Способы измерения размеров деталей

ГЛАВА 3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ

У каждой обработанной детали должны быть измерены все или наиболее ответственные размеры, а также определены шероховатость, отклонения формы и расположения поверхностей. Под измерением понимается процесс нахождения числового значения проверяемой величины при помощи специальных технических средств, выраженного в принятых единицах -измерения. Какие именно размеры или характеристики геометрической точности обработанных деталей подлежат измерениям в процессе обработки, определяют технологи, разрабатывающие технологический процесс. Указания об этом заносят в карты технологического процесса механической обработки и в карты технического контроля деталей. Вместо определения размеров часто лишь устанавливают годность детали, т. е. определяется, находится ли действительное значение проверяемого размера в установленных пределах. Такой процесс получения и обработки информации о точности детали называют процессом контроля.

Контроль может быть сплошным или выборочным. При сплошном контроле, при котором контролируются все -изготовленные детали, проверяют размеры, определяющие эксплуатационные показатели машин, приборов, оборудования (например, размеры диаметра сопл в пневмо- и гидросистемах, размеры диаметров поршня и цилиндра в поршневых машинах и др.), так называемые аварийные параметры, отклонения которых сверх допустимых величин смогут вызвать быстрый выход из строя или аварию механизма или машины в целом (например, шероховатость и форма поверхности тормозных колодок грузоподъемных машин, размеры и форма поверхностей гнезд и хвостовиков лопаток паровых турбин и др.); размеры деталей, подвергающихся сортировке по группам для выполнения селективной сборки (например, диаметры поршневых пальцев и отверстий верхних головок шатунов в автомобильных двигателях). Сплошному контролю подвергаются также детали, изготовляемые по технологическому процессу, который не гарантирует стабильное качество деталей. Выборочный контроль целесообразно применять при стабильном, хорошо оснащенном технологическом процессе механической обработки, при использовании многорезцовых наладок, при обработке на станках с ЧПУ, т. е. во всех случаях, когда появление брака маловероятно.

Контроль и измерение обработанных деталей занимают важное место в обеспечении качества, и поэтому дальнейшее совершенствование технологических процессов, направленное на повышение точности обработки деталей, улучшающее надежность и долговечность машин и приборов, невозможно без постоянного развития и совершенствования методов и средств измерений, без развития метрологии и совершенствования техники измерений.

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Важная роль метрологии видна из перечисления следующих, основных проблем этой науки: развитие общей теории -измерений; установление единиц физических величин, в частности единиц длины и систем физических единиц; разработка новых методов и средств измерений; обеспечение единства измерений и др.

В нашей стране принята и действует метрическая система мер. Для унификации единиц измерения в международном масштабе у нас ;в стране с 1963 года введена для предпочтительного применения международная система единиц, которая сокращенно обозначается буквами СИ. В обеих системах единицей длины является метр. В метрической системе это стержень фигурного профиля из платиново-иридиевого сплава, позволяющий воспроизводить единицу длины с погрешностью не более 0,1 — 0,2 мкм. В системе СИ эталон метра. содержит определенное число длин волн излучения в вакууме газа 86Кг; он позволяет воспроизводить единицу длины с погрешностью в. 0,01 мкм.

Различают прямое и косвенное, а также абсолютное и относительное измерения. При прямом измерении искомое значение находят непосредственно из процесса измерения путем считывания результата со шкалы измерительного инструмента (например, измерение диаметра вала микрометром). Косвенное измерение заключается в оценке проверяемой величины не непосредственно, а по результатам прямых измерений другой величины, находящейся с первой в определенной зависимости. Примером косвенного измерения может служить измерение конусности К цилиндрической детали: путем прямых измерений
получают значения диаметров вала у его торцов (например, 99,9 и 99,7 мм) и его длины (например, 100 мм);

Абсолютное измерение основано на прямых измерениях (например, измерение деталей микрометром или штангенциркулем).

При относительном измерении определяемую величину сравнивают с известным значением меры или эталона. Пример

относительного измерения показан на рис. 10.

Рис. 10. Пример относительного измерения

Вначале на столик измерительного прибора устанавливают блок концевых мер 2 или эталон, имеющие определенный, известный размер h. Указатель прибора 1 настраивают на нулевое деление (рис. 10, а). Затем — под измерительный наконечник прибора
устанавливают проверяемую деталь 3 отклонение указателя. Если указатель прибора установится опять на нуль, то это будет означать, что размер детали равен размеру эталона; если же указатель прибора отклонится на какое-то число делений б от нуля, то это будет означать, что проверяемая величина больше или меньше размера эталона на величину А, отмеченную указателем прибора.

Существуют два вида контроля: дифференцированный и комплексный. Дифференцированный, или поэлементный, контроль характеризуется независимым измерением каждого параметра обработанной детали в отдельности (например, измерение шага, половины угла профиля резьбы, ширины шлица или одного из диаметров шлицевой детали и Др.). Комплексный контроль позволяет оценивать годность детали по суммарной погрешности нескольких взаимосвязанных параметров (например, контроль резьбовых деталей предельными резьбовыми калибрами, контроль кинематической погрешности зубчатого колеса и др.).

В машиностроении используется большое число разнообразных измерительных средств, которые для удобства их рассмотрения классифицируются по ряду характерных признаков.

Все средства измерения, применяемые в машиностроении, разделяются на три основные группы: меры (концевые, угловые и штриховые); измерительные инструменты и приборы, а также контрольные приспособления и калибры. По числу параметров, проверяемых при одной установке детали, различают одномерные и многомерные контрольно-измерительные средства, а по степени механизации процесса измерения — ручного действия, механизированные, полуавтоматические и автоматические. Измерительные средства делят также на универсальные и специальные. Универсальные измерительные средства предназначены для измерения самых различных деталей (как по форме, так и по размерам); специальные в том числе контрольные приспособления и автоматы, — предназначены для контроля определенного типа деталей, отдельных конкретных деталей или их параметров (одного пли нескольких).

Назначение того или иного метода контроля или измерения обработанной детали требует применения определенных контрольно-измерительных средств, соответствующих принятому методу контроля или измерения, допускаемым погрешностям измерения, объему и типу производства, требованиям экономической целесообразности.

Источник

Контрольно-измерительные инструменты: основные виды мерительных приборов в машиностроении

Всевозможные детали для современных станков необходимо изготавливать с высокой точностью. Это значит, что на завершающих стадиях производства их геометрические параметры необходимо проверять на соответствие нормам, для чего и применяют контрольно-измерительные инструменты. Использование линеек, штангенглубиномеров, щупов обязательно в процессе выпуска заготовок, поэтому нужно знать, что они из себя представляют, какими должны быть, как работают. В статье мы рассмотрим разные типы, чтобы вы впоследствии могли сделать правильный выбор.

Таких приспособлений придумано и внедрено уже очень много, и они отличаются между собой по самым разным показателям. Мы приведем наиболее полезные признаки, по которым их можно сгруппировать или, наоборот, разделить. Такой подход облегчит их покупку – вам будет проще понять, что требуется заказать.

Классификация мерительного инструмента в машиностроении: виды

Ключевой параметр – поставленные задачи, по назначению выделяют следующие его варианты:

ручной – показания снимает человек;
цифровой – аналогичные операции осуществляет уже компьютер;
механический – габариты фиксируются путем непосредственного физического контакта с поверхностями детали;
лазерный – определение соответствия происходит уже без соприкосновения с заготовкой;
строительный – ориентированный на площадки для возведения зданий, нужен для расчета ДхШхВ, угла и тому подобных параметров;
разметочный – с его помощью определяют контуры, важные точки, расстояния будущих объектов, прежде чем приступить к их изготовлению;
универсальный – позволяет решать сразу несколько задач.

Категории достаточно условны: в одну из них способны входить сразу несколько приспособлений. Например, линейка является и ручной, и механической.

Также идет деление по материалам изготовления (устройства, выполненные из металла, пластика, дерева, композитов) и по конструкции (простые и сложные). Но есть еще один эксплуатационный показатель, заслуживающий отдельного рассмотрения.

Классификация измерительных инструментов по уровню точности

Для каждой группы существует свой класс, то есть максимальная погрешность, которую можно допустить при определении геометрических параметров заготовки. Механические приборы могут быть:

бесшкальные – для выяснения прямолинейности контактных поверхностей;
штангенинструменты – для выставления внутренних/внешних габаритов;
головки (пружинные, рычажные, комбинированные) – для фиксации биения;
микрометрические – для выдерживания параметров особо точных резьбовых соединений (шаг доходит до 0,01 мм).

Технические характеристики инструментов для измерения размеров

Все они должны строго соответствовать ГОСТам. Каким именно? Это зависит от типа, конструкции, назначения приспособления. Опираясь на действующие межгосударственные стандарты, производители могут выпускать линейки, щупы и другие приборы по собственным ТУ, при условии, что качество готового изделия будет высоким.

Но у потребителей традиционно больше доверия к ГОСТам, которые стали своеобразным знаком качества, поэтому заводы-изготовители стараются всячески акцентировать внимание именно на них, указывая в рекламе, выбивая на корпусах и тому подобное.

В общем же случае требования к устройству и характеристикам определяют:

типы измерительных инструментов – назначение, области формы, габариты и возможные допуски с предельными отклонениями;
материал исполнения для текущего класса, в том числе и наносимые покрытия.

Проверка на соответствие осуществляется в процессе приемки, вместе с порядком упаковки и комплектации, перевозки и хранения, использования и утилизации.

Все рассматриваемые помощники призваны определить габариты заготовки, но они могут давать и неточные результаты – чаще всего из-за неправильного их использования. Приложить линейку не так, как нужно, проще, чем может показаться. Но также погрешности возникают из-за неисправностей, повреждений, дефектов, загрязнений приспособлений.

Эксплуатация инструментов

Осуществляется на основании ГСИ – Государственной Системы Измерений, обеспечивающей единство метрологических приемов и решающей сразу две важные задачи:

централизованный контроль над поверками, утверждение допустимых средств, лицензирование в области изготовления и ремонта;
курирование практического использования передовых методик, ввода эталонных значений и других сопутствующих вопросов.

Сама ГСИ является частью структуры Росстандарта, потому именно в региональных подразделениях федерального агентства стоит решать все вопросы, касающиеся аттестации.

Важной задачей любого предприятия, эксплуатирующего механические или цифровые устройства, является поддержание этих приборов в исправном состоянии, а для этого их необходимо регулярно поверять, отдавая на экспертизу в лаборатории.

Виды контрольно-измерительных инструментов

Рассмотрим те из них, которые продолжают активно применять в машиностроении, при обработке различных материалов и выполнении широкого ряда слесарных операций.

Поверочные линейки

Входят в категорию ручных, служат для определения отклонения от нормальных показателей прямолинейности и плоскостности. Изготавливаются из твердых металлов – из чугуна или стали.

Существуют следующие их варианты:

ЛТ – лекальные трехгранные, выясняют линейные несоответствия и, помимо этого, определяют «на просвет» щель; в сечении выглядят как равносторонний треугольник с радиусными выемками.
ЛД – с двухсторонними скосами, ножевидной формы, с теплоизоляционными накладками (если их длина более 200 мм); нужны для проведения всевозможных операций контроля.
ЛЧ – четырехгранные, с углами по 90 градусов, для удобства оснащаются ручками; могут быть 0 и 1 класса точности.
ШД – двутавровые, выполненные из У7, СТ50 или соответствующих инструментальных марок с высоким содержанием углерода.
ШП – прямоугольные, твердостью 51 HRC и выше, актуальные при сборке и монтаже различных машинных узлов, подходят для определения отклонений.
ШМ (-ТК) – «мостикового» типа, изготавливаются из гранита или чугуна, с шаброванными или шлифованными кромками; с их помощью устанавливают ровность плоскостей оборудования, станков, верстаков.
УТ – трехгранные угловые, с пересечением в 45, 55, 600; позволяют на практике реализовать метод «на каску».

Поверочные призмы

Эти виды мерительного инструмента повсеместно используются для позиционирования осей, а также для выверки валов и нанесения разметки. Еще одна ниша, в которой они актуальны, – проверка степени вертикальности/параллельности. Также с их помощью крепят заготовки, прежде чем приступить к растачиванию.

Штангенглубиномер

Это приспособление с выносной линейкой и дисплеем, фиксирующим значения. Его роль – определять глубину различных отверстий и пазов (что ясно даже из его названия). Современные его модели – цифровые, обеспечивающие точность до 0,01 мм.

Особенно востребован при проведении следующих работ:

расточка и фрезеровка на станках;
ремонт функциональных узлов, агрегатов, составных частей аппаратов;
строительно-монтажные операции.

Штангензубомер

Это измерительный инструмент, описание которого уместится в емкое: «гибрид глубиномера и циркуля». По своей конструкции он представляет собой что-то среднее: это приспособление с двумя планками, скрещенными под прямым углом. По той, что в процессе эксплуатации располагается вертикально, фиксируют высоту зубьев. По горизонтальной – их толщину.

Данное устройство очень востребовано при выпуске различных шестеренок и реек.

Штангенциркуль

Настоящая классика для вычисления линейных показателей (как наружных, так и внутренних) всевозможных объектов. Подходит для широкой номенклатуры предметов, позволяет найти ДхШхВ и по праву считается универсальным. До сих пор применимы механические его модели, хотя самыми современными давно уже считаются электронные.

В общем случае применение контрольно-измерительного инструмента сводится к следующим действиям:

зажимаете деталь губками;
фиксируете стопорным винтом рамку;
достаете заготовку;
считываете результат.

Важно обеспечить аккуратность позиционирования, тогда полученная цифра будет максимально точной.

Микрометр

Тоже предоставляет возможность вычислить линейные показатели, но выполнен по-другому. По своей конструкции может быть:

гладкий – для нахождения наружных параметров деталей прямым методом;
листовой – для вычисления толщины плоских объектов (например, лент);
призматический – для лезвий, ножек, кромок;
резьбовой – для определения габаритов соединений (дюймовых и метрических);
рычажный – ориентирован на прецизионные детали;
трубный – для диаметров полых цилиндрических объектов.

Нутромер

Это очень популярный измерительный инструмент, и его назначение – быстрое и точное нахождение размеров внутренних поверхностей, отверстий и пазов всевозможных заготовок.

Современные его вариации выпускаются в двух исполнениях:

Микрометрический – служит для вычисления абсолютных величин, представляет собой стебель с наконечником, винтом и жестко зафиксированным барабаном (удлинители опциональны). Устанавливается под углом в 900 по отношению к оси детали, первый его конец располагается у внешней кромки отверстия, второй – двигается диаметрально, вплоть до определения результата.
Индикаторный – нужен для поиска относительных значений, в его составе есть головка, втулка, мостик, грибок, тройник, часовой циферблат и иные элементы. Ключевая особенность – 2 шкалы: на одной – полные обороты, на другой – показатель в рамках шага в 0,01 мм. Его размещают в отверстии и смотрят, насколько и куда при легком покачивании отклоняется стрелка.

Угломер

Назначение мерительного инструмента в этом случае сводится к контролю точности выдерживания угла между различными поверхностями, например, двух деталей или функциональных узлов.

Наиболее распространенный вариант – слесарный, с нониусом, то есть шкалой, обеспечивающей наглядное и прецизионное считывание.

Радиусные и резьбовые шаблоны

Представляют собой наборы пластин, сделанных из прочного металла (обычно это высокоуглеродистая сталь). Нужны для операций контроля.

Первые их разновидности, как ясно из названия, помогают найти радиусы кривизны различных заготовок. Выпуклые элементы позволяют определить внутренние диаметры, вогнутые – наружные.

С помощью вторых можно выяснить параметры резьб, нанесенных в дюймах или метрах, а именно число ниток (витков) и номинальный шаг соответственно. Для этого достаточно приложить приспособление к поверхности объекта и зафиксировать расхождение.

Кронциркуль

Этот специальный мерительный инструмент используется человечеством для сравнения реальных значений с эталонными вот уже 2,5 тысячи лет. Применяя его, можно найти:

соотношение ДхШхВ, радиус, толщину;
интервалы, перемычки, ступени;
величину выступов стенок.

Работать с ним достаточно просто: нужно лишь развести его ножки на необходимую дистанцию, а после сводить лапки – вплоть до того, пока они не коснутся поверхностей заготовки. Дальше останется лишь зафиксировать полученный показатель.

Штангенрейсмас

Данное приспособление очень удобно при нанесении вертикальной разметки и при вычислении высот различных объектов. Представляет собой рамку на тяжелом основании, оснащенную призмой (или ножкой), нониусом, парой винтов, штангой с линейкой и двумя фиксаторами.

Давайте посмотрим, как в этом случае правильно проводить измерения (и измерительные инструменты, при их корректном использовании, обеспечивают высокую точность результатов). Действуйте так:

осуществите поверку;
поднесите устройство к детали, удерживая за подошву;
перемещайте основную рамку до тех пор, пока призма полностью не соприкоснется с поверхностью заготовки;
отметьте текущие значения на обеих шкалах;
считайте эти величины и добавьте к ним показания нониусов.

Обычно выпускается в виде целого набора пластин толщиной 0,02-1 мм. Среди них можно без проблем выбрать ту, которую удастся максимально плотно вставить между элементами сопряжения или двумя объектами. Таким вот нехитрым образом и определяется величина зазора – основная рабочая характеристика измерительного инструмента.

Концевые меры длины

Представляют собой комплекты плоских и отполированных плиток, сделанных из керамики и/или высоколегированных сортов стали. Все они укладываются в футляр из дерева и пластика (причем каждая занимает свою, строго определенную ячейку), а в процессе использования достаются по мере необходимости.

Нужную из них прикладывают к поверхности детали и таким образом:

убеждаются в точности показаний контрольного устройства;
задают направление ремонта станка, аппарата, агрегата;
быстро наносят разметку.

Наборы образцов шероховатости

Говоря о том, какие инструменты относятся к измерительным, нельзя забывать о самых простых, но в то же время полезных. Данное приспособление относится именно к такому типу. Это тоже комплекты плиток, но уже с рельефными поверхностями. Они собираются в футляры, из которых и извлекаются на свет по мере надобности.

С их помощью можно:

убедиться в гладкости материала продукции;
точно установить качество плоскости, расположенной в труднодоступном участке;
оперативно проверить уровень изготовления заготовки на любой из стадий производственного цикла.

На практике они используются после осуществления целого ряда важных операций. Современное назначение контрольно-измерительных приборов и инструментов в машиностроении – определение правильности выполнения расточки, фрезерования (торцевого, цилиндрического или перекрестного), шлифования (в том числе и достаточно специфического, вроде чашеобразного). Причем реальные результаты сравниваются с эталонными значениями как визуально, так и тактильно.

Любые из рассмотренных приспособлений, даже простейшие, будут точны только при грамотном хранении, регулярном уходе, аккуратной эксплуатации. Важно держать их в предназначенных для этого футлярах, очищать и смазывать, оберегать от силовых воздействий и влаги, своевременно сдавать на поверку.

Теперь вы и сами легко перечислите, какие есть основные измерительные инструменты, и сможете правильно предназначать их для выполнения тех или иных операций. Ну а если потребуется заказать какие-то из них, обращайтесь, и мы по выгодным ценам предоставим все необходимые устройства.

Источник