Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный технологический университет «Станкин»

Егорьевский технологический институт (филиал)

Изучение средств измерения параметров резьбы

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Технические измерения и приборы»

ЕТИ. ТИиП. ЛР. 01

Егорьевск 2010

Составитель: _____________ О.Г. Драгина, к.т.н., доцент кафедры технологии, оборудования и автоматизации машиностроительных производств ЕТИ (филиал) ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»

В методических указаниях рассмотрены методы и средства измерения среднего диаметра метрической резьбы. Рекомендован порядок выполнения работы, контрольные вопросы, примерное содержание отчета.

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 151001 «Технология машиностроения»

Дисциплина «Технические измерения и приборы».

Методические указания обсуждены и одобрены на заседании кафедры технологии, оборудования и автоматизации машиностроительных производств (протокол № от 2010г.)

Зам. заведующего кафедрой _____________ С.Л. Махов

Методические указания одобрены на заседании методического совета института

(протокол № ________ от ___________ 2010г.)

Председатель совета__________________ А.Д.Семенов

Изучение средств измерения параметров резьбы

1. Цель работы.

Закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении методов и средств измерения резьбы; приобретение навыков в использовании их при измерении резьбовых деталей и закрепление методики оценки результатов измерений (на примере большого инструментального микроскопа – БМИ и накладных средств измерения).

2. Измерение среднего диаметра резьбы с помощью накладных средств измерения.

Методы и средства измерения резьбы можно разделить на две группы – для комплексного контроля и для измерения отдельных элементов (дифференцированные измерения).

Отдельные элементы резьбы в подавляющем большинстве случаев измеряют только при контроле точных резьб – резьбовых калибров, резьбонарезного инструмента, ходовых и микрометрических винтов. При этом оценивают действительные значения наружного, среднего и внутреннего диаметров, шага резьбы и половины угла профиля, которые сравнивают с их номинальными значениями.

Средний диаметр калибра-пробки с полным числом витков определяют в трех диаметральных сечениях, перпендикулярных к оси резьбы, на концах и в середине резьбовой части измеряемой детали; у калибров с числом витков не менее пяти – в одном сечении. Методы и средства поверки резьбовых цилиндрических калибров регламентированы ГОСТ 8.128 – 74, резьбовых конических калибров – ГОСТ 12690-67.

2.1. Наиболее распространенным методом контроля среднего диаметра наружной резьбы является измерение с применением проволочек.

Размер М при контроле среднего диаметра резьбы, в принципе, может быть измерен любым универсальным измерительным средством с двухточечной схемой измерения. Однако наибольшее распространение для этой цели получили рычажные и гладкие микрометры и горизонтальный оптиметр. Поскольку погрешность измерения методом проволочек в значительной степени определяется погрешностью используемого измерительного средства, наиболее точно измерить средний диаметр резьбы рассматриваемым методом позволяет оптиметр, для которого характерна минимальная погрешность (в пределах 1,5-2 мкм).

Микрометр с подвеской (рис. 1) для изме­рения внешней резьбы методом трех проволочек уст­роен следующим образом. В обычном микрометре вме­сто неподвижной пятки установлена плита 5, которая на верхнем конце несет цилиндрический стерженек — подвеску 4.

На этот стерженек подвешивают измерительные прово­лочки; спаренные проволочки 6 подвешивают ближе к плите, а проволочку 3—ближе к микровинту. После введения измеряемой резьбы между проволочками и после того, как две проволочки прижмутся к плите, а одна — к торцу микровинта, проволочки в соответствую­щих впадинах самоустановятся.

Прибор обеспечивает быструю смену проволочек и, следовательно, широкую универсальность при измере­ниях. Такой микрометр устанавливают на нуль путем введения между микровинтом и плитой соответствую­щего калибра или блока концевых мер. Схема установ­ки проволочек показана на рисунке 2.

Рис.1. Микрометр с подвеской: Рис.2 Схема установки про-

1 – приспособление для крепления микрометра; волочек при измерении

2 – скоба; 3 – проволочка; 4 – подвеска; 5 – плита; среднего диаметра.

6 – спаренные проволочки.

Диаметра проволочек выбирают в зависимости от шага резьбы, исходя из условия касания проволочками профиля резьбы в зоне среднего диаметра. Диаметр проволочек, отвечающий этому условию, называется наивыгоднейшим и определяется для резьб с симметричным профилем зависимостью:

Для метрической резьбы, в частности, d_п =0,577Р.

Собственно средний диаметр резьбы связан с полученным методом трех проволочек размером М₃ следующей зависимостью:

, (1)

где: С – суммарная поправка (в мкм), учитывающая:

• действительное отклонение угла профиля;

• действительное отклонение диаметров проволочек от наивыгоднейшего;

• расположение проволочек под углом к оси резьбы, отличающимся от 90 на угол подъема резьбовой канавки (для углов подъема резьбы до 7);

• деформацию проволочек, наконечников и измеряемого калибра под действием измерительного усилия.

В ГОСТ 90128-74 приведены таблицы значений поправок и методы расчета этих величин.

Для метрической резьбы:

d₂ =М₃ + 0,866Р – 3d_п, (2)

где: М₃ – наружный размер, измеренный гладким микрометром;

Р – шаг резьбы;

d_п – диаметр проволочек, выбранный в зависимости от шага резьбы.

Проволочки изготовляют из материалов с твердостью не ниже 700 HV и коэффициентом линейного расширения (12  210^-6 ) К^-1 . Номинальные диаметры проволочек от 0,101 до 3,464 мм для метрической резьбы и от 0,776 до 8,282 мм для трапецеидальной; предельные отклонения проволочек не должны превышать  0,5 мкм с допускаемым отклонением формы в пределах допуска на диаметр.

Проволочки представляют собой гладкие или ступенчатые цилиндры (СТ СЭВ 842-75) или ролики; их обычно поставляют потребителю комплектами их трех штук (рис. 3).

Проволочки выпускают класса 0 (для контроля резьбовых деталей с допуском на средний диаметр от 4 до 8 мкм) и класса 1 – для резьбовых деталей с допуском на средний диаметр свыше 8 мкм.

Рис. 3. Типы проволочек и роликов для измерений среднего диаметра резьбы:

а - диаметром от 0,118 до 0,75 мм; б - диаметром от 0,75 до 2,02 мм; в —диаметром от 2,02 до 8 мм; г — диаметром свыше 8 мм; д - проволочки с подвесками.

Подготовку прибора к работе и процесс измерения ведут в следующем порядке.

Устанавливают микрометр на нуль. Если пределы измерения микрометра от 0 до 25 мм, то его устанав­ливают так же, как и обычные микрометры, если же предел измерения превышает 25 мм, то микрометр уста­навливают с помощью специального калибра.

Подбирают проволочки в зависимости от шага резьбы. Закрепляют проволочки в микрометре. В микро­метре с подвесками две проволочки крепят со стороны неподвижной пятки, а одну — со стороны подвижной пятки (рис. 1).

Вводят измеряемый вал с резьбой между прово­лочками так, как показано на рисунке 2, и измеряют размер М₃.

Определяют собственно средний диаметр по формуле (2).

2.2 Средний диаметр цилиндрических резьб или метчиков с нечетным числом канавок сравнительно невысокой точности может быть измерен с помощью специальных резьбовых вставок 1 и 2 резьбовым микрометром или индикаторной скобой (рис. 4). При таком методе средний диаметр определяют как расстояние между боковыми сторонами профиля, измеренное перпендикулярно к оси резьбы. Поэтому погрешность измерения с помощью резьбовых вставок (0,025-0,2 мм) зависит от погрешности шага  Р и угла профиля  измеряемой резьбы и при настройке резьбового микрометра по резьбовой детали с  Р = 0 и  = 0 снижается до 0,02-0,1 мм.

Рис. 4 - Измерение среднего диаметра с помощью резьбовых вставок:

а – схема измерения, б – виды вставок

Гладкий микрометр типа МК ГОСТ 6507-90 (рис 5.) предназначен для абсолютных измерений наружных поверхностей. Обозначения и диапазоны измерений представлены в табл.1.

Рис. 5 – Гладкий микрометр ГОСТ 6507-90

Он состоит из скобы, на одном конце которой закреплена неподвижная пятка, а на другом стебель. Внутри стебля во втулке с внутренней резьбой перемещается микрометрический винт. На противоположном конце микрометрического винта закреплен барабан с приспособлением для поддержания постоянного измерительного усилия с трещеткой. Закрепление микрометрического винта осуществляется стопором.

Шаг микровинта Р=0,5 мм, следовательно, одному его обороту винта с барабаном соответствует линейное перемещение винта, равное 0,5 мм.

Круговая шкала барабана имеет число делений n=50, следовательно, поворот барабана с микровинтом на одно деление относительно продольного штриха стебля будет равно величине:

Таким образом, цена деления шкалы на стебле микрометра – 0,5 мм, а цена деления шкалы на барабане – 0,01 мм. Диапазон измерений микрометра различен: 0-25; 25-50; 50-75 мм и т.д. до 300 мм (табл.1). Диапазон показаний 25 мм.

При отсчетах по шкале микрометра следует руководствоваться следующим правилом: по шкале на стебле отсчитываются целые миллиметры и 0,5 мм, по круговой шкале барабана – сотые доли миллиметра, совпадающие с продольным штрихом на стебле. Если продольный штрих окажется между штрихами барабана, то оценивается обычно половина интервала, т.е. 0,005 мм. Измеряемый размер определяется как сумма отсчетов по обеим шкалам. При отсчетах необходимо обращать особое внимание на положение полумиллиметровых штрихов относительно скоса барабана, т.е. можно сделать ошибку на 0,5 мм.

Таблица 1 – Обозначения и диапазоны измерений гладких микрометров, мм

Обозначение	Диапазон измерений, мм	Обозначение	Диапазон измерений, мм
МК-25	0-25	МК-275	250-275
МК-50	25-50	МК-300	275-300
МК-75	50-75	МК-400	300-400
МК-100	75-100	МК-500	400-500
МК-125	100-125	МК-600	500-600
МК-150	125-150	МК-700	600-700
МК-175	150-175	МК-800	700-800
МК-200	175-200	МК-900	800-900
МК-225	200-225	МК-1000	900-1000
МК-250	225-250

Резьбовой микрометр типа МВМ ГОСТ 6507-90 (рис.4, 6) предназначен для измерения среднего диаметра метрических и дюймовых резьб. Он представляет собой обычный микрометр, в микрометрическом винте и пятке которого имеются отверстия для специальных резьбовых вставок: призматической и конической.

При измерении среднего диаметра резьбы коническая вставка вводится во впадину резьбы, а призматическая охватывает противоположные стороны витка (рис. 7).

Рис. 6 – Резьбовые микрометры ГОСТ 6507-90

Рис. 7 – Схема измерения