3.6. Измерения и контроль параметров макрогеометрии деталей Измерения линейных размеров деталей
При измерениях линейных размеров деталей применяют как метод непосредственной оценки (рис. 3.25), так и метод сравнения с мерой (рис. 3.26).
Рис. 3.25. Измерение методом непосредственной оценки
X0 – начало отсчета; X1 – текущая координата; dизм = X1 – X0
Принципиальные различия между рассмотренными двумя методами измерений заключаются в том, что метод непосредственной оценки реализуют с помощью приборов без применения мер в явном виде, а метод сравнения с мерой предусматривает обязательное использование овеществленной меры, которая воспроизводит с выбранной точностью физическую величину определенного размера, близкого к измеряемому.
Линейный размер детали (диаметр наружной или внутренней номинально цилиндрической поверхности, длина ступени вала или отверстия, глубина паза и пр.), как расстояние между двумя принадлежащими ей точками, может быть измерен с использованием либо накладного, либо станкового средства измерения.
К накладным средствам измерения можно отнести штангенциркуль, штангенглубиномер, гладкий микрометр, индикаторную скобу, индикаторный нутромер и др. Станковым средством измерения является любая измерительная головка, используемая совместно с соответствующей стандартной стойкой или штативом (например, индикатор часового типа, рычажно-зубчатая измерительная головка, микрокатор и др.), длиномер, горизонтальный оптиметр, измерительный микроскоп и пр.
Вариант 1 |
Вариант 2 |
|
|
ПМКД – плоскопараллельная концевая мера длина или блок мер; ОД – аттестованная образцовая деталь |
|
а) |
|
|
|
dизм = H(d0) + Δ |
dизм = H(d0) – Δ |
б) |
|
Рис. 3.26. Измерение методом сравнения с мерой:
а) настройка средства измерения; б) измерение
При измерении линейных размеров, определяющие их точки поверхностей деталей, фиксируют в системе координат используемого средства измерения (накладного или станкового). Поэтому все линейные измерения по своей сути являются координатными, а используемые при этом измерительные приборы можно считать однокоординатными или многокоординатными средствами измерений.
Особенностью применения накладных координатных средств измерений является то, что с их помощью осуществляют измерения линейных размеров деталей в плавающей системе координат (рис. 3.27).
D r= Y1 – Y0; dr* = Y1* – Y0*
Рис. 3.27. Измерение диаметра вала с использованием накладного
измерительного прибора
Основным недостатком измерения наружных линейных размеров деталей с использованием накладных измерительных приборов является невозможность выявления размера описанного цилиндра, который следует сравнивать с наибольшим предельным размером объекта контроля в соответствии с его интерпретацией по ГОСТ 25346-89.
Этого недостатка удается избежать при выполнении измерений линейных размеров деталей в фиксированной системе координат при использовании станковых средств измерений (рис. 3.28).
Рис. 3.28. Измерение диаметра вала с использованием станкового
измерительного прибора
Однако при таких измерениях фактически определяется расстояние hi от базовой отсчетной плоскости прибора до точки контакта его измерительного наконечника с объектом контроля. Основным недостатком использования станковых измерительных приборов такого типа является невозможность выявления наименьшей толщины объекта контроля, которую сравнивают с наименьшим предельным размером в соответствии с его интерпретацией по ГОСТ 25346-89.
С целью устранения возможных методических погрешностей измерений можно рекомендовать применение двух методик измерений одного и того же параметра с использованием станковых и накладных средств измерений.
Измерение отклонений формы и расположения поверхностей
При измерениях отклонений формы поверхностей принято различать реальные поверхности или профили (реальные элементы) и номинальные поверхности или профили (номинальные элементы). Значения отклонений формы реальных элементов отсчитывают от прилегающих или средних номинальных элементов по нормали к последним. Например, за отклонение от прямолинейности принимают наибольшее по значению отклонение реального профиля от прилегающей прямой или сумму модулей наибольших положительного и отрицательного отклонений от средней прямой.
Из этого следует, что для измерения отклонений формы необходимо воспроизвести реальный элемент и связанный с ним номинальный элемент.
Модель реального элемента воспроизводят в виде непрерывного профиля или его отдельных точек в системе координат, связанной с номинальным элементом. Номинальный элемент воспроизводят с помощью меры (лекальная линейка, поверочная плита и др.), либо с помощью эталонного кинематического устройства (направляющие продольного перемещения, устройство точного вращения и т.д.).
При измерениях отклонений расположения поверхностей следует исключать из рассмотрения отклонения формы, для чего приходится заменять реальные поверхности или профили (реальные элементы) прилегающими или средними номинальными элементами. Для оценки отклонений расположения реальных поверхностей или профилей от номинального расположения относительно базовых элементов реальные элементы как рассматриваемые, так и базовые, заменяют номинальными элементами (прилегающими или средними), после чего оценивают наибольшее отклонение номинального элемента от его номинального расположения на нормированном участке. Замена реальных поверхностей или профилей номинальными элементами позволяет исключить из рассмотрения погрешности формы реальных элементов, что соответствует принципам оценивания отклонений расположения поверхностей.
Наконец, при измерении суммарных отклонений формы и расположения поверхностей, не дифференцируют виды отклонений. Так при измерении биений осуществляют комплексную оценку отклонений формы и расположения поверхностей, вращая деталь вокруг базовой оси и отсчитывая наибольшую разность показаний в выбранном направлении к оси вращения (по нормали – при контроле радиального биения, параллельно оси – при контроле торцового биения или в ином заданном направлении).
Реальные элементы можно моделировать с помощью физических, аналитических или графо-аналитических моделей. Для воспроизведения номинальных элементов и связанных с ними систем координат часто используют так называемые «отсчетные элементы» (вспомогательные плоскости, профили и т.д.), расположение которых должно быть согласовано с прилегающими или средними элементами. Поскольку расположение прилегающих или средних элементов на начальной стадии неизвестно, из-за несовпадения систем координат вспомогательных элементов (плоскостей, профилей) и прилегающих или средних элементов могут возникать значительные методические составляющие погрешности измерений. Их следует предварительно оценивать аналитически и при необходимости принимать меры к уменьшению или исключению таких погрешностей.