Точность контура, полученного профильным шлифованием, проверяется в основном относительным (сравнительным) методом измерения, при котором оценка отклонений производится от образца другой формы или от установочной меры. Наименьшие потери времени на измерения получаются при оснащении рабочих мест средствами контроля отдельных элементов обрабатываемого профиля предельными калибрами (шаблонами), а всей операции — комплексными средствами измерения, у которых отклонения всех составляющих элементов ограничиваются полем суммарного допуска. Одним из видов комплексного измерения профиля детали по всему контуру или отдельному участку ее является измерение на проекторах. При этом методе контроля профиль измеряемой детали, увеличенный в несколько раз, отражается проектором на экран, где он сличается с чертежом, вычерченным в масштабе. Сличение производится измерением отклонений спроектированного контура от вычерченного с помощью микровинтов, которые позволяют определить величину перемещения предметного столика проектора с установленной на нем измеряемой деталью.
Для сокращения времени на измерение вычерченный контур делается сдвоенным и определяет наибольшие и наименьшие предельные размеры измеряемой детали. При таком измерении деталь признается годной, если линии ее контура находятся в пределах поля, ограниченного сдвоенными линиями чертежа. Большинство применяемых в производстве проекторов дают следующий ряд увеличений: 10, 20, 50, 100 и 200. При увеличении в 10 раз линейное поле зрения на объекте составляет 35×48 мм, в 20 раз— 17,5×24 мм, в 50 раз — 7×9,6 мм, в 100 раз — 3,5×4,8 мм. Это позволяет подбирать для каждой детали необходимое для нее увеличение.
Для получения наибольшей контрастности проекции пользуются меньшим увеличением, а для получения наибольшей точности — наибольшим. Проектор дает возможность измерять как в проходящем, так и в отраженном свете. В проходящем свете, как правило, проверяют детали плоской формы небольшой высоты, измеряемый контур которых не перекрывается какими — либо выступающими частями. При измерении деталей, контур которых перекрыт на некоторой части их высоты выступающими за пределы контура элементами, пользуются отраженным светом.
Если у контролируемой детали необходимо измерить расстояние между двумя плоскостями или между плоскостью и стенкой отверстия, вычерчивать контурный чертеж не нужно. В таких случаях измерение можно производить пользуясь натянутыми за экраном взаимно перпендикулярными металлическими нитями, которые являются исходными точками для измерения. Измеряемую деталь устанавливают на предметное стекло координатного 162
стола так, чтобы линии ее теневого контура были параллельны направлениям продольного и поперечного перемещения стола. Затем, вращая барабаны микрометрических винтов, подводят к линиям крестовины на экране линию теневого контура и совмещают их таким образом, чтобы линии теневого контура разместились посередине линий крестовины. Заметив показания на барабанах микрометрических винтов, изображение перемещают до совмещения следующей проекции контура, до которой производится измерение с крестовиной экрана, и снова замечают показания на барабанах микрометрических винтов. Разница этих показаний и будет являться действительным размером между двумя плоскостями или точками теневой проекции.
При измерении сложных деталей их контур сравнивают с контуром чертежа, вычерченного в масштабе. Установив соответствующий объектив, чертеж укрепляют на экран, а деталь устанавливают на предметное стекло координатного стола. Отфоку — сировав вертикальным перемещением стола контур измеряемой детали, совмещают его, поворачивая предметное стекло и вращая барабаны микрометрических винтов с чертежом. Если чертеж имеет сдвоенные линии, ограничивающие поля допусков, то контроль детали ограничивается проверкой того, чтобы линии теневого контура нигде не выходили за пределы поля, заключенного между двумя линиями чертежа.
Если чертеж ограничен только одной линией, определяющей номинальные размеры измеряемой детали, и если не удается совместить контур проекции по всему ее периметру с чертежом, отклонения определяют следующим образом. При параллельном отклонении перемещение координатного стола определяется как разность соответствующих отсчетов по барабанам микрометрических винтов. В случае, если направление отклонений не совпадает с направлением перемещения координатного стола, действительную их величину определяют измерением на экране расстояния от контурной линии чертежа до линии теневого контура детали с помощью прилагаемых к проектору стеклянных масштабных линеек. Полученный результат измерения делят на соответствующее увеличение объектива и получают действительное отклонение.
Большое влияние на точность измерений с помощью проектора оказывает точность выполнения увеличенных чертежей. Человеческий глаз не всегда может заметить разницу между линиями проекторного чертежа и линиями теневого контура детали (она меньше 0,3 мм). Поэтому чем выше точность выполнения чертежа, тем меньше накопленная погрешность измерения. Для повышения точности выполнения чертежей все построения нужно производить по точкам, полученным в результате математических расчетов. Нельзя при построении профиля пользоваться в качестве измерителей транспортирами и угольниками. Чертежи для проектора, выполненные на чертежной бумаге или кальке, пригодны только для одноразового пользования. Для длительного хранения они
не пригодны, так как в результате температурных колебаний и воздействия влажности фактические размеры на них меняются. Наиболее точные, не меняющие размеров, чертежи получают на органическом стекле при выполнении разметки на координатнорасточных станках. Для нанесения прямых линий пользуются координатными перемещениями стола и специальной чертилкой, острие которой совпадает с осью шпинделя расточного станка.
Окружности и дуговые участки выполняют с помощью специального приспособления (рис. 140), позволяющего нанести дугу любого радиуса из точки расположения координат центра
этого радиуса. Приспособление состоит из штанги 5, закрепленной неподвижно в кронштейне 1, движка 4 с чертилкой 6 и конусного хвостовика 2, с помощью которого приспособление
__ закрепляют в шпиндель
їй) — координатно — расточного станка. В исходном положении движка 4, когда он вплотную придвинут к кронштейну 1, ось чертилки 6 совпадает с осью шпинделя станка. Для настройки на требуемый радиус размечаемой дуги между кронштейном 1 и движком^ устанавливают набор концевых мер 3, равный размечаемому радиусу. Для исключения явления параллакса органическое стекло берется толщиной 1— 2 мм и закрепляется размеченной поверхностью к экрану.
Применение УСКП. Наряду со специальными методами контроля, в производственной практике, особенно при изготовлении деталей небольшими партиями, приходится иметь дело с измерениями, выполняемыми универсальными средствами, часто с применением геометрических и тригонометрических расчетов. С целью сокращения общего количества применяемых в производственных условиях универсальных средств контроля и наиболее полного оснащения средствами измерения предприятий серийного и мелкосерийного производства ведутся работы по созданию универсально — переналаживаемого контрольного комплекса (УСКП). Ряд элементов и узлов, входящих в такой комплекс, может получить применение и при измерениях, производимых при профильном шлифовании.
Одним из узлов, входящих в УСКП, является двухповоротный синусный столик (рис. 141), предназначенный для линейно-угловых измерений деталей в двух взаимно перпендикулярных пло — 164
Рнс. 141. Двухповоротный синусный столик |
скостях. Столик состоит из основания 9, нижней поворотной плиты 7 и верхней поворотной плиты 1. Поворотные плиты вращаются вокруг закаленных притертых осей — валиков 10 и 11, а стопорение поворота осуществляется гайкой-втулкой 12 с помощью рукоятки 13. Одной из ответственных деталей в столике являются ролики 5 и 8. К основанию 9 и поворотной плите 7 прикрепляются закаленные доведенные планки 4 и 6, являющиеся опорными поверхностями для роликов 5 и 8 и базами для установки блоков концевых мер при повороте синусного столика на угол. К верхней
Рис. 142. Схема контроля угла на синусном столике: 1 —■ блок концевых мер; 2 — синусный столик; 3 — индикаторная передача |
поворотной плите 1 прикреплены две Г-образные планки 2 и 3. В отличие от синусных линий по ГОСТ 4046—71 у рассматриваемого столика Г-образные планки изготовлены так, что плоскости, проведенное через их опорные поверхности, проходят точно через центры осей-валиков 10 и 11 на всем их протяжении. Такое расположение Г-образных планок позволяет косвенным путем проверять линейный размер прямолинейных отрезков между точками пересечения, образованными наклонными плоскостями. На верхней поворотной плите имеются продольные и поперечные Т-образные пазы и ряд резьбовых отверстий, что позволяет быстро и надежно крепить проверяемую деталь с помощью универсальных прижимов.
Контроль угла с помощью синусного столика производится по схеме, показанной на рис. 142. Контролируемую деталь крепят на верхней поворотной плите синусного столика. Блок концевых мер размером h рассчитывают по формуле h = L sin а (где L — расстояние между центрами ролика и оси-валика) и устанавливают под ролик синусного столика. Измерительной ножкой индикатора с ценой деления 0,001 мм проводят по поверхности контролируете
мой детали. Если деталь выполнена точно с углом а, стрелка индикатора будет находиться все время в нулевом положении. Если угол а выполнен с отклонениями, то индикатор покажет какую — то величину, например а на длине I (на концах контролируемой поверхности). Угол отклонения от а подсчитывается по формуле sin ах = all, где а1 ■— отклонение угла.
Основными погрешностями при контроле на синусном столике могут быть: отклонения в размере набора блока концевых мер;
отклонения размера синусного столика. Ориентировочно погрешность угла а, проверяемого на синусном столике с расстоянием L = 200 мм, составляет:
а, град…………………………… 0—15 15—30 30—45 45—60 60—80
Погрешность (±), с. . 3 5 7 12 38
Для контроля линейной величины отрезков между пересекающимися плоскостями синусный столик устанавливают на контрольную плиту. На верхнюю поверхность помещают проверяемую деталь, так чтобы одна из базовых поверхностей лежала на столике 1 (рис. 143, а), а другая упиралась в Г-образную планку 4.
Под ролик 3 устанавливают блок концевых мер 2, набранный в соответствии с заданным углом а. Ролик 5 столика упирается в плиту. Из тригонометрической зависимости образовавшихся прямоугольных треугольников следует, что линейная величина
_ В — R — (/ -4- k) cos а sin а ’
где В — расстояние от поверхности плиты до проверяемой плоскости детали; I — заданное чертежом расстояние от основания детали до точки пересечения плоскостей; k — расстояние от центра ролика до поверхности синусного столика; R — радиус ролика синусного столика.
Из приведенной выше зависимости
В = (/ — f k) cos а + a sin а + R.
Установив на плиту стойку с индикатором с помощью блока концевых мер, измерительный штифт выставляют на размер В.
Если контур детали образован рядом пересекающихся наклонных плоскостей (рис. 143, б) обработку производят последовательно каждой плоскости (аъ а2, а3, …, ап), устанавливая синусный столик на углы аи а2, а3, …, ап и выставляя соответственно размеры В1г В2, …, Вп. Размеры направляющих пазов (рис. 143, в) также можно измерять косвенным путем с помощью синусного столика. Для этого столик устанавливают на плиту и выставляют набором концевых мер на угол а (в нашем случае 60°). Деталь основанием устанавливают на поверхность синусного столика, а боковой стороной прижимают к Г-образному упору. Из тригонометрической зависимости образовавшихся треугольников т — R — ф (k — J — /) sin (90 — a) — j — cos (90 — a),
где m — расстояние от поверхности плиты до боковой поверхности направляющей; / — высота детали, заданная чертежом; В — расстояние от плоскости направляющей до оси паза, заданное чертежом; с — ширина паза направляющей.
Размер между сторонами пазов направляющих
^cosa,
где Е — расстояние между осями пазов направляющих, заданное чертежом.
На плиту устанавливают хблок плиток, равный т. По нему выставляют индикатор, измерительный штифт которого при контакте с угловой поверхностью направляющей показывает отклонения размера т. Аналогично измеряют расстояние р. Одновременно с проверкой размера по отклонениям стрелки индикатора в период перемещения его _по плоскости направляющей определяется погрешность шлифования угла паза.
При выполнении работ по профильному шлифованию может быть использован и другой узел УСКП — универсальные центры. Универсальные центры предназначены для контроля радиального и торцового биения детали и измерения размеров между пазами и выступами цилиндрических деталей. Кроме того, центры применяются также при измерении межосевых расстояний.
Центрами (рис. 144) можно пользоваться, располагая их на нижнюю и боковую опорные поверхности в горизонтальном положении и устанавливая их на торец в вертикальном положении. Таким образом, универсальными центрами можно производить
измерения в горизонтальной и вертикальной „плоскостях. Универсальные центры крепят в пазах плиты комплекса УСКП болтами 7. На корпусе 6 установлены две призмы 1 и 4, оси которых находятся на одной высоте. В призмы устанавливают скалки 2 и 3, которые крепят прижимами 5. При пользовании центрами в вертикальном положении скалки 2 и 3 при их откреплении могут упасть. Чтобы этого не произошло, в нижней части призм предусмотрены пазы с закрепленными в них на клею пластмассовыми вкладышами, выполняющими роль тормозов. Такое решение конструкции центров значительно упрощает их эксплуатацию.
В центрах можно производить следующие операции: контроль параллельности плоскостей относительно оси; измерение расстояния между плоскостями, перпендикулярными оси центров детали; контроль параллельности осей отверстий; контроль радиального и торцового биения.
В процессе эксплуатации область использования центров может быть значительно расширена.
Для контроля неперпендикулярности двух плоскостей в УСКП применяется универсальный угольник оригинальной конструкции. Угольник состоит из основания 4 (рис. 145, а) имеющего паз
типа ласточкина хвоста, по которому перемещается ползун 5, несущий на себе жесткий упор 1 и зажим 2. В зажим винтом 3 закрепляют измерительную головку (индикатор) с присоединитель-
Рис. 145. Универсальный угольник |
ным диаметром 8 мм. На ползуне нанесены миллиметровые деления, позволяющие установить жесткий упор 1 на необходимое расстояние от индикатора. Ползун 5 крепится двумя винтами 6. Установка индикатора на ноль производится по эталонному
170
цилиндру или лекальному угольнику. Схема измерения универсальным угольником показана на рис. 145, б. В процессе измерения индикатор показывает линейную величину отклонения от перпендикулярности проверяемой плоскости.
Кубик (рис. 146) является элементом вспомогательной оснастки, входящей в комплекс, и применяется для закрепления деталей при контроле различных линейных параметров: смещения плоскостей, расстояний между плоскостями, симметричности отверстия и плоскостей относительно оси других отверстий, высоты детали и т. п.
Рис. 146. Кубик для закрепления деталей при измерениях |
Кубик состоит из корпуса 5, по оси которого расположены три точных отверстия под сменные втулки. В них вставляют различные оправки, применяемые для точного базирования контролируемых деталей. Закрепляются детали на кубике универсальными прижимами, состоящими из болтов 2, планки 4, устанавливаемой на требуемую высоту винтом 3, и гайки /, с помощью которой зажимается планка 4. Универсальные прижимы устанавливают болтом 2 в Т-образные пазы, предусмотренные для них на всех гранях кубика, а также на других позициях измерительного комплекса.
Все стороны кубика взаимно перпендикулярны, а расстояния от осей, расположенных в средней части кубика отверстий, до двух параллельных рабочих поверхностей строго одинаковы. На гранях кубика намаркированы действительные значения размеров между его поверхностями и размер от оси установочных отверстий до боковых поверхностей, что упрощает ведение под-
счетов при измерениях. В корпусе имеются резьбовые отверстия для дополнительных винтов, закрепляющих проверяемые детали на кубике.
Все основные измерения, предусмотренные для выполнения элементами комплекса (например,- измерение расстояний между плоскостями или осями отверстий, деление, определение несоос — ности), производят с помощью индикаторной передачи, показанной на рис. 147.
Передача состоит из неподвижной колодки 9, скрепленной с ножкой 10, ПОДВИЖНОЙ колодки 4, подвешенной к неподвижной колодке на плоских пружинах 8, закрепляемых планками 1, и опоры 3, находящейся под воздействием измерительной головки 7. В подвижную колодку 4 устанавливают сменные измерительные наконечники 2. Благодаря тому, что показания измерений от наконечников 2 к головке 7 передают через плоские пружины, изменение длины и формы наконечников не влияет на точность измерения. В индикаторной передаче может быть использована измерительная головка с любой точностью отсчета, имеющая присоединительный диаметр 8 мм. Присоединительному размеру головки соответствует отверстие в зажиме 5, куда головка вставляется и где она зажимается винтом 6. Посредством ножки 10 передача может закрепляться в хомутике стойки 11 любой существующей конструкции.
Измерение радиусов как правило ведут геометрическим методом. Только для измерения малых радиусов имеются специальные оптические головки, входящие в комплект оснащения измерительных микроскопов: .
где L — длина хорды; h — высота сегмента (стрелки) (рис. 148, а).
Размеры L и h могут быть определены в зависимости от размеров и конфигурации измеряемой детали. При снятии данных для подсчета радиуса посредством зубомера вертикальную ли-
нейку его устанавливают на произвольный размер h и, приложив ее к подлежащей измерению дуге, подводят по горизонтальной линейке губки до соприкосновения с окружностью и фиксируют полученные показания.
Отличаясь сравнительно высокой точностью, этот метод измерения обладает большими недостатками. Основным из них является влияние на результаты измерения местной погрешности профиля, что сказывается на результатах расчета. Для устранения этого недостатка производят несколько измерений с изменением величины h и затем определяют среднюю арифметическую величину подсчета, которую и принимают как действительный размер радиуса. Вторым недостатком этого метода является громоздкость и сложность расчетов радиуса. Для упрощения формула несколько преобразована и геометрический мегод заменен тригонометрическим:
откуда