Калибр скоба определение. Предельные калибры
Предельные гладкие нерегулируемые калибры для контроля отверстий диаметром от 0,1 до 360 мм и валов от 1 до 360 мм изготавливаются (ГОСТ 2015-84 Калибры гладкие нерегулируемые. Технические требования.) для контроля изделий 6 и более грубых квалитетов. По ГОСТ 24853-81 «Гладкие калибры для цилиндрических отверстий и валов. Виды» предусмотрено для вала изготовление четырех видов калибров и шести видов контркалибров, а для отверстия - двух видов калибров.
По рабочим поверхностям калибры классифицируются (ГОСТ27284-87 «Калибры. Термины и определения»:
Гладкие; конусные; резьбовые; цилиндрические резьбовые; конусные резьбовые; шпоночные; шлицевые; профильные.
По назначению:
Проходные; непроходные; поэлементные; комплексные; рабочие; приемные; контрольные; установочные; сортировочные; глубины (высоты); расположения.
По конструктивным признакам:
Калибр-пробка; калибр-скоба; калибр-кольцо; калибр-втулка; нерегулируемый калибр; регулируемый калибр; полный; неполный; однопредельный; двупредельный; односторонний двупредельный; двусторонний двупредельный.
Кроме стандарта в зависимости от потребностей и условий работы каждый вводит какую вздумает классификацию. Например, по числу одновременно контролируемых элементов:
Элементные;
Комплексные. Элементные калибры предназначаются для контроля отдельных линейных размеров или угловых величин деталей. Комплексные калибры для одновременного контроля нескольких элементов.
По условиям оценки годности детали:
Нормальные;
Предельные.
По технологическому назначению в соответствии с местом и характером использования калибры подразделяются на следующие основные группы:
Рабочие калибры - для контроля деталей непосредственно на рабочих местах в процессе их изготовления;
Приемные калибры - для контроля изделий представителем заказчика;
Контрольные калибры - для контроля рабочих или приемных калибров (скоб или колец).
По конструктивным признакам: жесткие, регулируемые, односторонние, двусторонние.
По характеру контакта между проверяемыми изделием и калибром различают калибры с поверхностным, линейным и точечным контактом
5 Нормальные и предельные калибры.
Нормальным калибром называется такой калибр, который воспроизводит заданный линейный или угловой размер и форму сопрягаемой с ним поверхности контролируемого элемента (ГОСТ 27284). Нормальные калибры представляют собой стальные пластины толщиной 1,5...5 мм с точно выполненным фасонным рабочим контуром, например, эвольвентным. О годности деталей судят на основании субъективных ощущений контролирующего (так как нормальный калибр для отверстия должен быть проходящим без усилия, но и без зазора) или по равномерности зазора, который образуется между проверяемым профилем и рабочим профилем нормального калибра. Чем меньше протяженность и величина получающихся между ними зазоров, которые оценивают «на просвет» или «на краску» (по оставляемым следам слегка смазанного шаблона при использовании, например, конических калибров) либо с помощью набора щупов, тем выше точность изготовления. В промышленности шаблоны широко применяют при обработке криволинейных контуров и фасонных поверхностей: полостей ручьев в штампах объемной штамповки, пресс-формах, кокилях, формовочных моделей, направляющих треугольного или трапецеидального сечения, соединений типа «ласточкин хвост», при изготовлении фасонного режущего инструмента (различные фрезы, резцы) и т. п.
К общим шаблонам относят угловые, радиусные, галтельные и др. Контурные шаблоны воспроизводят конфигурацию различных фасонных поверхностей в плане, профильные - в поперечном сечении.
Предельные калибры изготовляют попарно. Один из них называется проходным, а другой непроходным. Для внутренних измерений проходной калибр выполняют по наименьшему, а непроходной - по наибольшему предельным размерам. Для наружных измерений проходной калибр выполняют по наибольшему, а непроходной - по наименьшему предельным размерам. Проверяемое изделие считают годным, если проходной калибр проходит, а непроходной калибр не проходит в проверяемое изделие. Как исключение, в отдельных случаях, например при контроле резьбы, за счет сбега резьбы калибра допускается частичное вхождение непроходного калибра в изделие.
6 Рабочие и контрольные калибры.
Рабочие предельные калибры проходные и непроходные используются рабочими и контролерами для проверки годности деталей. Проходной калибр должен проверять по поверхности, а непроходной – по точкам. С помощью нормальных калибров определяют годность детали по степени контакта калибра с деталью и контроль с их помощью представляет определенные трудности.
В связи со значительной трудоемкостью проверки исполнительных размеров калибров-скоб в процессе их доводки при изготовлении и для быстрого определения момента полного изнашивания проходных калибров-скоб в процессе эксплуатации делаются гладкие контрольные калибры (контркалибры).
К контрольным калибрам относятся:
Контркалибры для контроля новых проходных калибров (К-ПР);
Контрольные калибры для контроля новых непроходных калибров (К-НЕ);
Контркалибры для контроля износа в процессе эксплуатации рабочих проходных калибров (К-И).
Контркалибры имеют форму гладких калибров-шайб или обычных гладких калибров-пробок. Калибры К-ПР и К-НЕ являются проходными по отношению к контролируемым ими калибрам, а калибр К-И непроходной. Допуски контрольных калибров не только должны быть меньше допусков контролируемых ими калибров, но расположение их полей должно быть увязано с расположением полей допусков рабочих и приемных калибров, а также изделий. Взамен контркалибров допускается пользоваться аттестованными образцами изделий.
7 Принцип проектирования рабочих поверхностей калибров.
В основу конструирования гладких калибров положен принцип подобия (принцип Тейлора), по которому проходные калибры должны являться прототипами сопрягаемой детали и контролировать в комплексе все связанные друг с другом размеры проверяемого изделия и погрешности данной простой или сложной (шлицевой) поверхности. Непроходные калибры должны иметь контакт, приближающийся к точечному, чтобы проверять у каждого элемента раздельно, не нарушен ли его непроходной предел.
Такой метод проверки является наиболее надежным с точки зрения требований взаимозаменяемости, особенно при контроле изделий сложной формы, когда необходима уверенность в том, что отклонения всех составляющих размеров ограничиваются полем суммарного допуска, если эти отклонения не оговорены особо, например, отклонения параметров резьбы, а также отклонения от круглости и концентричности гладких изделий. В соответствии с принципом подобия проходные гладкие калибры-пробки имеют полную цилиндрическую форму, а проходные резьбовые - полный профиль резьбы и длину, равную длине свинчивания, что необходимо для обеспечения поверхностного контакта по всей измеряемой поверхности.
Если непроходные калибры изготовляют с полной цилиндрической формой, так же как и проходные, то не будет гарантии в том, что размеры изделий не выйдут за установленные пределы, так как отклонения от правильной геометрической формы в этом случае не ограничиваются полем допуска и могут достигнуть произвольного значения.
Строгое соблюдение принципа Тейлора сопряжено с определенными практическими неудобствами. Например, использование проходного калибра-кольца при обработке вала требует при каждой промежуточной проверке размера вала снятия его с центров. Поэтому на практике часто применяют калибры с одинаковой конструктивной формой проходной и непроходной сторон. При этом проходные пробки всегда имеют увеличенную длину по сравнению с непроходными пробками. Поэтому при применении стандартных калибров будет иметь место некоторое расширение предписанных полей допусков. Но это не должно вызывать особых опасений, так как существующая система допусков и посадок, так же как и контроль деталей калибрами с полной цилиндрической формой, проверена долголетней практикой машиностроения.
Непроходные резьбовые калибры в соответствии с принципом подобия проверяют только собственно средний диаметр, для чего они имеют укороченный профиль резьбы, что способствует уменьшению влияния погрешностей угла профиля, и уменьшенное число витков (до трех), что способствует уменьшению влияния накопленной погрешности шага.
Калибрами называются бесшкальные меры, которые предназначены для контроля размеров, формы и расположения поверхностей деталей. По методу контроля калибры делят на нормальные и предельные. Нормальные калибры копируют размеры и форму изделий.
Предельные калибры воспроизводят размеры, соответствующие верхней и нижней границам допуска на изделие. При контроле используют проходной и непроходной предельные калибры. По конструкции предельные калибры делят на нерегулируемые и регулируемые. Регулируемые калибры позволяют компенсировать их износ или устанавливать калибр на другой размер; предельные калибры могут быть однопредельными и двухпредельными, объединяющими проходной и непроходной калибры. Оба предельных калибра могут быть расположены с одной стороны. В этом случае предельные калибры называют односторонними.
Комплексные калибры (рис. 1.26) предназначены для контроля нескольких размеров изделия (например, деталей шлицевого соединения).
Дифференциальные калибры (рис. 1.27) позволяют контролировать только один размер (например, калибр для контроля ширины шпоночного паза).
По назначению различают рабочие калибры для контроля изделий при изготовлении; калибры контролера (для проверки изделий работниками службы технического контроля); приемные калибры для контроля изделий заказчиком; контрольные калибры для проверки размеров рабочих и приемных калибров. В качестве калибра контролера используют частично изношенные проходные и неизношенные непроходные калибры.
На калибры наносят маркировку, в которой указывают параметры контролируемых деталей: номинальный размер, обозначение поля допуска и предельные отклонения.
Нормальные калибр-шаблоны (рис. 1.28) применяют для контроля размеров и формы изделий сложного профиля. Шаблоны 1 могут прикладываться к проверяемому профилю изделия 2 (рис. 1.28, а) или накладываться на изделие 2 с совмещением профилей (рис. 1.28, б). В первом случае отклонение профиля изделия от профиля шаблона определяют на «краску», если отклонение менее 3 мкм, или на просвет, если отклонение больше 3 мкм. При проверке на «краску» поверхность шаблона покрывают тонким слоем краски и прикладывают его к изделию. По отпечатку краски на поверхности проверяемого изделия судят о плотности прилегания шаблона.
При контроле изделия путем совмещения профилей отклонение профиля определяют при помощи индикатора (см. рис. 1.28, б). Индикатор применяют в тех случаях, когда величина отклонения составляет не более 5 мкм в большую или меньшую сторону, если эта величина больше, то отклонение оценивают визуально.
Для определения радиусов закруглений от 1 до 25 мм применяют радиусные шаблоны (рис. 1.29), которые представляют собой стальные пластины с профилем дуги окружности соответствующего радиуса. Они комплектуются в наборы, состоящие из пластин с выпуклыми 1 или вогнутыми 3 профилями. Пластины собирают в обойму 2. При контроле радиусные шаблоны, как правило, прикладывают к профилю изделия. Если в сопряжении нет зазора, то радиусы изделия и шаблона равны.
Щупы
Достаточно распространенным инструментом являются щупы, которые представляют собой набор пластин определенной толщины (рис. 1.30). Щупы являются нормальными калибрами при проверке зазоров между поверхностями, они выпускаются с номинальными размерами 0,02… 1,0 мм, с градацией через 0,01 и 0,05 мм. По длине различают щупы двух исполнений: 200 и 100 мм. Щупы длиной 100 мм изготавливают как в виде отдельных пластин, так и в виде наборов, а при длине 200 мм — только в виде отдельных пластин. При измерении зазора в него вводят щуп или набор щупов. При измерении щуп должен перемещаться в зазоре с небольшим усилием, т. е. он не должен проваливаться в зазор и перемещаться свободно.
При измерении зазоров щупом следует выполнять ряд правил:
Перед измерением зазора убедиться в плавности перемещения пластин щупа;
Если перемещение пластин в зазоре затруднено, то их следует слегка смазать;
Величину зазора определять по суммарной величине набора пластин щупа, полностью вошедших в зазор по всей его длине;
При измерении величины зазора не прикладывать к щупу больших усилий во избежание поломки пластин или их деформирования.
Калибр-скобы
Наиболее распространенными предельными калибрами являются калибр-скобы для контроля гладких валов и калибр-пробки для контроля гладких отверстий.
Калибр-скобы имеют различные конструкции (рис. 1.31). Их изготавливают одно- и двусторонними из листового материала (рис. 1.31, с, б). Такие скобы применяют для валов диаметром от 1 до 500 мм. Для контроля валов диаметром от 3 до 100 мм применяют скобы, изготовленные из штампованных заготовок. Такие скобы обладают повышенной износостойкостью и долговечностью.
Штампованные скобы изготавливают, как правило, односторонними (рис. 1.31, в), а также со сменными измерительными губками (рис. 1.31, г).
Повышенная долговечность этих скоб по сравнению со скобами из листовых заготовок объясняется их повышенной жесткостью и более широкой измерительной рабочей поверхностью.
Калибр-пробки
Калибр-пробки для контроля отверстий небольшого диаметра (1 …3 мм) изготавливают двусторонними со вставками из калиброванной проволоки (рис. 1.32, а).
Двусторонние калибр-пробки , имеющие вставки с коническими хвостовиками (рис. 1.32, б), применяют для контроля отверстий диаметром от 3 до 50 мм. Длина проходного калибра у этих пробок больше, чем длина непроходного. Для этих же размеров иногда применяют односторонние пробки, у которых проходной и непроходной калибр расположены по одну сторону рукоятки, однако такие пробки сложны в изготовлении и не позволяют контролировать неглубокие глухие и длинные отверстия, поэтому они используются редко.
Для контроля отверстий диаметром от 50 до 100 мм применяют двусторонние пробки с насадками (рис. 1.32, в), имеющие полный профиль. Пользование такими калибрами затруднительно из-за их большой массы, поэтому при контроле отверстий большого диаметра чаще используют пробки с неполными профилями. Калибр-пробки с неполным профилем изготавливают двусторонними из листовых заготовок, их применяют для контроля отверстий с размерами от 50 до 250 мм. Калибр-пробки с неполным профилем могут изготавливаться и односторонними.
Контроль отверстий диаметром от 250 до 1000 мм производят предельными нутромерами или штихмассами. У нутромеров измерительные поверхности выполняют цилиндрическими, а у штихмассов — сферическими. Штихмассы и нутромеры применяют в виде комплектов, состоящих из двух калибров — проходного и непроходного.
Для проверки наружных диаметров деталей, изготовленных по допускам, пользуются предельными калибрами-скобами.
Предельные скобы
При измерении наружного диаметра детали (рис. 59) проходная сторона скобы должна легко находить на измеряемую деталь под собственным весом, а непроходная сторона - не должна находить на нее.
Рис. 59 Поверка наружного диаметра двусторонней предельной скобой
Если измеряемый валик проходит в большую сторону скобы, следовательно, его размер не превышает допустимого, а если нет - значит размер его слишком велик. Если же валик проходит также и в меньшую сторону скобы, то это значит, что его диаметр слишком мал, т. е. меньше допустимого - такой валик является браком.
Односторонние скобы
Рис 60. Односторонняя предельная скоба
Для измерения валов большого диаметра, вместо двусторонних скоб применяют односторонние (рис. 60), у которых обе пары измерительных поверхностей находятся одна за другой. Передними измерительными поверхностями такой скобы проверяют наибольший допускаемый диаметр детали, а задними - наименьший.
Эти скобы имеют меньшую массу и значительно ускоряют процесс контроля, так как для измерения достаточно один раз наложить скобу на проверяемую деталь.
Регулируемые скобы
Рис. 61. Регулируемая предельная скоба
На рис. 61 показана регулируемая предельная скоба. У этих скоб при их износе путем перестановки измерительных штифтов можно восстановить правильные размеры. Кроме того, их можно отрегулировать для заданных размеров и таким образом небольшим набором скоб проверять большое количество размеров.
Для перестановки на новый размер нужно ослабить стопорные винты 1 на левой губке, соответственно передвинуть измерительные штифты 2 и 3 и снова закрепить винты 1.
Данная статья носит справочный харктер. Технологии производства резьбовых калибров , описанные в данной статье, могут отличаться от технологий производства, применяемых на ЮУИЗ "КАЛИБР".
С полным ассортиментом калибров производства ЮУИЗ "КАЛИБР" вы можете ознакомиться в разделе КАЛИБРЫ нашего сайта.
Основные положения
Технология производства резьбовых калибров зависит от назначения, конструкции, их основных параметров и профиля резьбы, а также размера партии. Наиболее важным является детальное рассмотрение технологических процессов изготовления резьбовых пробок и колец, т. е. широко распространенных средств для контроля резьбы в приборостроении и машиностроении.
Весьма существенной частью технологического процесса является обработка резьбы с требуемой чистотой поверхности и точностью элементов резьбового профиля. Чистота рабочих поверхностей резьбы должна быть у рабочих резьбовых калибров не ниже 10-го класса и у контрольных - не ниже 11-го класса по ГОСТ 2789-73 (взамен ГОСТ 2789-59). Нерабочие поверхности, смежные с рабочими, должны иметь следующую чистоту:
- по наружному диаметру (у пробок) - не ниже 9-го класса;
- по внутреннему диаметру (у колец) - не ниже 8-го класса.
Получение точного профиля наружной резьбы калибров основано главным образом на применении прецизионных резьбошлифовальных станков. Некоторые специфические особенности технологии проходных и непроходных резьбовых калибров обусловлены различием их резьбовых профилей.
Материалом для изготовления резьбовых калибров чаще всего служат легированные инструментальные стали марок X и ХГ, мало деформирующиеся при термической обработке. Значительно реже для резьбовых калибров применяют высокоуглеродистые инструментальные стали марок У10А и У12А.
Технологический процесс изготовления резьбовых пробок
В зависимости от величины шага резьбы пробок существуют три основные схемы технологического процесса образования резьбы пробки:
- для шага от 0,2 до 0,4 мм - нарезание и доводка (полировка);
- для шага от 0,45 до 1,75 мм - шлифование и доводка (полировка);
- для шага от 2,00 до 6,00 мм - нарезание, шлифование и доводка.
В первом случае образование резьбы калибра осуществляется путем нарезания на прецизионном токарно-винторезном станке, а после термической обработки производится только доводка резьбы.
Во втором случае после токарной обработки необходимо производить шлифование резьбы, причем более рентабельным является шлифование по целой заготовке без предварительного нарезания резьбы металлорежущим инструментом. Количество металла, которое удаляют, сравнительно небольшое, и его можно сразу снять на резьбошлифовальном станке. Окончательная отделка резьбы производится доводкой.
В третьем случае необходим полный комплекс основных технологических операций образования резьбы, т. е. нарезание, шлифование и доводка. Вместо предварительного нарезания на токарном станке в условиях серийного производства может быть применено фрезерование резьбы.
На ряде предприятий резьба на калибрах с величиной шага в интервале 0,4-6 мм после шлифования не доводится, а подвергается только полированию. Кроме того, расширяется интервал шагов резьб, вышлифованных на целой заготовке калибра, до пределов 0,35-3 мм. Износоустойчивость резьбовых пробок, полученных такими способами, подробно еше не изучена.
Технологический процесс изготовления резьбовых калибров-про-бок для метрических резьб средних размеров (d 0 = 14÷33 мм и шаг S= 2,0÷3,5 мм) является наиболее типовым и состоит из следующих основных операций:
- предварительного обтачивания;
- подрезания второго торца;
- центрования;
- окончательного обтачивания;
- нарезания резцом или фрезерования резьбы;
- прорезания канавки у впадин (по внутреннему диаметру резьбы);
- термической обработки-закалки и отпуска;
- шлифования центровых отверстий;
- шлифования хвостовой части калибра;
- шлифования рабочей части;
- полирования торца;
- гравирования маркировки;
- снятия фасок путем шлифования;
- шлифования резьбы;
- снятия неполных витков;
- старения;
- притупления неполных витков;
- доводки резьбы калибра;
- шлифования по наружному диаметру;
- полировки калибра.
Предварительные операции и нарезание резьбы
Предварительное обтачивание и отрезание заготовок для резьбовых калибров-пробок во многом сходно с предварительной обработкой гладких калибров-пробок.
Окончательное обтачивание калибров-пробок обычно начинается с хвостовой части, причем образуется конус и снимается фаска у торца. Затем калибр поворачивают, переставляя хомутик на хвостовую часть, и производят обточку рабочей части со снятием фаски у торца. В случае токарной обработки непроходной пробки окончательно обтачивается также цилиндрический поясок (цапфа) и протачивается кольцевая канавка (Рис. 1). Непроходные резьбовые вставки и насадки могут изготовляться с цилиндрическими поясками с обеих сторон резьбы. Это позволяет для значительной части резьбовых пробок общую длину заготовок их принимать одинаковой как для проходной, так и для непроходной пробок.
Рисунок 1. Окончательное обтачивание рабочей части непроходной резьбовой пробки
Нарезание прецизионных резьб осуществляется на специальных станках, отличающихся от обычных токарно-винторезных станков тем, что они снабжены коррекционной линейкой. При помощи коррекционной линейки устраняется влияние ошибок ходового винта и механизма подачи; нарезаемое изделие в результате получает более точный шаг резьбы.
Нарезание резьбы выполняется с помощью призматического или дискового резца. Для получения правильного профиля резьбы весьма существенное значение имеет точная заточка и установка резьбонарезного инструмента.
При нарезании резьбы гребенкой могут иметь место два случая:
а) гребенка имеет шаг, равный шагу резьбы калибра, или
б) гребенка имеет шаг, кратный шагу резьбы нарезаемого калибра.
Последний случай имеет большее преимущество при обработке калибров с мелкими резьбами, так как гребенки с крупным шагом могут быть более точно изготовлены и проверены.
Нарезание резьбы иногда разделяют на предварительное и окончательное (мелкие резьбы). В связи с широким применением в на- стоящее время прецизионных резьбошлифовальных станков в большинстве случаев производят нарезание резьбы за одну операцию.
При серийном производстве также применяется более производительный метод - фрезерование резьбы с шагом S = 2,0 мм и выше (Рис. 2). Эта операция применяется как предварительная, так как точность профиля резьбы при этом получается невысокой.
Рисунок 2. Фрезерование резьбы калибра-пробки
Прорезание канавки у впадин - по внутреннему диаметру резьбы («провал резьбы») выполняется на токарном станке с помощью призматического или дискового резца. Необходимо, чтобы при последующей механической обработке (шлифовании, доводке) режущий инструмент обрабатывал боковые стороны профиля резьбы, так как в этих условиях более длительно сохраняется форма обрабатывающего инструмента.
Для улучшения обрабатываемости при нарезании резьбы применяется специальная термическая обработка. Для заготовок из хромистой стали (марок X и ХГ):
а) нагрев до 820-850°;
б) закалка в масле;
в) отпуск при 700-720° с последующей выдержкой 3-4 часа при температуре 680°.
После предварительной механической обработки производится закалка и отпуск калибров.
Калибры из хромистой стали (марок X и ХГ) нагреваются под закалку до температуры 820-850°. Длительность нагрева малых калибров диаметром до 7 мм - 15-25 мин., средних размеров диаметров 8-30 мм - 25-40 мин. И диаметром до 100 мм - до 80 мин. Закалка производится путем охлаждения калибров в масле с температурой 25-40°.
Твердость должна быть в пределах Rc = 58÷64.
Отпуск осуществляется в масляной ванне при температуре 150° в течение 1,5-3 час.
Окончательные операции, шлифование и доводка резьбы
Первой операцией после термообработки является шлифование центровых отверстий (гнезд) на торцах калибра.
Следующими операциями являются шлифование конического хвоста (рис. 3), а затем шлифование рабочей цилиндрической части калибра. Эти операции выполняются на круглошлифовальном станке с применением (для средних условий) шлифовального круга из электрокорунда зернистостью 46-60 и твердостью СМ1-СМ2 с керамической связкой.
Рисунок 3. Шлифование хвостовой части резьбового калибра
Полировка переднего торца (у рабочей части) производится на медном круге пробки. полировальной головки с применением абразивного микропорошка М7-М10.
Операция гравирования знаков маркировки выполняется на гравировальном станке с помощью специальной иглы по лаковому слою (с последующим травлением). Для калибров диаметром d 0 = 1÷14 мм в качестве приспособления применяется бабка с наклонными центрами (рис. 4), а для калибров диаметром d 0 = 16÷100 мм - специальная коническая подставка (рис. 5).
Рисунок 4. Гравирование резьбовых пробок диаметром до 14 мм
Рисунок 5. Гравирование резьбовых пробок диаметром от 16 до 100 мм
В первом случае знаки маркировки наносятся на конической части калибра, В связи с требованиями расположения знаков маркировки установка калибра в наклонных центрах дает возможность расположить верхнюю образующую конуса параллельно плоскости основания. Во втором случае знаки наносятся на торце калибра.
После нанесения знаков на поверхность, покрытую лаком, наносится травящий состав и, таким образом, осуществляется травление с последующей нейтрализацией, снятием лака и окончательной антикоррозионной промывкой калибра.
Нанесение знаков маркировки можно производить также с помощью электрографа, что часто применяется при индивидуальном производстве калибров.
Снятие фасок у торцов пробки обычно выполняется на резьбошлифовальном станке кругом, заправленным под углом.
Следующей операцией является шлифование резьбы калибра. Калибр устанавливается в центрах (рис. 6), а шлифовальный круг - по углу подъема резьбы. Для правки шлифовального круга по заданному профилю применяется специальное приспособление.
Рисунок 6. Схема шлифования резьбы калибра-пробки
Шлифование резьбы обычно производится в два приема - предварительное и окончательное (это не относится к калибрам с малым шагом резьбы).
Снятие неполных витков у торцов выполняют путем сошлифовывания их. Неполные витки резьбы калибров с шагом менее 1,5 мм притупляются вручную с помощью абразивного бруска (оселка).
Процесс старения калибров обычно осуществляется в масляной ванне при температуре 150-170° в течение 2-10 час. Длительность выдержки при старении зависит от точности калибра и его размера. Чем больше диаметр и выше точность, тем больше длительность выдержки, и наоборот.
Операция доводки резьбы производится на доводочной головке, (бабке) с помощью регулируемого чугунного притирочного кольца (рис. 7), помещенного в обойме. Шпиндель головки вместе с закрепленным калибром совершает попеременное вращение в двух направлениях и, таким образом, доводочное кольцо, попеременно перемещаясь в осевом направлении, доводит резьбу.
Рисунок 7. Схема доводки резьбового калибра-пробки
По мере износа регулируемое доводочное кольцо подтягивается. В качестве доводочных абразивов применяются микропорошки М28-М14 и паста ГОИ (для окончательной доводки).
Для шлифования рабочей части калибра по наружному диаметру применяется (для средних условий) шлифовальный круг из электрокорунда зернистостью 60, твердостью СМ2 с керамической связкой. Эта операция имеет целью устранить завалы и наплывы у вершин профиля резьбы.
Завершающей технологической операцией является полировка фасок, цилиндрической цапфы, торца и резьбы калибра. Операция выполняется на доводочной головке с применением окиси хрома и окиси алюминия.
Пооперационные припуски, допуски и размеры
Пооперационные припуски и допуски разработаны НИБВ МСС для наружного и среднего диаметров резьбовых калибров-пробок. Схемы расположения припусков и допусков показаны на рис. 8 и 9.
Рисунок 8. Схема расположения припусков и допусков по наружному диаметру резьбовых калибров-пробок
Рисунок 9. Схема расположения припусков и допусков по среднему диаметру резьбовых калибров-пробок
Подробные таблицы значений припусков и допусков содержатся в работе НИБВ МСС «Межоперационные припуски и допуски на резьбовые калибры». Для общей характеристики ниже приводятся сводные таблицы интервалов минимальных припусков и допусков на операционные размеры по наружному (табл. 1) и среднему (табл. 2) диаметрам резьбовых калибров-пробок.
Минимальные припуски приведены от номинальных размеров.
Данные о пределах значений минимальных припусков и о величинах допусков по наружному диаметру резьбовых калибров-пробок (рис. 8)
№ п/п |
Наименование операции |
Интервал номинальных диаметров резьбы в мм |
Минимальные припуски | Операционные допуски | ||
Условное обозначение |
Интервал числовых значений в мм |
Условное обозначение |
Величина допуска |
|||
Черновое обтачивание | ||||||
Чистовое обтачивание | ||||||
Предварительное шлифование |
||||||
Окончательное шлифование |
||||||
Данные о пределах значений минимальных припусков и о величинах допусков по среднему диаметру резьбовых калибров-пробок (рис. 9)
№ п/п |
Наименование операции |
Интервал номинальных диаметров резьбы в мм |
Минимальные припуски после операции |
Операционные допуски | ||
Условное обозначение |
Интервал числовых значений в мм |
Условное обозначение |
Интервал числовых значений в мм |
|||
Нарезание резьбы | ||||||
Предварительное шлифование |
||||||
Окончательное шлифование |
||||||
Доводка резьбы | ||||||
ГОСТ 1623-89 и ГОСТ 24997-2004 (взамен ГОСТ 1623-46), по которым также регламентированы допускаемые отклонения шага и половины угла профиля резьбы.
Технологический процесс изготовления резьбовых колец
В зависимости от номинального диаметра резьбового кольца применяются различные методы образования резьбы. При диаметрах до 12 мм после получения и обработки в кольце отверстия под резьбу нарезание ее выполняют метчиками. Затем осуществляется доводка и полировка резьбы. Начиная с номинального диаметра 12 мм резьбу в кольцах нарезают с помощью однопрофильного резца или резьбовой гребенки.
Фрезерование внутренней резьбы осуществляют начиная с диаметра 25 мм. Шлифование внутренней резьбы калибров выполняют начиная с диаметра 27—30 мм, а в ряде случаев — с 56—60 мм. Так как шлифование внутренней резьбы является трудоемкой операцией, то иногда предпочитают производить механическую доводку вместо шлифования резьбовых колец диаметром 30—60 мм.
Операция доводки резьбы является весьма существенной, в особенности при малых диаметрах, т. е. когда после нарезания резьбы метчиком, резцом или гребенкой и последующей термообработки может быть выполнена только доводка резьбы кольца.
Технологический процесс изготовления нерегулируемых (жестких) резьбовых калибров-колец средних размеров включает следующие основные операции:
- отрезание заготовки;
- токарную (револьверную) обработку — обтачивание, накатывание рифлений на наружной поверхности, сверление отверстия и отрезание кольца;
- шлифование торцов колец;
- обработку отверстия;
- нарезание резьбы;
- снятие фасок;
- удаление неполных витков;
- термическую обработку;
- шлифование и полировку торцов;
- гравирование маркировки;
- шлифование резьбы;
- доводку резьбы.
Обработка заготовки и нарезание резьбы
Предварительную обработку заготовки небольшого диаметра можно выполнять сразу для нескольких калибров-колец. В этом случае в условиях серийного производства целесообразно осуществлять обработку на револьверном станке по следующим переходам (рис. 10):
а) центрование;
б) обтачивание наружной поверхности;
в) снятие фаски;
г) накатывание рифлений;
д) сверление отверстия;
е) снятие второй фаски и отрезка кольца.
Рисунок 10. Предварительная обработка на револьверном станке резьбовых калибров-колец
Заготовки резьбовых колец больших диаметров обычно обрабатываются на токарном станке. Накатывание колец и снятие фасок производится с установкой их на оправке; между кольцами прокладываются шайбы. Оправка помещается в центрах токарного станка.
Шлифование торцов калибров обычно производится на плоскошлифовальном станке (рис. 11). Окончательная обработка отверстия перед нарезанием резьбы выполняется на токарном станке и состоит чаще всего из растачивания и развертывания отверстия (рис. 12).
Рисунок 11. Шлифование торцов калибров-колец
Рисунок 12. Растачивание (а) или развертывание (б) резьбового калибра-кольца
Нарезание резьбы в кольцах малых диаметров (до 10—12 мм) производится с помощью метчиков (комплект из трех-четырех метчиков, последний метчик калибрующий). Нарезание резьбы больших диаметров выполняется с помощью специального резца (рис. 13).
Рисунок 13. Нарезание резьбы калибра-кольца
Для улучшения обрабатываемости при нарезании резьбы перед этой операцией нередко применяется специальная термическая обработка (для стали марок X и ХГ): а) нагрев до 840—860°;б) закалка в масле; в) отпуск при 700—720° и выдержка при температуре 680° в течение 3—4 час. В результате должна получаться оптимальная твердость для чистового нарезания резьбы в пределах R B = 94÷100.
Канавка по наружному диаметру резьбы, у впадины («провал резьбы») протачивается с помощью резца, угол профиля которого в плане составляет 30—40°, или при помощи гребенки.
Снятие фасок производится резцом или зенковкой на токарном станке (рис. 14). Удаление неполных витков осуществляется на токарном или фрезерном станке (рис. 15) с помощью хвостовой фрезы. Подача производится вручную путем поворота, калибра на оправке с резьбой.
Рисунок 14. Снятие фасок у резьбового кольца
Рисунок 15. Удаление неполных витков резьбы у калибра-кольца
Термическая обработка калибров-колец из хромистых сталей марок X и ХГ заключается в нагревании до 840—860° с последующей закалкой в масле. Отпуск в течение 1,5—3 час. при температуре 150°.
Окончательная обработка — шлифование и доводка
Шлифование резьбы калибров-колец производится начиная с номинального диаметра 27—30 мм и выше. Операция выполняется на специальных резьбошлифовальных станках для внутреннего шлифования. Доводка резьбы производится с помощью чугунного притира регулируемой или жесткой конструкции (рис. 16) на доводочных головках или на станках-автоматах. Обычно доводка разделяется на предварительную и окончательную.
Рисунок 16. Доводка резьбы калибра-кольца
Калибры-кольца с резьбой диаметром менее 27 мм после термообработки не шлифуются. В связи с этим они подвергаются вначале грубой доводке с применением сравнительно крупного абразивного порошка (зернистостью 240—320).
Притиры для доводки изготовляются из перлитного чугуна. Весьма важным является получение правильного профиля резьбы притира.
Обработка резьбового калибра-кольца по внутреннему диаметру резьбы выполняется путем шлифования или доводки.
Особенности изготовления регулируемых резьбовых колец
Помимо рассмотренных технологических операций, при изготовлении регулируемых резьбовых колец производится сверление отверстий для винтов (обычно по кондуктору), нарезание метчиками этих отверстий, фрезерование радиальных прорезей, окончательное прорезание их ножовкой и пропиливание напильником. Отверстие в кольце под направляющую шпильку подвергается доводке.
После установки шпильки и винтов выполняется доводка резьбы и установка калибра-кольца по установочному калибру-пробке. На доводку резьбы регулируемого кольца затрачивается меньше времени, так как окончательный размер среднего диаметра резьбы получается за счет регулирования натяга кольца.
Припуски, допуски и пооперационные размеры
Пооперационные припуски и допуски обычно назначаются для внутреннего и среднего диаметров резьбовых калибров-колец.
Схемы расположения припусков и допусков показаны на рис. 17 и 18. Минимальные припуски в табл. 8 и 9 приведены от номинальных размеров.
Рисунок 17. Схема рсположения припусков и допусков на внутренний диаметр резьбовых калибров-колец
Рисунок 18. Схема расположения припусков и допусков на средний диаметр резьбовых калибров-колец
Данные о пределах значений минимальных припусков и о величинах допусков по внутреннему диаметру резьбовых калибров-колец (рис. 17)
№ п/п |
Наименование операции |
Интервал номинальных диаметров резьбы в мм |
Минимальные припуски после операции |
Операционные допуски | ||
Условное обозначение |
Интервал числовых значений в мм |
Условное обозначение |
Интервал числовых значений в мм |
|||
Черновое растачивание или сверление | ||||||
Предварительное растачивание или развертывание |
||||||
Чистовое растачивание или развертывание |
||||||
Данные о пределах значений минимальных припусков и о величинах допусков по среднему диаметру резьбовых калибров-колец (рис. 18)
Метрическая резьба: М, 1М, 2М, ЗМ
Допуски на шлифование и доводку по среднему диаметру резьбы назначаются соответственно допускам на изготовление по ГОСТ 1623-89 и ГОСТ 24997-2004 (взамен ГОСТ 1623-46), где также регламентированы допускаемые отклонения шага и половины угла профиля резьбы.
15. КАЛИБРЫ
Калибры – средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным требованиям.
Калибры применяют для контроля деталей в массовом и серийном производствах. Калибры бывают нормальные и предельные .
Нормальный калибр – однозначная мера, которая воспроизводит среднее значение (значение середины поля допуска) контролируемого размера. При использовании нормального калибра о годности детали судят по зазорам между поверхностями детали и калибра. Оценка зазора, следовательно, результаты контроля в значительной мере зависят от квалификации контролера и имеют субъективный характер.
Предельные калибры обеспечивают контроль по наибольшему и наименьшему предельным значениям параметров. Изготавливают предельные калибры для проверки размеров гладких цилиндрических и конических поверхностей, глубины и высоты уступов, параметров резьбовых и шлицевых поверхностей деталей. Изготавливают также калибры для контроля расположения поверхностей деталей, нормированных позиционными допусками, допусками соосности и др.
При контроле предельными калибрами деталь считается годной, если проходной калибр под действием силы тяжести проходит, а непроходной калибр не проходит через контролируемый элемент детали. Результаты контроля практически не зависят от квалификации оператора.
По конструкции калибры делятся на пробки и скобы . Для контроля отверстий используют калибры-пробки, для контроля валов – калибры-скобы.
По назначению калибры делятся на рабочие и контрольные.
Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления. Такими калибрами пользуются рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК) на предприятиях.
Комплект рабочих предельных калибров для контроля гладких цилиндрических поверхностей деталей включает:
проходной калибр (ПР) , номинальный размер которого равен наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия;
непроходной калибр (НЕ), номинальный размер которого равен наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.
Проходной калибр контролирует предел максимума материала детали, значит, выявленный таким калибром брак будет исправимым (на детали остался избыток материала, который можно снять при дальнейшей обработке детали с помощью того же технологического процесса).
Непроходной калибр контролирует предел минимума материала детали, значит, выявленный таким калибром брак будет неисправимым (с детали снято слишком много материала, который нельзя вернуть с помощью того же технологического процесса).
Для всех калибров устанавливают допуски на изготовление рабочих поверхностей, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашиваются более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа.
Контрольные калибры предназначены для контроля рабочих калибров-скоб. Для калибров-пробок контрольные калибры не изготавливают, поскольку наружные размеры достаточно просто проконтролировать универсальными средствами измерений – измерительными головками на стойках, гладкими или рычажными микрометрами и другими накладными приборами.
В комплект контрольных калибров входят три калибра, изготовленные в виде шайб:
контрольный проходной калибр (К-ПР);
контрольный непроходной калибр (К-НЕ);
калибр для контроля износа проходного калибра (К-И).
Контрольные калибры изготавливают в виде плоских шайб с шириной, соответствующей ширине контролируемой скобы. Калибры К-ПР и К-НЕ – нормальные калибры, предназначенные для контроля соответствующих рабочих калибров-скоб при их изготовлении и приемке. Контрольный калибр К-И используют для проверки уровня изношенности рабочего проходного калибра как предельный непроходной калибр. Прохождение калибра К-И свидетельствует о переходе износа за допустимый предел, рабочий проходной калибр бракуют, после чего он подлежит ремонту или утилизации.
Необходимым условием конструирования калибров является соблюдение принципа подобия, или принципа Тейлора. Согласно этому принципу проходной калибр должен быть прототипом сопрягаемой детали с длиной, равной длине соединения, и обеспечивать комплексный контроль (размера, формы и при необходимости расположения поверхностей детали). Непроходной калибр должен обеспечивать контроль собственно размеров детали, значит, он должен иметь малую измерительную длину контактных поверхностей, чтобы контакт приближался к точечному.
В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия должен быть валом с длиной, равной длине соединения («полная пробка»), а непроходной калибр для отверстия должен иметь сферические контактные поверхности («неполная пробка»). Фактически из технологических соображений принцип Тейлора частично нарушают, используя неполные пробки в качестве проходных калибров и полные пробки уменьшенной длины в качестве непроходных калибров.
Для контроля валов в полном соответствии с принципом Тейлора проходной калибр должен исполняться в виде кольца, а непроходной калибр в виде скобы. Реально в большинстве случаев применяют проходные и непроходные калибры в виде скоб.
Для построения схем расположения полей допусков необходимы номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала (рисунок 15.1).
Рисунок 15.1 – К определению номинальных размеров калибров
Расположение полей допусков калибров по ГОСТ 24853-81 зависит от номинального размера детали (различаются схемы для размеров до 180 мм и свыше 180 мм и для квалитетов 6,7,8 и от 9 до 17 ).
Стандартом установлены следующие нормы для калибров:
Н – допуск на изготовление калибров для отверстия;
Н s – допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями (для отверстия);
Н 1 – допуск на изготовление калибров для вала;
Н р – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.
Износ проходных калибров ограничивают значениями:
Y – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;
Y 1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.
Для всех проходных калибров поля допусков смещены внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и величину Z 1 для калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, позволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск забракования годных деталей новым калибром.
Схема расположения полей допусков калибров для контроля отверстия и вала показана на рисунке 15.2.
Калибры-пробки могут быть полные и «неполные». Полные пробки для цилиндрических отверстий имеют форму прямого кругового цилиндра, а неполные – форму вырезанной из прямого кругового цилиндра полосы с диаметрально противоположными рабочими поверхностями. Такие неполные пробки изготавливают из листового материала. Предельный случай «неполной» пробки – стержень со сферическими рабочими поверхностями – часто используют для контроля больших отверстий, особенно размером порядка нескольких метров. В технической литературе для подобных конструкций раньше применяли наименование «штихмасс». Иногда основную часть такого калибра выполняют из дерева, а наконечники для повышения износостойкости делают металлические. В неполных пробках иногда предусматривают возможность изменения размеров за счет тонкого перемещения наконечников, такие калибры-пробки называют регулируемыми в отличие от «жестких пробок» с фиксированными размерами.
Предельные калибры-пробки бывают однопредельные (проходные или непроходные) или двухпредельные (объединенные на одной рукоятке проходная и непроходная пробки). В зависимости от расположения двух пробок на рукоятке различают односторонние и двухсторонние калибры. Односторонние пробки дают некоторый выигрыш в производительности контроля, но требуют усложнения конструкции со всеми вытекающими отсюда недостатками.
Калибры-скобы как и калибры-пробки могут быть однопредельные и двухпредельные, причем двухпредельные скобы могут выполняться как односторонние или двухсторонние. Все калибры-скобы можно отнести к «неполным» калибрам, поскольку полным калибром для контроля вала является калибр-кольцо. Калибры в форме колец используют сравнительно редко (например, резьбовые калибры-кольца), поскольку технология контроля существенно усложняется, а проконтролировать калибром-кольцом размеры шеек установленного в центрах вала на технологическом оборудовании в принципе невозможно.
Калибры-скобы изготавливают из листового материала или из специальных заготовок, полученных литьем или штамповкой. Скобы выполняют как«жесткие» с фиксированными размерами или регулируемые. У регулируемых скоб для повышения износостойкости часто применяют напайки из твердого сплава на регулируемые цилиндрические контактные элементы.
Контрольные калибры предназначены для контроля калибров-скоб, поэтому они должны быть «валами». Однако поскольку они предназначены для контроля скоб со сравнительно узкими рабочими поверхностями, эти калибры изготавливают не в виде валов значительной длины, а в форме плоских шайб.
При контроле калибрами нельзя применять силу, особенно при использовании калибров-скоб, поскольку калибр в некоторых случаях можно «затолкать» на вал, несмотря на сопротивление деталей. В таком случае скоба «раскрывается» несмотря на относительно высокую жесткость конструкции и возвращается в исходное состояние после снятия нагрузки. Основное правило, которое позволяет избежать недопустимых деформаций, – контроль прохождения/непрохождения калибра под действием собственного веса. Это означает, что пробку надо опускать в отверстие при вертикальном положении его оси, а скобу следует опускать сверху при горизонтальном расположении оси вала. Для изменения контрольного сечения вала его поворачивают вокруг горизонтальной оси, а направление перемещения скобы остается вертикальным.
На чертежах рабочих калибров в соответствии с ГОСТ 2015 указывают:
а) исполнительные размеры;
б) допуски формы, а при необходимости и расположения рабочих поверхностей калибров. Числовые значения допусков выбирают, исходя из уровней относительной геометрической точности (предпочтительно по нормальному уровню А). Полученное значение допуска округляют до ближайшего по ГОСТ 24643;
в) шероховатость поверхностей (в первую очередь рабочих). Числовое значение высотного параметра шероховатости следует согласовать с минимальным допуском макрогеометрии; оно не должно превышать регламентируемое ГОСТ 2015;
г) другие размеры, необходимые для изготовления;
д) твердость рабочих поверхностей, принятая по ГОСТ 2015;
е) маркировку калибров.
Исполнительным называется размер калибра, по которому изготавливается калибр. При определении исполнительного размера пользуются правилом: за «новый» номинальный размер принимают предел максимума материала калибра с расположением поля допуска «в тело» детали. На чертежах рабочих калибров-пробок и контрольных калибров обозначают наибольший размер с отрицательным отклонением, равным ширине поля допуска, для калибров-скоб – наименьший размер с положительным отклонением.
При маркировке на поверхность калибра (или его ручку для калибра-пробки) наносят:
номинальный размер поверхности, для контроля которой предназначен калибр;
буквенное обозначение поля допуска контролируемой поверхности;
числовые значения предельных отклонений в соответствии с полем допуска контролируемой поверхности (значения в миллиметрах);
тип калибра (ПР, НЕ, К-ПР и т.д.);
товарный знак завода-изготовителя.