
- •Уфимский государственный авиационный технический университет
- •Авторы: н. С. Буткин, в. М. Кишуров, н. В. Юрасова, з. Н. Акшенцева
- •С одержание
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 Ознакомление с конструкциями средств измерения и их использование
- •Контроль. Средства контроля
- •Лабораторная работа № 2 Измерение и контроль предельной скобы
- •Лабораторная работа № 3 Микрометрические инструменты
- •Лабораторная работа № 4 Измерение электрических и неэлектрических величин
- •Лабораторная работа № 5 Обработка результатов многократных измерений
- •Лабораторная работа № 6 Поэлементный контроль параметров резьбы
- •Лабораторная работа № 7 Методы и средства измерения углов и конусов. Измерение углов угломером
- •Лабораторная работа № 8 Контроль цилиндрических деталей на вертикальном оптиметре. Определение погрешностей формы
- •Лабораторная работа № 9 Измерение и поверка манометров
- •Лабораторная работа № 10 Измерительные устройства в системах контроля и управления технологическими процессами
- •4 50000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12
Лабораторная работа № 3 Микрометрические инструменты
Цель и задачи работы
Цель работы состоит в освоении конструкции и устройства микрометрических инструментов; получении практических навыков измерения наружных и внутренних размеров микрометрическими инструментами.
Задачи работы:
- Ознакомиться со стандартами ГОСТ 25347-82; ГОСТ 25346-82 .
- Изучить устройство, метрологические показатели и средства проверки микрометрических инструментов.
- Освоить методику измерения наружных и внутренних размеров микрометрическими инструментами.
- Выполнить отчет о работе (прил. 3).
Теоретическая часть
Выбор средств измерения в зависимости от точности изготовления детали
Правильному выбору измерительных средств должно предшествовать установление допустимой погрешности измерения.
Ориентировочно предельные погрешности измерения при использовании универсальных измерительных средств для контроля наружных и внутренних линейных размеров приведены в табл. 1. Зная контролируемый размер и допуск на его изготовление, в соответствующей колонке табл. 1 определяют погрешность измерения по ближайшему допуску, причем верхняя цифра указывает величину допуска изделия Тизд, а нижняя цифра – предельную погрешность измерения ∆изм.
По величине предельной погрешности измерения выбирают вид средства измерения из табл. 2.
43
Т
аблица
1
Предельные погрешности измерения универсальных измерительных средств
-
Номинальные
размеры, мм
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
Тизд
Тизд
Тизд
Тизд
Тизд
Тизд
Тизд
Тизд
Тизд
Тизд
∆изм
∆изм
∆изм
∆изм
∆изм
∆изм
∆изм
∆изм
∆изм
∆изм
Св. 6 до 10
6
9
15
22
36
58
90
150
220
360
2
2,5
4,5
5,5
9
12
18
30
40
72
Св. 10 до 18
8
11
18
27
43
70
110
180
270
430
2,8
3
5,5
7
10
14
20
35
50
80
Св. 18 до 30
9
13
21
33
52
84
130
210
330
520
3
4
6
8
13
15
25
40
70
100
Св. 30 до 50
11
16
25
39
62
100
160
250
390
630
4
4,5
7
10
15
20
30
50
80
120
Св. 50 до 80
13
19
30
46
74
120
190
300
460
740
4,5
5,5
9
12
18
20
40
60
90
150
Св. 80 до 120
15
22
35
54
87
140
220
350
540
870
5
6
10
13
20
25
40
70
100
170
Св. 120 до 180
18
25
40
63
100
160
250
400
630
1000
6
7
12
16
25
30
50
80
120
200
Св. 180 до 250
20
29
46
72
115
185
290
460
720
1150
7
9
13
18
25
35
60
90
140
200
Таблица 2
Предельные погрешности измерения универсальных измерительных средств
Наименование измерительных средств |
Тип приборов |
Разряд (класс) прим. концевых мер |
Предельные погрешности измерения, мкм для интервалов размеров в мм |
||||||
1–10 |
10–30 |
30–50 |
50–80 |
80–120 |
120–180 |
180–260 |
|||
Оптиметры вертикальные и горизонтальные для наружных измерений с пределом 1000 мм |
- |
- |
1 |
1,2 |
1,3 |
1,5 |
1,9 |
3 |
4 |
Микроскоп универсальный |
- |
- |
1,5 |
2 |
2 |
2,5 |
2,5 |
3 |
3,5 |
Микрометр |
МК |
5(2) |
5,5 |
5,5 |
7,5 |
9,5 |
14 |
18 |
20 |
Микрометрический инструмент |
- |
- |
- |
- |
- |
15 |
15 |
20 |
20 |
Индикаторы |
ИЧ |
(3) |
16 |
16 |
16 |
16 |
17 |
18 |
20 |
Штангенциркули измерительные наружных размеров: с отсчетом по нониусу 0,05 мм |
ШЦ |
- |
80 |
80 |
80 |
90 |
100 |
100 |
100 |
с отсчетом по нониусу 0,1 мм |
- |
150 |
150 |
150 |
160 |
170 |
190 |
200 |
|
Штангенциркули измерительные внутренних размеров: с отсчетом по нониусу 0,05 мм |
ШЦ |
- |
150 |
150 |
150 |
170 |
170 |
200 |
200 |
с отсчетом по нониусу 0,1 мм |
- |
200 |
200 |
200 |
230 |
230 |
300 |
300 |
Например, для установления ориентировочной допустимой погрешности измерения внутреннего диаметра ø70+0,07 мм в строке для размеров от 50 до 80 мм находят допуск 74 мкм, что ближе всего соответствует заданному. Предельная погрешность измерения в этом случае равна 13 мкм. Затем по величине погрешности измерения ∆изм=18 мкм выбирают тип инструмента (табл. 2).
В данном случае в качестве средства измерения можно принять микрометрический нутромер с погрешностью измерения 15 мкм.
Устройство, правила эксплуатации и поверка микрометрических инструментов
К микрометрическим инструментам, основным признаком которых является наличие винтовой микрометрической пары, относятся: микрометр для наружных измерений (ГОСТ 6507-60), микрометрический нутромер (ГОСТ 10-75), микрометрический глубиномер (ГОСТ 7470-67) [7, 8].
Основным узлом в микрометрических инструментах является винтовая пара, преобразующая вращательное движение микровинта в поступательное.
Шаг
микровинта Р=0,5
мм. Круговая шкала барабана имеет число
делений п=60.
Следовательно, цена деления шкалы
барабана
=0,01
мм.
При измерении микрометрическим инструментом размер полностью определяется углом поворота барабана, состоящего в общем случае из целого числа оборотов и неполного оборота. Для удобства отсчета целого числа оборотов винта служит предельная шкала с ценой деления 0,5 мм. Отсчетное устройство микрометрического инструмента показано на рис. 1.
Рис. 1. Отсчетное устройство: 1 – шкала, 2 – стебель, 3 – барабан
Указателем для отсчета целого числа продольной шкалы служит край барабана 3, а указателем для круговой шкалы – барабана продольный штрих основной шкалы 1, проведенный на стебле 2.
Типичным представителем микрометрических инструментов является гладкий микрометр (рис. 2). Корпусом инструмента служит достаточно жесткая скоба 1, в которую запрессованы с одной стороны пятка 2, с другой – стебель 5. Внутри стебля с одной стороны имеется цилиндрическая микрометрическая резьба с Р=0,5 мм, с другой – гладкое отверстие, обеспечивающее точное направление винта 3. Осевой люфт в микрометрической паре устраняют с помощью регулировочной гайки 10. На фасонный хвостовик микровинта 3 надет барабан 6, с одной стороны которого на окошенной кромке по всей окружности нанесено 50 делений, а с другой – навинчен колпачок, соединяющий его с микровинтом. Трещоточный механизм микрометра предназначен для обеспечения постоянного измерительного усилия (7 2Н) и состоит из храповика 7, штифта 8 и пружины 9.
Рис. 2. Микрометр: 1 – скоба, 2 – пятка, 3 – микровинт, 4 – рычаг, 5 – стебель,
6 – барабан, 7 – храповик, 8 – штифт, 9 – пружина, 10 – гайка
Стопорное устройство микрометра выполнено в виде эксцентричной оси, соединенной с рычагом 4, и дозволяет при необходимости сохранять микрометрический винт в установленном положении. Имеются и другие конструкции стопорного устройства.
Конструкции микрометрического глубиномера и нутромера аналогичны конструкций микрометра (рис. 3, 4).
Необходимое лабораторное оборудование и приборы
Для выполнения работы необходимо:
- микрометр;
- микрометрический нутромер;
- микрометрический глубиномер;
- измеряемая деталь.
Рис. 3. Микрометрический глубиномер: 1 – основание; 2 – измерительный стержень; 3 – контргайка; 4 – стопор; 5 – стебель; 6 – барабан; 7 – трещетка
Рис. 4. Микрометрический нутромер: 1 – накатное кольцо; 2 – контргайка;
3 – микровинт; 4 – винт; 5 – стебель; 6 – барабан; 7 – гильза; 8 – резьбовой стержень; 9 – измерительный наконечник
Меры безопасности
1. Запрещается настройка, регулировка и любые другие действия с приборами без предварительного ознакомления с ними.
2. Работая на приборе, запрещается применять излишнее усилие, так как все детали и механизмы у исправного прибора должны перемещаться плавно и без заеданий.
3. Измерительные поверхности приборов надлежит протереть сухой мягкой полотняной тканью.
4. Студент обязан следить за чистотой на рабочем месте.
5. Студент должен по окончании работы сдать приборы и инструменты в исправном и комплектом состоянии.
Задание
1. Познакомиться со стандартами ГОСТ 25346-82, ГОСТ 25347-82.
2. На бланке отчета для эскиза детали (рис. 5), выбрать отклонения на указанные размеры, подсчитать предельные размеры и записать их в бланк отчета.
Рис. 5. Эскиз детали
3. Выбрать средства измерений, необходимые для выполнения работы.
4. Изучить устройство микрометрических инструментов, правила эксплуатации и методику их проверки.
5. Проверить погрешность показаний микрометра и дать заключение о возможности использования его для измерений.
6. Измерить заданные размеры детали, записав результаты измерений в бланк отчета.
Методика выполнения задания
Измерение микрометром
Перед началом измерения необходимо произвести проверку плавности хода микровинта, работу трещетки и стопорного устройства, а также проверить установку микрометра на нуль.
При этом микровинт должен вращаться свободно, без заедания и без заметного люфта. Стопорное устройство должно надежно стопорить микровинт в любом положении.
Вращение микрометрического винта производится только с помощью трещетки.
Трещотка микрометра создает постоянство измерительного усилия, что необходимо для точных измерений. При горизонтальном расположении оси микрометра сбоку держат за ее середину левой рукой (рис. 30, а), а правой рукой, вращая барабан за трещотку, доводят измерительный стержень до соприкосновения с деталью. Если необходимо установить микрометр в вертикальное положение (рис. 6, б), то его левой рукой поддерживают за низ скобы у пятки. Для повышения точности и удобства проведения измерений мелких деталей микрометры закрепляют в специальных стойках (рис. 6, в).
Повышенную точность измерений обеспечивают рычажные микрометры, которые в отличие от гладких микрометров вместо неподвижно запрессованной пятки имеют подвижный измерительный наконечник, соединенный рычажно-зубчатым механизмом со шкалой отсчетного устройства с ценой деления 0,002 мм.
Рис. 6. Измерение микрометром: а – при горизонтальном положении;
б – при вертикальном положении; в – закрепленном в стойке
Проверка установки на нуль производится следующим образом: вращая микрометрический винт за трещетку, приводят в соприкосновение измерительные поверхности торцов микровинта и пятки (микрометр с пределами измерения 0–25 мм). При проверке микрометров с пределами измерения 25–60, 50–75 и т.д. торцы микровинта и пятки приводят в соприкосновение с контрольной мерой. При этом кромка барабана должна совпадать с делением продольной шкалы на стебле, соответствующим нижнему пределу измерения, а нулевой штрих барабана – с продольным штрихом на стебле. В случае их несовпадения необходимо произвести установку на нуль.
Для этого стопором закрепляют микровинт и отвинчивают на пол-оборота установочный колпачок, т.е. освобождают от микрометрического винта корпус барабана.
Освободившийся барабан подвертывают до совпадения нулевого штриха барабана с продольным штрихом на стебле, а затем барабан вновь закрепляют установочным колпачком.
После установки микрометра на нуль путем вращения микровинта, измеряемую деталь зажимают между измерительными поверхности и производят отсчет.
Проверка погрешностей показаний микрометров производится согласно инструкции 135–61 Комитета стандартов по концевым мерам в шести точках шкалы: А; А+5,12; А+10,24; А+15,36; A+20,5; А+25 мм, где А – нижний предел измерения микрометра. Допустимая погрешность показаний микрометров с верхним пределом измерения 100 мм не должна превышать ±4 мкм и свыше 100 мм до 200 мм – не более 5 мкм (ГОСТ 6507-60) [8].
Измерение микрометрическим глубиномером
Микрометрический глубиномер (рис. 3) предназначен для измерения глубины пазов или глухих отверстий, высот ступенчатых деталей и выпускается промышленностью с ценой деления 0,01 мм.
В микрометрическом глубиномере стебель 5 жестко связан с основанием 1. Одной из измерительных поверхностей является нижняя плоскость основания 1. Второй измерительной поверхностью является поверхность сменного измерительного стержня 2, которая может быть плоской или сферической.
Вращение микровинта глубиномера производится при помощи трещетки 7, ограничивающей измерительное усилие. Микровинт может быть застопорен в любом положении стопором 4. Сменные измерительные стержни жестко соединяются с микровинтом. В комплект глубиномера входят установочные меры, на которых маркированы их размеры.
Установка микрометрического глубиномера на нуль производится следующим образом. Застопорив микровинт, отвинчивают контргайку 3. Придерживая корпус барабана 6 за накатное кольцо 8, устанавливают барабан так, чтобы его скошенный край касался нулевого штриха шкалы стебля 5, а нулевое деление шкалы барабана должно совпадать с продольным штрихом на стебле. Затем, закрепив контргайку 3 и проверив нулевую установку, произвести соответствующие замеры.
При установке глубиномера на нуль и при измерении основание 1 необходимо прижимать к поверхности измеряемой детали (установочной меры) с усилием, превышающим измерительное усилие.
При смене измерительных стержней нулевая установка не должна нарушаться [7].
Измерение микрометрическим нутромером
Микрометрический нутромер (рис. 4) служит для измерения внутренних размеров. Изготавливают нутромеры с ценой деления 0,01; 0,02 мм и пределами измерения с комплектами удлинителей 50–75; 75–175; 75–600; 9000–10000 мм. Каждый удлинитель (рис. 7) имеет маркировку размера. Предельные измерения головкой без удлинителей 50–63 мм.
Рис. 7. Удлинитель нутромера
Микрометрическая головка нутромера имеет микровинт 3, который соединен со стеблем 5 внутренней резьбой, выполненной в правой части стебля. Направляющим для левой гладкой части микровинта служит гладкое отверстие в левой части стебля. Правый сферический конец микровинта представляет собой подвижный измерительный наконечник. На стебель 5 напрессована гильза 7, имеющая резьбу 8 для навинчивания удлинителей и в которую вмонтирован второй (неподвижный) измерительный наконечник 9. Барабан 6 с круговой шкалой крепится к бурту микровинта затяжной гайкой 2.
Нулевая установка нутромера производится в следующей последовательности. В пространство между боковиками, предварительно настроенного на определенный размер с помощью концевых мер, вводят нутромер. Поддерживая нутромер и вращая барабан за накатное кольцо 1, приводят в соприкосновение измерительные наконечники нутромера с рабочими поверхностями боковиков. Затем, застопорив микровинт, проверяют нулевое показание.
Проверку нужно производить несколько раз, чтобы найти наименьшее показание нутромера. Если же нулевая установка неправильна, отвинчивают контргайку 2 и регулируют положение барабана. После окончательной установки на нуль производят измерение.
Микрометрический нутромер не имеет трещетки, поэтому, обращаться с микровинтом нутромера следует аккуратно.
Измерение каждого размера производят несколько раз, слегка покачивая нутромер в плоскости, перпендикулярной к оси отверстия, и отыскивая при этом наибольший размер а, а также в плоскости, проходящей через ось отверстия, отыскивая при этом наименьший размер в (рис. 8) [10].
Рис. 8. Схема измерения микрометрическим нутромером
Контрольные вопросы
1. Как произвести выбор средств измерения в зависимости от точности изготовления деталей?
2. Устройство глубиномера.
3. Устройство нутромера.
4. Устройство и правила эксплуатации микрометра.
5. Как производится проверка и установка на нуль микрометрических инструментов?
6. Как производится проверка погрешности микрометра и оценка возможности его использования в работе?
7. Методика проведения измерений микрометром.
8. Как производится измерений глубиномером?
9. Как производится измерений нутромером?
Требования к отчету
Отчет должен содержать:
- титульный лист;
- название и цель работы;
- краткое изложение основных теоретических вопросов;
- краткое описание порядка выполнения работы;
- эскиз измеряемой детали, формулы расчетов и таблицы результатов выполнения задания.