Рубрика: Средства измерения

Точность измерений.

При обработке заготовок необходимо выдерживать определен­ные геометрические параметры поверхностей: размер, форму и относительное расположение. Степень приближения истинного параметра к его теоретическому значению называют точностью обработки.

Действительная поверхность детали после обработки может иметь различные отклонения от номинальной поверхности, опре­деленной чертежом. К таким отклонениям относят отклонения действительных (измеренных) размеров детали от номинальных; отклонения во взаимном расположении поверхностей обработанной детали (отклонения от параллельности, перпендикулярности, заданных углов наклона одной поверхности относительно другой), волнистость поверхности и ее шероховатость.

Отклонения могут иметь разные числовые значения. Мерой точности того или иного параметра является допускаемое откло­нение числового параметра от его номинального значения.

Отклонения формы и взаимного расположения поверхностей на чертежах имеют условные обозначения.

К отклонениям относят отклонения от прямолинейности, от плоскостности, от круглости, от цилиндричности и отклонения профиля продольного сечения.

Незначительные отклонения формы реальной поверхности от номинальной в виде неровностей с относительно малым расстоя­нием между ними называют шероховатостью. Если эти расстоя­ния относительно велики по сравнению с высотой рассматривае­мых неровностей, то такое отклонение называют волнистостью.

После обработки геометрические параметры детали должны быть проверены на их соответствие номинальным параметрам, указанным на чертеже. Контроль производится с помощью специ­альных контрольно-измерительных инструментов путем измере­ния действительных параметров обработанной детали.

Под измерением понимают сравнение контролируемой вели­чины с другой величиной того же рода, принятой за эталон.

Точность измерения связана с определенным видом измери­тельного инструмента и может быть достигнута только при не­укоснительном выполнении правил измерения.

Для повышения точности измерения необходимо повторять не­сколько раз, а затем вычислять их среднее арифметическое значе­ние. Ни одно измерение невозможно произвести абсолютно точ­но, поэтому измеренное значение величины всегда отличается от ее действительного значения. Это отклонение называют погрешностью измерения.

Контроль точности обработки.

При выборе измерительного инструмента необходимо убедить­ся, что цена деления его отсчетного устройства соответствует тем требованиям, которые предъявляют к точности обработки прове­ряемой детали.

Контроль линейных размеров осуществляется при помощи следующих инструментов: измерительной (масштабной) линейки; кронциркулей; поверочных (лекальных) линеек; концевых мер длины; штангенинструментов; микрометрических инструментов.

Измерительная (масштабная) линейка имеет штрихи-деления, расположенные на расстоянии 1 мм друг от друга, что определяет цену деления линейки и, следовательно, точность измерения.

Кронциркули (рис. 1) применяют для контроля наружных и внутренних размеров деталей (диаметра, длины, толщины бурти­ков и стенок).

Поверочные (лекальные) линейки служат для контроля прямоли­нейности и плоскостности обработанных поверхностей. Повероч­ные линейки могут быть с двухсторонним скосом, трех- и четы­рехгранными (рис. 2).

Концевые меры длины применяют для воспроизведения едини­цы длины, с их помощью производят регулирование и настройку на размер показывающих измерительных приборов (микроме­тров, измерительных головок и т.п.). Концевые меры длины могут быть также использованы для непосредственного измерения раз­меров деталей методом сравнения с мерой и для выполнения точ­ных разметочых работ.

Штангенинструменты (рис. 3) служат для измерения линей­ных размеров методом непосредственной оценки. К этим инстру­ментам относятся штангенциркули (рис. 3, а и 6), пггагенглубиномеры (рис. 3, в), штангенрейсмасы (рис. 3, г) и ряд других штангенинструментов специального назначения.

В качестве отсчетного устройства у этих инструментов исполь­зуется шкала штанги (линейки) с делениями через 1 мм. Отсчет делений по этой шкале производится при помощи нониуса — вспомогательной подвижной шкалы. Нониус — равномерная дополнительная шкала с пределом измерений, равным цене деления основной шкалы.

Перед измерением штангенциркулем следует проверить:

• плавность перемещения рамки по всей длине штанги;
• плотность прилегания измерительных губок друг к другу (в све­денном положении между ними не должно быть просвета);
• точность совпадения нулевого штриха нониуса с нулевым штри­хом шкалы, т.е. правильность установки измерительного ин­струмента в нулевое положение;
• точность совпадения измерительной линейки глубиномера с торцом штанги.

Измерять следует только обработанные детали, чтобы преду­предить повреждение измерительных губок. При измерении не­обходимо точно, без перекосов, сопрягать измерительные плоско­сти (ребра) измерительных губок с измеряемыми поверхностями детали. При определении размера проверяемой детали необходи­мо обращать внимание на указатель точности измерения, выби­тый на нониусе штангенинструмента.

Микрометрические инструменты широко применяют для кон­троля наружных и внутренних размеров, глубин пазов и отвер­стий. Измерение микрометрическими инструментами осущест­вляется методом непосредственной оценки, т.е. результаты изме­рений непосредственно считывают со шкалы инструмента. Принцип действия этих инструментов основан на использовании пары винт—гайка, преобразующей вращательное движение винта в поступательное движение его торца.

К группе микрометрических инструментов относятся микро­метры для измерения наружных размеров, микрометрические нутромеры для измерения диаметров отверстий и ширины пазов, микрометрические глубиномеры для измерения глубины отвер­стий и пазов и высоты уступов.

Микрометрические инструменты независимо от их конструк­ции состоят из корпуса и микрометрической головки, являющейся основной частью микрометрического инструмента. В зависимости от пределов измеряемых размеров микрометрические головки мо­гут иметь разную конструкцию. Конструкция микрометрической головки, которую устанавливают на микрометрические инструмен­ты с верхним пределом измерений до 100 мм, показана на рис. 4, а, а с верхним пределом измерений свыше 100 мм — на рис. 4, б.

Контроль угловых размеров осуществляется по плоскостному углу, за единицу которого принят градус. Градусом называется 1/360 часть окружности, он состоит из 60 угловых минут, а минута состоит из 60 угловых секунд. Особенность угловых размеров со­стоит в том, что точность их изготовления и контроля зависит от длины сторон, образующих угол. Методы измерения углов можно подразделить на три основных вида:

• метод сравнения с жесткими угловыми мерами;
• абсолютный метод, основанный на применении инструментов с угловой шкалой (угол при этом отсчитывается непосредствен­но по шкале прибора в угловых единицах);
• косвенный метод, состоящий в измерении линейных размеров, связанных с углом конуса геометрическими зависимостями.

Угловые меры (рис. 5, а) изготавливают в виде прямых призм и применяют для контроля углов и градуировки угломерных ин­струментов и угловых шаблонов.

Поверочные угольники (рис. 6) предназначены для контроля разметки прямых углов, а также контроля взаимного расположе­ния поверхностей деталей при сборке.

Угломеры (рис. 7) служат для контроля углов методом непо­средственной оценки. Угломеры изготавливают двух типов: для измерения наружных и внутренних углов (рис. 7, а) и для изме­рения только наружных углов (рис. 7, б).

Индикаторные инструменты (рис. 8) обеспечивают преоб­разование малых отклонений размеров изделий от заданного номинального размера в удобные для отсчета перемещения стрелки по шкале.

К этим инструментам относятся измерительные головки, кото­рые применяют для определения отклонений линейных размеров от номинального значения и отклонений от заданной формы: овальность, огранка, прямолинейность, плоскостность и т.д. При измерении индикаторными инструментами в большинстве случа­ев используют метод сравнения с эталонной мерой.

Измерительные головки имеют механическое преобразующее устройство, которое обеспечивает преобразование малых переме­щений измерительного наконечника в большие перемещения стрелки указателя, которые наблюдают по шкале отсчетного устройства.

Настройку индикатора часового типа на заданный размер про­изводят следующим образом:

• закрепляют индикатор в измерительном приспособлении — стойке;
• устанавливают на контрольной плите блок концевых мер длины;
• опускают индикатор по колонне стойки так, чтобы наконечник соприкоснулся с поверхностью меры, и стрелка индикатора от­клонилась от нулевого положения. Положение индикатора на стойке фиксируют.

Нормальные и предельные калибры — бесшкальные меры, которые предназначены для контроля формы и расположения поверхностей деталей. По методу контроля калибры подразделяют на нормальные и предельные.

Нормальные калибры копируют размеры и форму изделий. К этому типу калибров относятся шаблоны и щупы, а также ко­нусные калибры.

Предельные калибры воспроизводят размеры, соответствующие верхней и нижней границам поля допуска на изделие. При кон­троле используют проходной и непроходной предельные калибры. По конструкции предельные калибры подразделяют на регулируе­мые и нерегулируемые. Предельные калибры могут быть одно- и двухпредельными, объединяющими проходной и непроходной калибры. Оба предельных калибра могут быть расположены с одной стороны. В этом случае калибры называют односторонними. По количеству контролируемых параметров различают комплексные и дифферециальные калибры.

Комплексные калибры (рис. 9) предназначены для одновре­менного контроля нескольких размеров изделия (например, раз­меров деталей шлицевого соединения).

Дифференциальные калибры (рис. 10) позволяют контроли­ровать только один размер.

На калибры наносят маркировку, в которой указывают параме­тры контролируемых деталей: номинальный размер, обозначение поля допуска и предельные отклонения.

Типы и назначение

К группе штангенинструментов относят измерительные инструменты, основой которых является линейка-штанга, на которой нанесена основная штриховая шкала с интервалом деления 1 мм, и отсчетное приспособление (дополнительная штри­ховая шкала) нониус (рис. 1).

В группу штангенинструментов общего назначения входят штангенциркули (ГОСТ 166—80), штангенглубиномеры (ГОСТ 162—80), штангенрейсмасы (ГОСТ 164—80).

Конструктивно штангенциркули различаются по пределам измерения, форме измерительных губок и подвижной рамки, а также по точности измерения. Губки для измерений внутренних размеров могут быть двух вариантов. В штангенциркулях типов ШЦ-1 они имеют ножевидную форму (рис. 1, в), в результате чего сразу мож­но получить измеряемый размер. В типах ШЦ-II и ШЦ-III (рис. 1, а и б) губки вы­полнены ступенчатыми и имеют определенный суммарный размер, который следует прибавлять к отсчитываемому размеру. Для разметки концы измерительных губок штангенциркулей типов ШЦ- II остро заточены. Штангенциркули модели ШЦ- III для этой цели снабжаются съемным разметочным устройством.

Кроме моделей общего назначения инструментальная промышленность по за­казам выпускает ряд моделей штангенциркулей, имеющих дополнительные возмож­ности, например специальные штангенциркули для выполнения разметочных работ (для разметки плоскостей на разных высотах от базового отверстия, для построения углов). Штангенинструменты изготавливаются с величиной отсчета по нониусу (це­ной деления нониуса), равной 0,1 и 0,05 мм. Пределы измерения шкалы нониуса рав­ны цене деления основной шкалы.

При измерениях по положению нулевого штриха нониуса на шкале штанги от­счетом слева направо определяется целое число миллиметров в измеряемом размере (рис. 2). Дробная часть размера (число десятых и сотых долей миллиметра) опреде­ляется произведением величины отсчета по нониусу на порядковый номер штриха нониуса (не считая нулевого), совпадающего со штрихом штанги (рис. 2, а).

На нониусах с величиной отсчета 0,05 мм имеются цифры 25, 50 и 75, обозначаю­щие сотые доли миллиметра. Для ускорения отсчета к этой цифре прибавляется ре­зультат умножения величины отсчета на порядковый номер короткого штриха нони­уса, совпадающего со штрихом штанги, считая его от предыдущего длинного оцифрованного штриха нониуса (рис. 2, б). Конечный результат измерения получа­ется в виде суммы двух величин: целой (целых миллиметров) и дробной (долей мил­лиметра) частей.

Точность измерения штангенинструментами зависит от величины отсчета по но­ниусу и от того, насколько точно найден штрих шкалы нониуса, действительно совпа­дающий со штрихом основной шкалы. Для повышения точности отсчета необходимо, чтобы взгляд был направлен перпендикулярно к плоскости основной шкалы на штан­ге. Искомый совпадающий штрих должен находиться приблизительно посередине между правым и левым глазом, как показано на рис. 3. В противном случае неизбеж­но искажение показаний.

Порядок измерения штангенциркулем.

Перед началом измерений следует произвести проверку штан­генциркуля. В том случае, если инструмент имеет перекошенные губки, игру рамки, забоины, царапины, следы коррозии на рабочих поверхностях, стертые штрихи штан­ги и нониуса, им пользоваться нельзя. Затем необходимо проверить правильность нулевого показания инструмента. При соприкасающихся измерительных губках нулевые штрихи нониуса и штанги должны совпадать, просвет между измерительными поверхностями губок для наружных измерений у исправного инструмента не должен превышать 0,003 мм при величине отсчета по нониусу 0,05 мм и 0,006 мм при величине отсчета 0,1 мм.

Величина просвета определяется визуально по составленному из концевых мер длины образцу просвета. Ее также можно определить при помощи концевых мер длины, разность размеров которых дает значение допускаемого просвета. Например, концевыми мерами длины 1,005 и 1,020 мм измеряется просвет величиной 0,015 мм. Для этого мера 1,005 мм помещается между измерительными поверхностями губок в той стороне, где просвет не наблюдается, а мерой 1,020 мм измеряется значение просвета. Мера 1,020 мм не должна входить в зазор между губками.

Смещение нулевых штрихов шкалы штанги и нониуса не допускается. С целью его устранения нониус у штангенциркулей типов ШЦ-II и ШЦ-III может переме­щаться вдоль рамки, для чего отверстия под крепежные винты делаются эллипсными.

У штангенциркулей типов ШЦ-I и ШЦТ-I с нерегулируемым нониусом, не бывших в эксплуатации, допускается смещение нулевого штриха нониуса относительно нулевого штриха штанги до +0,05 мм; у находящихся в эксплуатации — до —0,10 мм при условии, что погрешность показаний штангенциркуля при поверке не выходит за пределы допускаемого отклонения.

При смещении нулевого штриха нониуса относительно нулевого штриха штан­ги следует произвести переустановку нониуса, для чего необходимо отпустить винты крепления нониуса к рамке, передвинуть нониус в нулевое положение и закрепить винты. Освободив зажимные винты рамки, проверить плавность ее хода — рамка должна перемещаться по штанге свободно, но без качки.

Для измерения штангенциркуль следует взять правой рукой за штангу и, перемещая рамку большим пальцем правой руки за выступ на рамке, развести губки штангенциркуля на размер, несколько больше размера детали (при измерении на­ружных размеров) или же на размер меньше размера отверстия (при измерении внут­ренних размеров). Далее привести измерительные поверхности инструмента в сопри­косновение с измеряемой поверхностью и проверить правильность положения изме­рительных губок относительно измеряемых поверхностей. Нужно следить за тем, чтобы губки штангенциркуля прилегали к измеряемой поверхности по всей длине и не перекашивались. При правильной установке инструмента линия измерения 1 перпендикулярна к оси детали и про­ходит через ее центр, а линия измере­ния 2 перпендикулярна к плоскостям (рис. 4, а, в). Перекос губок и замер по хорде недопустимы: при измерении на­ружных размеров это приведет к уве­личению, а при измерении внутрен­них — уменьшению размеров (рис. 4, соответственно б и г).

При измерении незакрепленной де­тали левая рука должна находиться за губками и захватывать деталь недалеко от губок (рис. 5); при измерении за крепленной детали левая рука должна слегка прижимать губку штанги к измеряемой поверхности (рис. 6). Правой ру­кой следует держать штангенциркуль за штангу (примерно в горизонтальном поло­жении) и большим пальцем этой руки перемещать рамку за выступ до соприкоснове­ния с измеряемой поверхностью, не допуская перекоса губок и добиваясь нормального измерительного усилия.

Измерительное усилие определяется на ощупь — измерительные поверхности инструмента должны быть прижаты к измеряемой поверхности плотно, вместе с тем должно быть обеспечено их относительное скольжение с легким трением детали о поверхности губок без качания (рис. 7, а, б). При измерении внутреннего диаметра большого размера измерительное усилие проверяется перемещением губок в верти­кальной плоскости. Во избежание перекоса при проверке следует опираться на сред­ние пальцы рук, расположив их возле гу­бок (рис. 7, в).

После окончательной установки штангенциркуля большим и указательным пальцами правой руки закрепляется рамка (при необходимости). При этом штанга поддерживается остальными пальцами этой руки, а губки — левой рукой.

Отсчет показаний производится по основной шкале и нониусу (см. рис. 2). При измерениях внутренних размеров к показаниям штангенциркуля типов ШЦ-II и ШЦ-III прибавляется толщина губок, указанная на них (рис. 8).

При измерении глубины глухих отверстий, пазов, уступов штангенциркулем типа ШЦ-I штанга торцом устанавливается на плоскость детали у измеряемого отверстия или ус­тупа. Нажимом на рамку линей­ка глубиномера перемещается до упора в дно отверстия или усту­па. Необходимо при этом сле­дить, чтобы линейка глубиноме­ра была перпендикулярна к поверхностям, между которыми измеряется глубина (см. рис. 4, д). При отклонении глубино­мера от этого направления изме­ренный размер будет больше действительного (рис. 4, е). При выполнении разметочных работ для точной установки размера пользуются микрометрической подачей. Для этого приблизительно устанавливается размер пере­мещением рамки, затем закрепляется рамка микрометрической подачи при помощи стопорного винта. При вращении гайки микрометрической подачи большим и указательным пальцами правой руки осуществляется точная установка рамки с нониусом (рис. 9). При этом левой рукой поддерживают губку штанги. После окончательной установки инструмента стопорят рамку.

Порядок измерения штангенглубиномером.

Перед выполнением измерений проверяется правильность нулевого показания. При первом способе проверки штангенглубиномер опорной плоскостью основания устанавливается на поверочную плиту, затем торец штанги сопри­касается с плитой (рис. 10, а). При втором — измерительные поверхности основания и штанги соприкасаются с ребром ле­кальной линейки (рис. 10, б). Нуле­вые штрихи основной шкалы и нониу­са должны совпадать. При смещении нулевых штрихов нониуса и штанги следует произвести переустановку но­ниуса (см. измерение штангенцирку­лем).

Для выполнения измерений опорная плоскость основания устанавливается на базовую плоскость детали и плотно прижимается левой рукой. Затем штан­га правой рукой опускается в отверс­тие или паз, глубину которых требуется измерить, до соприкосновения торцом с дном отверстия (рис. 10, в). Отсчет показаний производился так же, как у штангенциркуля.

Порядок измерения штангенрейсмасом.

К губке рамки при помощи хомута крепится сменная ножка (см. рис. 1): острозаточенная 17, предназначенная для разметочных работ, или из­мерительная 16. Нижняя плоская измерительная поверхность ножки служит для на­ружных измерений, острое ребро.

Правильность нулевой установки штангенрейсмаса проверяется по совпадению нулевых штрихов шкал штанги и нониуса при опускании рамки до соприкосновения изме­рительной или разметочной ножек с поверочной плитой (при пределах измерения 0—250 мм) или с поверхностью установленной на плиту плоскопараллельной конце­вой меры, длина которой соответствует нижнему пределу измерения штангенрейсмаса (рис. 11, а).

Если нулевые штрихи нониуса и штанги не совпадают, то необходимо освободить винты, крепящие нониус, передвинуть нониус в нулевое положение, после чего за­крепить винты. Для измерений с помощью штангенрейсмаса деталь и инструмент устанавлива­ются на поверочной плите, левой рукой основание штангенрейсмаса прижимается к плите, а правой рукой осторожно доводится измерительная ножка до соприкоснове­ния с измеряемой поверхностью (рис. 20, б). После этого рамка закрепляется стопорным винтом. Измеряемый размер определяется по основной шкале и нониусу.

При измерениях внутренних размеров к показаниям шкалы необходимо прибав­лять толщину измерительной ножки (размер маркирован на ножке). Для разметки разметочная ножка устанавливается с помощью микрометриче­ской подачи на заданный размер. Затем при легком прижиме основания штангенрейс­маса к поверочной плите правой рукой перемещается штангенрейсмас вдоль разме­чаемой детали и острием разметочной ножки прочерчивает линию (рис. 11, в).