Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Метрология поверхностей. Принципы, промышленные методы и приборы

Покупка
Артикул: 130024.02.99
Учебно-справочное руководство известного специалиста отражает как совершенствовавшиеся много десятилетий методы обработки и контроля качества поверхностей в машиностроении и оптическом приборостроении, так и достижения последних лет (включая новые способы описа-ния характеристик и использование сканирующих микроскопов). Для технических университетов и специалистов промышленных предприятий, инженеров-разработчиков
Уайтхауз, Д. Метрология поверхностей. Принципы, промышленные методы и приборы : учебно-справочное руководство / Д. Уайтхауз. - Долгопрудный : Интеллект, 2009. - 472 с. - ISBN 978-5-91559-023-5. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1870053 (дата обращения: 08.10.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Д. УАЙТХАУЗ

2009

МЕТРОЛОГИЯ 
ПОВЕРХНОСТЕЙ

ПРИНЦИПЫ,  
ПРОМЫШЛЕННЫЕ МЕТОДЫ  
И ПРИБОРЫ

 
Перевод с английского
А.Я. Григорьева и  Д.В. Ткачука
под редакцией Н.К. Мышкина

Д. Уайтхауз
Метрология поверхностей. Принципы, промышленные методы и приборы: Научное издание / Д. Уайтхауз – Долгопрудный:
Издательский Дом «Интеллект», 2009. – 472 с.
ISBN  9785915590235

Учебносправочное руководство известного специалиста отражает как
совершенствовавшиеся много десятилетий методы обработки и контроля
качества поверхностей в машиностроении и оптическом приборостроении,
так и достижения последних лет (включая новые способы описания характеристик и использование сканирующих микроскопов).
Для технических университетов и специалистов промышленных предприятий, инженеровразработчиков.

 © 2004, Elsevier Ltd
 © 2009, ООО Издательский Дом «Интеллект»,
      перевод на  русский язык, оригиналмакет,
      оформление

ISBN  9785915590235
ISBN  1 9039 9660 0 (англ.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие редактора перевода   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .10
Предисловие автора  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .12

Г л а в а  1
Введение  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .15
 
1 .1 . О главном   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .15
 
1 .2 . Что такое метрология поверхности?  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .15
 
1 .3 . Полезность метрологии поверхности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .17
 
 1 .3 .1 . Обработка  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .20
 
 1 .3 .2 . Инструмент  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .21
 
 1 .3 .3 . Эксплуатационные характеристики  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .22
 
1 .4 . Природа поверхности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .23
 
 1 .4 .1 . Общие положения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .23
 
 1 .4 .2 . Масштабный фактор и тенденция к миниатюризации  .  .  .  .29
 
 1 .4 .3 . Роль метрологии поверхности в обеспечении
 
         работоспособности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .31
 
 1 .4 .4 . Стандарты  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .32

Г л а в а  2
Идентификация и выделение характеристик поверхности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .34
 
2 .1 . Визуализация  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .34
 
2 .2 . Шероховатость и профиль поверхности — понятие о процедуре
 
 измерения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .35
 
 2 .2 .1 . Профили  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .35
 
 2 .2 .2 . Определения длин  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .38
 
 2 .2 .3 . Связь шероховатости с базовой длиной  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .40
 
2 .3 . Волнистость  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .44
 
2 .4 . Концепция базовой длины  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .46
 
 2 .4 .1 . Общие сведения   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .46

Оглавление


 
 2 .4 .2 . Значения базовых длин  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .47
 
 2 .4 .3 . Основные правила для определения базовой длины
 
 
при измерении шероховатости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .48
 
2 .5 . Форма базовой линии   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .51
 
 2 .5 .1 . Система огибающей   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .51
 
 2 .5 .2 . Метод мотива  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .56
 
2 .6 . Другие методы определения базовой линии  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .62
 
 2 .6 .1 . Метод наименьших квадратов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .62
 
 2 .6 .2 . Полиномиальная аппроксимация   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .63
 
2 .7 . Фильтрация и система средней линии (М-система)  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .64
 
 2 .7 .1 . Определения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .65
 
 2 .7 .2 . Общие сведения о фильтрации  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .67
 
 2 .7 .3 . Стандартный аналоговый 2CR-фильтр   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .69
 
 2 .7 .4 . Фильтры с фазовой коррекцией   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .71

Г л а в а  3
Профильные и пространственные параметры шероховатости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .74
 
3 .1 .  Основные определения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .74
 
3 .2 . Классификация профильных параметров  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .75
 
 3 .2 .1 . Высотные параметры  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .77
 
 3 .2 .2 . Шаговые параметры  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .83
 
 3 .2 .3 . Гибридные параметры  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .85
 
 3 .2 .4 . Параметры-функции  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .87
 
 3 .2 .5 . Опорная кривая  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .88
 
3 .3 . Анализ случайных процессов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .102
 
 3 .3 .1 . Общие замечания  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .102
 
 3 .3 .2 . Основные положения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .102
 
3 .4 .  Пространственная оценка  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .110
 
 3 .4 .1 . Исходные предпосылки  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .110
 
 3 .4 .2 . Взаимосвязь профильных и пространственных                     
 
         параметров  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .113
 
 3 .4 .3 . Комментарии к пространственным параметрам  .  .  .  .  .  .  .  .117
 
3 .5 . Функции пространственной частоты   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .124
 
3 .6 . Замечания к цифровому анализу пространственных данных  .  .  .126
 
3 .7 . Двумерная фильтрация  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .128
 
3 .8 . Фрактальные поверхности   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .130

Г л а в а  4
Шероховатость поверхности и технология обработки   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .133
 
4 .1 . Где и когда измерять?   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .133
 
4 .2 . Методы обработки и шероховатость поверхности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .134
 
 4 .2 .1 . Общие сведения   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .134
 
 4 .2 .2 . Токарная обработка  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .137


Оглавление

 
 4 .2 .3 . Алмазное точение  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .143
 
 4 .2 .4 . Фрезерование и протягивание  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .144
 
 4 .2 .5 . Формирование поверхностей при абразивной обработке  .152
 
 4 .2 .6 . Качество обработки при шлифовании  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .155
 
 4 .2 .7 . Наношлифование  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .164
 
 4 .2 .8 . Хонингование и суперфиниш  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .165
 
 4 .2 .9 . Полирование (притирка)  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .167
 
 4 .2 .10 . Специальные методы обработки   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .169
 
 4 .2 .11 . Нанотехнология в обработке поверхностей   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .175
 
4 .3 . Управление качеством обработки  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .176
 
 4 .3 .1 . Диаграммы Шухарта  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .176
 
 4 .3 .2 . Кумулятивные суммы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .178
 
4 .4 . Взаимосвязь между метрологией поверхности   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .181
 
4 .5 . Силовые и метрологические цепи   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .185
 
4 .6 . Единичные события и автокорреляция  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .186
 
4 .7 . Анализ спектра мощности поверхности   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .188
 
4 .8 . Использование функций пространственных частот   .  .  .  .  .  .  .  .  .190

Г л а в а  5
Эксплуатационные характеристики шероховатых поверхностей  .  .  .  .  .  .  .  .  .194
 
5 .1 .  Общий подход  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .194
 
5 .2 . Конкретные примеры из трибологии  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .208
 
5 .3 . Модели поверхности   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .213

Г л а в а  6
Общие вопросы оценки качества поверхности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .219
 
6 .1 . Экспресс-методы исследования поверхности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .219
 
 6 .1 .1 . Общие свойства поверхности .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .219
 
 6 .1 .2 . Профилограмма .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .223
 
6 .2 . Исследовательское оборудование  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .224
 
 6 .2 .1 . Проблемы измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .224
 
 6 .2 .2 . Особенности методов   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .225
 
 6 .2 .3 . Развитие методов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .225
 
6 .3 . Сравнительный анализ возможностей различных методов  .  .  .  .228
 
 6 .3 .1 . Щуповые методы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .228
 
 6 .3 .2 . Оптический метод  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .228
 
 6 .3 .3 . Другие методы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .228
 
 6 .3 .4 . Сравнение приборов для исследования поверхностей  .  .  .229

Г л а в а  7
Щуповые приборы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .231
 
7 .1 . Щуп  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .231
 
7 .2 . База измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .232

Оглавление


 
7 .3 . Использование опоры   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .234
 
7 .4 . Датчики  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .237
 
7 .5 . Повреждение поверхности щупом   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .237
 
7 .6 . Использование щуповых приборов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .239
 
 7 .6 .1 . Особенности измерения   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .239
 
 7 .6 .2 . Встроенные щуповые приборы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .241
 
 7 .6 .3 . Портативные приборы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .242
 
 7 .6 .4 . Универсальные приборы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .244
 
 7 .6 .5 . Щуповые приборы с высокой скоростью измерений  .  .  .  .248

Г л а в а  8
Оптические методы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .250
 
8 .1 . Оптическая длина пути   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .252
 
8 .2 . Проникновение оптического излучения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .252
 
8 .3 . Разрешение и глубина фокуса   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .253
 
8 .4 . Сравнение оптических и щуповых методов   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .254
 
8 .5 . Глоссометр   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .256
 
8 .6 . Фотометрическая интегрирующая сфера   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .257
 
8 .7 . Дифрактометр  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .258
 
8 .8 . Интерферометрия   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .260
 
8 .9 . Оптические профилографы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .263
 
8 .10 . Гетеродинный метод   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .264
 
8 .11 . Другие оптические методы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .267
 
8 .12 . Результаты сравнения щуповых и оптических методов  .  .  .  .  .  .  .270

Г л а в а  9
Сканирующая микроскопия   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .273
 
9 .1 . Общие положения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .273
 
9 .2 . Сканирующие зондовые микроскопы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .275
 
 9 .2 .1 . Атомно-силовой микроскоп   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .275
 
 9 .2 .2 . Латеральный силовой микроскоп   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .275
 
 9 .2 .3 .  Магнитный силовой микроскоп  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .276
 
 9 .2 .4 . Сканирующий тепловой микроскоп   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .276
 
 9 .2 .5 . Сканирующий микроскоп ионной проводимости   .  .  .  .  .  .276
 
 9 .2 .6 . Ближне-полевой оптический сканирующий микроскоп  .  .277
 
9 .3 . Режимы работы сканирующего туннельного микроскопа  .  .  .  .  .277
 
 9 .3 .1 . Режим постоянной высоты  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .277
 
 9 .3 .2 . Режим постоянного тока  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .277
 
 9 .3 .3 . Микропозиционирование  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .281
 
9 .4 . Атомно-силовой микроскоп  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .283
 
9 .5 . Потенциал зондовых методов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .284
 
9 .6 . Масштабный фактор в метрологии    .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .286


Оглавление

Г л а в а  1 0
Простые погрешности формы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .288
 
10 .1 . Основные положения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .288
 
10 .2 . Непрямолинейность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .292
 
10 .3 . Измерение  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .292
 
10 .4 . Измерение и классификация отклонений 
 
 от прямолинейности   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .303
 
10 .5 . Неплоскостность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .306

Г л а в а  1 1
Некруглость и ее следствия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .313
 
11 .1 . Общие положения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .313
 
11 .2 . Направление измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .314
 
11 .3 . Графическое представление некруглости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .317
 
11 .4 . Огранка  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .319
 
11 .5 . Методы измерения некруглости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .321
 
 11 .5 .1 . Гармонический анализ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .321
 
 11 .5 .2 . Методы измерения диаметров  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .324 
 
 11 .5 .3 . Методы измерения хорд  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .324
 
 11 .5 .4 . Методы измерения радиусов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .328
 
11 .6 . Свойства измерительного сигнала некруглости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .336
 
 11 .6 .1 . Увеличение и исключение незначащих данных  .  .  .  .  .  .  .336
 
 11 .6 .2 . Представление с помощью лимаконы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .339
 
11 .7 . Оценка некруглости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .345
 
 11 .7 .1 . Основные понятия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .345
 
 11 .7 .2 . Методы наилучшей подгонки   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .349
 
11 .8 . Измерение дуг  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .354
 
11 .9 . Прочие параметры  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .357
 
 11 .9 .1 . Скорость изменения радиуса детали   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .357
 
 11 .9 .2 . Кривизна поверхности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .357
 
 11 .9 .3 . Гармонический анализ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .359
 
11 .10 . Методы фильтрации данных при определении некруглости  .  .  .363
 
11 .11 . Сложности при проведении гармонического анализа  .  .  .  .  .  .  .  .365
 
11 .12 . Альтернативы гармоническому анализу  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .367
 
 11 .12 .1 . Общие положения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .367
 
 11 .12 .2 . Средняя длина волны  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .367
 
11 .13 . Отклонения, сопровождающие  некруглость  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .369
 
 11 .13 .1 . Несоосность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .370
 
 11 .13 .2 . Неперпендикулярность   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .372
 
 11 .13 .3 . Другие погрешности измерения эксцентриситета/             
 
            наклона  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .375

Оглавление


Г л а в а  1 2
Нецилиндричность и несферичность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .377
 
12 .1 . Нецилиндричность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .377
 
12 .2 . Схемы измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .380
 
12 .3 . Основные определения параметров нецилиндричности   .  .  .  .  .  .387
 
 12 .3 .1 . Несоосность   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .387
 
 12 .3 .2 . Влияние неровностей большого размера  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .387
 
 12 .3 .3 . Несогласованность базового цилиндра с формой 
 
           детали  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .388
 
 12 .3 .4 . Биения   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .388
 
12 .4 . Оценка нецилиндричности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .389
 
12 .5 . Дополнительные параметры нецилиндричности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .390
 
12 .6 . Несферичность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .391
 
12 .7 . Частичная несферичность   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .394
 
12 .8 . Статор двигателя Ванкеля и другие детали сложной формы  .  .  .396

Г л а в а  1 3
Конструкция измерительных приборов и минимизация погрешностей 
измерений   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 398
 
13 .1 . Исходные предпосылки  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .398
 
13 .2 . Возможности приборов   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .399
 
13 .3 . Ошибки измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .399
 
13 .4 . Проектирование измерительного инструмента и уменьшение 
 
 погрешностей  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .401
 
 13 .4 .1 . Основные проблемы измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .401
 
 13 .4 .2 . Кинематика  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .403
 
 13 .4 .3 . Псевдокинематические (упруго-пластичные)                      
 
           конструкции  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .409
 
 13 .4 .4 . Механизмы с шестью опорами .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .410
 
 13 .4 .5 . Подвижность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .410
 
 13 .4 .6 . Простая инструментальная погрешность Аббе
 
 
и косинусная ошибка   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .412
 
 13 .4 .7 . Свойства измерительной цепи  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .413
 
 13 .4 .8 . Выбор материалов и решение некоторых других задач  .  .417
 
 13 .4 .9 . Механическая стабильность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .420
 
 13 .4 .10 . Оптимизация конструкции  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .422
 
 13 .4 .11 . Увеличение точности измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .422
 
 13 .4 .12 . Обратный метод проведения измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .423
 
 13 .4 .13 . Многошаговый метод измерений   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .425
 
13 .5 .  Проведение измерений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .425
 
13 .6 .  Механизмы на упругих элементах — устранение 
 
 гистерезиса и трения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .429


Оглавление

 
 13 .6 .1 . Преимущества и недостатки механизмов на упругих
 
           элементах  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .430
 
 13 .6 .2 . Недостатки упругих элементов, работающих на изгиб  .  .431
 
 13 .6 .3 . Механизм линейного перемещения на упругих элементах 432
 
13 .7 . Очистка и транспортировка деталей  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .436
 
 13 .7 .1 . Очистка деталей .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .436
 
 13 .7 .2 . Транспортировка  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .436

Г л а в а  1 4
Калибровка приборов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .438
 
14 .1 . Эталоны шероховатости и их классификация  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .438
 
14 .2 . Калибровка щупа  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .441
 
14 .3 . Калибровка высотной базы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .444
 
 14 .3 .1 . Эталоны типа А1  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .444
 
 14 .3 .2 . Кристаллографический метод   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .445
 
14 .4 . Общая высота   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .447
 
14 .5 . Калибровка кругломеров по высотной базе   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .448
 
14 .6 . Калибровка фильтра (эталоны типа С)  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .448
 
14 .7 . Вибрирующие столы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .450
 
14 .8 . Сравнение данных, полученных на разных приборах  .  .  .  .  .  .  .  .451
 
14 .9 . Взаимосвязь стандартов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .456

Г л а в а  1 5
Регистрация данных, численные методы анализа и представление результатов 457
 
15 .1 . Общие положения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .457
 
15 .2 . Численные модели  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .458
 
15 .3 . Размер набора данных  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .459
 
15 .4 . Практические ошибки  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .461
 
15 .5 . Обозначение шероховатости на чертежах  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .463
 
15 .6 . Выбор параметров измерений .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .464
 
15 .7 . Основы стандартов шероховатости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .465

Л и т е р а т у р а    .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .469

ПрЕдИсЛОВИЕ рЕдАктОрА 
ПЕрЕВОдА

Предлагаемый читателю перевод книги известного 

английского ученого и инженера Дэвида Уайтхауза обобщает фактически всю его деятельность на протяжении почти пятидесяти лет 
в качестве создателя новой инженерной дисциплины — метрологии 
поверхности . Автор начинал свою карьеру в фирме Taylor Hobson —  
лидере в создании приборов для точных измерений в машиностроении — как конструктор приборов для оценки качества поверхности  
в промышленности, и около двадцати лет его жизни были связаны  
с использованием этих приборов на практике . Затем он более двадцати лет заведовал кафедрой в Уорвикском университете, продолжая 
оставаться научным консультантом фирмы . Жизненный опыт дал 
ему уникальную возможность быть на острие технологической революции, начавшейся после второй мировой войны и перешедшей 
в фазу высоких технологий в последнее двадцатилетие . При этом, 
традиционное машиностроение стало производить прецизионное 
оборудование с широким использованием вычислительной техники, 
а точность обработки и качество поверхности деталей резко возросли . 
Кроме того, вследствие глобализации экономики резко возросла роль 
стандартов качества поверхности и их согласованности в международном масштабе . Сильная сторона книги Уайтхауза — детальный анализ 
процесса зарождения национальных стандартов и их трасформации 
в международные .

Последние два-три десятилетия во всех развитых странах характе
ризуются усилением внимания к роли поверхности как уникального 
геометрического объекта, обладающего сложным набором параметров, и как физического объекта с определенной толщиной и спе