Нормирование точности и технические измерения

Рис. 3.77. Эскизы рабочих калибров:

а - калибр-пробка для контроля отверстия; б - калибр-скоба для

контроля вала

Если детали годные, то в соответствии с названием проход­ ные калибры (ПР) должны проходить через контролируемые поверхности под действием собственного веса, а непроходные (НЕ) проходить не должны .

При контроле гладкими калибрами следует соблюдать ряд правил, в частности пользоваться только калибрами, предна­ значенными для данного случая (рабочие, как правило, ис­ пользуют новые проходные калибры, работники ОТК могут

231

использовать частично изнош енные калибры). Необходимо следить за чистотой измерительных поверхностей, не пы тать­ ся силой проталкивать проходные и непроходные калибры, во избежание нагрева не следует держать калибры в руках дольше, чем это необходимо.

Виды гладких нерегулируемых калибров для контроля ци­ линдрических отверстий и валов устанавливает ГОСТ 24851-81, в котором их различным конструктивным видам присвоены но­ мера (1...12) и соответствующие наименования.

Существуют три варианта исполнения гладких калибров:

1.Однопредельные пробки или скобы (проходные, м арки ­ руемые ПР, и непроходные - НЕ), применяемые преимущ е­ ственно при контроле относительно больших размеров.

2.Двухпредельные двусторонние калибры, которые не­ сколько ускоряю т контроль. Они предусмотрены для срав­ нительно небольших размеров: калибры-скобы до 10 мм и калибры -пробки до 50 мм.

3.Односторонние двухпредельные калибры, которые ком ­ пактнее и практически вдвое ускоряют контроль. Такие кали ­ бры предусмотрены для широкого диапазона размеров.

Односторонние скобы, начиная с размеров свыше 200 мм для контроля валов до 8-го квалитета вклю чительно, обяза­ тельно должны снабж аться теплоизоляционными ручкаминакладкам и.

Конструктивно гладкие калибры могут выполняться регу­ лируемыми и нерегулируемы ми.

Калибры для размеров свыше 500 мм, согласно ГОСТ 24852-81 применяю т только для контроля деталей 9 ...17-го квалитетов. Эти калибры имеют единую схему расположения полей допусков.

Расчет калибров сводится к определению исполнительных размеров измерительных поверхностей, ограничению откло­ нений их формы и назначению оптимальной шероховатости.

Началом отсчета отклонений для проходных гладких кали­ бров является проходной предел вала или отверстия, для не­ проходных - их непроходной предел. На проходные калибры кроме допуска на изготовление отдельно предусматривают еще допустимую границу износа.

Для производительного и точного контроля внутренних раз­ меров калибров-скоб в процессе их доводки при изготовлении и для быстрого определения момента полного изнаш ивания ис­

232

пользуют гладкие контрольные калибры (рис. 3.77).

В комплект контрольных калибров входят три калибра, выполненные в виде шайб:

-контрольный проходной калибр (Е-ПР);

-контрольный непроходной калибр (К-НЕ);

-калибр для контроля износа проходного калибра (К-И). Контрольные калибры К-ПР и К-НЕ из-за малости допусков

рабочих калибров, для контроля которых они предназначены, выполнены как нормальные, а не предельные калибры , и год­ ность рабочих калибров определяется с применением субъек­ тивной оценки соответствия проверяемых размеров контроль­ ным калибрам.

Калибр К-И предназначен для контроля допустимого изно­ са проходной стороны и может рассматриваться как предель­ ный калибр, контролирую щий границу допустимого износа.

Контрольные калибры (при размерах до 180 мм можно ис­ пользовать такж е блоки концевых мер) предназначены для ускорения проверки окончательных размеров проходной и непроходной сторон при изготовлении нерегулируемых или установке регулируемых скоб (К-ПР и К-НЕ), а такж е для контроля момента полного износа проходных калибров-скоб в процессе их эксплуатации (К-И).

Калибры для контроля калибров-пробок не изготавливают. Размеры калибров-пробок проверяют универсальными изм е­ рительными средствами, что для наруж ны х поверхностей не представляет сложности.

Для всех калибров устанавливаю т допуски на изготовле­ ние, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашивается более интенсивно, дополнительно устанавлива­ ют границу износа.

Допуски на измерительные поверхности гладких калибров установлены стандартами ГОСТ 24853-81 (для размеров до 500 мм) и ГОСТ 24852-81 (для размеров от 500 мм до 3150 мм). Допуски рабочих поверхностей калибров значительно меньше допусков тех деталей, для контроля которых они предназна­ чены, и апробированы многолетней практикой.

Для построения схем располож ения полей допусков необ­ ходимо определять номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой кали ­ бром поверхности отверстия или вала (рис. 3.78).

Расположение полей допусков калибров по ГОСТ 24853-81

233

зависит от номинального размера детали (различаю тся схемы для размеров до 180 мм и свыше 180 мм и для квалитетов 6, 7, 8 и от 9 до 17).

s

Рис. 3.78. Е определению номинальных размеров калибров

Стандартом установлены следующие нормы для калибров:

Н- допуск на изготовление калибров для отверстия;

Н- допуск на изготовление калибров со сферическими из­ мерительными поверхностями (для отверстия);

Н1 - допуск на изготовление калибров для вала;

Н- допуск на изготовление контрольного калибра для

скобы.

Износ проходных калибров ограничивают значениями:

Y - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;

Y ’ - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.

Д ля всех проходных калибров поля допусков смещены внутрь поля допуска детали на величину Z для калибровпробок и величину Z 1д ля калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, по­ зволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск забракования годных деталей новым калибром.

И сполнит ельны м называется размер калибра, по которому изготавливается калибр. При определении исполнительного размера калибра осуществляют замену номинального размера: за «новый» номинальный размер принимают предел максиму­ ма материала калибра с расположением поля допуска «в тело» детали. На чертежах рабочих калибров-пробок и контрольных калибров обозначают наибольший размер с отрицательным от­ клонением, равным ширине поля допуска, для калибров-скоб -

234

наименьший размер с положительным 'отклонением.

Калибры широко применяю т для контроля слож ных по­ верхностей деталей, вклю чая ш лицевые и резьбовые. При этом для конструирования рабочих поверхностей калибров обязательно используют принцип Тейлора.

Например, для контроля ш лицевых втулок рабочий про­ ходной калибр изготавливают в виде шлицевого вала, что позволяет одновременно контролировать размеры по наруж ­ ному и внутреннему диаметрам ш лицевой втулки, а такж е взаимное расположение наружной и внутренней цилиндриче­ ских поверхностей втулки, ш аг и направление ш лиц, ш ирину впадин. Для контроля непроходных пределов (пределов мини­ мума материала детали) используют комплект непроходных калибров, обеспечивающих проверку собственно размеров эле­ ментов шлицевой втулки. Диаметры контролируют пробками, причем для внутреннего диаметра шлицевой втулки прим еня­ ют неполную или полную пробку, а для наружного диаметра шлицевой втулки используют неполную пробку. В комплект входит и рабочий калибр для контроля ш ирины ш лиц.

Для контроля резьбы применяю т рабочую проходную резь­ бовую пробку с резьбой полного профиля и длиной, равной длине резьбового сопряж ения. В комплект непроходных к а ­ либров входят рабочий непроходной резьбовой калибр с уко­ роченным профилем резьбы и уменьшенной длиной резьбовой части, а такж е гладкие калибры для контроля диаметра вы ­ ступов. Непроходной резьбовой калибр должен свинчиваться с ответной деталью не более чем на полтора витка.

3.7. Шероховатость и волнистость поверхностей

Реальная поверхность, ограничиваю щ ая деталь, в отличие от номинальной - геометрически правильной и «гладкой» - имеет сложный профиль, характеризую щ ийся макрогеомет­ рией и микрогеометрией. К микрогеометрии относят ш еро­ ховатость поверхности. Поскольку шероховатость оказывает непосредственное влияние на функционирование сопряжений, ее нормируют для всех сопрягаемых поверхностей.

Гармоническое искаж ение профиля со сравнительно м а­ лыми амплитудами называю т волнистостью. Волнистость за­ нимает промежуточное положение между макрогеометрией и микрогеометрией, поскольку высотные параметры близки к

235

шероховатости, а шаговые - к отклонениям формы.

Всоответствии со стандартом на допуски формы и распо­ лож ения поверхностей волнистость вклю чаю т в погрешности формы, если она не нормируется особо. Нормирование волнис­ тости на уровне стандартов пока не реализовано, но парамет­ ры и характеристики описаны в литературе и при необходи­ мости их можно использовать.

Шероховатость поверхности

Под шероховатостью поверхности понимают совокупность неровностей поверхности с относительно малыми ш агами, вы ­ деленную с помощью базовой длины . Базовую длину стандарт определяет как длину базовой линии, используемой для вы ­ деления неровностей, характеризую щ их шероховатость по­ верхности. Базовая линия имеет идеальную геометрическую форму, соответствующую номинальному профилю рассматри­ ваемой поверхности, и может быть отрезком прямой, дугой окруж ности или отрезком профиля иной правильной формы. Базовая линия определяется на основании сечения номиналь­ ной поверхности плоскостью, в которой рассматривают сово­ купность неровностей поверхности.

Шероховатость поверхности описывают характеристиками

ипараметрами микронеровностей профиля, получаемого пу­ тем сечения реальной поверхности плоскостью, направленной по нормали к ней. В случае, когда к реальной поверхности мо­ жет быть проведено множество нормальных секущ их плоско­ стей, выбирают сечение, имеющее максимальные параметры шероховатости, если направление измерения шероховатости не оговорено специально. Так, к номинально плоской поверх­ ности секущ ие плоскости могут быть проведены в любом нор­ мальном направлении, а к номинально цилиндрической - либо через ось, либо перпендикулярно к ней.

Параметры шероховатости номинально прямолинейного проф иля оценивают с использованием системы координат, одной из осей которой является средняя линия профиля т (рис. 3.79).

Средней линией профиля т называется базовая линия, име­

ющ ая форму номинального профиля поверхности и делящая действительный профиль так, что в пределах базовой длины сумма квадратов расстояний у г ..уп точек профиля до этой ли­ нии минимальна. Н а профилограмме, представляющей реаль-

236

Рис. 3.79. Профиль поверхности (к определению параметров шероховатости)

ный профиль, средняя линия профиля проходит таким обра­ зом, что площади между контуром профиля и линией т, рас­ положенные выше и ниже средней линии в пределах длины Z, равны между собой.

Числовые значения базовой длины I по ГОСТ 2789 -73 выби­ рают из ряда значений, в миллиметрах: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25. Выбор базовой длины приходится увязы вать со значениями параметров шероховатости оцениваемого про­ филя. Недостаточная длина не обеспечит представительности оценки параметров, а слиш ком большая - приведет к искаж е­ нию оценки параметров из-за влияния м акрогеометрии.

Х арактеристики и параметры шероховатости поверхностей устанавливает ГОСТ 2789 -73, требования которого распростра­ няются на поверхности изделий независимо от их материала и способа изготовления (исключение составляют ворсистые, пористые и аналогичные поверхности). При определении па­ раметров шероховатости местные дефекты поверхности (рако­ вины, трещ ины, вмятины , царапины и т.д.) из рассмотрения исключаются.

Для количественной оценки шероховатости стандарт уста­ навливает шесть параметров: три высотных (R a, R z, R ), два шаговых (Sm, S) и параметр tp, характеризую щ ий относитель­ ную опорную длину профиля.

Наибольш ая высота неровностей профиля (Rmax) определя­ ется расстоянием между линией выступов профиля и линией его впадин в пределах базовой длины:

237

аналогично, но проходит через самую низко расположенную точку профиля.

П оскольку на выбранной базовой длине может оказаться не­ достаточно представительная впадина (или выступ) профиля, более информативный параметр, характеризую щ ий высоту, неровностей профиля можно получить усреднением некоторой совокупности высот.

Вы сот у неровностей профиля по десяти т очкам (R z) опре­ деляю т как среднее арифметическое суммы абсолютных зна­ чений высот пяти наибольш их выступов профиля и глубин пяти наибольш их впадин профиля (от средней линии) в преде­ лах базовой длины .

на і-ж впадины проф иля на базовой длине (по десяти наиболее удаленным точкам профиля)

238

Среднее арифметическое от клонение профиля (R ) опреде­ ляется как среднее арифметическое значение всех абсолют­ ных отклонений профиля в пределах базовой длины I (реально число отклонений профиля приходится ограничивать некото­ рым значением п):

R a = ~ t\y ,\, П 1

где п - число выбранных точек профиля на базовой длине или, более строго,

1 1

R a = Т/1 У I dX’ I о

где I - базовая длина, на которой оценивается значение пара­ метров шероховатости.

Числовые значения R a по ГОСТ 2789-73 приведены в табл. 3.10. Ж ирны м шрифтом выделены предпочтительные значе­

представлены в микрометрах. В этих же единицах высотные параметры нормируются на чертежах.

Таблица 3.10

Значения среднего арифметического отклонения профиля

Средний шаг неровностей профиля (S ) определяется как среднее значение шагов неровностей профиля (по средней ли ­

239

нии) в пределах базовой длины:

sm=-±sml,

п 1

где S . - i-й ш аг неровностей - отрезок средней линии профи­ ля, который отсекают два одноименных (левых или правых) участка профиля; п - число шагов профиля на базовой длине.

Средний шаг м ест ны х выст упов профиля (S) определяется как среднее значение шагов между местными выступами про­ ф иля в пределах базовой длины,

1 *

S = - E S t,

П 1

где S. - i-й ш аг местных выступов профиля - отрезок средней линии между проекциями на нее наивы сш их точек соседних местных выступов профиля; п - число шагов местных высту­ пов профиля на базовой длине.

О т носит ельная опорная длина профиля (tp) представляет собой отношение опорной длины профиля к базовой длине:

1 п

tp = 7 Zb„ 1 1

где Y^b, - опорная длина профиля - суммарная длина отрезков проф иля, отсекаемых в материале на базовой длине линией, эквидистантной средней линии т. Если условно «отбросить» отсекаемый материал, то ответная деталь с идеальным профи­ лем в пределах базовой длины будет опираться на оставшиеся отрезки b ; Ъ. - длина i-ro отрезка, отсекаемого на заданном уровне сечения профиля р в материале профиля линией, экви­ дистантной средней линии т; р - уровень сечения профиля - расстояние от линии выступов до линии, пересекающей про­

увязы вая ее со значениям и параметров шероховатости оце­ ниваемого профиля. ГОСТ 2789 -73 рекомендует соотношения

240