КОНТРОЛЬ КОНТУРОВ И РАЗМЕРОВ. ПРИ ПРОФИЛЬНОМ ШЛИФОВАНИИ

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