Нормирование точности и технические измерения

При 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).

Рас. 3.42. Выбор расположения контрольных сечений при

реализации двухточечной схемы дискретного измерения:

а—при использовании трех контрольных сечений;

б—при использовании четырех контрольных сечений

По результатам измерений определяется разность между наибольшим и наименьш им из измеренных диаметров ДА, а отклонение от круглости E F K находится по формуле

ДА

E F K =

k 9

где k - эмпирический поправочный коэф фициент, учиты ва­ ющий вероятность 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.

Рис. 3.43. Измерение отклонения от круглости

по трехточечной схеме:

а —симметричной; б —несимметричной:

1 - контролируемая деталь; 2 - измерительная призма; 3 - измерительная головка; 4 - штатив или измерительная стойка

Различаю т симметричную схему измерений, когда ось из­ мерительного наконечника располагается по биссектрисе угла призмы а, и 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).

Рис. 3.44. Измерение отклонения от круглости отверстия

по трехточечной схеме:

а- симметричной; б - несимметричной:

1- контролируемая деталь; 2 - измерительная головка; 3 —специальные опорные элементы, реализующие

«внутреннюю призму»

Трехточечную схему измерения применяю т для деталей, имеющих отклонения от круглости в виде огранки с нечет­ ным числом граней. Особенностью контроля деталей по такой схеме является необходимость предварительного определения количества неровностей п на периметре контролируемого про­ филя, определяющих огранку. Такая необходимость отпадает при выполнении измерений по комбинированной схеме, акку ­ мулирующей в себе двух- и трехточечную схемы измерений и базирующейся 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.

Рис. 3.45. Измерение отклонения от круглости по

комбинированной двух- и трехточечной схеме:

1 - контролируемая деталь; 2 - призма; 3 , 4 - измерительные головки; 5 , 6 - установочные узлы (специальные стойки с кронштейнами)

При вращ ении контролируемой детали определяют м акси­ мальные разности показаний А А Хи ДА2 обеих измерительных головок. Д ля рекомендуемых углов призмы отклонение от круглости принимаю т равным

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.

Рис. 3.46. Измерение отклонения от круглости по трехточечной схе­

ме с использованием накладной седлообразной призмы («наездника»):

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 - ц е н т р а

При выполнении измерений контролируемая деталь вращ а­ ется в центрах, призмах или патроне. На измеряемую поверх­ ность детали устанавливается специальная накладная призма («наездник») с закрепленной на ней измерительной головкой, с помощью которой измеряю тся отклонения точек выделенно­ го профиля поверхности. При этом фиксируется м аксим аль­ ная разность ДА показаний измерительной головки за один оборот детали, а отклонение от круглости E F K определяется по формуле

где kn - коэффициент, зависящ ий от угла «наездника» и ко­ личества неровностей 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.

При наличии априорной информации о характере отклоне­ ния формы реального профиля (например, что он имеет кону­ сообразную, седлообразную или бочкообразную форму) число контрольны х точек может быть уменьшено.

За искомое отклонение профиля продольного сечения при­ нимается наибольшее из отклонений, измеренных в разных сечениях.

Оценка искомого отклонения профиля продольного сече­ ния по результатам измерения образующих производится либо ручной обработкой профилограмм, либо с помощью ком ­ пьютера с использованием специализированного программно­ го обеспечения. В отдельных случаях возможна оценка иско­ мого отклонения непосредственно по показаниям отсчетного устройства используемого средства измерения.

При ручной обработке вначале должны быть получены на одной диаграмме 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.

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).

Д ля контроля частных видов отклонения профиля про­ дольного сечения могут использоваться как накладны е, так 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 женной или доминирующей седлообразности реального про­ филя для контроля продольного сечения предпочтительнее использовать накладное средство измерения.

Рис. 3.47. Измерение частных видов отклонения профиля

продольного сечения:

а—с использованием накладного средства измерения;

б— 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 не может быть измерено с использованием накладного при­ бора, и для его контроля на практике используют различные станковые средства измерений (рис. 3.48).

Рис. 3.48. Измерение отклонения от прямолинейности оси:

а- при базировании детали на номинально плоской поверхности;

б- при базировании детали в призмах:

1 - контролируемая деталь; 2 - измерительная головка; 3 - штатив (стойка); 4 - поверочная плита; 5 , 6 - призмы

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

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

Измерение отклонений расположения элементов деталей

Разработку методики контроля начинаю т с определения ба­ зовой поверхности. Допуски располож ения могут быть заданы по отношению к базам либо как допуски взаимного располо­ ж ения. В последнем случае при измерениях за базу приним а­ ют любой из равноправных элементов.

Под контролируемым или базовым элементами детали может подразумеваться ось поверхности или сечения, точка как центр окружности или сферы, точка пересечения линий, а также часть сложной поверхности, плоскость симметрии двух поверх­ ностей, линия пересечения двух поверхностей (грань) и пр.

Поскольку для оценки отклонений располож ения из рас­ смотрения должны быть исключены отклонения формы рас­ сматриваемых и базовых элементов, реальные поверхности или профили заменяют прилегаю щ ими, а за оси, плоскости симметрии 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 тельны х баз в системе координат используемого средства и з­ мерения (аналитическое базирование).

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 ментов использую тся рабочие поверхности поверочных плит, контрольных цилиндрических оправок, колец и др.).

Допускается применение упрощенного базирования, т.е. базирующие элементы средств измерений по форме могут от­ личаю тся от прилегаю щ их (например, установка контролиру­ емой детали номинально плоской базовой поверхностью на три «точечные» опоры). Различия значений отклонений располо­ ж ения, вызванные несоответствием баз (отличием реализу­ емой базы от теоретической), следует рассматривать как одну из методических составляю щ их погрешности измерения.

Исклю чение влияния отклонений формы измеряемых эле­ ментов такж е достигается за счет их замены прилегаю щ ими элементами и оценки отклонений этих элементов от номи­ нального располож ения. Н а практике прилегаю щие элементы воспроизводятся либо с помощью некоторых измерительных элементов, м 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