Глава 4 (Метрология стандартизация и сертификация), страница 5

Для измерения отклонения от прямолинейности используют линейки поверочные типа ЛД, ЛТ и ЛЧ; для измерения плоскостности - линейки поверочные типа ШП, ШД, ШМ и УТ. Линейки изготовляют по ГОСТу 8026 - 92: линейки типа ЛД, ЛТ и ЛЧ - из стали марок Х и ШХ 15; типа ШП и ШД - из стали марок У7 и 50 и типа ШМ и УТ - из серого чугуна. Согласно ТУ 2-034-806 - 76 линейки выпускаются хромированными. Освоен выпуск линеек поверочных из твердокаменных пород.

Для измерения плоскостности по ГОСТу 10905 - 86 выпускаются чугунные поверочные плиты и по ТУ 2-034-802 - 74 - плиты поверочные из твердокаменных пород (гранита, диорита, диабаза и габбро).

Измерение прямолинейности поверхностей с помощью лекальных линеек можно производить "на просвет" и методом линейных отклонений. В первом случае ребро лекальной линейки помещают на поверяемую поверхность и на глаз оценивают просвет между ними. Невооруженным глазом можно обнаружить просвет в 1 - 2 мкм. Во втором случае линейку укладывают на две опоры равного размера, расположенные на поверяемой поверхности, и определяют расстояние между поверяемой и рабочей поверхностями линейки с помощью щупов, концевых мер длины или специальными приборами с отсчетным устройством.

Для измерения прямолинейности вертикальных поверхностей широко используется метод натянутой струны [21].

Шаброванные плиты типа ШМ широко применяют в качестве образцовых поверхностей при оценке неплоскостности по методу "пятен на краску". Критерием хорошей плоскостности является равномерное распределение окрашенных пятен (краска – берлинская лазурь или сажа) по всей поверхности [21].

Плоскостность можно измерить сферометром и карусельным плоскомером.

Сферометр (рис. 4.39) состоит из корпуса 1 с тремя жесткими опорами 2, 3 и 4, образующими исходную плоскость. В центре корпуса помещен микрометрический винт 5 (отсчетное устройство).

Карусельный плоскомер (рис. 4.40) имеет измерительную головку 1, которая закреплена на передвижной консоли 2, размещенной на колонке

Рис. 4.39. Сферометр

3. Колонка 3 имеет возможность поворачиваться в кронштейне 5, который, в свою очередь, поворачивается вокруг колонки 4, связанной с основанием 6. Перед началом измерения, регулируя винты 7, добиваются, чтобы показания головки 1 в трех базовых точках, определяющих исходную плоскость, были равны нулю. Затем, вращая кронштейн 5 и колонку 3, можно измерять плоскостность в любой точке измеряемой поверхности 8 в радиусе r.

Проверка отклонений расположения может осуществляться универсальными измерительными средствами либо калибрами расположения.

Нашли применение системы одноэтапного и двухэтапного контроля расположения с помощью комплексных калибров.

Конструкции калибров могут быть различными и определяются конструкцией детали и положением контролируемых поверхностей. Калибры могут быть цельными и составными.

Расчёт размеров комплексных калибров для одноэтапной, наиболее распространённой схемы контроля, осуществляется в соответствии с

ГОСТом 16085-80.

4.5. Контроль и измерение шероховатости

При контроле и измерении шероховатости поверхностей пользуются методом визуальной оценки, контактными и бесконтактными профильными методами, к которым относятся: методы светового сечения, теневой проекции, микроинтерференционный и растровый методы. В тех случаях, когда не представляется возможным непосредственно измерить шероховатость поверхности, с измеряемой поверхности снимают слепок и определяют параметры шероховатости поверхности по слепку.

При визуальной оценке поверяемую поверхность сравнивают с образцами шероховатости поверхности, которые выпускают по ГОСТу 9378 - 93 (ИСО 2632-1 – 85 и ИСО 2632-2 - 85). Образцы шероховатости изготовляют плоскими или цилиндрическими с поверхностью сравнения не менее 30х30 мм. На каждом образце наносят номинальное значение параметра Ra в микрометрах. По требованию заказчика вместе с параметром Ra может быть нанесено действительное значение параметра Rz как справочное. Образцы шероховатости комплектуются в наборы или изготовляются отдельными образцами по видам обработки и материалам, из которых они изготовлены. Сравниваемые поверхности и образцы шероховатости должны иметь тот же вид обработки и материал.

Сравнение поверхностей детали и образца невооруженным глазом дает удовлетворительные результаты только для грубых поверхностей (приблизительно от Ra = 0,6 - 0,8 мкм и более). Точность при визуальной оценке шероховатости может быть повышена в случае применения лупы или микроскопов сравнения, например, микроскопа модели МС-48. В некоторых случаях можно производить сравнение поверяемой поверхности с поверхностью специально изготовленных образцовых деталей.

К приборам, которые производят измерение контактным профильным методом, относятся профилографы и профилометры. Профилографы регистрируют координаты профиля поверхности на записывающем приборе. Профилометры измеряют параметры шероховатости и фиксируют их на шкале. В России профилографы и профилометры выпускаются по ГОСТу 19300 - 86 заводом "Калибр". В некоторых моделях профилографы и профилометры объединены в одном приборе. В качестве щупа в них используется острозаточенная алмазная игла, перемещающаяся по неровностям. Механические колебания иглы преобразуются в электрический сигнал. Радиус кривизны вершины иглы выбирается из ряда 2⁺²; 5± 1; 10±2,5 мкм.

Отечественной промышленностью освоен ряд моделей профилометров и профилографов: модели 201 и 252 для лабораторных условий, а модели 253, 283 и др. – для цеховых условий.

На рис. 4.41 представлен общий вид профилометра для измерения в цеховых условиях модели 283. На основании 7 закреплена колонка, на которой расположен привод 3 с измерительным преобразователем 2. На рычаге преобразователя закреплена алмазная ощупывающая игла 1. На основании 7 также располагаются различные приспособления для установки и ориентации деталей, подлежащих измерению (например, призма 8). Сигнал от преобразователя усиливается, проходит фильтры отсечек шага, детектируется, интегрируется и фиксируется стрелочным прибором 6. Показывающий стрелочный прибор расположен на передней панели электронного блока 4, на котором размещены также тумблер включения прибора в сеть, сигнальные лампы движения преобразователя по измеряемой поверхности, переключатели 5 диапазонов измерения и кнопка хода пуска преобразователя.

Профилографы и профилометры выпускают также зарубежные фирмы: "Рэнк Тэйлор Гобсон" (Англия) выпускает прибор "Тэлисурф-4" с компьютером, обеспечивающий автоматическую поверку увеличений, калибровку и хранение в оперативной памяти информации о профиле поверхности, что позволяет определять за один проход

з

Рис. 4.41. Профилометр модели 253

начения всех параметров шероховатости, а также приборы типа "Суртроник-3" для измерения параметра Ra в цеховых условиях и типа "Телисурф-10" для высокоточных измерений различных параметров шероховатости; фирма "Мицутойо" (Япония) выпускает прибор типа "Сурфтест З", предназначенный для измерения параметра Ra и записи профиля в прямоугольной системе координат на бумажную ленту; фирма "Хоммельверке" (ФРГ) выпускает профилометр-профилограф типа "Хоммель-Тестер Т10" для лабораторных условий, профилометр типа "Хоммель-Тестер Р5" с пьезоэлектрическим преобразователем и батарейным питанием для цеховых условий, а также профилометр-профилограф типа "Хоммель-Тестер Т2" для работы в цеховых и лабораторных условиях.

Бесконтактный контроль параметров шероховатости осуществляют с помощью приборов светового сечения типа МИС-11 и ПСС-2, микроинтерферометров типа МИИ-4 и имерсионно-репликовых микроинтерферометров МИИ-10, МИИ-9, МИИ-11, МИИ-12, растровых измерительных микроскопов типа ОРИМ-1 и др.).

В бесконтактных приборах (типа ПСС-2 и МИС-11), принцип действия которых основан на измерении параметров проекции светового сечения исследуемой поверхности с помощью наклонно направленного к ней светового пучка (рис. 4.42, а), световой луч проходит через диафрагму 1 с узкой щелью и конденсор 2 и проецирует световую полоску поверхности 3 объективом 4 в фокальную плоскость окуляра 5. Высоту микронеровностей измеряют с помощью окуляра-микрометра (рис. 4.42, б).

Принцип действия приборов теневого сечения аналогичен принципу действия приборов светового сечения. В приборах теневого сечения рассматривается тень, искривленная неровностями поверхности. Тень создается ножом, прикладываемым к поверяемой поверхности.

П ринцип действия интерферометров основан на использовании явления интерференции света, отраженного от образцовой и исследуемой поверхностей. Форма образующихся интерференционных полос зависит от вида и высоты (до 1 мкм) неровностей контролируемой поверхности.

П

б)

ринцип действия растровых микроскопов основан на явлении образования муаровых полос при наложении изображений элементов двух периодических структур (направленных следов обработки и дифракционной решетки). При наличии неровностей муаровые полосы искривляются. Высоту микронеровностей определяют по степени искривления муаровых полос.

Рис. 4.42. Схема двойного микроскопа: а – оптическая схема; б – поле зрения

б)

4.6. Контроль и измерение резьбы [50, 35]

Точность резьбы можно контролировать дифференцированным (контроль каждого параметра в отдельности) и комплексным (контроль расположения контура резьбы в предписанном поле допуска) методами. Метод контроля каждого параметра резьбы в отдельности (среднего диаметра, шага и угла профиля) трудоемок, поэтому его применяют для точных резьб: ходовых винтов, резьбовых калибров, метчиков и т. п. Иногда по результатам контроля отдельных параметров судят (после вычислений) о комплексном параметре, например, о приведенном среднем диаметре резьбы. Комплексный контроль резьб выполняют либо с помощью предельных калибров, либо с помощью проекторов и шаблонов с предельными контурами.

4.6.1. Контроль резьбы калибрами

В систему калибров входят рабочие гладкие и резьбовые проходные (Р-ПР) и непроходные (Р-НЕ) калибры, а также контркалибры (КПР-ПР, КНЕ-ПР, У-ПР, КНЕ-НЕ, КИ-НЕ, У-НЕ) для проверки и регулирования (установки) рабочих резьбовых скоб и колец.

Свинчиваемость рабочего резьбового проходного калибра с резьбой или вхождение на нее скобы означает, что приведенный средний, наименьший внутренний для болта и наибольший наружный для гайки диаметры не выходят за проходные предельные значения. Непроходными резьбовыми калибрами контролируют только собственно средний диаметр резьбы — в случае годности резьбы они не должны свинчиваться с проверяемой резьбой более, чем на два оборота.

Резьбу гаек проверяют с помощью предельных резьбовых калибров — пробок, резьбу болтов — жесткими или регулируемыми резьбовыми кольцами или скобами.

Проходные резьбовые калибры (ПР) имеют полный профиль и длину свинчивания. Они являются как бы прототипами сопрягаемых деталей. Ими контролируют приведенный средний диаметр и одновременно наибольший внутренний диаметр наружной резьбы и наименьший наружный диаметр внутренней резьбы. Непроходные резьбовые калибры (НЕ) имеют укороченный профиль и служат для проверки собственно среднего диаметра резьбы - наименьшего для болта и наибольшего для гайки.

Наружный диаметр наружной резьбы и внутренний диаметр внутренней резьбы контролируют гладкими калибрами или универсальными средствами измерений.

Резьбовые и гладкие калибры для метрической резьбы цилиндрической и конической, трубной цилиндрической, соединяемой с трубной конической, изготовляются по ГОСТу 24939 – 81.

И знос калибра-кольца контролируется контрольным калибром-пробкой К-И. Калибр-скоба Р-ПР устанавливается по контркалибру-пробке У-ПР, а Р-НЕ – по контркалибру-пробке У-НЕ.

а) б)

Рис. 4.43. Схемы полей допусков резьбовых калибров