtingen. Uit de tabe12

'}b'r~i

ke lij ke, dubbe l-R-C:fi 1 te r"een ' te grote

tennaa~tebij li~eair verband' is tussen

versch i 11 ende pI aatsen'en,

bl i jkt dat voora 1 het gei.

, ,

ruwheidgeeft~ ~n dat ~i

• .." d

'go 1 flengte (A iave)'~

~. t .

.

e ~. .; '" " , i

,

i ",

4

-t1eet r I cht i ng -+ Lengterichting Breedterichting 'Verhouding .

Berekeningsmethode H r (a) r (b) (a/b)

a a ISO-R468

2.98

±

0.50

2.72 ±

0.50

I

SO-2RC

f i Iter

_9.71

±

0.78

3.63

±

0.43

Fase~gecorrigeerd

2.98

±

0.23

2.74

±

o.

₁₉

f i fter Gemiddelde golflengte

_373.5

137.3

Tabel 2. Gemiddelde waarden van 10 achtereenvolgende metingen aan VDI klas nr. 30, vonkverspaande

referentiestandaard (waarden in mikrometer).

1. 09

2.76

1. 08

2.72

Dat de ruwheid In verschillende richtingen een verichlllende waarde heeft is misschien onverwacht voor een vonkverspaand oppervlak, maar kan weI verklaard worden uit een richtingsafhankelijkheid van de bij dit proces nodige sterke spoel ing.

De konklusie kan misschien zijn dat het fasegecorrigeerde filter het meest geschikt 15 om de golving en de ruwhe~d te schelden, dat de gemiddelde golflengte een nuttige grootheid is en dat verder veel

informatie uit het golflengtespectrum verkregen kan worden.

2. Metingen aan plastisch gedeformeerde oppervlakken

Deze metingen werden gedaan om te tracbten een verband te vinden van de door het deformatieproces veroorzaakte oppervlakteveranderingen met de deformatie. De metingen werden gedaan aan strippen van ver-schillende materialen die tot verver-schillende waarden werden gerekt door vrije deformatie (bij deformatie in by. een matrijs wordt de oppervlakteruwheid in hoge mate door de matrijs bepaald).*)

In het spektrum bl ijken enkele pieken op te treden, we zul len ons hier beperken tot de meest langgolvige piek. Het is bekend dat bij voortgezette deformatie van een trekstaaf een insnoering optreedt die de uiteindel.ijke breuk inleidt. De eerste piek zou naar een suggestie van Prof.Dr. P.C. Veenstra mogelijk gezocht kunnen worden

in een kleine lokale insnoering, die tot staan gebracht wordt door

*) De deformatie werd met veel zorg gedaan door M.J.H. Smeets van het Laboratorium voor Plastische Processen van de Vakgroep.

5

-optredende versteviging. Om dit mogelijk te bevestigen werden de golflengte en de hoogte van de eerste piek van het spektrum uitge-zet tegen de verstevigingsexponent van het gebruikte materiaal. Zoals uit fig. 2 blijkt ontstaat een gladde kromme. Het gaat hier echter om'een eerste poging, die zeker bevestiging en nader onder-zoek behoeft.

3.

Metingen aan zeer gladde oppervlakken

Deze metingen zijn gedaan om te trachten enig inzicht te krijgen in het verloop van het lepproces dat in het Laboratorium voor Lengte-meting wordt toegepast om lineaaloppervlakken te vervaardigen. De metingen moeten als zeer voorlopig worden beschouwd. Het bl ijkt dat de gemeten ruwheid geen lagere waarde dan ca. 0,006 ~m bereikt, terwijl bij voortgezet leppen met lepmiddelen met fijnere korrel de optische kwal iteit van het oppervlak duidelijk beter wordt. Bij meting aan andere gladde oppervlakken werd de indruk verkregen het meetresultaat meer door gebouwtrill ingen en elektrische ruis dan door de oppervlaktegesteldheid werd bepaald. Pas na aanbrenging van een tril I ingsdemping aan optisch gladde oppervlakken zul len later worden hervat nadat de trill ingsdemping optimaal is gemaakt.

Slotopmerkingen

In de hier toegepaste vorm zijn de metingen tamelijk arbeidsintensief en - door het gebruik van een universele computer - duur. Toch is er op dit ogenbl ik geen alternatief voor ruwheidsmeting in relatie met wetenschappel ijk onderzoek. Het I igt echter voor de hand dat het mogelijk is om efficiente en goedkopere apparatuur te ontwikkelen, maat dat kan ons inziens pas gebeuren als door onderzoek is komen vast te staan welke ruwheidsparameters de werkstukeigenschappen optimaal beschrijven.

," '" , \ Literatu~r ;' ,,' , , ,

.'

, .,: , "

[1J" Moderne analysetechnieken doen hun intrede in het ruwheids-,onderzoek. Metaalbewerking jrg~ 43 no. 1,4 januari 1977,

[2J Moderne analysetechnieken doen hun intrede in het ruwheids-onderioek. Meta~lbewerking jrg. 43 no. 2, 13 jan~ari 1977,

r

pag. 30 e.v.

" I

[3J Prakash, A. Digital techniques of roughn~ss measurement applied to surfaces representing some manufacturing processes.

Proefschrift, mei 1975. , I" " :-.1' , .. ' .. ~.

.

.. , '

; -. ;. '.

.

,., ; Fig. 1. " ' ; , 50 L-_ _ _ _ _ _ _ _ -'-_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ "-_ _ _ _ _ _ - - - ' - -_ _ ~ _ _. .' " -100 200 """160 (') , .8 -iO.46 - '2.51 ...L..--_--..--1-..-~.~ o 2.5 5 1.5 IU DENSI Ty [PERC '/)),M) :c ·i,' ~20 0:: ~ 80 o 0-40 o

.

" o 5 10 15 20 CYCLES/MM 1 .6 2.4 TRAVERSED LENGTH [MMJ -100

""

""

OJ .5 o 20 40 60 80 100 ABBO TT [PERC; J ';' 0 r- ---o ... ii-.5 -1 o .2 MM -" .4 .6 .6

.

, "

.

_ _ _ _ _ -'--_ _ _ _ _ _ ~ _ _ _ J 3-2 SPRRK EROSION REFERENCE STRNORRD VOI-CLRSS NO 30 LENGTHWISE [~H9) [740815-8J MRIN FREQ.: MRX. fREQ.: ," O.2Dc/MM 7.Q3c/MM " , I

8 . , ,-. . " , ' Fig. 2. --- \ -~ . 10.000 4.- I I

"

v'"

' ....

I--HOOgtE -1 st p ie~

/ i' /

"

0,5

..

.' \ '~ I

,

I

,

, , _{/ '}

"

I

'.

I -,

,

0,4 , ' " '

.. . .

6000 I

_",

I

_"

I

, "8 I 0,3

-

e

.;

I

:::L ,

-

....

o.. L 0) 4000 c-o..

-

'0 (!)

I

...

/

....

"'

1

~ Golflengte-1st piek

/

V"

,

,~

~

0,2 2000 I- "

.

~. " "

/

_"

0,1 ;;, ... ' , , 'i-', " ) ' , \ . ~ r.-·· •

a

a

., .... ' . " , I 0,4

I

0,51 0, 6

a

I

0,1 0,2

L

0,3 '

aluminium (0,06) staal (0,24) messing roestvri j

(0,45) staal(0,53) m araging staal(O,05) 'n' Waarde

-M

e

::J..

-'

_....

I» g) 0 0

:x:

" ',' ." " . "