4.2. Угловые измерения

Во многих изделиях машиностроения применяют узлы и детали, качество работы которых зависит от точности их угловых размеров. Такими узлами и размерами являются, например, подшипники с коническими роликами, направляющие типа "ласточкин хвост", концы шпинделей металлорежущих станков, концы инструментов, углы оптических призм и т. д.

Величину угла при измерении определяют следующими методами:

1. сравнением с жесткой мерой (угловые меры, угольники, шаблоны, конические калибры, многогранные призмы);

2. сравнением со штриховой мерой (различные виды круговых и секторных шкал, гониометры);

3. тригонометрическими методами (по значениям линейных размеров).

Жесткие угловые меры предназначены для передачи размера плоского угла от эталонов к образцовым и рабочим угловым мерам, поверки и градуировки угломерных приборов и специальных угловых мер (шаблонов), а также для непосредственного измерения угловых изделий.

По ГОСТу 2875 - 88 "Меры плоского угла призматические. Общие технические условия" предусмотрено пять типов угловых мер (рис. 4.20): меры типа 1выполнены со срезанной вершиной угла и имеют малые (до 9^о) значения рабочих углов;меры типа 2имеют острую вершину рабочего угла, охватывают диапазон от 10 до 79^о;меры типа 3выполнены с четырьмя рабочими углами в диапазоне 80 – 100^о;меры типа 4- призматические с равномерным угловым шагом;меры типа 5– с тремя рабочими углами:= 15^о,= 30^о,= 45^о.

Угловые меры изготавливают из высококачественных сталей, а меры типа 1 могут изготовляться из кварцевого и оптического стекла.

По ГОСТу 2875 – 88 для угловых мер 1, 2 и 3 типов установлены классы точности 0, 1 и 2 с допусками на изготовление соответственно3,10,30; для типа 4 – классы точности 00, 0, 1 и 2; для типа 5 – класс точности 1. Образцовые меры аттестуются по 2, 3 и 4-му разрядам в зависимости от погрешности аттеста-

ции, которая соответственно не должна превышать 1,3,6.

Угольники служат для проверки взаимной перпендикулярности поверхностей и имеют угол 90^о. Существует два вида угольников:лекальные, обеспечивающие контакт по линии (для этого одной из сторон придана форма кромки с радиусом закругления 0,1 – 0,3 мм);с плоскими рабочими поверхностями.

Стандартом предусмотрены три класса точности (0, 1, 2) угольников. Они выпускаются: в виде прямоугольника (рис. 4.21,а), угловые (рис.4.21,б) и цилиндрические (рис. 4.21,в).

Несовпадение сторон угольника и измеряемого угла определяют визуально по просвету между стороной угольника и деталью или с помощью щупа.

Сравнение с жесткой мерой широко применяют при контроле конических сопряжений. В этом случае жесткой мерой является конический калибр. При этом проверяются как диаметр (по осевому смещению), так и угол конуса (по краске).

Механические угломерыпредназначены для контактных измерений углов. Выпускается три типа угломеров: УН – с отсчетом по нониусу 2^ или 5^ (рис. 4.22); УМ – с отсчетом по нониусу 2^ или 5^(рис. 4.23); УГ - с отсчетом по нониусу 10^ упрощенной конструкции; УО – оптический угломер (рис. 4.24).

Рис. 4.22. Угломер с нониусом типа УН:

1 – сектор с нониусом; 2 – основание; 3 – основная линейка; 4 – стопор; 5 сектор; 6 – угольник; 7 – съемная линейка; 8 и 9 - державки

Рис. 4.23. Угломер с нониусом типа УМ:

1 –линейка; 2 – основание; 3 стопорный винт; 4 – микровинт; 5 –нониус; 6 – стопор; 7 – сектор; 8 – подвижная линейка; 9 – державка; 10 –угольник

Гониометры(рис. 4.25) являются наиболее точными оптическими приборами для бесконтактного измерения углов и предназначены для измерения углов между плоскими гранями, хорошо отражающими световые лучи. Измерение углов возможно как на непрозрачных, так и на прозрачных телах.

Делительные головки применяются для измерения углов при использовании устройств, фиксирующих требуемое угловое положение граней или других элементов детали. Отсчетные устройства делительных головок бывают как механическими (лимб с нониусом), так и оптическими рис. 4.26).

Рис. 4.24. Оптический угломер: 1 – сменная линейка; 2 – винт; 3 – крышка;

4 – корпус; 5 – отсчетная лупа; 6 – линейка; 7 – винт; 8 – сектор; 9 и 10 - линзы

У

Рис. 4.25. Схема гониометра: 1 – коллиматор; 2 – столик; 3 – зрительная труба; 4 – лимб; 5 – вертикальная ось; 6 – алидада; 7 – основание; 8 – юстировочные винты

ровнислужат для измерения малых угловых отклонений от горизонтальной плоскости. Наиболее распространены в промышленности жидкостные уровни. Они относятся к гониометрическим средствам измерений, так как имеют уг-

ловую шкалу, нанесенную на дуге окружности. Чувствительным элементом таких уровней является стеклянная ампула с жидкостью.

Рис. 4.26. Делительная оптическая головка: 1 – неподвижный корпус; 2 – шпиндель; 3 – подвижный корпус; 4 – окуляр; 5 – нониусное устройство; 6 – источник света; 7 – хомутик; 8 – центр; 9 – червячное колесо; 10 – лимб

Эти приборы предназначены как для измерения углов отклонения от горизонтали (природного эталона), так и для установки поверхности изделия в заданном относительно горизонтали положении.

Выпускаются брусковые и рамные уровни с ценой деления ампул 4", 10", 20", 30", которые на приборе представлены в радианной мере (0,1 мм/м соответствует 20"). В некоторых приборах ампула применяется не для измерения отклонений углов, а для определения горизонтального положения узла прибора, в который она встроена.

В микрометрических уровнях показания снимают по микрометрическому винту, перемещающему ампулу. Микрометрические уровни выпускаются типа 1 с ценой деления 2" и типа 2 с ценой деления 20" (рис. 4.27).