軸承是精密機(jī)械零件，對(duì)滾動(dòng)體和軸承套圈的圓度、波紋度和表面粗糙度有很高的要求，生產(chǎn)過(guò)程必須滿足亞微米級(jí)公差。為了驗(yàn)證生產(chǎn)質(zhì)量，采用了最先進(jìn)的接觸測(cè)量技術(shù)，對(duì)如圓度和波紋度進(jìn)行測(cè)量以及根據(jù)ISO 4287標(biāo)準(zhǔn)對(duì)表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量。為了測(cè)量圓度和波紋度，使用了特殊的測(cè)量?jī)x，同時(shí)也可用來(lái)測(cè)量表面粗糙度。測(cè)量主要是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中以隨機(jī)抽樣的方式檢查零件。同時(shí)，為了滿足日益增長(zhǎng)的軸承質(zhì)量要求，必須增大樣本尺寸，但這增加了質(zhì)量檢查所需的時(shí)間。散射光光學(xué)測(cè)量技術(shù)有助于解決這些矛盾的要求。這項(xiàng)技術(shù)基于光從表面的反射，可在一次操作中測(cè)量圓度、波紋度和表面粗糙度。提供潔凈的環(huán)境，就可使用散射光進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，并將其集成于如超精和磨削等生產(chǎn)過(guò)程中。此外，周期時(shí)間遠(yuǎn)比接觸測(cè)量短。散射光測(cè)量的結(jié)果可校準(zhǔn)。通過(guò)校準(zhǔn)圓度和波紋度可達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。Aq是從表面粗糙度的光學(xué)結(jié)果得來(lái)的新參數(shù)，雖然其與已知的Ra和Rz值無(wú)關(guān)，但與偶爾使用的Rdq值有關(guān)。
散射光技術(shù)的基本原理
散射光技術(shù)是一種檢測(cè)表面微觀形貌的新方法，其由VDA 2009定義。本標(biāo)準(zhǔn)描述了散射光角分辨率的測(cè)量方法，該法特別適用于摩擦因數(shù)要求非常低的光滑表面，其基于光散射定律和鏡面模型。入射光以粗糙表面的微觀形貌角φ反射。通過(guò)Fourier光學(xué)，反射光在聚焦平面上傳輸。探測(cè)器記錄散射角的強(qiáng)度分布，也就等同記錄了頻率分布。
在計(jì)算表面粗糙度輪廓的梯度分布時(shí)，必須使用λs低通濾波器。此外，還必須考慮測(cè)量?jī)x器的橫向分辨率。
滾動(dòng)軸承行業(yè)通常在一種理想條件下，在精密測(cè)量室里用形貌儀測(cè)量形狀和波紋度。這種測(cè)量在生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)用是不可取的，因?yàn)榄h(huán)境振動(dòng)會(huì)使測(cè)量結(jié)果失真。這些畸變的測(cè)量極易導(dǎo)致代價(jià)昂貴的誤讀。
散射光技術(shù)在軸承工業(yè)中的應(yīng)用
軸承套圈的100%測(cè)量，軸承生產(chǎn)中的質(zhì)量保證需要精密測(cè)量，目的是在大批量和短周期生產(chǎn)時(shí)滿足最嚴(yán)格的公差。由于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量費(fèi)用高，例如到實(shí)驗(yàn)室的步行距離長(zhǎng)且測(cè)量周期長(zhǎng)，傳統(tǒng)的測(cè)量方法只能通過(guò)測(cè)量樣品來(lái)監(jiān)測(cè)過(guò)程，生產(chǎn)過(guò)程中的隨機(jī)誤差極易被忽略。因此，100%在線過(guò)程監(jiān)測(cè)將成為主要優(yōu)勢(shì)。如果這些誤差位于滾動(dòng)零件的接觸區(qū)域，則軸承在將來(lái)的運(yùn)行中極有可能產(chǎn)生噪聲。在隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)中，這些誤差僅能被偶然發(fā)現(xiàn)。
汽車工業(yè)對(duì)滾動(dòng)軸承的質(zhì)量要求越來(lái)越高。表面粗糙度和波紋度公差精確到亞微米。幅值分布和角度分布的統(tǒng)計(jì)值能很好地描述表面粗糙度。然而，在形狀輪廓的Fourier分析的幅值譜中可發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的波紋。散射光提供了一種可追蹤的測(cè)量技術(shù)，可計(jì)算表面粗糙度的參數(shù)Aq。散射光可區(qū)分超精和磨削等不同的加工過(guò)程。同時(shí)，利用形狀輪廓的積分可確定形狀輪廓的宏觀梯度。這項(xiàng)技術(shù)穩(wěn)健、快速、非接觸，可用于在生產(chǎn)場(chǎng)地進(jìn)行加工過(guò)程的100%監(jiān)測(cè)。
