Калибры, классификация, принципы конструирования.

Калибр, это мера, предназначенная для сравнения с ней размеров, формы и расположения поверхностей деталей изделий с целью определения их годности (контроля). В настоящее время нет однозначного определения понятия калибр. Так, нередко калибр рассматривается как бесшкальный измерительный инструмент предназначенный для проверки размеров и формы изделия или взаимного расположения частей.

В терминологическом стандарте на калибры ГОСТ 27284-87 "Калибры. Термины и определения", введенном в действие с 1 января 1988 г., калибр рассматривается как, средство контроля, воспроизводящее геометрические параметры элементов изделия, определяемые заданными предельными или угловыми размерами. В примечании к этому определению указано, что под геометрическими параметрами элементов изделия понимают линейные и угловые величины элемента изделия.

Специфика калибров заключается в двойственности их функций: во-первых, это сравнение размера детали с хранимым им размером физической величины (фактически это сравнение с мерой); во-вторых, механическая отбраковка негодных деталей, т. е. осуществление функций контроля. Тем не менее назвать калибры только средством контроля (а не средством измерений) нет оснований.

Калибры для контроля гладких цилиндрических изделий (валов, втулок) называют скобами, а для контроля отверстий — пробками. Применяются регулируемые и нерегулируемые калибры, непроходной, рабочий, приемный и другие калибры. Изделие признается годным, когда оно проходит проходной и не проходит непроходной калибр, поэтому оно находится в поле допуска. При этом проходной скобой контролируют наибольший размер вала, а непроходной скобой - наименьший. Рабочие калибры применяют при изготовлении изделий на рабочих местах. Приемные калибры (проходные и непроходные) применяются для приемки изделий.

К изготовлению калибров предъявляются высокие требования. Их нормируемая погрешность нередко исчисляется в микрометрах и менее.

Калибры нуждаются в поверке, которую обычно проводят ведомственные метрологические службы.

Калибр - мера физической величины:

- воспроизводящая с заданной точностью некоторый геометрический параметр; и предназначенная для проверки размеров и формы изделий или взаимного расположения их частей.

Калибры используются:

- для сравнения размера детали с хранимым размером физической величины; и

- для механической отбраковки негодных деталей.

Различают: регулируемые, нерегулируемые, непроходные, рабочие, приемные и другие калибры.

Предельные гладкие калибры. Предельными эти калибры называют потому, что ими контролируют год­ность наибольшего и наименьшего предельных раз­меров элемента детали (ГОСТ 24833—81). Такие ка­либры разделяют на проходной и непроходной. Калибры для контроля отверстий называют пробками. Проходным калибром-пробкой контролируют в отверстии годность наименьшего пре­дельного размера D_min . Этот размер годен, если пробка проходит сквозь него. Непроходным калибром-пробкой контролируют в отверстии годность наибольшего предельного размера вала. Этот размер годен, если пробка не проходит в от­верстие. Если пробка прошла, а пробка непроходная не вошла в отверстие, то принято считать, что действи­тельный размер отверстия находится в пределах по­ля допуска Td и это отверстие годно.

К средствам комплексного контроля, используемым при приёмке готовых деталей, относятся проходные и непроходные калибры. Калибр – измерительный прибор, с помощью которых определяют, находятся ли в допускаемых пределах размеры сопрягаемых винтовых поверхностей (болт и гайка) на длине свинчивания. Проходным калибром, который должен при проверке свинчиваться, контролируют т. н. приведённый средний диаметр (искусственно созданный контрольный параметр), обеспечивающий сопряжение резьбового соединения. Для комплексного контроля пользуются также индикаторными резбомерами с резьбовыми измерительными элементами.

Калибры изготавливаются из стали У8-У10А. Обеспечивают высокую точность измерения (5-6 квалитет).

Калибры для контроля валов называют скоба­ми (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Калибр–скоба плоская.

Проходным калибром-скобой контролируют годность наибольшего предельного размера вала. Этот размер годен, если скоба про­шла через него. Непроходным калибром-скобой контролируют годность наименьшего предельного размера вала. Этот размер годен, если скоба непроходная не прошла через него. Если скоба проходная прошла, а скоба непроходная не прошла через вал, то принято считать, что дей­ствительный размер вала находится в пределах поля допуска Td и этот вал годен.

Когда калибры проходные не проходят, а калибры непроходные проходят через детали, принято считать, что действи­тельные размеры этих деталей находятся за предела­ми поля допуска, и эти детали признаются браком.

Как видно из изложенного, при контроле калиб­рами не определяют числовые величины контролируе­мых размеров, а только устанавливают годность или негодность элемента детали. Когда требуется опреде­лить числовую величину действительного размера за­бракованной детали, то его измеряют универсальными средствами измерения. Так поступают для того, чтобы найти причину брака, а также для того, чтобы решить, можно ли исправить забракованную деталь. Это делают всегда, когда калибр ПР не проходит, т. е. вал велик или отверстие мало и брак исправи­мый.

Для контроля отверстий номинальных размеров до 80мм изготовляют полные калибры-пробки (рис.6.2.). Эти пробки представляют собой втулки с точной рабочей внешней поверхностью. Внутренней поверхностью эта втулка прочно надета на валик с коническим хвостовиком. Хвостовики вставляются в конические отверстия ручек калибров. Такие полные пробки изготовляются на инструментальных заводах с номинальными размерами до 30 мм из твердых спла­вов (металлокерамики), а свыше 30 и до 100 мм—-из закаленных инструментальных сталей.

Рис. 6.2.. Схема полей допусков гладких калибров-скоб

Для контроля отверстий номинальных размеров свыше 100 мм изготовляют неполные калибры-проб­ки. Чаще всего полные пробки делают двусторонними, неполные — односторонними.

Для контроля валов изготовляют калибры-скобы (рис. 6.1.) жесткие листовые и регулируемые. На инструментальных заводах чаще всего изготовля­ют регулируемые скобы.

Поля допусков гладких калибров. На гладкие ка­либры ГОСТ 24833—81 устанавливают поля допус­ков и предельные отклонения, по которым подсчиты­вают исполнительные размеры для изготов­ления новых гладких калибров, а также допустимые выходы за пределы поля допуска при износе проход­ных калибров в процессе их эксплуатации. В ГОСТе приняты следующие обозначения: Н — допуск на изготовление калибра; Z — отклонение середины поля допуска проходного калибра; Y — выход за границу поля до­пуска при износе проходного калибра.

Перечисленные отклонения отсчитываются не от номинальных, а от предельных размеров конт­ролируемых деталей. Пользуясь схемами, помещен­ными на этих рисунках, легко понять, как подсчитать исполнительные размеры гладких предельных калиб­ров. Следует иметь в виду, что отклонения пробок от­считывают от предельных размеров отверстия — про­ходная от наименьшего D_mln, а непроходная от наи­большего Дпах.

Пробка проходная:

наибольший размер равен D_min + Z +H/2;

наименьший размер равен D_min + Z –H/2;

Пробка непроходная:

наибольший размер равен D_mах +H/2;

наименьший размер равен D_mах –H/2;

Отклонения скоб отсчитывают от предельных размеров вала–проходная от наибольшего d_max, а непроходная–от наименьшего d_min.

Скоба проходная:

наибольший размер равен d_max – Z +H₁/2;

наименьший размер равен d_min + Z –H₁/2.

Скоба непроходная:

наибольший размер равен d_min +H/2;

наименьший размер равен d_min –H/2;

Измерение калибров. Калибры-пробки измеряют рычажными микрометрами (при небольшом числе ка­либров близкого номинального размера), рычаж­ными скобами, рычажно-зубчатыми головками. Калибры-скобы обычно измеряют на горизон­тальных оптиметрах или горизонтальных длинномерах. Однако размер калибра-скобы в момент контроля от­личается от размера скобы по результатам измерения на горизонтальном длинномере. Дело в том, что при прохождении через вал скоба, опускаясь под действи­ем собственного веса, испытывает значительное рас­пирающее усилие, так как действие вала на скобу в этот момент подобно действию клина и его усилие зна­чительно больше, чем измерительное усилие наконеч­ников приборов. Это отличие размеров тем больше, чем больше номинальный размер контролируемого вала. Для устранения этого ГОСТ предусматривает изготовление контрольных калибров (контркалиб­ров), имеющих форму узких валов-шайб, с допусками на изготовление меньшими, чем допуски калибров-скоб. Их называют: для контроля калибра-скобы проходной — контркалибр К-ПР и контркалибр К-И {конт­роль износа); для контроля скобы непроходные — контрка­либр К-НЕ.

Маркировка калибров. На калибры гладкие нано­сят знаки, которыми обозначают параметры контро­лируемых деталей, номинальный размер, обозначения поля допуска и предельные отклонения контролируе­мого элемента детали, а также условные обозначения калибров. Маркировку наносят как на ручки, так и на сами калибры. Например, на калибры для контроля деталей, соединяемых с посадкой 50 H8/f8, наносят маркировку:

для контроля отверстия: на калибре-пробке ПР — «50H8ПР», на калибре-пробке — «50H8НЕ»; на ручке: со стороны пробки ПР — «0» и «ПР», в сере­дине ручки — «50H8», со стороны пробки НЕ — «НЕ» и «+0,039»;

для контроля вала: на калибре-скобе — около про­ходной стороны «ПР» и «О», около непроходной сто­роны — «НЕ» и «—0,039».

Средства контроля годности параметров эвольвентных шлицевых соединений. Для контроля годности шлицевых эвольвентных соединений применяют комп­лекты калибров, установленные ГОСТ 24969—81.

Для контроля шлицевого эвольвентного вала:

Комплексный шлицевой калибр-кольцо проход­ной (рис. 6.3,а). Контролирует одновременно шлице­вой эвольвентный вал по наибольшим предельным размерам его элементов, а также погрешности формы и расположения его поверхностей. Вал годен, если комплексный проходной калибр-кольцо, надетый на него при любом совпадении шлицев, проходит по всей длине его поверхности под действием собственного веса.

Поэлементный калибр-кольцо непроходной (рис. 6.3,б). Контролирует шлицевой эвольвентный вал по наименьшим предельным размерам его эле­ментов. Контроль непроходным калибром-кольцом производят не меньше чем в трех различных положе­ниях по окружности. Вал годен, если непроходной калибр-кольцо не проходит на него ни в одном из этих положений.

Рис. 6.3. Калибры для контроля деталей эвольвентных со­единений:

а — калибр-кольцо комплексный проходной эвольвентный для контроля вала; б — калибр-кольцо поэлементный непроходной эвольвентный для контроля вала; в — калибр-пробка комплексный проходной эвольвентный для контроля втулки.

При центрировании по наружному диаметру в комплект калибров дополнительно входят:

Калибр-скоба гладкий проходной ПР или ка­либр-кольцо (при нечетном числе зубьев) гладкий проходной ПР. Контролирует наибольший предель­ный размер наружного диаметра шлицевого вала. Вал годен, если проходной гладкий калибр ПР прой­дет через него под действием собственного веса.

Калибр-скоба (или калибр-кольцо) гладкий не­проходной НЕ. Контролирует наименьший предель­ный размер наружного диаметра шлицевого вала. Вал годен, если калибр-скоба (калибр-кольцо) НЕ не проходит через него ни в одном положении.

Для контроля шлицевой эвольвентой втулки:

Комплексный шлицевой калибр-пробка проход­ной (рис. 6.3, в). Контролирует одновременно шлицевую эвольвентную втулку по наименьшим предель­ным размерам ее элементов, погрешностям формы и расположению их поверхностей. Шлицевая эвольвентная втулка годна, если эта пробка, введенная в нее при любом совпадении шлицев, проходит сквозь нее под действием собственного веса.

Поэлементный шлицевой эвольвентный калибр-пробка непроходной. Контролирует в эвольвентной втулке ее элементы по наибольшим пре­дельным размерам. Контроль непроходным калибром-пробкой производят не меньше чем в трех различных положениях по окружности. Втулка годна, если этот калибр-пробка не входит в нее ни в одном из этих по­ложений.

При центрировании по наружному диаметру в комплект калибров входят:

Калибр-пробка гладкий неполный проходной ПР. Контролирует наружный диаметр впадин втулки по его наименьшему предельному размеру. Втулка годна, если этот калибр-пробка. ПР войдет во втулку в любом положении под действием собственного веса.

Калибр-пробка гладкий неполный непроходной НЕ. Контролирует наружный диаметр впадин втулки по его наибольшему предельному размеру. Втулка годна, если этот калибр-пробка НЕ в любом положе­нии не войдет в нее.

При отсутствии на предприятии непроходных по­элементных калибров ГОСТ 24969—81 допускает вы­полнять элементный контроль наибольшего предельно­го размера d+xm шлицевой эвольвентной втулки и наименьший предельный размер d шлицевого эвольвентного вала измерением косвенным методом раз­мера «М» с помощью измерительных роликов. Такое измерение аналогично измерению среднего диамет­ра резьбы с помощью проволочек. Для этого ГОСТ 24969—81 приводит таблицы с заданными размерами величин «М» для разных номинальных размеров эвольвентных валов и втулок.

Годность комплексного эвольвентного проходного калибра-кольца должна, в свою очередь, проверяться следующими контрольными калибрами:

комплексным контрольным калибром-пробкой шлицевым для контроля нового проходного комплекс­ного калибра-кольца. Этот контрольный калибр-проб­ка должен проходить в новый эвольвентный калибр-кольцо;

комплексный контрольный шлицевой калибр-проб­ка для контроля износа проходного комплексного ка­либра-кольца. Этот контрольный калибр-пробка не должен проходить в проходной эвольвентный калибр-кольцо.

В совокупности ГОСТ 6033—80 и 24969—81 уста­навливают единую шкалу точности изготовления шлицевых эвольвентных деталей соединения и калиб­ров для контроля их годности. Эта шкала состоит из степеней точности 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10 и II. ГОСТами установлено, что по 2-й степени точ­ности изготовляют контрольные калибры-пробки, по 3-й степени точности изготовляют калибры, а по ним следует контролировать валы и втулки, изготовленные по 6-й степени точности и грубее, а по калибрам, изготовленным по 4-й степени точности, допускается контроль валов и втулок 8-й степени точности и гру­бее.