Допуски изделий и средства измерений

с большей предельной погрешностью приводит к увеличению ко­ личества таких деталей (до 5 -8 % и более) и выходу размеров за пределы поля допуска (до 0,25 Т и более).

ГОСТ 8.051-81 устанавливает ряды допускаемых погрешнос­ тей измерения. Значения допускаемых погрешностей измерения зависят от величины допуска, т. е. от номинального размера и квалитета (табл. 2.1) и составляют от 20 % (для 10-17-го квалитетов) до 30-35 % (точные квалитеты) от допуска Т. Допуска­ емая погрешность измерения определяет наибольшее значение по­ грешности измерения, при которой размер, полученный в резуль­ тате измерения, может быть признан действительным.

Для выбора измерительного средства сопоставляют допускае­ мую погрешность по стандарту (см. табл. 2.1) и предельную по­ грешность измерений рассматриваемого средства, которая не долж­ на превышать допускаемую.

Предельные погрешности измерений (составляющие от 0,5 до 2,5 цен деления) линейных размеров наиболее распространенны­ ми средствами измерений приведены в табл. 2.2.

С целью исключения дополнительных погрешностей при из­ мерении должны соблюдаться предусмотренные ГОСТом нормаль­ ные условия: температурные [отклонения температуры деталей и ра­ бочего пространства не должны превышать для 6-8-го квалитетов ±3 °С (1-18 мм); ±2 °С (18-50 мм); ±1 °С (50-500 мм); для 9-10-го квалитетов ±4; ±3; ±2 °С соответственно], время выдерж­ ки деталей, освещенность и др.

2.2. ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ КОНЦЕВЫЕ МЕРЫ ДЛИНЫ

Плоскопараллельные концевые меры длины являются сред­ ством сохранения единства мер и передачи размера от эталона длины до изделий. Они широко используются в лабораторной и производственной практике линейных измерений. С помощью концевых мер производится установка приборов на нуль при от­ носительных измерениях, проверка и градуировка шкал прибо­ ров, измерение точных деталей, настройка на размер станков, приспособлений и т. п.

Плоскопараллельные концевые меры длины представляют собой стальные закаленные брус­ ки, имеющие форму прямоугольных паралле­ лепипедов (рис. 92). Две противоположные из­ мерительные поверхности каждой меры точно и тщательно обработаны и определяют ее раз­ мер. При контакте двух рабочих поверхностей мер под небольшим усилием от руки и некото­ рым перемещением друг относительно друга они прочно сцепляются. Это свойство, называемое

притираемостью, позволяет собирать блок мер в виде единого целого для получения необходимого размера.

Между притертыми мерами практически нет зазора (он очень мал), поэтому размер блока равен сумме размеров составляющих

его мер.

Притираемость поверхностей объясняется молекулярным взаи­ модействием, которое проявляется благодаря хорошей плоскост­ ности, малой шероховатости (Rz = 0,05-0,065 мкм) в присутствии тонкого слоя (~0,02 мкм) смазки.

Высокая точность и притираемость — главные достоинства концевых мер, определяющие их ценность как средств измере­ ния. Концевые меры выпускаются наборами (комплектами), ко­ торым присваивается свой номер. Используются наборы из 116, 87, 42, 10 и т. д. концевых мер. Номинальные размеры мер (ко­ торые указываются на концевой мере), входящих в эти наборы, изменяются по арифметической прогрессии с разностями 0,001; 0,01; 0,1; 0,5; 10 мм (например, 1,01; 1,02 и т. д.). Наборы комп­ лектуются таким образом, чтобы из 3-4 концевых мер можно было составить блоки с размерами через 0,001 мм. За основной размер концевой меры принимают ее срединную длину, т. е. длину пер­ пендикуляра (АВ, см. рис. 92), опущенного из середины измери­ тельной поверхности на плоскость, к которой мера притерта. Наи­ большая разность между срединной длиной и размером меры в любой другой точке определяет другую характеристику меры — отклонение от плоскопараллельности (суммарное отклонение от плоскостности и от параллельности рабочих сторон).

В зависимости от точности изготовления концевые меры под­ разделяются на следующие классы точности: 0, 1, 2, 3, 4, 5 (по согласованию сторон могут выпускаться очень точные меры класса 00). Класс точности определяет допустимую величину от­ клонения срединной длины от ее номинального значения (ука­ занного на концевой мере) и допустимые отклонения от плоско­ параллельности. Например, в первых четырех классах (0, 1, 2, 3) для размеров мер до 10 мм установлены следующие допускаемые отклонения длины: ± 0,1; ± 0,2; ± 0,4; ± 0,8 мкм. При этом допус­ каемые отклонения от плоскопараллельности в соответствующих классах равны: 0,09; 0,16; 0,3 мкм.

Концевым мерам могут присваивать разряды: 1, 2, 3, 4, 5 (рас­ положены в порядке убывания точности). Тот или иной разряд присваивается мерам в зависимости от предельной погрешности определения их действительных размеров при аттестации и допус­ каемых отклонений от плоскопараллельности. Предельная погреш­ ность определения действительных размеров зависит от средств и ме­

тодов, которые используют при определении размера (поверке) концевой меры.

На каждый поверяемый набор выдается свидетельство о госу­ дарственной поверке и аттестат, в котором указываются действи-

Вотличие от измерительных средств, оснащенных шкалами, калибры не определяют числового значения измеряемого пара­ метра, но могут определить годность детали (годная или брак).

Вмашиностроении применяются предельные калибры, огра­

ничивающие наибольшие и наименьшие предельные размеры дета­ лей, и нормальные калибры, позволяющие судить о годности дета­ ли по наличию зазора между ней и калибром.

К нормальным калибрам относятся щупы для проверки зазо­ ров между плоскостями, шаблоны (радиусные, резьбовые и др.), некоторые конусные калибры.

Предельный калибр для контроля годности гладких отверстий называется калибром-пробкой, для контроля годности гладких валов — калибром-скобой. Эти калибры имеют проходную и не­ проходную стороны (на калибре клеймятся буквы ПР и НЕ).

Размер проходной стороны (проходного калибра) пробки соот­ ветствует наименьшему предельному размеру Dmin отверстия (рис. 94, а), скобы — наибольшему предельному размеру dmax ва­ ла (рис. 94, б).

Размер непроходной стороны (непроходного калибра) пробки соответствует наибольшему предельному размеру Z>max отверстия (см. рис. 94, а), скобы — наименьшему предельному размеру dmin вала (см. рис. 94, б).

Деталь считается годной, если под собственной тяжестью про­ ходной калибр проходит (пробка входит в отверстие, скоба «наде­ вается» на вал), а непроходной — не проходит. Поверхности кали­ бров при этом должны быть слегка смазаны.

Таким образом, предельные калибры позволяют рассортировать детали на три группы: 1) годные, 2) брак исправимый, 3) брак неисправимый.

Брак по непроходной стороне (калибр проходит) всегда неис­ правимый, по проходной (калибр не проходит) — исправимый.

Конструкции и размеры калибров стандартизированы. Выпус­ каются: пробки двухсторонние с цилиндрическими вставками (для малых размеров); со вставками (рис. 95, а) и коническим хвости­ ком (1-50 мм); пробки с цилиндрическими насадками (рис. 95, б); неполные пробки (50—150 мм, рис. 95, в) и др.; скобы листовые односторонние (1—100 мм, рис. 95, г); скобы штампованные од-

ф

ф

носторонние (3-50 мм); скобы двухсторонние (3-100 мм, рис. 95, д)у скобы односторонние с ручкой и др.

Указанные калибры (скобы) относятся к нерегулируемым и пред­ назначены для контроля определенного размера. Выпускаются также регулируемые скобы, которые можно перестроить для кон­ троля других размеров.

Калибры изготавливают из инструментальных и углеродистых цементируемых сталей; используются и износостойкие твердо­ сплавные калибры.

Калибрами можно контролировать детали с допусками 6-го квалитета (регулируемыми калибрами — 8-го) и грубее. Более точные детали измеряют универсальными измерительными сред­ ствами.

По назначению калибры подразделяются на рабочие и конт­ рольные. На предприятиях используются дополнительно прием­ ные калибры.

Рабочие калибры (обозначение Р-ПР и Р-НЕ) применяют рабо­ чие и контролеры ОТК. Приемные (они не изготавливаются спе­ циально, а подбираются из изношенных рабочих калибров) — представители заказчика для приемки партии деталей. Конт­ рольными (контркалибрами) называются калибры для контроля калибров. Выпускаются только контркалибры-пробки (для конт­ роля скоб), а рабочие калибры-пробки измеряют при изготовле­ нии универсальными точными средствами. Применяются следу­ ющие контрольные калибры: для контроля проходной стороны скобы, для контроля непроходной стороны скобы, для контроля износа проходной стороны скобы (используются также для на­ стройки регулируемых скоб).

При конструировании предельных калибров соблюдается прин­ цип подобия, в соответствии с которым проходные калибры по фор­ ме должны быть аналогами сопрягаемой детали. Длина калибра равна длине сопрягаемой детали.

'( / / / / - поле допуска на изготовление работ калиВроВ

-Поле допуска на износ проходных калиВроВ

Н(Н 3), Н 1 — допуски соответственно на рабочие калибры-пробки

(Н8— на пробки со сферическими измерительными поверхностями) и калибры-

скобы;

Z, Zj — координаты середины поля допуска на изготовление соответственно проходных калибра-пробки и калибра-скобы;

Y, У ; — допустимые выходы размера изношенного калибра-пробки и калибраскобы.

Рис. 96

Непроходные калибры иметь малую измерительную длину и контакт, приближающийся к точечному.

Только при соблюдении этого принципа обеспечиваются пре­ дельные контуры деталей.

Калибры относятся к точным изделиям с малыми допусками (значительно меньше допусков изделий, которые контролируют­ ся калибрами).

Допуски калибров и контркалибров установлены стандарта­ ми. Для непроходных калибров даны допуски на изготовление (например, для 6-го квалитета в зависимости от измеряемого раз­ мера допуски изменяются от 1,2 до 10 мкм), для проходных ка­ либров — допуски на изготовление и допуски на износ калибра.

Расположение полей допусков калибров-пробок относительно предельных размеров отверстия показано на рис. 96, а, располо­ жение полей допусков калибров-скоб относительно предельных размеров вала — на рис. 96, б.

Так как поля допусков непроходной и проходной сторон ка­ либров несколько выходят за пределы полей допусков дета­ лей (рис. 96), в принятой калибром партии изделий (очень не­ большая) часть изделий будет иметь размеры за пределами поля допуска (практика показала, что это не влияет на качество). С другой стороны, некоторая часть годных изделий будет забра­ кована.

Для отсчета по нониусу необходимо определить целое число N штрихов основной шкалы (целое число миллиметров), отыскать (глядя без наклона на нониус), какой по счету штрих нониуса совпал со штрихом основной шкалы, и умножить порядковый номер (i = 1 , 2 и т. д.) штриха на цену деления (с).

Значение измеренной величины

На рис. 97, б показаны нониусные устройства с ценами деле­ ния (с) 0,1; 0,05; 0,02 мм и указаны полученные при отсчете значения (8,3; 5,15; 4,68 мм).

Промышленность выпускает различные типы штангенцирку­ лей.

ШЦ-1 (рис. 98, а) — с двухсторонним расположением губок 1, 2. Линейка 5 служит для измерения глубин. Штангенциркуль ис­ пользуют для измерения наружных, внутренних размеров и глу­ бин. Цена деления — 0,1 мм, пределы измерения — 0-125 мм.

ШП-П (рис. 98, б) — с двухсторонним расположением губок 1, 2; для измерения наружных и внутренних размеров и разметки (верхняя заостренная пара губок). На рис. 98 а, б 3 — рамка

с нониусом; 4 — стопорный винт; 6 — хомутик; 7 — гайка; 8 — винт (для микрометрической подачи губки с целью обеспечения измерительного усилия). Цена деления ШЦ-П — 0,05 мм, преде­ лы измерения — 0-160 мм.

ШЦ-Ш — с односторонним расположением губок для наруж­ ных и внутренних измерений. Цена деления 0,1 мм; пределы изме­ рения от 0-400 мм до 2000-4000 мм.

ШЦЦ — центромер для измерения межцентровых расстояний отверстий или шпилек.

ШЦО-Ш — с односторонним расположением губок, для изме­ рения отверстий при расточке деталей без вывода борштанги из об­ рабатываемого отверстия.

ШЦР — для разметки плоскостей на разных высотах и от базо­ вых отверстий.

Штангенглубиномеры (рис. 98, в) имеют измерительные по­ верхности 1 и 2 Услужащие для измерения глубины отверстия, выточек, канавок, уступов по длине валика или отверстия.

Штангенрейсмасы (рис. 98, г) предназначены для различных разметочных работ и измерения высоты деталей. Штангенрейсмас состоит из основания, в котором жестко закрепляется штан­ га с основной шкалой. По штанге перемещается рамка с нониусной шкалой. Опорная поверхность 1 основания является одной измерительной плоскостью и устанавливается на разметочной пли­ те, от которой производится отсчет при измерении. Вторая изме­ рительная плоскость 2 у штангенрейсмаса обычно сменная.

Выпускаются штангенрейсмасы ШР-250 (с пределами измерения 0-250 мм), ШР-400 (40-400 мм) и т. д. до ШР-2500 (1500-2600) с ценами деления 0,05 и 0,1 (у больших инструментов).

Отсчетные устройства у штангенглубиномеров и штангенрейсмасов аналогичны отсчетному устройству штангенциркуля.

МИКРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Микрометрические инструменты предназначены для измере­ ния абсолютным методом охватывающих (отверстий), охватывае­ мых (валов) и ступенчатых (глубин, пазов) размеров изделий. Цена деления инструментов обычно равна 0,01 мм. Кроме традицион­ ных, выпускаются микрометрические инструменты (и штангенинструменты) более высокой точности с цифровым отсчетом, в ко­ торых шкалы (нониусы) дополнены или заменены на табло на жидких кристаллах; предусмотрено подключение печатающего устройства для регистрации данных измерений.

В измерительных инструментах используется принцип винто­ вой пары: микрометрический винт — гайка, которая преобразо­ вывает вращательное движение винта в поступательное. Подоб­ ные микрометрические пары применяются также в некоторых приборах: инструментальных микроскопах, проекторах и др.

Рис. 99

По конструкции и назначению инструменты разделяются на несколько групп: гладкие микрометры, микрометрические нут­ ромеры, микрометрические глубиномеры и специальные микро­ метры — листовые, трубные, резьбовые, зубомерные и др.

Гладкий микрометр (тип МК) предназначен для измерения наруж­ ных размеров деталей (рис. 99). Микрометр состоит (см. рис. 99, а) из скобы 1, в которую запрессованы пятка 2 с измерительной повер­ хностью на торце и стебель 4. На стебле имеются внутренняя микрометрическая резьба (разрезная гайка 7), относительно кото­ рой перемещается микрометрический винт 5, и наружная кони­ ческая резьба. При навинчивании гайки 8 разрезная гайка 7 не­ много сжимается за счет прорезей в конической части. Таким об­ разом, регулируется (для компенсации износа) зазор в микро­ метрической паре.

Микровинт имеет резьбу с шагом Р = 0,5 мм и заканчивается точно доведенной измерительной поверхностью 3, строго парал­ лельной измерительной поверхности пятки 2. Винт 5 и барабан 6 жестко связаны с помощью колпачка 9, в котором находится хра­ повой механизм трещотки 10, предназначенной для стабилиза­ ции измерительного усилия.

Микровинт в заданном положении закрепляется стопорным кольцом или винтом 11.

Каждый микрометрический инструмент имеет две шкалы: одна нанесена на наружной поверхности стебля 4 (см. рис. 9 9 ), другая — на скошенной части барабана 6. На стебле сделана продольная риска, выше которой нанесены штрихи с миллиметровыми деле­ ниями, а ниже — штрихи, делящие каждый миллиметр между верхними штрихами пополам (см. рис. 99, б). На барабане 6 (см. рис. 99) по окружности нанесено п - 50 равноудаленных штри­ хов. По делениям, нанесенным на стебле, перемещение барабана, а следовательно, и микрометрического винта можно контролиро­ вать с точностью 0,5 мм. При шаге резьбы Р = 0,5 мм за один