Секацкий В.С., Мерзликина Н.В. Методы и средства измерений и контроля
Подождите немного. Документ загружается.
173
К щуповым приборам относят профилографы–профилометры мод. 201,
202, 252 и профилометры мод. 240 и 253. Принцип работы этих приборов
основан на ощупывании контролируемой поверхности алмазной иглой и
преобразование колебаний иглы в соответствующие изменения напряжений,
величина которого может быть протарирована относительно величины
шероховатости, воспроизводящейся на шкале прибора, либо подающейся в
записывающее устройство, повторяющее профиль шероховатости
в
увеличенном виде.
Контактные профилографы и профилометры, имеющие высокую
точность, применяют для контроля наиболее ответственных измерений. Игла
прибора оставляет след на поверхности детали, поэтому для контроля
деталей из мягких материалов их применять не рекомендуется.
Профилометр портативный модели 253 является
высокочувствительным измерительным прибором для измерения
шероховатости металлических и неметаллических (пластмасса, стекло и
т. п.)
изделий без повреждения их поверхности. Он предназначен для измерения
шероховатости поверхности изделий в цеховых условиях.
Измерение шероховатости производится путем ощупывания иглой
исследуемой поверхности и отсчета результатов измерений по шкале
показывающего прибора, градуированной по параметру Ra.
Техническая характеристика прибора:
1. Критерий оценки
2. Пределы измерения по Ra, мкм (по ГОСТ 2789
4. Погрешность
показаний, %
5. Длина трассы интегрирования, мм
6. Скорость трассирования датчика, мм/с
7. Измерительное усилие ощупывающей иглы, Н
8. Радиус закругления ощупывающей иглы, мкм
9. Наименьший диаметр проверяемого отверстия, мм:
на глубин до 20 мм
на глубине до 130 мм
Ra
2,5-0,02
±16
3,2
0,62
0,01
10
6
16
Действие прибора основано на принципе ощупывания алмазной иглой
исследуемой поверхности и преобразования колебаний иглы в изменения
напряжения при помощи мехатронного преобразователя.
Сигнал с датчика подается на электронный усилитель, проходит через
фильтры базовых длин и поступает на показывающий прибор, который
одновременно является интегрирующим устройством. Шкала прибора
отградуирована
в значениях Ra.
Профилометр мод. 253 состоит из следующих основных узлов (рис.
9.5): датчика 1 , привода 2 , электронного блока 3 , стойки 4 и призмы 5 со
столиком 6. Щуп датчика заканчивается алмазной иглой 7 с радиусом
закругления 10 мкм. На переднем конце корпуса датчика расположена
12 11 14
174
твердосплавная опора 8. Фиксация датчика в приводе осуществляется винтом
9. Высотное положение датчика с приводом осуществляется маховичком 10
стойки 4.
Рис. 9.5. Профилометр мод. 253
СЕТЬ
ПУСК
6 3,2
7 1,6
8 0,8
9 0,32
10 0,16
11- 0,08
12
13
3
15
1
175
На передней панели электронного блока расположен показывающий
прибор 11, кнопка включения сети 12, сигнальный глазок 13, переключатель
диапазонов измерений 14 и кнопка пуска 15. Потенциометр для регулировки
чувствительности прибора, находится на задней стенке, поэтому на рис. 9.5
не показан.
Профилограф–профилометр мод. 252 предназначен для измерения в
лабораторных условиях шероховатости и волнистости поверхностей, сечение
которых в плоскости
измерения представляют прямую линию.
В профилографе–профилометре использован индуктивный
преобразователь, позволяющий записывать профиль неровностей в
увеличенном масштабе в виде профилограммы или измерять параметры
шероховатости в цифровом виде по шкалам приборов.
Техническая характеристика прибора:
1. Общие данные.
1.1. Скорость трассирования датчика, мм\мин. 0.6; 6; 60
1.2. Радиус кривизны вершины щупа, мкм
10
±
2,5
1.3. Измерительное усиление, Н 0.016
2. При работе прибора в качестве профилометра
2.1. Вид показывающего прибора – цифровое
2.2. Диапазон измерений по параметрам:
Ra – среднее арифметическое отклонение профиля, мкм 0.02…100
Hmax – высота наибольшего выступа профиля, мкм 0.1… 100
Hmin – глубина наибольшей впадины профиля, мкм 0.1… 100
tp – относительная опорная длина профиля, % 0…100
n – число шагов неровностей в пределах длины трассы
ощупывания
до 1000
3. При работе прибора в качестве профилографа
3.1.
Вид регистрирующего устройства – прибор, записывающий с
электротермической записью в прямоугольной системе координат
3.2. Диапазон измерений, мкм 0.02 – 250
3.3. Ширина записи, мм 50
Прибор (рис.9.6) снабжен преобразователем, электронным
измерительным блоком
7 со счетно-решающим блоком 8 и записывающим
устройством
9. Индуктивный преобразователь выполняют в виде сдвоенного
сердечника
5 с двумя катушками 6. Катушки и две половины первичной
обмотки дифференциального входного трансформатора включены по
мостовой схеме, питание которых происходит от генераторов
4 и 10 с
частотой 10 кГц. При перемещении по контролируемой поверхности
алмазная игла
3 преобразователя вместе с якорем 1, подвешенном на опоре 2,
совершает крутильные колебания. Повороты якоря перераспределяют
индуктивности катушек, изменяя тем самым выходное напряжение
дифференциального трансформатора.
176
Изменения амплитуды напряжения характеризуют высоту
микронеровностей, а изменение частоты (при работе прибора в режиме
профилометра) – их шаг. Числовые значения параметров определяют с
помощью цифрового отсчетного устройства. При работе прибора в режиме
профилографа изменения напряжения подаются на записывающее
устройство.
Рис. 9.6. Профилограф-профилометр модели 252
9.6. Контрольные
вопросы к разделу 9
1. Дайте определение шероховатости и приведите причины ее
образования.
2. Характеризуйте способы определения шероховатости.
3. Перечислите критерии для оценки шероховатости.
4. Как шероховатость обозначается на чертежах.
5. Чем вызывается разность хода лучей в интерферометре МИИ-4?
6. Что можно было бы наблюдать в поле зрения микроскопа МИИ-4,
если бы исследуемая поверхность была идеально гладкой?
7. Назначение и характеристика интерферометра МИИ-4.
8. Назначение и характеристика прибора МИС-11.
9. Почему на микроскопе МИС-11 отсчеты нужно вести по одному и
тому же краю видимой в поле зрения полосы?
10. Поясните принцип работы МИС-11.
11. Назначение и характеристика профилометра мод. 201.
12. Поясните принцип работы щуповых приборов.
10
9
8
7
5
4
3
2
1
6
6
177
10. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЬБЫ
10.1. Основные параметры метрических резьб
Основными параметрами метрических резьб являются (рис. 10.1): d,
(D) – наружный диаметр; d
2,
(D
2
) – средний диаметр; d
1,
( D
1
) – внутренний
диаметр;
d, d
2,
d
1
– диаметры болта, D, D
2
, D
1
– диаметры гайки; P – шаг
резьбы;
α - угол профиля резьбы; α/2 – половина угла профиля; H – высота
исходного треугольника; H
1
– рабочая высота профиля.
178
Размеры резьбы стандартизованы по диаметру и шагу. Диаметр,
условно характеризующий размеры резьбы и используемый при её
обозначении, называется номинальным диаметром резьбы. Номинальное
значение угла
α
для метрической резьбы равно 60
0
.
α
/2-половина угла профиля.
Рис. 10.1. Основные параметры резьбы
Метрическая резьба с крупным шагом обозначается буквой М и
номинальным диаметром, например, М20. В обозначении резьбы с мелким
шагом после номинального диаметра указывают величину шага в мм (М20
×1,5).
Для левой резьбы в обозначении добавляются буквы LH, например:
M20LH, M20
×1,5LH.
В обозначении многозаходной резьбы указывают значение хода и в
скобках шаг Р с числовым значением. Например, для трехзаходной резьбы с
шагом 1 мм и значением хода 3 мм: M20
×3(Р1); M20×3(Р1)LH.
При изготовлении резьбы из-за неточности станка, резьбонарезного
инструмента и других причин неизбежно возникают ошибки в шаге и
половине угла профиля, которые невозможно устранить. При наложении
реального профиля резьбы, имеющей накопленную погрешность шага
ΔР, на
идеально точный профиль при равенстве средних диаметров болта и гайки
детали не свинтятся.
Свинчиваемость резьбовых деталей обеспечивается тем, что средний
диаметр резьбы болта уменьшается на величину f
р
или средний диаметр
резьбы гайки увеличивается на эту же величину.
Причем для метрических резьб
f
p
= 1,73 ⋅ ΔΡ, (10.1)
где f
p
– диаметральная компенсация погрешности шага, мкм;
179
ΔP - накопленная погрешность шага (разность между действительным
и номинальным значениями n шагов на длине отвинчивания), мкм.
Аналогично ошибка половины угла профиля компенсируется за счет
уменьшения среднего диаметра резьбы болта или увеличения среднего
диаметра резьбы гайки на величину
Для метрических резьб
f = 0,36
2
P
α
α
Δ
⋅⋅
, (10.2)
где f
α
- диаметральная компенсация погрешности половины угла
профиля, мкм; Р – номинальный шаг резьбы, мм;
Δα/2 – погрешность
половины угла профиля (разность между действительным и номинальным
значениями половины угла профиля), мкм. Для метрических резьб
α/2=30
0
.
Половина угла профиля
α/2, а не полный угол профиля, принята за
один из основных параметров для того, чтобы учесть не только правильность
изготовления всего угла (
α=60° для метрических резьб), но и не
перпендикулярность биссектрисы этого угла к оси резьбы.
Погрешности шага резьбы и половины угла профиля, хотя и имеются
при обработке, для резьбы с зазором стандартом отдельно не установлены.
Допуски в таблицах стандартов заданы на приведенный средний
диаметр, т. е. это суммарные допуски, учитывающие допускаемые
погрешности
изготовления собственного среднего диаметра, а также шага и
половины угла профиля.
Под приведенным средним диаметром болта следует понимать средний
диаметр реального болта, увеличенный на (f
p
+ f
α
), т. е. как бы возвращенный
к идеальному среднему диаметру сопрягающейся с ним гайки:
d
2пр
= d
2изм
+ (f
p
+ f
α
), (10.3)
где d
2пр
- приведенный средний диаметр болта; d
2изм
– собственно
средний диаметр болта.
Для гайки приведенный диаметр определяется так:
D
2пр
= D
2изм
– (f
p
+ f
α
). (10.4)
Контролировать резьбу можно комплексным и дифференцированными
методами.
При комплексном контроле с помощью проходного резьбового калибра
одновременно контролируют средний диаметр, шаг и половину угла
профиля. При дифференцированном методе проверяют каждый параметр
резьбы отдельно.
10.2. Комплексный контроль резьбовых изделий
180
Комплексный контроль резьбы является наиболее производительным.
Резьбовые изделия (болты и гайки) контролируются преимущественно
резьбовыми калибрами. Имеется, однако, ряд специальных приборов для
комплексного контроля (измерения) резьбы. Для этого чаще всего
используются индикаторные приборы, которыми качество контролируемой
резьбы оценивается по показаниям отсчетных устройств.
В условиях массового производства резьбовых деталей (например,
крепёжных) используют
контрольные и контрольно-сортировочные
автоматы.
Измерительные элементы приборов и автоматов имеют форму
резьбовых гребёнок или резьбовых роликов, аналогичных применяемых в
регулируемых резьбовых скобах.
Контроль калибрами. Контроль цилиндрической резьбы,
обеспечивающий еe взаимозаменяемость, осуществляется комплексными
предельными калибрами. Проходные калибр-пробки и калибр-кольца имеют
полный профиль; с их помощью контролируют приведенный средний диаметр
резьбы, учитывающий влияние всех ее параметров на свинчиваемость.
Непроходные калибры имеют укороченный профиль и небольшое число
витков резьбы; ими контролируют только средний диаметр резьбы.
Непроходные калибры не должны свинчиваться с годным изделием более чем
на два витка.
У калибров с полным профилем резьбы боковые стороны профиля
соответствуют боковым сторонам проверяемой резьбы.
У укороченного профиля резьбы калибров боковые стороны меньше
боковых сторон проверяемой резьбы. Укороченный профиль калибр-пробок,
получается уменьшением наружного диаметра и подрезанием канавок у
впадин (по внутреннему диаметру)
Калибр-пробки для метрической резьбы выпускают нескольких типов:
двухсторонние калибры с вставками, проходные и непроходные (рис. 10.2,
а); однопредельные калибры с насадкой (рис. 10.2, б); калибры с ручками
(рис. 10.2, в) .
Непроходные пробки имеют гладкие цилиндрические направляющие.
Жесткие калибр-кольца (рис. 10.3, а) применяют для контроля резьбы
диаметром 1...300 мм; непроходное кольцо имеет проточку. В кольца
диаметром 105...300 мм ввинчиваются ручки, облегчающие работу.
Регулируемые калибр-кольца (рис. 10.3, б) имеют резьбовую пробку 2,
которой I через втулку 3 разжимают кольцо до необходимого размера.
Винтом 4 фиксируют установленный размер. Глухие выточки обеспечивают
подпружинивание корпуса.
Непроходные калибры имеют гладкие цилиндрические направляющие.
181
Рис.10.2. Резьбовые калибр-пробки
Рис. 10.3. Резьбовые калибр-кольца
10.3. Поэлементный контроль резьбы
Номинальные параметры определяют универсальными
инструментами и резьбовыми шаблонами. Например, штангенциркулем
замеряем ориентировочно наружный диаметр болта и округляем до
а
б
в
а б
182
ближайшего стандартного размера (М16). Затем этим же штангенциркулем
или резьбовым шаблоном (рис.10.4) определяем шаг резьбы (М16
×
1,5). Для
уменьшения погрешности измерения штангенциркулем замеряют длину
участка ℓ, несколько шагов, например, 5 или 10 и затем результат делят на
количество шагов.
Рис. 10.4. Резьбовые шаблоны
Наружный диаметр наружной резьбы в зависимости от требуемой
точности можно измерить двухконтактными универсальными
измерительными средствами, например, штангенциркулем, микрометром,
длиномером и т. п. На данный параметр установлены предельные
отклонения, позволяющие при контроле судить о годности по наружному
диаметру.
Внутренний диаметр внутренней резьбы также нормируется
самостоятельно. Для его
измерения тоже используются универсальные
измерительные средства в зависимости от точности измерения и пределов
внутренних измерений.
Контроль наружной резьбы по среднему диаметру. По среднему
диаметру допуск установлен суммарный, который учитывает собственно
средний диаметр, погрешность шага и погрешность половины угла профиля.
Для измерения среднего диаметра наружной резьбы выпускаются
микрометры со вставками (рис.10.5,
а), одна из которых является
призматической, другая – конической (рис. 10.5,
б).