Нормирование точности и технические измерения
.pdfПри этом отклонение от круглости E F K профиля изм ерен ного сечения определяют как
ДА
E F K = 1Г"
При выполнении измерений вторым способом измеряю т диаметры в отдельных направлениях контролируемого сече ния, как правило, равномерно располож енны х.
В случае, когда имеет место овальность, оптимальными ва риантами являю тся измерения в трех или четырех направле
ниях |
(рис. |
3.42). |
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
Рас. 3.42. Выбор расп л жения контрольных сечений при |
|||||||||||
реализации двухточечн йрсхемы дискретного измерения: |
|||||||||||
|
а —при использовании трех контрольных сечений; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
б —при использован |
и четырех контрольных сечений |
|||||||||
По |
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
||
результатам мерений определяется разность между |
|||||||||||
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
наибольшим и наименьш им из измеренных диаметров ДА, а |
|||||||||||
отклонение |
|
з |
|
|
E F K находится по формуле |
||||||
т круглости |
|
||||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
ДА |
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
E F K = |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
k 9 |
|
|
|
||
где k |
-еэмпирический поправочный коэф фициент, учиты ва |
ющийРвероятность необнаружения экстремальных сечений, значение которого при измерении овальности принимается
равным:
-k = 1,6 при измерении диаметров в трех направлениях;
-k = 1,7 при измерении диаметров в четырех направлениях;
-k = 2 при измерении диаметров в шести и более направ лениях.
Двухточечными измерениями можно пользоваться толь
191
ко в случаях, когда отклонение от круглости имеет характер овальности или огранки с четным числом граней.
Измерение огранки с нечетным числом граней по двух точечной схеме невозможно. Если отклонение от круглости содержит составляю щ ие с нечетным числом неровностей, то двухточечное измерение должно заменяться трехточечным, например, с использованием базирующей призмы . Схемы трехточечного измерения на базе станкового средства измере ния представлены на рис. 3.43.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
||
|
|
о |
|
|
|
|
|
||
|
|
т |
|
|
тклонения от круглости |
||||
|
и |
|
|
||||||
Рис. 3.43. Измерение |
|
||||||||
|
по рех очечной схеме: |
|
|
||||||
|
з |
|
|
|
б —несимметричной: |
|
|||
|
а —с мметр чной; |
|
|
||||||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 - контрол руемая деталь; 2 - измерительная призма; |
|||||||||
3 - измерительная головка; 4 - |
штатив или измерительная стойка |
||||||||
Различаю т симметричную |
схему измерений, когда ось из |
||||||||
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мерит льного наконечника располагается по биссектрисе угла |
|||||||||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
призмы а,пи несимметричную схему, когда ось измерительного
наконечника располагается под углом |3 к биссектрисе. При реализации измерительной процедуры контролируемый вал устанавливаю т в призме и вращают, при этом определяют наи большее изменение показаний измерительной головки ДА за один оборот детали. Отклонение от круглости определяют как
где k n - коэффициент, который зависит от количества неров
192
ностей на длине окружности детали, определяю щих огранку, от угла а или комбинации улов а и р .
Рекомендуемые углы а и р и значения коэффициентов k для профилей с различным количеством неровностей п на пе риметре выбирают по специальной таблице.
Трехточечная схема измерения применима и для измере ния отклонений от круглости отверстий (рис. 3.44).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
Б |
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
б |
|
|
||
|
Рис. 3.44. Измерение отклонен |
яйот круглости отверстия |
||||||||
|
|
|
по трехточечной схеме: |
|
|
|||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
а - симметричн й; б - несимметричной: |
|
|||||||
|
1 - |
|
т |
|
измерительная головка; |
|||||
|
контролируемая де аль;р2 - |
|||||||||
|
|
3 —специальные |
п рные элементы, реализующие |
|||||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«вну реннюю призму» |
|
|
|||||
|
|
|
з |
|
змерения применяю т для деталей, |
|||||
Трехточечную схему |
|
|||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
имеющих откл нения от круглости в виде огранки с нечет |
||||||||||
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
ным числом граней. Особенностью контроля деталей по такой |
||||||||||
схеме |
является |
не бходимость предварительного определения |
||||||||
|
|
колич ства н ровностей п на периметре контролируемого про филя, опр д ляющих огранку. Такая необходимость отпадает при выполнении измерений по комбинированной схеме, акку
мулирующей в себе двух- и трехточечную схемы измерений и |
|
базирующейсяР |
на использовании призмы и двух изм еритель |
ных головок, работающих в паре (рис. 3.45).
При выполнении измерительной процедуры деталь базиру ется в призме и в процессе ее непрерывного или дискретного вращения сканируется (ощупывается) в выбранном контроль ном сечении одновременно (или последовательно) двумя и з мерительными головками. Одна из головок измеряет отклоне
193
ния точек проф иля в направлении, перпендикулярном одной из граней призмы (реализация двухточечной схемы), а вто рая, изм еряю щ ая отклонения, например, в направлении па раллельном одной из граней призмы, позволяет реализовать трехточечную схему. При этом рекомендуется использовать призмы с углами а = 60° или а = 120° и несимметричную схе му трехточечного измерения.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.45. Измерение ртклонения от круглости по |
||||||||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
1 - |
|
комбинированной двух- и трехточечной схеме: |
|||||||||
контролируемая деталь; 2 - призма; 3 , 4 - |
измерительные головки; |
||||||||||
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
5 , 6 - установочные у лы (специальные стойки с кронштейнами) |
||||||||||
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
||
|
При вращ ении к нтролируемой детали определяют м акси |
||||||||||
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
||
мальные разн |
сти показаний А А Хи ДА2 обеих измерительных |
||||||||||
головок. Д ля |
рекомендуемых углов призмы отклонение от |
||||||||||
круглости ринимаю т равным |
|
|
|
|
|
||||||
|
е |
|
|
|
|
Д/4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E F K = ---- |
|
|
|
|
|||
гдеРДА |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
- большее из значений ДА, и ДА0. |
|
|
|||||||||
^ |
max |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
Рассмотренные методики выполнения |
измерений отклоне |
ний от круглости валов по трехточечной схеме при базировании деталей в призме предназначены для использования при кон троле деталей относительно небольших размеров. В случае кон троля крупногабаритных деталей на практике для реализации трехточечной схемы измерения используют вариант методики
194
выполнения измерений с применением накладной седлообраз ной призмы («наездника»), как это представлено на рис. 3.46.
|
|
|
|
У |
|
|
|
Т |
|
Рис. 3.46. Измерение отклонения от круглости по трехточечной схе |
||||
ме с использованием накладной седлообразной призмы |
||||
(«наездника»): |
Н |
|
||
1 - к о н т р о л и р у е м а я д е т а л ь ; 2 - |
и з м е р и т е л ь н а я г о л о в к а ; |
|||
3 - п р и з м а ; 4 - |
|
Б |
|
|
ц е н т р а |
|
|
||
При выполнении измерений контролируемаяй |
деталь вращ а |
ется в центрах, призмах илирпатионе. На измеряемую поверх ность детали устанавливается специальная накладная призма («наездник») с закрепленн й на ней измерительной головкой,
с помощью которой измеряю тся отклонения точек выделенно |
|||||
го профиля |
поверхнос |
о |
|||
. При этом фиксируется м аксим аль |
|||||
|
|
|
т |
|
|
ная разность ДА пока аний измерительной головки за один |
|||||
оборот детали, а тклонениеи |
от круглости E F K определяется |
||||
по формуле |
|
|
з |
|
|
|
|
о |
|
|
|
п |
|
|
|
||
где kn - коэффициент, |
зависящ ий от угла «наездника» и ко |
||||
е |
|
|
|
|
личестваРнеровностей на длине окружности детали; Одним из достоинств данной методики выполнения измере
ний является возможность контроля деталей непосредственно на технологическом оборудовании (не снимая деталь со станка).
Измерение отклонения профиля продольного сечения реко мендуется производить не менее чем в трех сечениях, распо ложенных равномерно по окружности. В каж дом продольном сечении измеряю тся обе образующие путем непрерывного ска
195
нирования или дискретного ощ упывания по отдельным кон трольным точкам . В случае дискретного измерения образу ю щ их минимальное количество точек, измеряемых на одной образующей, рекомендуется принимать по табл. 3.8.
Таблица 3.8
Рекомендации по выбору минимального числа контрольных точек
№ п/п |
Длина нормируемого |
|
Количество точек измерения на |
|||||
участка L, |
мм |
|
|
каждой образующей, не менее |
||||
|
|
|
||||||
1 |
До 18 |
|
|
|
|
3 |
|
У |
2 |
Свыше 18 до 50 |
|
|
|
5 |
|
||
3 |
Свыше 50 до 120 |
|
|
6 |
|
|||
4 |
Свыше 120 до 250 |
|
|
7 |
|
|||
5 |
Свыше 250 до 630 |
|
|
9 |
Т |
|||
6 |
Свыше 630 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
11 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
При наличии априорной информации о характере отклоне |
||||||||
ния формы реального профиля (например,Бчто он имеет кону |
||||||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
сообразную, седлообразную или бочкообразную форму) число |
||||||||
контрольны х точек может быть уменьшеной . |
|
|
||||||
За искомое отклонение п оф |
ля продольного сечения при |
|||||||
нимается наибольшее |
|
о |
|
нений, измеренных в разных |
||||
|
из ткл |
|
||||||
сечениях. |
т |
р |
|
|
||||
|
ванием |
|
|
|
|
|
||
Оценка искомого о клонения профиля продольного сече |
||||||||
ния по |
результатам |
|
змерения образующих |
производится |
либо ручной обработкой профилограмм, либо с помощью ком
мого отклоненияпонепосредственно по показаниям отсчетного устройства ис ользуемого средства измерения.
пьютера с исп ль |
специализированного программно |
го обеспечения. зВ тдельных случаях возможна оценка иско |
однойРдиаграммее либо с помощью записывающего устройства (самописца), либо построением по точкам профилограммы обе их образующих продольного сечения. При этом необходимо, чтобы начальны е точки обеих профилограмм соответствовали одному поперечному сечению, и чтобы профилограммы были правильно ориентированы относительно измеряемой детали.
При ручной обработке вначале должны быть получены на
По совмещенным профилограммам образующих реального профиля продольного сечения поверхности строится приле гаю щ ий профиль как пара параллельны х прям ы х, касатель
196
ных к профилограммам с внешней по отношению к материалу детали стороны, расположенных так, чтобы наибольшее рас стояние от одной из этих прямы х до соответствующей точки профилограммы, измеренное по нормали, было м иним аль ным. Найденное таким образом расстояние принимается за искомое отклонение профиля продольного сечения.
Вместо контроля комплексного отклонения профиля про дольного сечения в соответствии с его стандартным определе нием на практике часто бывает достаточно проконтролировать его частные виды, такие как конусообразность, седлообраз
ность, бочкообразность, |
а такж е |
отклонение оси от прям оли |
||
нейности (изогнутость оси). |
Т |
|
||
Д ля контроля частных видов |
про |
|||
отклонения профиля |
||||
дольного сечения могут |
|
Н |
так |
|
использоваться как накладныУе, |
и станковые средства измерений, реализую щ ие двухточечную схему измерения (рис. 3.47). При этом для проф илактики ме тодической погрешности измерения, при наличии явно вы ра
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
женной или доминирующей седлообразности реального про |
||||||||
филя для контроля продольного |
сеченияБпредпочтительнее |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
использовать накладное средство |
змерения. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
ис. 3.47. Измерение частных видов отклонения профиля |
||||||||
е |
|
|
продольного сечения: |
|||||
а —с использованием накладного средства измерения; |
||||||||
Рб — с использованием станкового средства измерения |
При контроле таких частных видов отклонения профиля продольного сечения, как конусообразность, седлообразность или бочкообразность измеряю т диаметры поверхности в трех поперечных сечениях (двух крайних и одном среднем) в точ ках, принадлеж ащ их одному продольному сечению, а иско
197
мое отклонение профиля продольного сечения EFP находят по формуле
d - d .
EFP max mm
~2
где d и dm[n - экстремальные значения диаметров из всех измеренны х.
При контроле конусообразности в принципе достаточно вы полнить измерения диаметров поверхности в двух крайних поперечных сечениях в точках, принадлеж ащ их одному про дольному сечению, а искомое отклонение профиля продольно го сечения находится по такой же формуле.
Особое место занимает контроль отклонения оси поверхно
сти от прямолинейности или изогнутости оси. Оно в принципе |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
не может быть измерено с использованием накладного при |
||||||||||||
бора, и для его контроля на практике используютТразличные |
||||||||||||
станковые средства измерений (рис. 3.48). |
Н |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 3.48. |
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Измерение отклонения от прямолинейности оси: |
||||||||||||
а - при базированиио |
детали на номинально плоской поверхности; |
|||||||||||
|
|
б - при базировании детали в призмах: |
|
|||||||||
1 - |
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
контролируемая деталь; 2 - измерительная головка; |
||||||||||||
3 - |
штатив (стойка); 4 - поверочная плита; 5 , 6 - призмы |
|||||||||||
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Возможны два варианта реализации схемы измерения, от личаю щ иеся базированием объекта контроля.
При выполнении измерений по первому варианту схемы деталь базируется на рабочей номинально плоской поверхно сти поверочной плиты или предметного стола измерительного прибора. При повороте детали не менее чем на 360° по изме рительной головке фиксируют минимальное и максимальное
198
показания. Искомое отклонение от прямолинейности оси EFP определяется по формуле
EFP = h |
max |
- h . . |
|
mm |
В случае выполнения измерений по второму варианту схе мы подлеж ащ ая контролю деталь устанавливается в двух узких (ножевых) призмах, расположенных по краям контро лируемой поверхности. За один оборот детали по изм еритель ной головке фиксируется минимальное и максимальное по казания, а искомое отклонение от прямолинейности оси находится из зависимости
EFP |
h |
—h . |
|
У |
max |
mm |
|
||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
Измерение отклонений расположения |
|
|||
элементов деталей |
Н |
|
зовой поверхности. Допуски располож ения могут быть заданы
Разработку методики контроля начинаюйБт с определения ба
|
р |
|
по отношению к базам либо как допуски взаимного располо |
||
ж ения. В последнем случае п |
змерениях за базу приним а |
|
ют любой из равноправных элементов.и |
||
т |
|
|
Под контролируемым или баз вым элементами детали может |
подразумеваться ось поверхночкасти или сечения, точка как центр окружности или сферы, пересечения линий, а также
часть сложной поверхност |
, плоскость симметрии двух поверх |
ностей, линия пересечения двух поверхностей (грань) и пр. |
|
и |
отклонений располож ения из рас |
Поскольку для ценки |
|
з |
|
смотрения д лжны быть исключены отклонения формы рас |
|
сматриваемыхои базовых |
элементов, реальные поверхности |
или профилиепзаменяют прилегаю щ ими, а за оси, плоскости симмРтрии и центры реальных поверхностей или профилей принимают оси, плоскости симметрии и центры прилега ющих элементов.
Измерению подлежит отклонение располож ения реального элемента от его номинального располож ения. При этом номи нальное расположение элемента определяется номинальными линейными или угловыми размерами в соответствии с черте жом детали.
Оценка отклонений располож ения долж на производиться
199
в системе координат, связанной с контролируемой деталью. Ориентация контролируемых элементов детали относительно этой системы координат при измерении может осущ ествлять ся двумя способами:
- путем непосредственного совмещения базовых элементов детали с базирующ ими элементами средства измерения (фи зическое базирование);
-п у т е м расчета и л и /и графического построения базовых элементов по результатам измерения координат ряда кон
трольных точек базовых элементов от некоторых вспомога |
|
|
У |
тельны х баз в системе координат используемого средства и з |
|
мерения (аналитическое базирование). |
Т |
|
Исклю чение влияния отклонений формы реального базово го элемента детали в той или иной мере обеспечивается если базирующие элементы средств измерений имеют форму при легаю щ их элементов (например, в качестве базирующих эле
емой базы от теоретической), следует рассматривать как одну из методических сос авляю щ их погрешности измерения.
ментов использую тся рабочие поверхности поверочных плит, |
|||||
|
|
|
|
Н |
|
контрольных цилиндрических оправок, колец и др.). |
|
||||
Допускается применение упрощенногоБбазирования, т.е. |
|||||
базирующие элементы средств |
|
змерений по форме могут от |
|||
личаю тся от прилегаю щ их |
|
мер,йустановка контролиру |
|||
емой детали номинально |
|
|
базовой поверхностью на три |
||
|
|
и |
|
располо |
|
«точечные» опоры). Различия значений отклонений |
|||||
ж ения, вызванные нес ветствием(напр |
баз (отличием |
реализу |
|||
|
плоской |
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
Исклю чение вл ян я отклонений формы измеряемых эле |
|||
|
о |
за счет их замены прилегаю щ ими |
|
ментов такж е |
д стигаетсяи |
||
элементами и |
зценки отклонений этих элементов от номи |
||
нального рас |
|
л ж ения. Н а практике прилегаю щие элементы |
|
е |
|
|
|
воспроизводятся либо с помощью некоторых измерительных |
|||
Р |
|
|
|
элементов,пм атериализую щ их прилегаю щие поверхности и
профили (плоскопараллельны х пластин, линеек, цилиндриче ских и конических оправок, колец и др.), либо аналитически - путем расчета и л и /и специальных графических построений по результатам измерения координат ряда контрольных точек реального элемента.
Д ля поверхностей, отклонения формы которых имеют пре небрежимо малые значения по сравнению с доминирующим искомым отклонением располож ения, его измерение может осущ ествляться непосредственно по точкам реальной поверх
200