Нормирование точности и технические измерения

допусков размеров по 14 квалитету и классу точности «сред­ ний», допуск которого обозначен tr

В вариантах 2 и 3 записи основаны на использовании до­ пусков класса точности «средний» (допуск t 2) и «грубый» (до­ пуск f3). Вариант 4 отличается от 1-го тем, что специально указано, какие требования распространяю тся на размеры от­ верстий и валов с круглыми сечениями.

Запись варианта 1 (первая часть) можно прочесть так: «Поля допусков охватываю щ их размеров - по JT14, охваты ­ ваемых - по /г14, поля допусков размеров, не относящ ихся ни к валам, ни к отверстиям симметричные, с предельными отклонениями, равными (в плюс и минус) половине допуска класса точности «средний».

Вкаж дом приведенном обозначении соблюдено требование назначения допусков одного уровня точности, в том числе со­ ответствие классов точности и квалитетов, на основе которых ониобразованы.

ВП риложении А ГОСТ 30893.1, которое «содержит допол­ нительные требования, отражаю щ ие потребности экономики страны », установлены дополнительные варианты назначения предельных отклонений размеров с неуказанными допусками, взяты ми из ГОСТ 25670-83. Там же указаны числовые зна­ чения этих отклонений в соответствии с классами точности. Примеры записей при использовании дополнительных вари­ антов назначения предельных отклонений размеров с неука­ занными допусками, приведенные в приложении А, представ­ лены для 14 квалитета и /и ли класса точности «средний».

Вариант 1:

«Общие допуски по ГОСТ 30893J : JT14, Й14, ± t j 2» или

«Общие допуски по ГОСТ 30893.1: Н 14, /г14, ± 1Т14/2». Вариант 2:

«Общие допуски по ГОСТ 30893.1: + t2, - t 0, ± t J2» .

В том же приложении сказано, что применение дополни­ тельных вариантов назначения предельных отклонений раз­ меров с неуказанными допусками при новом проектировании рекомендуется ограничить.

Ссылка на общие допуски размеров, формы й располож е­ ния должна вклю чать общий номер обоих стандартов, обо­ значение класса точности общих допусков размеров по ГОСТ 30893.1 и обозначение класса точности общих допусков фор­

171

мы и располож ения по ГОСТ 30893.2, например:

«Общие допуски ГОСТ 30893 - тК» или «ГОСТ 30893 - тК»

где т - класс точности «средний» общих допусков линейных размеров по ГОСТ 30893.1; К - класс точности общих допу­ сков формы и располож ения по ГОСТ 30893.2.

Ранее нормирование «неуказанных допусков размеров» осущ ествлялось по квалитетам JT12, JT14, ІТ 16 и ІТ 17 или по классам точности, имею щим те же условные наименования (точный», «средний», «грубый» и «очень грубый») с обозна­ чениям и допусков 11, 12, 13 и 14, с односторонним или сим ­ метричным располож ением относительно нулевой линии, что указы валось в обозначении соответствующими знаками.

значены допуски соответствующих классов точности или квалитетов. В записи следовало соблюдать один уровень точно­ сти, например «-f t l , - t l , ± I T 12/2». Запись можно было до­ полнять словами, например, «неуказанны е допуски размеров

+*4, - М, ± М/2».

Поля допусков для охватываю щ их размеров располагались как поля допусков основных отверстий, охватываемых разме­ ров - как поля допусков основных валов, а для размеров, не относящ ихся к охватываю щ им или охватываемым - симмет­ рично относительно нулевой линии.

3.6.Измерения и контроль параметров макрогеометрии деталей

Измерения линейных размеров деталей

П ринципиальны е различия между рассмотренными двумя методами измерений заклю чаю тся в том, что метод непосред­ ственной оценки реализую т с помощью приборов без примене­ ния мер в явном виде, а метод сравнения с мерой предусмат­ ривает обязательное использование овеществленной меры, которая воспроизводит с выбранной точностью физическую величину определенного размера, близкого к измеряемому.

172

Рис. 3.25. Измерение методом непосредственной оценки:

пмкд

/777777777777777777777777

ПМКД - плоскопараллельная концевая мера длины или блок мер;

ОД - аттестованная образцовая деталь

а

d = H { d 0) - A

Рис. 3.26. Измерение методом сравнения с мерой:

а- настройка средства измерения; б - измерение

Линейный размер детали (диаметр наружной или внутрен­ ней номинально цилиндрической поверхности, длина ступени

173

вала или отверстия, глубина паза и пр.), как расстояние между двумя принадлеж ащ ими ей точками, может быть измерен с использованием либо накладного, либо станкового средства из­ мерения.

К накладны м средствам измерения можно отнести ш тан­ генциркуль, ш тангенглубиномер, гладкий микрометр, инди­ каторную скобу, индикаторны й нутромер и др. Станковым средством изм ерения является любая измерительная голов­ ка, используемая совместно с соответствующей стандартной стойкой или ш тативом (например, индикатор часового типа, ры чаж но-зубчатая измерительная головка, микрокатор и др.), длиномер, горизонтальны й оптиметр, измерительный м икро­ скоп и пр.

При измерении линейны х размеров определяющие их точ­ ки поверхностей деталей фиксируют в системе координат ис­ пользуемого средства измерения (накладного или станкового). Поэтому все линейные измерения по своей сути являю тся ко­ ординатными, а используемые при этом измерительные при­ боры можно считать однокоординатными или многокоорди­ натны ми средствами измерений.

Особенностью применения накладны х координатных средств измерений является то, что с их помощью осущест­ вляю т изм ерения линейны х размеров деталей в плавающ ей системе координат (рис. 3.27).

Рис. 3.27. Измерение диаметра вала с использованием накладного измерительного прибора

Основным недостатком измерения наруж ны х линейных размеров деталей с использованием накладны х измеритель-

174

ных приборов является невозможность вы явления размера описанного цилиндра, который следует сравнивать с наиболь­ ш им предельным размером объекта контроля в соответствии с его интерпретацией по ГОСТ 25346-89.

Этого недостатка удается избежать при выполнении изм е­ рений 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 ф актически определяется расстояние h. от базовой отсчетной плоскости прибора до точ­ ки контакта его измерительного наконечника с объектом кон ­ троля. Основным недостатком использования станковых и з­ мерительных приборов такого типа является невозможность вы явления наименьш ей толщ ины объекта контроля, которую сравнивают с наименьш им предельным размером в соответ­ ствии с его интерпретацией по ГОСТ 25346-89.

С целью устранения возможных методических погреш но­ стей измерений можно рекомендовать применение двух мето­ дик измерений одного и того же параметра с использованием станковых и накладны х средств измерений.

Измерение от кло н ен и й формы и располож ения

поверхностей

При измерениях отклонений формы поверхностей п риня­ то различать реальные поверхности или профили (реальные элементы) и номинальные поверхности или профили (номи­ нальные элементы). Значения отклонений формы реальных элементов отсчитывают от прилегаю щ их или средних номи­

175

нальны х элементов по нормали к последним. Например, за отклонение от прямолинейности принимают наибольшее по значению отклонение реального профиля от прилегающей прямой или сумму модулей наибольш их положительного и отрицательного отклонений от средней прямой.

Из этого следует, что для измерения отклонений формы не­ обходимо воспроизвести реальный элемент и связанный с ним номинальны й элемент.

Модель реального элемента воспроизводят в виде непре­ рывного профиля или его отдельных точек в системе коор­ динат, связанной с номинальным элементом. Номинальный элемент воспроизводят с помощью меры (лекальная линейка, поверочная плита и др.), либо с помощью эталонного кинем а­ тического устройства (направляю щ ие продольного перемеще­ ния, устройство точного вращ ения и т.д.).

При изм ерениях отклонений располож ения поверхностей следует исклю чать из рассмотрения отклонения формы, для чего приходится заменять реальные поверхности или профи­ ли (реальные элементы) прилегаю щ ими или средними номи­ нальными элементами. Д ля оценки отклонений расположения реальны х поверхностей или профилей от номинального рас­ полож ения относительно базовых элементов реальные элемен­ ты как рассматриваемы е, так и базовые, заменяют номиналь­ ными элементами (прилегаю щ ими или средними), после чего оценивают наибольшее отклонение номинального элемента от его номинального располож ения на нормированном участке. Замена реальны х поверхностей или профилей номинальными элементами позволяет исклю чить из рассмотрения погреш но­ сти формы реальных элементов, что соответствует принципам оценивания отклонений располож ения поверхностей.

Н аконец, при измерении суммарных отклонений формы и располож ения поверхностей, не дифференцируют виды откло­ нений. Так, при измерении биений осуществляют ком плекс­ ную оценку отклонений формы и располож ения поверхностей, вращ ая деталь вокруг базовой оси и отсчитывая наибольшую разность показаний в выбранном направлении к оси вращ ения (по нормали - при контроле радиального биения, параллельно оси - при контроле торцового биения или в ином заданном направлении).

Реальные элементы можно моделировать с помощью физи­ ческих, аналитических или графо-аналитических моделей. Для

176

воспроизведения номинальных элементов и связанных с ними систем координат часто используют так называемые отсчетные элементы (вспомогательные плоскости, профили и т.д.), рас­ положение которых должно быть согласовано с прилегающими или средними элементами. Поскольку расположение прилега­ ющих или средних элементов на начальной стадии неизвестно, из-за несовпадения систем координат вспомогательных элемен­ тов (плоскостей, профилей) и прилегающих или средних эле­ ментов могут возникать значительные методические состав­ ляющие погрешности измерений. Их следует предварительно оценивать аналитически и при необходимости принимать меры к уменьшению или исключению таких погрешностей.

Измерение отклонений формы номинально плоских поверхностей деталей

Измерения отклонений от прямолинейности и плоскост­ ности поверхностей деталей включают сравнение реального элемента (поверхности, профиля) с номинальным элементом, который называют исходной плоскостью или прямой, и оцен­ ку расхождений между ними (рис. 3.29).

Исходная плоскость

С^сравнение^> (прямая)

Реальная поверхность (профиль)

Рис. 3.29. Принципиальная схема измерения отклонений формы номинально плоских поверхностей

Исходную плоскость или прямую в используемых сред­ ствах измерений воспроизводят с помощью меры либо с по­ мощью эталонного кинематического устройства.

В качестве исходной плоскости (прямой) можно использо­ вать рабочие поверхности поверочной плиты, лекальной ли ­ нейки, поверхность свободно налитой жидкости, луч света и пр. Исходя из этого, в зависимости от способа задания ис­ ходной плоскости (прямой) различаю т механические, гидро­ статические, опт ико-механические и опт ические принципы и средства измерений.

177

Д ля осущ ествления операции сравнения применяю т раз­ личные измерительные преобразователи или приборы, отли­ чаю щ иеся принципам и измерений, конструктивны м испол­ нением, ф ункциональны м и возможностями. Это могут быть механические измерительные головки (индикаторы часового типа, рычажно-зубчатые измерительные головки, микрокаторы и др.), оптические и оптико-механические измерительные приборы, индуктивны е, емкостные, пневматические измери­ тельные преобразователи. По применяемому принципу изм е­ рения выделяю т такие методы измерения прямолинейности и плоскостности к ак механические, опт ико-механические, и н ­ терференционные, элект рические, гидравлические и пневма­ тические.

В зависимости от способа сравнения реального элемента с исходным различаю т два базовых метода измерения:

- метод, основанный на измерении расстояний между реальным элементом и исходной плоскостью или прямой (/-метод);

- метод, основанный на измерении углов наклона локаль­ ны х участков измеряемого реального элемента по отношению к исходной плоскости или прямой (d-метод).

Сущность первого метода состоит в том, что с помощью вы ­ бранного средства линейных измерений в необходимом чис­ ле контрольны х точек реального элемента определяют рас­ стояние (х.) от исходного элемента / 0(х) до контролируемого элемента /(х). Графически с учетом неидеальности исходного элемента это можно интерпретировать так, как показано на рис. 3.30.

Рис. 3.30. Измерение отклонений формы номинально плоских поверхностей деталей /-методом

Полученный таким образом массив результатов измерений Д(х.) (£=1,2,3,..., п) подвергают математической обработке с

178

использованием аналитических расчетов или (и) графических построений с целью определения искомого действительного значения отклонения формы контролируемой поверхности по отношению к вспомогательному номинальному элементу (прилегающей или средней прямой либо плоскости). При и з­ м ерениях отклонений от плоскостности контрольные точки обычно располагают в узлах сетки, состоящей из продольных, поперечных и диагональных сечений.

П ринципиальные особенности этого метода наиболее н а­ глядно прослеживаются на примерах использования при и з­ мерениях для задания исходной поверхности (профиля) по­ верочных плит и поверочных линеек. Сравнение может произ­ водиться «на просвет» при контроле лекальны ми линейками

рокими рабочими поверхностями используют концевые меры длины или измерительные головки (индикатор часового типа, микрокатор и др.). В качестве средств измерения отклонений или расстояний (х.) такж е могут использоваться приборы с электрическими (емкостными, индуктивными и др.), оптиче­ скими, пневматическими и любыми другими первичными и з­ мерительными преобразователями.

На практике часто используются поверочные линейки с ш и ­ рокими рабочими поверхностями, а непосредственное измере­ ние размеров или отклонений (х.) осуществляется с помощью блоков концевых мер длины или измерительных головок.

угловые точки устанавливают концевые меры длины одина­ кового размера, чем определяют базу при измерении отклоне­ ний (рис. 3.31).

На две базовые меры по диагонали устанавливаю т пове­ рочную линейку и подбором блока концевых мер длины на­ ходят отклонение контрольной точки в середине диагонали. Затем устанавливаю т линейку по второй диагонали, опирая ее на известные меры в начальной угловой точке и середине, и с помощью подобранного блока концевых мер определяют отклонение во второй крайней угловой точке. По известным отклонениям четырех угловых точек установкой поверочной линейки во всех выделенных продольных и поперечных се­ чениях и подбором концевых мер определяют отклонения

179

остальных намеченных точек. В итоге получают дискретную модель контролируемой поверхности в виде массива измерен­ ных координат ограниченного количества контрольных точек, характерны м образом располож енных на контролируемой по­ верхности. Произведя необходимую обработку (графическую , аналитическую или графоаналитическую ) результатов изм е­ рений, находят отклонение от плоскостности контролируемой поверхности.

2

Рис. 3.31. Измерение отклонения от плоскостности с помощью

поверочной линейки и концевых мер длины: 1 —измеряемая деталь; 2 - поверочная линейка; 3 —блок концевых мер длины

Процедура изм ерения с помощью поверочной линейки и измерительной головки аналогична описанной выше с той разницей, что изм ерения отклонений точек с помощью блоков концевы х мер длины заменяю тся измерениями с помощью из­ мерительной головки, а линейка опирается на регулируемые опоры . С помощью таких опор осущ ествляется предваритель­ ная вы верка рабочей поверхности поверочной линейки так, чтобы показания измерительной головки по краям линейки были одинаковы . Схема измерения в этом случае выглядит следующим образом (рис. 3.32).

180