МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ. ПРИТЕРТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Контроль размеров и формы поверхностей. При контроле при­тертых поверхностей, в том числе отверстий, валов, и т. д., при­меняют различные методы измерения: абсолютный и относи­тельный, прямой и косвенный, дифференцированный и комплекс­ный, контактный и бесконтактный.

При абсолютном методе измерения искомую величину опре­деляют непосредственно, в то время как при относительном — — путем сравнения с установочной мерой или деталью-образцом. Измерение по абсолютному методу производят с помощью инст — риментов и приборов, основанных на использовании штриховых мер длины (измерительные микроскопы, оптические измеритель­ные приборы, длиномеры и др.).

Прямой и косвенный методы измерения характеризуют спо­соб получения искомой величины непосредственно или путем из­мерения других величин. Измерения могут производиться с по­мощью приборов, работающих но принципу как абсолютного, так и относительного методов измерения. Дифференцированный и комплексный методы отличаются характером измерения слож­ных величин либо отдельно но первому методу, либо комплексно по второму.

В зависимости от характера взаимодействия измерительных средств и измеряемых поверхностей — наличия или отсутствия между ними контакта — различают контактный и бесконтактный методы измерения. Для контроля при притирке поверхностей применяют: лекальные линейки, контрольные стекла, индикато­ры, миниметры, плоскопараллельные концевые меры длины, мик­рометры, предельные калибры, оптиметры, специальные и пнев­матические приборы и т. д. Лекальные линейки служат для про­верки прямолинейности поверхностен по методу просвета и по методу пятен на краску. С помощью лекальной линейки можно обнаружить отклонение реальной поверхности от геометрической поверхности до 2—6 мкм. Лекальные линейки при длине рабочей поверхности до 125 мм имеют допустимую непрямолинейнпс. ть: 0,6 мкм нулевого класса и 1,6 мкм первого класса. При длине ра­бочей поверхности от 200 до 300 мм допустимая непрямолиней — иость их соответственно 1,6 и 2,5 мкм.

Прямолинейность поверхности контролируют лекальными ли­нейками на просвет (рис. 65). Линейку прикладывают рабочей

Рис. 65 Схемы определения величины световой щели (я) и ее контроля (б): / — лекальная линейка; 2 — измеряемая поверхность; 3 — просвет; 4 — концевые меры

кромкой к измеряемой поверхности. За линейкой на уровне глаз контролера помещают источник света и определяют величину просвета между линейкой и проверяемой поверхностью по «эта­лону просвета» (рис. 65, а). Величина просвета и его неравно­мерность показывают непрямолиненность поверхности (рис. 65,6). По этому методу можно обнаружить прямолинейность в пределах 2—3 мкм.

При проверке притертых поверхностей методом «пятен на краску» на рабочую поверхность линейки наносят тонкий слой краски. Линейку кладут на проверяемую поверхность и слегка перемещают. Затем линейку снимают и определяют на проверяе­мой поверхности число пятен касания (пятна со следами краски) на площади 25 X 25 мм. Чем больше количество пятен, тем по­верхность точнее. Количество пятен указывается в технических условиях или чертеже обрабатываемой детали и обычно состав­ляет 25, 16, 10, 6.

При контроле поверхностей большой длины или отдельных участков, находящихся вне горизонтальной плоскости, применя­ют поверочные плиты. Контроль ведется методом «пятен на крас­ку», аналогично контролю линейками. Контроль методом «пятен на краску» часто используют для проверки качества притирки конических поверхностей. Калибр предварительно очищают от масла и промывают, затем на его коническую поверхность нано­сят слой краски, вводят его в коническое отверстие и поворачи­вают в ней на 3/4 оборота. При этом краска должна покрыть всю коническую поверхность, если выдержана конусность у пробки и втулки.

В качестве краски при этом методе контроля применяют тер­мическую лазурь, типографскую краску и др., которые растира­ют с вазелином и маслом. Краску следует наносить марлевым тампоном (марлю свертывают в четыре-пять слоев, а внутрь кла­дут краску) или губкой, которую пропитывают краской и завер­тывают в марлю, свернутую в два-три слоя. В этих случаях на поверхности остается равномерный слой краски. При достаточ­ном навыке можно безошибочно нанести слой краски толщиной ) мкм. К недостаткам контроля по краске относятся: низкая про­изводительность и загрязненность рабочего места.

Контрольные стекла служат для более точного контроля по­верхностей так называемым интерференционным методом; они имеют непрямолинейность менее 0,1 мкм. Если контрольное стек­ло положить на тщательно обработанную поверхность детали, то на поверхности стекла можно увидеть разноцветные полосы: красные, зеленые, фиолетовые и др. По форме и расположению полос можно судить о правильности формы проверяемой поверх­ности и измерять отклонения последней от геометрической. По­явление при этом параллельных полос (рис. 66, а) свидетельст­вует о том, что поверхность детали имеет неплоскостиость 0,1 мкм.

При наличии вогнутости или выпуклости поверхности на ней появляются кольца или дуги. Если при нажиме на одну сторону контрольного стекла интерференционные линии оказываются направленными выпуклостью от ребра клина, то проверяемая поверхность выпукла (рис. 66, б). Если интерференционные ли­нии направлены выпуклостью к ребру клина, то имеет место вог­нутость (рис. 66, в). Неплоскостиость определяется умножением числа промежутков между красными полосами на длину полу­волны (0,3 мкм). Для полного контроля поверхности необходимо проверять ее в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Плосконараллельпые концевые меры длины (измерительные плитки) используют для измерения размеров точной детали или калибра, установки различных измерительных инструментов и приборов на нулевое деление, проверки размеров калибров путем их сравнения на приборах с соответствующим блоком плиток и т. п. Подбором плоскопараллельных концевых мер длины можно составить любой линейный размер с точностью до 0,001 мм.

Рис. 66. Схемы расположения интерференционных полос при проверке не — плоскостности контролируемой поверхности колец контрольными стеклами:

а — неплоскостность детали равна неплоскостности стекла; б — выпуклость;

в — вогнутость

Микрометрические инструменты (микрометр, микрометриче­ский нутромер и глубинометр и др.) применяют при абсолютных измерениях наружных и внутренних поверхностей, а также усту­пов, впадин и др. Точность измерения этими инструментами 0,001 мм.

Миниметры и индикаторы относят к рычажным измеритель­ным инструментам и применяют для относительных измерений линейных размеров поверхностей. Рычажные механические ин­струменты подразделяют на рычажные, зубчатые, рычажно­зубчатые, рычажно-винтовые или рычажно-микрометрические и рычажно-поршневые. Они характеризуются контактным методом измерения. Более высокую точность измерения имеют приборы с. рычажно-зубчатой передачей. Точность измерения этими инст­рументами составляет 0,001 мм.

Для измерения диаметров и отклонения формы прецизион­ных деталей применяют приборы с пружинной передачей, обла­дающие высокой стабильностью и точностью показаний. Широ­кое распространение получили приборы зтой группы, построен­ные по принципу микрокатора и его разновидности — оптикатора. При этом отклонения формы определяют косвенным путем, т. е. по результатам измерения деталей в различных сечениях (кроме, огранки и изогнутости). Микрокаторы (рис. 67, а) имеют пружи­ну из бронзовой ленты, толщина которой составляет несколько микрометров, а ширина — несколько сотых миллиметра. Завивка пружины осуществляется путем вращения се средней части при
зажатых концах, шаг спирали равен нескольким миллиметрам. Микрокатор работает следующим образом. При движении изме­рительного стержня 1 благодаря повороту углового рычага 2 пру­жина 3 растягивается, в результате чего соединенная с ней стрел­ка 5 поворачивается относительно шкалы 4. Для исключения трения измерительный стер­жень 1 подвешен на двух плоских пружинах 6. Опти — каторы (рис. 67,6) отлича­ются от микрокатора тем, что вместо стрелки на пру­жине 3 приклеено зеркало 7, отражающее свет, идущий от осветителя 8 к шкале. От­раженный луч проходит под углом, в 2 раза превышаю­щем угол поворота зеркала; поэтому передаточное отно­шение прибора увеличивает­ся вдвое по сравнению с микрокатором. Отечествен­ной промышленностью вы­пускаются микрокаторы ти­па 01-ИГП, 02-ИГП и опти — каторы типа 01II, 02П, 05П с ценой деления от 0,0001 до 0,0005 мм. Оптикаторы слу­жат для относительного линейного измерения деталей с плоски­ми, цилиндрическими и сферическими поверхностями с точ­ностью до 0,001 мм. С помощью оптикаторов осуществляется измерение калибров, концевых мер длины, а также деталей высокой точности. В зависимости от конструкции стойки опти­метры бывают вертикальные и горизонтальные. Цена деления шкалы оптиметра 0,001 мм; погрешность показаний составляет 0,0002—0,0003 мм.

Огранку в производственных условиях контролируют универ­сальными измерительными средствами. При этом определяют разность между наибольшим и наименьшим показаниями прибо­ра при повороте детали в призме.

Для деталей, имеющих правильную трехгранную форму, ог­ранка е3= для пятигранных детален е5 = —, где Лбо и Л90 — 3 2

разность между максимальными и минимальными показаниями прибора при вращении детали в призме соответственно с углами 60 и 90°. При контроле неравносторонней огранки в призме этот метод имеет большие погрешности. Рекомендуется применять призму с углом 90°, так как в ней одинаково выявляется огранка деталей трехгранной и пятигранной формы, встречающихся в

производстве наиболее часто. Призма с углом 60° может служить для измерения огранки с числом граней, кратным 8, 9, 15 и г. д., причем огранка выявляется при трехкратном увеличении.

Эти методы контроля малопроизводительны, так как при не­обходимости контроля диаметра детали в нескольких продоль­ных и поперечных сечениях затрачивается много времени на пе­реход от одного контролируемого сечения к другому, на анализ измерения, сравнение полученных погрешностей с допустимыми и др.

Пневматические измерительные приборы нашли более широ­кое применение в различных отраслях машиностроения с круп­носерийным и массовым характером производства. Принцип ра­боты этих приборов (рис. 68, а) заключается в том, что давление Рн воздуха в нижней камере зависит от соотношения площадей поперечных сечений отверстий S и S2.

В зависимости от площадей *Sj и S2 при постоянном давлении рн изменяется давление рн. Контролируя изменения рн, можно из­мерять различные линейные величины.

Пневматические приборы разделяют на манометрические (от­клонение размеров регистрируется с помощью манометра) и ра — тометрические (отклонения размеров регистрируется с помощью измерения расхода воздуха).

В производственных условиях наибольшее распространение получили ратометрические приборы, представителем которых яв­ляется пневматический длиномер завода «Калибр» (рис. 68, б).

Рис. 68. Схемы: а — пневматического измерительного устройства; б — пневматического длиномера завода *Калибр»

От воздушной сети сжатый воздух через стабилизатор 1 давле­ния направляется в указатель расхода воздуха, состоящий из ко­нической стеклянной трубки 2 и металлического поплавка 4. Расход воздуха зависит от диаметра отверстия сопла 5, а также зазора между торцом сопла и контролируемой поверхностью. 124

Так как диаметр отверстия сопла является постоянной величи­ной, то расход воздуха, а следовательно, и изменение давления в конусной трубке будут зависеть от зазора между соплом и де­талью. Положение поплавка в конической трубке зависит от давления воздуха — при увеличении измеряемого зазора расход воздуха увеличивается и поплавок поднимается, при уменьше­нии измеряемого зазора поплавок опускается. Зная изменение измеряемого зазора и соответствующий этой величине ход по­плавка в конической трубке, можно проградуировать шкалу 3 в линейных величинах. Завод «Калибр» выпускает пневматичес­кие длиномеры типа «ДП» с трубками конусностью 1 : 400 и 1 : 1000.

При контроле прецизионных деталей применяют как одно­блочные (для измерения одного размера), так и многоблочные пневматические приборы типа 325 с отсчетным устройством (для измерения до десяти размеров).

Техническая характеристика отсчетного
устройства типа 325

Давление воздуха в сети, кгс/см2……………………………….

Длина рабочей части шкалы, мм……………………………….

Точность измерения (мм) с трубкой конусностью: •

1 :430……………………………………………………………………..

I : 1000 ………………………………………………………………………………….

Наибольшая возможная точность измерения, мм Габаритные размеры, мм: отсчетного устройства:

длина………………………………………………………………….

ширина………………………………………………………………..

высота………………………………………………………………..

блока редукторов и фильтров:

длина………………………………………………………………….

ширина………………………………………………………………..

высота…………………………………………………………………

Приборы настраивают по образцам или специальным калиб­рам (эталонам), изготовляемым с точностью 0,2—0,3 мкм. Схе­мы контроля отклонений диаметра и формы валов и отверстий с помощью пневматических приборов показаны на рис. 69. Измерительная головка представляет собой калибр-скобу (рис. 69, а) или калибр-пробку (рис. 69, б), сопла 1 и 2 которого выполнены в виде узкой прямоугольной щели шириной 0,1 — 0,3 мм.

Изогнутость оси контролируют калибр-пробкой с одним из­мерительным соплом посередине (рис. 69, в). В процессе измере­ния деталь поворачивают и измеряют расстояние между соплом и стенкой отверстия. Отклонение определяется разностью пока­заний по шкале прибора. Данную схему измерения изогнутости оси в основном применяют при измерении глубочих отверстий не­большого диаметра (1—9 мм), длиной (8 VlO)d. Для контроля изогнутости оси отверстий диаметром свыше 10 мм можно ис-

т:

inиіі.:<пк, тп> калибры с двумя измерительными соплами, распо — .н<<ж«’1 ніыми на некотором расстоянии друг от друга. Точность її »м г рения подобными приборами с передаточным отношением I : 1000 мм составляет 0,5 мкм.

В лабораторных условиях для определения отклонений фор­мы реальных наружных и внутренних поверхностей цилиндри­ческих деталей путем записи в увеличенном масштабе отклоне-

ний от геометрической формы применяют прибор Г18, точность измерения которым достигает 0,1 мкм.