Калибры и их применение. Резьбовые калибры – специальный контролирующий инструмент
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.
Калибры – средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным.
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 параметра. При использовании нормального калибра о годности детали судят по зазорам между контурами детали и калибра. Оценка зазора и, 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. Предельные калибры применяют 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, в том числе – нормированных зависимыми допусками. 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.Калибры для контроля гладких цилиндрических деталей нормированы следующими стандартами:
· ГОСТ 2015-84 «Калибры гладкие нерегулируемые. Технические требования»;
· ГОСТ 5939-51 «Калибры предельные гладкие для отверстия менее 1 мм. Допуски»;
· ГОСТ 14807-69 – ГОСТ 14826-69 «Калибры-пробки гладкие диаметром от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры»;
· ГОСТ 18358-93 – ГОСТ 18369-93 «Калибры-скобы для диаметров от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры»;
· ГОСТ 24852-81 «Калибры гладкие для размеров свыше 500 мм до 3150 мм. Допуски»;
· ГОСТ 24853-81 «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски».
По конструкции калибры для контроля сопрягаемых поверхностей (гладких, шлицевых, резьбовых) делятся на пробки и скобы (вместо скоб могут применяться кольца или втулки). 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 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.
Для всех калибров устанавливают допуски на изготовление, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашивается более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа. Контрольные калибры предназначены для контроля рабочих калибров-скоб. В комплект контрольных калибров входят три калибра, выполненные в виде шайб:
· контрольный проходной калибр (К-ПР);
· контрольный непроходной калибр (К-НЕ);
· калибр для контроля износа проходного калибра (К-И).
Необходимым условием конструирования калибров является соблюдение «принципа подобия», или принципа Тейлора. Согласно данному 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, должен иметь малую длину контактных поверхностей, чтобы контакт приближался к точечному.
Для построения схем расположения полей допусков необходимы номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала.
и непроходных калибров
Стандартом установлены следующие допуски на изготовление калибров:
· Н – допуск на изготовление калибров для отверстия;
· Нs – допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями (для отверстия);
· Н 1 – допуск на изготовление калибров для вала;
· Нр – 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 сдвинуты внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и Z 1 для калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, позволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск выбракования годных деталей новым калибром.
Исполнительным называется размер калибра, по которому изготавливается новый калибр. При определении исполнительного размера пользуются правилом: за «новый» номинальный размер принимают предел максимума материала с расположением поля допуска «в тело» калибра. 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 подсчете исполнительных размеров калибров (размеры, проставляемые на чертеже) необходимо пользоваться следующими правилами округления:
а) округление размеров рабочих калибров для изделий квалитетов IT 15 – IT 17 следует производить до целых микрометров;
б) для изделий квалитетов IT 6 – IT 14 и всех контрольных калибров размеры следует округлять до значений, кратных 0,5 мкм, при этом допуск на калибры сохраняется;
в) размеры, оканчивающиеся на 0,25 и 0,75 мкм, следует округлять до значений, кратных 0,5 мкм, в сторону уменьшения допуска изделия.
На эскизах рабочих калибров следует указывать:
· исполнительные размеры;
· допуски формы, а при необходимости и расположения калибров. Числовые значения допусков формы выбирают из ГОСТ 24853 в зависимости от квалитета допусков изделий;
· шероховатость поверхности. Числовое значение высотного параметра шероховатости следует согласовать с минимальным допуском макрогеометрии; оно не должно превышать регламентируемое ГОСТ 2015;
· другие размеры, необходимые для изготовления;
· твердость рабочих поверхностей в соответствии с требованиями ГОСТ 2015;
· маркировку калибров.
При маркировке на поверхность калибра или его ручку (для калибра-пробки) наносят:
· номинальный размер поверхности, для контроля которой предназначен калибр;
Калибры гладкие для контроля валов и отверстий
Рабочие калибры различают однопредельные (с проходной или с непроходной стороной) и двупредельные (сочетающие проходную и непроходную стороны) . Среди двупредельных калибров различают односторонние (проходная и непроходная стороны расположены последовательно друг за другом на одном конце калибра) и двусторонние (проходная и непроходная стороны расположены на противоположных сторонах калибра) .
У калибров могут быть вставки или насадки, изготовленные из износостойкого материала (например, твердого сплава) . Пробки для больших размеров могут быть выполнены в виде стержня с цилиндрическими или сферическими торцовыми измерительными поверхностями.
Рабочие проходные калибры-пробки и скобы имеют допуск на изготовление, которому должны соответствовать размеры новых калибров, и допуск на износ, устанавливающий допускаемое отклонение калибра при его износе.
Допуск на износ обеспечивает продолжительный срок службы рабочих проходных калибров. Рабочие непроходные калибры изнашиваются медленнее и допуска на износ не имеют.
Погрешности формы измерительных поверхностей калибров не должны выходить за пределы поля допуска на неточность изготовления калибров по рабочим размерам.
Исполнительными размерами калибров называются предельные размеры, по которым изготовляют новые калибры и проверяют износ калибров, находящихся в эксплуатации. Для пробок указывают наибольший предельный размер и допуск на изготовление «в минус», для скоб - наименьший предельный размер с допуском.
Для рабочих проходных калибров дополнительно указывают предельный размер изношенного калибра.
Важное метрологическое и эксплуатационное значение имеет усилие введения пробки в деталь или надевания скобы на нее.
При проверке размеров изделий рабочими калибрами проходные калибры должны свободно проходить под действием собственного веса или усилия примерно равного ему, а непроходные не должны входить в изделие более чем на длину, равную сумме размеров фасок изделия и калибра.
Чрезмерное усилие особенно недопустимо для скоб с неограниченной жесткостью. Такое усилие вызывает не только проникновение бракованных деталей в годные, но и ускоренный износ калибров. Практическое правило введения калибра под действием его силы тяжести для скоб - при горизонтальной оси контролируемой детали (отметим, что и при этом происходят деформации) пригодно лишь в первом приближении и только для средних размеров. Для малых размеров сила тяжести калибра недостаточна, для больших - чрезмерна. Поэтому в общем случае рекомендуется регламентировать это усилие.
Другая погрешность контроля калибрами связана с их тепловыми деформациями.
При нагревании скоб руками контролера возникает погрешность, составляющая существенную часть в общей погрешности контроля, тем большую, чем больше скобы. Если же обеспечивается надежная изоляция от тепла рук, то происходит и заметное уменьшение погрешности.
У стандартных скоб для диаметров, начиная с 10 мм, предусмотрены пластмассовые накладки.
Измерительные поверхности калибров изготовляются из стали, закаленной до твердости HRC 60-64. Измерительные поверхности калибров подвергают хромовому износоустойчивому покрытию. Кроме того, для изготовления калибров применяют твердые сплавы, повышающие стойкость калибров в несколько раз. Однако и при этом невыгодные условия работы калибров, определяемые спецификой их использования (трение)
, высокая производительность контроля приводит к ускоренному износу калибров.
Факторами, влияющими на износ, являются диаметр и материал детали, ее твердость, прерывистость ее поверхности.
Калибры для контроля отверстий и валов небольшого диаметра
Как было показано выше для контроля валов и отверстий среднего и большого диаметра, например, размером от 30 до 500 мм калибры изготавливают по заказу и по одной штуке для каждого размера.
Однако для измерения отверстий диаметром от 0,5 до 10 мм выпускают наборы универсальных калибров-пробок с шагом 0,1; 1,0; 2,0 и 10,0 мкм.
Допуск на диаметр составляет ±0,4 мкм. Длина рабочей части пробок составляет от 1,0 до 50 мм. Шероховатость поверхности Ra менее 0,1 мкм.
Для измерения валов диаметром от 0,06 до 30 мм выпускают калибры-кольца с шагом размера 1,0 мкм. Допуск на диаметр составляет ±1,25 мкм.
Калибры-пробки изготовлены из легированной стали и закалены до твердости HRC=60-62 и из твердого сплава.
Калибры-кольца выпускают по международному стандарту EN ISO 1938.
С помощью небольших наборов из 2-3х таких точных калибров с шагом диаметров 0,1 или 1,0 мкм можно не только сортировать детали на годные и брак, но и практически достаточно точно определить их диаметр, потому что можно подобрать калибр диаметром очень близким к предельному размеру контролируемой детали, например, с точностью 1-2 мкм.
Также следует отметить, что точность измерения малых диаметров с помощью калибров выше, потому что в этом случае практически отсутствует температурная погрешность и мала погрешность от допуска на изготовления калибра (±0,4 мкм)
.
Калибры для контроля конусов
В инструментах и шпинделях станков широко применяют инструментальные метрические конусы (конусность 1:20) и конусы Морзе (конусность от 1:19,002 до 1: 20,047) по ГОСТ 25557-82 и ГОСТ 9953-82.
Несмотря на наличие большого количества приборов и приспособлений для контроля конусов проверка конусности и припасовка конусов с помощью калибров и краски обеспечивает более высокую точность и надежность конусных соединений. Поэтому при изготовлении шпинделей и инструментов применяют калибры для контроля и припасовки конусов.
Для комплексной проверки конусов инструментов по конусности и базорасстоянию применяются калибры-пробки и калибра-втулки, основные размеры и допускаемые отклонения которых установлены ГОСТами и международными стандартами.
При проверке базорасстояния (т.е. расстояния от базы конуса до его основного расчетного сечения)
эти калибры используются как предельные. Торец годного проверяемого конуса изделия должен находиться между рисками калибра-пробки или в пределах уступа калибра-втулки.
При проверке конусности калибры используют не как предельные, а как нормальные калибры. Проверку производят припасовкой по краске.
Предельные отклонения в стандарте даются на разность диаметров на 100 мм длины в мкм, симметричные для пробок (±) и односторонние «в плюс» для втулок.
Полный комплект калибров состоит из пробки, втулки и, по требованию заказчика, контркалибра-пробки.
Калибры изготовляют из закаленной стали. Твердость измерительных поверхностей должна находиться в пределах HRC 62-64.
Шероховатость измерительных поверхностей у пробок должна быть не более Ra= 0,08 мкм, а у втулок не более Ra = 0,16 мкм по ГОСТ 2789-73.
Калибры-пробки, находящиеся в эксплуатации, подлежат обязательной поверке и калибровке. Конусность может быть проверена на на синусной линейке или КИМ по диаметру в двух сечениях, прямолинейности образующих может быть проверена по лекальной линейке по четырем образующим через 90°, а также на специальных приборах для измерения конусов.
Калибры-втулки проверяются припасовкой по контркалибрам.
Подробно таблицы размеров, допусков и технические требования конусных калибров приведены в ГОСТ 2849-94 «Калибры для конусов инструментов» и ГОСТ 20305-94 «Калибры для конусов 7:24».
Калибры для контроля резьбы
Щупы
К калибрам для проверки линейных размеров можно отнести также щупы, которые представляют собой пластинки из пружинной или закаленной стали с параллельными измерительными плоскостями.
Щупы - одни из первых нормальных калибров, применяемых в машиностроении.
Их применяют для проверки величины зазора между поверхностями. Щупы не являются измерительным инструментом, но удобны при сборке и настройке машин.
Изготовляют щупы с номинальными размерами от 0,02 до 1 мм, длиной 50, 100 или 200 мм. В наборе бывает от 10 до 17 щупов. Набор щупов соединен с одной стороны.
В наборе щупы используют как отдельно, так и в различных сочетаниях для образования нужного размера.
Отклонения по толщине щупов допускаются только в плюс. Проверку щупов производят с помощью измерительной головки не менее чем в шести точках на каждой пластинке.
Калибры
К атегория:
Помощь рабочему-инструментальщику
Калибрами называются бесшкальные измерительные инструменты, предназначенные для проверки размеров, форм и взаимного расположения частей деталей. Калибры не определяют числового значения измеряемой величины.
В машиностроении конструктор задает размер, как правило, с двумя предельными отклонениями (наименьшим и наибольшим), и контроль сводится не к определению его абсолютного размера, а лишь к определению, находится ли действительный размер детали в пределах заданных отклонений. Такой контроль производится предельными калибрами.
Предельный калибр для контроля отверстий с одного конца имеет пробку с наименьшим предельным размером - проходную сторону (ПР), а с другого - с наибольшим предельным размером - непроходную сторону (НЕ).
Для контроля деталей типа валов применяется предельная скоба, которая имеет проходную и непроходную стороны.
При контроле предельными калибрами непроходная сторона скобы или иепроходная пробка не должна надеваться на вал или входить в отверстие.
По назначению калибры подразделяют на рабочие (Р-ПР и Р-НЕ) -для проверки размеров деталей рабочими и ОТК завода-изготовителя; приемные (П-ПР и П-НЕ)-для проверки размеров деталей представителями заказчика и контрольные (К-ПР, К-НЕ, К-П, К-И)-для контроля размеров рабочих и приемных калибров или для установки регулируемых скоб.
Условные обозначения калибров следующие:
Р-ПР - рабочий калибр, проходная сторона;
РНЕ
- рабочий калибр, ненроходная сторона;
П-ПР - приемный калибр, проходная сторона;
П-НЕ - приемный калибр, непроходная сторона;
К-ПР - контрольный калибр для проходной стороны новых рабочих калибров;
К-НЕ - контрольный калибр для непроходной стороны рабочих и приемных скоб;
К-И контрольный калибр для проверки износа проходной стороны рабочих скоб;
К-П - контрольный калибр для перевода частично изношенных рабочих проходных калибров в приемные.
По конструктивным признакам различают калибры: – нерегулируемые (жесткие) для контроля одного определенного размера; – регулируемые, позволяющие компенсировать износ калибра или установить его на другой размер, близкий к первоначальному; – однопредельные с раздельным выполнением проходного и непроходного калибров; – двухпредельные (односторонние и двусторонние), представляющие конструктивное объединение проходного и непроходного калибров.
В машиностроении широко распространены листовые калибры, называемые шаблонами. Предельные листовые калибры для измерения длины обозначаются буквами Б и М. Стороны этих калибров, соответствующие наибольшему предельному размеру детали, обозначаются буквой Б, а соответствующие наименьшему предельному размеру - буквой М. Контрольные листовые калибры (контршаблоны) условно обозначаются К-Б и К -М.
В зависимости от контролируемых элементов деталей различают калибры для контроля:отверстий; валов; наружных и внутренних резьб; шлнцевых валов и втулок; уступов, длин и высот (плоские шаблоны); взаимного расположения элементов деталей (пространственные калибры); конусных отверстий и наружных конусов.
Калибры для контроля цилиндрических деталей.
По конструктивным признакам различают калибры нерегулируемые, регулируемые, полные и неполные пробки, нутромеры и др.
Неполные односторонние пробки с ручками и накладками, а также штихмасы и нутромеры изготовляют комплектно - один инструмент проходной, а второй - непроходной. Для измерения отверстий диаметром 37…100 мм служат регулируемые пробки. Они применяются в мелкосерийном производстве. Конструкции пробок (ГОСТ ы 16778-71…16780-71) размерами проходных от 1 до 6 мм и двусторонних от 1 ДО 50 ММ оснащаются твердым сплавом. Эти пробки предназначены для контроля отверстий с допуском от IT6 до /ПО.
Кроме жестких применяют также регулируемые скобы для контроля валов диаметром до 350 мм (рис. 48); К литому корпусу скобы привернута неподвижная губка. Вставки можно регулировать на величину от 3 до 8 мм как по проходному, так и по непроходному размерам с помощью установочных винтов. После установки необходимого размера вставки закрепляют втулками 5 с лыской и винтами 6.
Конструкции односторонних листовых скоб по ГОСТ ам 16775-71…16777-71 оснащаются твердым сплавом для контроля валов диаметром от 3 до 180 мм с допуском от /77 до /710.
Калибры-шаблоны для контроля размеров уступов, глубин и высот. Согласно ГОСТ у 2534-77 при выборе допусков на размеры глубин, высот и уступов калибры следует изготовлять с допуском /711 и грубее и лишь при особой необходимости - более точные.
Рис. 1. Регулируемая скоба.
В условиях серийного и массового производства контроль этих размеров производят с помощью предельных калибров, изготовляемых из листовой стали . Конструкции калибров разнообразны и зависят от метода контроля. Различают контроль методами вхождения, просвета, надвигания и рисок.
Калибры, работающие по методу вхождения, показаны на рис. 2, а, б и в. Практически они мало чем отличаются от листовых калибров для контроля гладких цилиндрических поверхностей. Калибрами-скобами контролируют длину и ширину уступов, а калибрами-пробками-ширину пазов.
Для контроля глубины пазов, высоты и длины уступов применяют калибры, работающие по методу просвета. Если просвет появляется между поверхностью детали и измерительными поверхностями калибра последовательно у сторон Б и М, то деталь считается годной. В момент контроля направляющая поверхность калибра должна прилегать к ба-зовой поверхности детали.
Когда метод просвета использовать невозможно, применяют метод надвигания. Калибры надвигаются на контролируемый размер поочередно каждой стороно.
Рис. 2. Предельные калибры для контроля ли» нейных размеров.
Для контроля размеров длин, проточек, прорезов, если допуск на них превышает 0,5 мм, служат калибры, работающие по методу рисок (рис. 2, и). Деталь считается годной, если плоскость измеряемого размера находится между рисками.
Калибры для контроля резьб. Назначение, характеристика и конструкции калибров для контроля метрических резьб регламентируются стандартами.
В соответствии с ГОСТ
ом 18107-72 контроль резьбы сводится к следующему:
1) проверяют свинчиваемость, наличие которой показывает, что предельные размеры всех трех диаметров резьбы болта не больше. Проверка свинчиваемости болта выполняется резьбовым кольцом, которое должно навинчиваться на бол г, а проверка свинчиваемости гайки - резьбовой пробкой, которая должна ввинчиваться в гайку. Таким образом, эти калибры контролируют одновременно все три диаметра резьбы и являются комплексными проходными калибрами;
2) проверяют качество резьбы, при этом контролируются вторые предельные размеры диаметров с целыо установления, что их отклонения не превышают допустимых. Качество резьбы проверяется непроходным калибром. Так как он может контролировать только один параметр, для каждого из диаметров резьбы требуются отдельные непроходные калибры.
Наименьший предельный размер внутреннего диаметра болта и наименьший размер наружного диаметра гайки непроходными калибрами не контролируются. Это объясняется, во-первых, сложностью подобного контроля и, во-вторых, тем, что эти предельные размеры обеспечиваются конструкцией режущего инструмента.
Наименьший предельный размер среднего диаметра болта контролируют’ неироходным резьбовым кольцом, которое не должно навинчиваться на болт. Наименьший предельный размер среднего диаметра гайки проверяют непроходной резьбовой пробкой, которая не должна ввинчиваться в гайку.
Так как первые витки резьбы обычно имеют некоторую конусность вследствие недостаточно точного направления инструмента, при ее нарезании допускается ввинчивание до двух витков непроходных калибров в зависимости от назначения резьбы.
Калибры для контроля внутренней резьбы представляют собой двусторонние или односторонние пробки (рис. 3, а и б). Рабочая часть пробок выполняется в виде вставок для контроля размеров от 1 до 100 мм и насадок для размеров свыше 50 мм.
В проходном калибре желательно иметь число витков, равное числу витков в контролируемой детали (что не всегда возможно). Номинальные размеры среднего, диаметра, шага и угла профиля соответствуют теоретическим размерам этих элементов в детали.
Рис. 3. Резьбовые предельные калибры.
Непроходной калибр имеет меньшее, чем деталь, число витков (2-3,5) и укороченный по сравнению с теоретическим профиль. Малое число витков делается с целью уменьшить влияние погрешности шага калибра на результаты контроля, а укорочение профиля - с целью уменьшить влияние на них погрешности угла профиля калибра.
Калибры для контроля наружных резьб изготовляют в виде резьбовых колец или роликовых скоб. Резьбовые кольца выпускают в комплекте - проходное и непроходное.
Проходнке кольца имеют полный профиль резьбы, а непроходные - укороченный профиль и малое число витков. Укороченный профиль у колец и скоб получают путем увеличения внутреннего диаметра и прорезанич канавки у впадин (по наружному диаметру резьбы). Для внешнего отличия кольцевых калибров непроходное кольцо имеет на наружной поверхности проточку.
Роликовые скобы, состоящие из обоймы и двух пар роликов, хотя и сложнее в изготовлении, однако более удобны для контроля и значительно ускоряют его. Их выполняют односторонними с проходным и непроходным размерами. В качестве измерительных губок применяют ролики или гребенки. Эксцентриковые оси, на которых установлены ролики, позволяют легко регулировать размер между роликами.
Допуски на изготовление резьбовых калибров для метрической резьбы установлены ГОСТ ом 18107-72 раздельно на каждый параметр.
Калибры для контроля шлицевых и шпоночных соединений . Отверстия и валы с прямобочным шлицевым профилем контролируются поэлементно и комплексно. Поэлементные калибры предназначены для контроля отдельных элементов шлицевого профиля: наружных диаметров вала и отверстия, внутренних диаметров вала и отверстия, толщины зубьев вала и ширины впадины. Конструктивное оформление поэлементных калибров аналогично оформлению гладких предельных пробок, пластин и скоб.
При комплексном контроле проверяются погрешности формы и взаимного расположения элементов шлицевого профиля отверстий и валов. Контроль осуществляется специальными комплексными шлицевыми калибрами-пробками и калибрами-кольцами, которые применяются как проходные калибры. Калибры-пробки с одним направляющим пояском служат для контроля отверстий, центрируемых по размерам D или Ь, ас двумя поясками - для отверстий, центрируемых по рчзмсру d. В соответствии со стандартами этот контроль распространяется на шлицевые валы и отверстия с номинальными внутренними диаметрами d до 120 мм.
Калибры для контроля конических деталей. Контроль или измерение диаметров конусов имеет одну важную особенность. Измерить диаметры оснований конусов (большой - у отверстий и малый - у пробки) простыми методами не представляется возможным, поэтому изменение их размеров при обработке определяют по изменению базового расстояния при сопряжении проверяемой детали с калибром.
Рис. 4. Комплексные шлицевые калибры.
Рис. 5. Калибры для контроля конусов.
Контроль гладких конических деталей осуществляется с помощью калибров по их осевому перемещению относительно детали и направлен на ограничение отклонений базовых расстояний.
Требования к конструкции калибров для контроля конусов регламентируются ГОСТ ом 2849-77. Калибры для контроля наружных и внутренних конусов представляют собой конические пробки или втулки, имеющие риски или уступы, расстояние h между которыми равняется допустимому отклонению базового расстояния. При контроле торец детали должен находиться между рисками или торцами калибра, расположенными на расстоянии h друг от друга.
Кроме проверки осевого положения калибра относительно детали, необходимо проверить угол (конусность), прямолинейность образующей и форму конуса. Для этого калибр покрывают тонким слоем краски (3…6 мкм), обычно берлинской лазури, растертой на индустриальном масле, вводят в соединение с проверяемой деталью и несколько раз проворачивают. О правильности прилегания судят по оставшимся на поверхности детали следам краски или по характеру ее стирания на калибрр.
Контроль наружных конусов по расположению их базовой поверхности и плотности прилегания поверхностей может производиться с помощью специальных угловых скоб по рискам и на просвет одновременно.
Классификация калибров
Гладкие предельные калибры различаются по наименованию, конструкции и по назначению.
По наименованию калибры делятся на:
− пробки.
По конструкции калибры бывают:
Жёсткие и регулируемые;
Цельные и составные;
Односторонние, двухсторонние и совмещённые.
По назначению калибры делятся на:
− рабочие;
− приёмные;
− контрольные.
Рабочие калибры (Р-ПР, Р-НЕ) предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления. Эти калибры используют рабочие и контролёры ОТК завода-изготовителя. При этом контролёры пользуются частично изношенными калибрами Р-ПР и новыми калибрами Р-НЕ, так называемыми приёмными калибрами.
Приёмные калибры предназначены для проверки деталей представителями заказчика. Эти калибры были официально в системе ОСТ. В современных стандартах они не предусмотрены, но они могут быть введены стандартами предприятий. Приёмные калибры специально не изготовляются, а отбираются из рабочих калибров (частично изношенных Р-ПР и новых Р-НЕ). Это делается для страховки от появления случайного исправимого брака и для того, чтобы правильно принятые рабочими калибрами детали не были забракованы калибрами контролёра и представителя заказчика.
Контрольные калибры (контркалибры) предназначены для установки на размер регулируемых калибров-скоб и контроля нерегулируемых калибров-скоб в процессе их изготовления и эксплуатации. Контркалибры предназначены только для скоб, то есть они применяются только при изготовлении валов. Применение контркалибров при обработке отверстий экономически нецелесообразно: рабочие калибры-пробки проще контролировать приборами, чем применять трудно изготавливаемые и дорогостоящие контркалибры-скобы.
Следовательно, контркалибры – только пробки:
– К-ПР – для скобы Р-ПР;
– К-НЕ – для скобы Р-НЕ;
– К-И – для изъятия из эксплуатации предельно изношенных скоб Р-ПР.
Несмотря на малую величину допуска контркалибров, они все же искажают установленные поля допусков на изготовление и износ рабочих калибров, поэтому контркалибры по возможности не следует применять. Их целесообразно заменять, особенно в мелкосерийном производстве, и тем более в единичном, концевыми мерами длины или использовать универсальные измерительные приборы. Детали с допуском 01...5 квалитетов не рекомендуется проверять калибрами, так как при малых допусках они вносят значительную погрешность измерения, а изготовление калибров такой точности сложно и трудоёмко. В таких случаях детали проверяют универсальными измерительными средствами и приборами.
Для снижения затрат на калибры стремятся увеличить их износостойкость за счёт применения твёрдых сплавов и нанесения износостойких покрытий на их рабочие поверхности.
3.2 Допуски калибров
Допуски и отклонения размеров калибров устанавливает ГОСТ 24853-81«Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски». Стандарт предусматривает следующие допуски и отклонения калибров:
– | допуск на изготовление калибров-пробок для отверстия; | |
H 1 | – | допуск на изготовление калибров-скоб для вала; |
H p | – | допуск на изготовление контрольного калибра для скобы; |
– | отклонение середины поля допуска на изготовление пробки Р-ПР относительно наименьшего предельного размера отверстия; | |
– | отклонение середины поля допуска на изготовление скобы Р-ПР относительно наибольшего предельного размера вала; | |
– | допустимый выход размера изношенной пробки Р-ПР за границу поля допуска отверстия; | |
– | допустимый выход размера изношенной скобы Р-ПР за границу поля допуска вала; | |
– | величина для компенсации погрешности контроля калибрами отверстий с размерами свыше 180 мм; | |
– | величина для компенсации погрешности контроля калибрами валов с размерами свыше 180 мм. |
3.3 Схемы расположения полей допусков калибров
ГОСТ 24853-81предусматривает восемь схем расположения полей допусков калибров в зависимости от квалитетов и номинальных размеров проверяемых деталей. Наиболее общими являются схемы для отверстий (рису- нок 3.2 а) и валов (рисунок 3.2 б) квалитетов 6, 7 и 8 с номинальными размерами свыше 180 мм.
Остальные схемы представляют собой частные случаи указанных общих схем расположения полей допусков калибров. Для калибров Р-ПР кроме допуска на изготовление предусматривается допуск на их износ. При этом поле допуска калибра сдвинуто внутрь поля допуска детали, а поле допуска на износ выходит за границу поля допуска детали. Для деталей 9...17 квалитетов (при больших допусках) поле допуска на износ калибра располагается внутри поля допуска детали и ограничено ее проходным пределом, т.е. Y = 0 и Y 1 = 0. При номинальных размерах до 180 мм погрешность контроля деталей калибрами незначительна и поэтому не учитывается, т.е. и.
Рисунок 3.2 – Схемы расположения полей допусков калибров для отверстий (а) и валов (б) квалитетов 6, 7 и 8 с номинальными размерами свыше 180 мм
Следует отметить, что на схемах износ калибров Р-ПР нагляднее и удобнее изображать не границей износа, а полем допуска на износ по аналогии с полем допуска на изготовление, как это показано на рисунке 3.3.
Сдвиг полей допусков калибров и границ износа их проходных сторон внутрь поля допуска детали устраняет возможность искажения характера посадок и гарантирует получение размеров годных деталей в пределах установленных допусков. Этого в полной мере невозможно добиться для точных деталей (квалитеты 6...8) ввиду довольно жёстких допусков и повышения стоимости изготовления деталей. Поля допусков на износ калибров Р-ПР для таких деталей выходят за пределы проверяемого поля допуска. Допуск детали при этом несколько расширяется, не вызывая нарушения взаимозаменяемости.
3.4 Расчёт исполнительных размеров калибров
Исполнительными размерами калибров называются размеры, по которым изготовляются калибры.
На чертежах калибров допуски на их изготовление задают «в тело» калибра, то есть как для основного отверстия и основного вала. В качестве номинального размера калибра принимают размер, соответствующий наибольшему количеству металла в калибре. Таким образом, на чертеже скобы проставляют её наименьший предельный размер с положительным отклонением, для пробки (рабочей и контрольной) – наибольший размер с отрицательным отклонением.
Приведём основные расчётные формулы для определения размеров калибров.
Наибольший размер новой проходной пробки:
.
Наименьший размер изношенной проходной пробки
Наибольший размер непроходной пробки
.
Наименьший размер проходной новой скобы
.
Наибольший размер изношенной проходной скобы
Наименьший размер непроходной скобы
.
Наибольшие размеры контрольных калибров:
; ;
.
Размеры калибров, полученные расчётом, округляются в соответствии с ГОСТ 24853-81. Табличный метод расчёта исполнительных размеров рабочих калибров, более простой для практического применения, изложен в этом же стандарте.
Рассмотрим пример расчёта исполнительных размеров калибров для контроля деталей соединения.
По ГОСТ 25347-82 и ГОСТ 24853-81находим предельные отклонения размеров деталей и необходимые данные для расчёта размеров калибров:
EI = 0; ES =+ 30мкм; ei = – 29 мкм; es = – 10 мкм;
H = H 1 = 5 мкм; H P = 2 мкм; Z = Z 1 = 4 мкм;
Y = Y 1 = 3 мкм; a = a 1 = 0.
Построим схему расположения полей допусков калибров (рисунок 3.3).
Рисунок 3.3 – Схема к расчёту размеров калибро в
Рабочие калибры-пробки для отверстия:
Исполнительные размеры калибров-пробок:
; ; .
Рабочие калибры-скобы для вала:
Исполнительные размеры калибров-скоб:
; ; .
Контрольные калибры:
Исполнительные размеры контрольных калибров:
К – ПР = 59,987 –0,002 ; К – И = 59,994 –0,002 ; К – НЕ = 59,972 –0,002 .
1 Что такое гладкий предельный калибр?
2 Какие виды гладких калибров применяются на производстве?
3 Чем отличаются контрольные калибры от рабочих калибров?
4 В каких условиях производства применяется контроль калибрами?
5 В каких условиях производства применяется контроль универсальными измерительными инструментами?
4 Допуски и посадки
призматических шпоночных соединений
Шпоночные соединения предназначены, как правило, для соединения с валами зубчатых колёс, шкивов, маховиков, муфт и других деталей и служат для передачи крутящих моментов. В связи с разнообразием конструкций остановимся на рассмотрении только наиболее широко применяемого в машиностроении соединения с призматическими шпонками, схематическое изображение которого показано на рисунке 4.1 а.
Размеры, допуски, посадки и предельные отклонения соединений с призматическими шпонками регламентированы ГОСТ 23360-78. Стандартом установлены поля допусков по ширине шпонки и шпоночных пазов для свободного, нормального и плотного соединений. Для ширины пазов вала и втулки допускаются любые сочетания полей допусков, приведённых на рисунке 4.1 б.
Как уже было сказано ранее, посадки шпоночных соединений назначаются в системе вала. Пример шпоночного соединения вала со втулкой показан на рисунке 4.2.
Рисунок 4.1 – Поля допусков шпоночных соединений
Рисунок 4.2 – Пример указания посадок шпоночного соединения на чертежах
Контроль размеров, симметричности расположения и прямолинейности шпоночных пазов втулки и вала осуществляется универсальными измерительными инструментами, гладкими предельными и специальными калибрами.
1 В каких случаях и для чего применяются шпоночные соединения?
2 Применяются ли шпоночные соединения при переходных посадках?
3 В какой системе назначаются посадки шпоночных соединений?
4 Как осуществляется контроль размеров шпоночных пазов?
5 Допуски и посадки подшипников качения
У подшипников качения присоединительными поверхностями являются наружная поверхность наружного и внутренняя поверхность внутреннего колец. По присоединительным поверхностям подшипников обеспечивается полная внешняя взаимозаменяемость, которая позволяет быстро монтировать их, а также заменять изношенные подшипники при хорошем качестве сборки.
5.1 Классы точности подшипников качения
Качество подшипников определяется точностью изготовления их деталей и точностью сборки. Основными показателями точности подшипников и их деталей являются:
Точность размеров присоединительных поверхностей;
Точность формы и расположения поверхностей колец и шероховатость их поверхностей;
Точность формы и размеров тел качения и шероховатость их поверхностей;
Точность вращения, характеризуемая радиальным и торцовым биением дорожек качения и торцов колец.
В зависимости от этих показателей точности по ГОСТ 520-2011 «Подшипники качения. Общие технические условия» установлены следующие классы точности подшипников, указанные в порядке повышения точности:
− нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 – для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников ;
− 0, нормальный, 6Х, 6, 5, 4, 2 – для роликовых конических подшипников ;
− нормальный, 6, 5, 4, 2 – для упорных и радиально-упорных подшипников.
Самым точным является второй класс точности. Класс точности подшипника выбирают исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма. Для механизмов общего назначения обычно применяют подшипники класса точности 0. Подшипники более высоких классов точности применяют при больших оборотах и высокой точности вращения вала, например, для шпинделей шлифовальных станков, авиадвигателей, приборов и др. Для гироскопических и других прецизионных приборов и механизмов применяются подшипники класса точности 2.
Класс точности указывается через тире перед условным обозначением серии подшипника, например, 6–205. Для всех подшипников, кроме конических, класс точности «нормальный» обозначается знаком «0».
Учитывая большое многообразие конструкций подшипников, ограничимся рассмотрением посадок только для шариковых радиальных подшипников .
5.2 Допуски и посадки соединений с подшипниками качения
Посадки наружного кольца подшипника с корпусом осуществляются в системе вала, посадки внутреннего кольца с валом – в системе отверстия. Диаметры наружного и внутреннего колец подшипника приняты соответственно за диаметры основного вала и основного отверстия с определённой оговоркой, о чём будет сказано дальше.
В большинстве случаев, в частности при вращающемся вале, внутреннее кольцо подшипника монтируется на валу неподвижно. Для этого необходимо применять либо переходные посадки, либо посадки с натягом. Однако применение тех и других посадок исключено по следующим причинам:
Первые требуют дополнительного крепления (шпонки и т.д.), что усложнит конструкцию подшипника и неприемлемо по точности (неравномерные деформации кольца при закалке из-за концентраторов напряжений) или вообще конструктивно неосуществимо из-за недостаточной толщины кольца подшипника;
Вторые дают натяг, недопустимый по прочности внутреннего кольца подшипника.
Введение каких-либо специальных посадок с малыми натягами для подшипников качения экономически нецелесообразно. Поэтому поступают так: на вал назначается стандартное поле допуска для переходной посадки, а поле допуска внутреннего кольца подшипника опускается симметрично вниз относительно нулевой линии. Следовательно, у внутренних колец подшипников допуск размера задается в минус, а не в плюс, как это принято у обычных основных отверстий. Такая комбинация полей допусков обеспечивает натяги, допустимые по прочности внутреннего кольца, и гарантирует неподвижность соединения.
Рисунок 5.1 – Пример посадок шариковых радиальных подшипников
Таким образом, основные (верхние) отклонения обоих присоединительных диаметров подшипников качения приняты равными нулю (рисунок 5.1) и обозначаются прописной и строчной буквами L и l, соответственно для внутреннего и наружного колец подшипника.
Выбор посадки подшипника на вал и в корпус производится в зависимости от класса точности подшипника (рисунок 5.1), вида нагружения колец подшипника, режима его работы, от величины и характера нагрузки, скорости вращения и других факторов.
В зависимости от конструкции и условий эксплуатации изделия, в котором смонтированы подшипники, кольца подшипников могут испытывать различные по характеру виды нагружения: местное, циркуляционное и колебательное (рисунок 5.2).
При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную радиальную нагрузку (например, натяжение приводного ремня, силу тяжести конструкции) лишь ограниченным участком дорожки качения и передаёт её соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса (рисунки 5.2 а и 5.2 б).
При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения и передаёт её также последовательно всей посадочной поверхности вала или корпуса (рисунки 5.2 а и 5.2 б).
а ) б ) в ) г )
Рисунок 5.2 – Виды нагружения колец подшипников
При колебательном нагружении кольцо воспринимает равнодействующую двух радиальных нагрузок (одна – постоянная по направлению, а другая – меньшая по величине, вращается) ограниченным участком дорожки качения и передаёт её соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса (рисунки 5.2 в и 5.2 г). Равнодействующая нагрузка в данном случае не совершает полного оборота, а колеблется между точками А и В.
В зависимости от вида нагружения колец радиальных подшипников установлены следующие поля допусков, образующих посадки (таблица 5.1).
Таблица 5.1 – Поля допусков валов и отверстий корпусов для установки радиальных подшипников
При вращающемся вале на внутреннее кольцо назначается неподвижная, а на наружное кольцо подвижная посадки. При неподвижном вале наоборот. Подшипник монтируется с зазором по тому кольцу, которое испытывает местное нагружение. Это устраняет заклинивание шариков и позволяет кольцу под действием толчков и вибраций постепенно поворачиваться по посадочной поверхности, что обеспечивает равномерный износ беговой дорожки и удлиняет срок службы подшипника.
Монтаж подшипника по посадке с натягом производится по кольцу, испытывающему циркуляционное нагружение, что исключает проскальзывание кольца по посадочной поверхности и устраняет возможность её истирания и развальцовывания.
Обозначение подшипниковых посадок имеет свои особенности. Как было показано ранее, для подшипников установлено специальное основное отклонение отверстия, не соответствующее основному отклонению по ГОСТ 25347-82. Оно обозначается прописной буквой L . С целью унификации основное отклонение наружного кольца подшипника обозначается строчной буквой l. Учитывая, что применение системы отверстия для соединения внутреннего кольца подшипника с валом и системы вала для соединения наружного кольца с корпусом является обязательным, принято на сборочных чертежах посадки колец подшипников обозначать одним полем допуска.
На сборочных чертежах посадка подшипника обозначается полем допуска детали, сопрягающейся с его соответствующим кольцом, например, – по наружному кольцу, – по внутреннему кольцу. Если известен класс точности подшипника, например 6, то поля допусков присоединительных диаметров подшипника будут иметь следующие условные обозначения : для наружного диаметра – l6, внутреннего диаметра– L6, а размеры для приведённого примера соответственно и В этом случае посадки по присоединительным диаметрам подшипника допускается обозначать в виде традиционной дроби: по наружному диаметру – , по внутреннему диаметру–
Контрольные вопросы и задания
1 Какие особенности назначения посадок подшипников качения?
2 Какие существуют виды нагружения колец подшипников?
3 Как зависят посадки от вида нагружения колец подшипников?
4 Как указываются посадки подшипников качения на чертежах?
Допуски и посадки
К атегория:
Слесарно-инструментальные работы
Калибры - измерительный инструмент особого рода
Среди множества измерительных средств имеется целая группа инструментов, которые изготовляются в инструментальном цехе. В эту группу входят калибры различного назначения и конструкций. Но каково бы назначение не имел калибр, каким бы своеобразием не отличалась его конструкция, он всегда будет надежным и самым удобным средством измерения в производстве взаимозаменяемых деталей.
Что же представляют собой калибры? Калибрами называются одномерные измерительные инструменты для контроля отклонений деталей от размеров, формы и взаимного расположения их поверхностей, но без определения числовой величины этих отклонений.
По форме измерительных поверхностей калибры могут быть разделены на калибры для элементных измерений и для комплексных измерений. Комплексные калибры еще называются лекалами или шаблонами.
Самую многочисленную группу среди элементных калибров составляют калибры для контроля отверстий. Они выполняются в виде:
а) пробок гладких полных; б) пробок листовых неполных и пробок неполных; в) штихмасов и нутромеров сферических и г) пробок конических.
Гладкие калибры-пробки полные бывают цельными, т. е. сделанными из одного куска металла, или составными. Пробки для отверстий диаметром от 1 до 50 мм делаются в виде конических вставок (пробок с коническими хвостовиками); для отверстий диаметром от 30 до 100 мм их изготовляют в виде цилиндрических несадок. По конструкции пробки делятся на односторонние или двусторонние. Односторонние пробки имеют одну коническую вставку или одну цилиндрическую насадку; двусторонние - две.
Непроходная пробка значительно короче проходной, что позволяет безошибочно определять, какой из них следует пользоваться при измерении.
Пробки гладкие листовые неполные и пробки неполные применяются для проверки отверстий больших диаметров. Измерительные поверхности этих пробок представляют часть цилиндра, равного по диаметру отверстию детали. Непроходные стороны калибров и в данном случае делаются короче проходных. Несмотря на то, что проходные стороны неполных калибров менее надежны (нарушается принцип подобия), все же благодаря меньшему весу они удобнее для измерения больших диаметров. Неполные калибры-пробки могут быть выполнены также и в виде калибров регулируемой конструкции.
Предельные штихмасы - это калибры, изготовленные в виде цилиндрических стержней, ограниченных шаровыми измерительными поверхностями, с радиусом значительно меньшим, чем у отверстия детали. На середину стержня такого калибра надевается рукоятка из пластмассы или дерева. Комплект предельных штих-масов состоит из двух калибров: проходного и непроходного, а для того, чтобы их было удобнее отличать друг от друга, на непроходном штихмасе делается одна кольцевая проточка, на контрольном - две; проходной штихмас проточек не имеет.
Для измерения диаметров валов применяются калибры-скобы. Они также могут быть жесткой или регулируемой конструкции.
Жесткие калибры-скобы изготовляются штампованными, литыми и листовыми. Любые из них по своему оформлению могут быть односторонними или двусторонними. Односторонними скобами можно измерять не только один, но и два предельных размера. Если односторонняя скоба служит для измерения двух предельных размеров, то ее измерительные плоскости располагаются одна за другой ступеньками, отделенными канавкой. Двусторонние скобы изготовляются диаметром до 100 мм. Губки непроходной стороны таких скоб скашиваются под углом 45° и этот скос облегчает ввод детали в калибр, а также позволяет легко отличить проходную сторону от непроходной.
Литые жесткие скобы очень похожи на скобы штампованные. Корпуса литых скоб изготовляются из ковкого чугуна и к ним привинчиваются вставные губки из инструментальной стали.
Регулируемые калибры-скобы получили такое название потому, что их размер может быть установлен (отрегулирован) в определенных пределах без слесарной пригонки. Расстояние между губками скобы такой конструкции регулируется винтами, расположенными на торцовых поверхностях губок, и фиксируется намертво винтами, расположенными на боковых плоскостях губок.
Рис. 1. Калибры-пробки полные
Рис. 2. Пробки листовые неполные:
Рис. 3. Комплект неполных калибров-пробок.
Рис. 4. Штихмас.
Установка регулируемых скоб ведется по калибрам или по блока концевых мер. После установки инструмента головки установочных’ винтов заливаются сургучом или мастикой и клеймятся клеймом: контролера.
Регулируемые скобы изготовляются для диаметров деталей дс 330 мм и могут применяться для детали любой точности, за не ключением 1 класса.
Измерения длины и высоты детали осуществляются калибрами, особой конструкции, которые носят название уступомеров, глубиномеров и высотоме ров, калибров пазов и скоб для длин.
При измерении уступомерами и подобными им инструментами в одном случае у измеряемой
поверхности должна быть световая щель (просвет), в другом случае ее быть не должно. Стороны подобных калибров называются большей и меньшей стороной.
Калибры для проверки конических поверхностей представляют собой такую конструкцию, в которой и проходная, и непроходная стороны объединены в одном калибре. Различают калибр-кольцо и калибр-пробку. При измерении калибром-кольцом торец годной детали обязательно должен лежать между плоскостями А и Б; при измерении пробкой - между рисками В и Г. Следует подчеркнуть, что такими калибрами можно определить только отклонения конуса по диаметру, но не его отклонения в величине конусности. Конусность детали может быть проверена этими же калибрами на краску.
Характерная особенность комплексных калибров состоит в том, что они контролируют одновременно весь профиль детали в то время, как элементные калибры могут проверять его только по частям. Несмотря на то, что различных конструкций комплексных и профильных калибров очень много, их можно разделить на отдельные виды. Согласно ГОСТ данная группа калибров делится на калибры шлицевые, калибры для проверки перпендикулярности и параллельности, калибры для проверки симметричности и, наконец, калибры профильные.
Рис. 5. Калибры для конических поверхностей.
Контроль поверхности профильными калибрами основан на принципе определения величины «световой щели» между деталью и калибром. Процесс проверки состоит в том, что измерительный профиль калибра прикладывается к профилю детали и по наличию и величине просветов судят о ее годности.
Профильные и комплексные калибры составляют основную мас-специального измерительного инструмента, изготовляемого в инструментальных цехах.
К атегория:
Токарное дело
Типы калибров и область их применения
В машиностроении широко используют так называемый альтернативный метод контроля годности изделий. Он позволяет разделить продукцию на годную и дефектную. При этом действительные значения проверяемого параметра не определяются, а устанавливается факт его соответствия нормативу. При альтернативной проверке геометрических параметров изделий наиболее часто применяют калибры.
Калибрами называют бесшкальные измерительные инструменты для проверки линейных размеров, углов, формы и взаимного расположения поверхностей. Различают несколько видов калибров.
Рис. 1. Гладкая калибр-скоба (а) и поле ее допусков (б)
Гладкие калибры-скобы (рис. 1) служат для контроля длин и диаметров наружных поверхностей. Они могут быть односторонними и двусторонними, од-нопредельными и двухпредельными. Од-нопредельные калибры-скобы делают или проходными, или непроходными. Длй контроле размеров 8-го квалитета точности (и менее точных) применяют калибры-скобы со сменными губками. Для контроля более точных изделий (до 6-го квалитета) рабочие поверхности калибров оснащают твердым сплавом. В мелкосерийном и единичном производстве калибры-скобы делают из листа, в крупносерийном и массовом - из поковок и отливок.
Гладкие калибры-пробки (рис. 2) служат для контроля отверстий. Конструктивно они выполнены в виде ручки и рабочей части. Рабочая часть может быть сделана заодно с ручкой или в виде вставок и насадок. У калибров-пробок, предназначенных для контроля точных отверстий (6-12-й квалитеты), вставки делают из твердого сплава. Калибры-пробки бывают односторонними и двусторонними. Односторонние делают проходными или непроходными.
Гладкие калибры позволяют контролировать линейные размеры от 0,1 до 3150 мм. С увеличением размеров погрешность контроля возрастает в связи с ростом упругих деформаций калибров.
У гладких калибров-пробок проходная сторона (ПР) имеет наименьший предельный размер (т. е. должна проходить в отверстие), а непроходная (НЕ) - имеет наибольший предельный размер (т. е. не должна проходить в отверстие). У гладких калибров-скоб проходная сторона (ПР) имеет наибольший предельный размер, а непроходная (НЕ) - наименьший. По назначению калибры делятся на рабочие (Р), предназначенные для проверки деталей рабочими и контролерами ОТК , приемные (П) -для контроля деталей представителями заказчика, контрольные (К) - для проверки рабочих и приемных калибров в процессе их изготовления и эксплуатации и контркалибры (К-И) -для контроля износа рабочих калибров.
Рис. 2. Гладкая калибр-пробка (а) и поле ее допусков (б)
Рис. 3. Виды калибров: 1 - измерительная плоскость, 2 - направляющая плоскость, 3 - изделие, 4 - риски
На калибрах маркируют их вид, проходную и непроходную стороны, контролируемый номинальный размер, обозначение проверяемого поля допуска, товарный знак завода-изготовителя.
Калибры для контроля размеров по высоте и глубине разнообразны как по конструкции, так и по принципу действия. Наиболее часто применяют калибры, работающие по методу «световой щели». Предельные стороны этих калибров обозначают буквами Б (большая) и М (меньшая).
Конусные калибры предназначены для контроля гладких конических поверхностей. Наиболее часто ими контролируют конические хвостовики инструментов (калибры-втулки) и конические отверстия для их крепления (калибры-пробки). Предельные положения калибров относительно контролируемой поверхности определяют по двум рискам, нанесенным на калибре. Обычно такие калибры применяют в комплекте, состоящем из калибра-пробки, калибра-втулки и контркалибра-пробки. Последний предназначен для того, чтобы можно было припасовать калибр-втулку к калибру-пробке по краске.
Калибры для проверки формы и взаимного расположения поверхностей отличаются большим разнообразием конструкций. Ими можно контролировать параллельность плоскостей, соосность отверстий, симметричность пазов, параллельность плоскости и оси отверстия, шлицевые валы и втулки и т. д.
Резьбовые калибры служат для комплексного контроля резьбы. Наружную резьбу контролируют калибром-кольцом, а внутреннюю - калибром-пробкой. Резьбовые калибры изготовляют и применяют комплектами, в состав которых кроме резьбового калибра входят контрольные проходные и непроходные калибры. Наряду с нерегулируемыми калибрами применяют и регулируемые. Последние настраивают по установочным резьбовым калибрам, которые в этом случае также входят в комплект.
Профильными шаблонами называют плоские калибры для контроля профиля фасонных поверхностей изделия. Контроль таким шаблоном производят методом «световой щели». Точность изготовления самого профильного шаблона и его износ проверяют контршаблонами. Калибры изготовляют из конструкционных, инструментальных и инструментальных легированных сталей. Оснащение рабочей части калибра твердым сплавом ВК8 в несколько десятков раз повышает его стойкость по сравнению с калибром из углеродистой инструментальной стали.
Калибрами называются бесшкальные измерительные инструменты, предназначенные для проверки размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей. Калибры относятся к одномерным инструментам, так как измерительные части калибров в процессе измерения не меняются.
Калибры подразделяются на две группы: нормальные и предельные .
Нормальные калибры изготовляются по номинальному размеру проверяемой детали и имеют измерительную часть, равную среднедопускаемому размеру измеряемой детали. Нормальный калибр должен входить в деталь с большей или меньшей плотностью.
Предельные калибры имеют размеры номинально равные предельным размерам измеряемой детали. Одна из сторон калибра соответствует наибольшему, а другая - наименьшему заданному предельному размеру. При измерении предельными калибрами проходная сторона должна входить в отверстие или надеваться на вал, а вторая сторона - непроходная - не должна входить в отверстие или надеваться на вал. Непроходная сторона калибра отличается от проходной стороны кольцевой выточкой на ручке или же меньшей длиной измерительной части. Непроходная сторона калибра делается укороченной, потому что она обычно не входит в проверяемое отверстие. С помощью предельных калибров определяют, вышли или не вышли действительные размеры деталей за установленные пределы.
В зависимости от проверяемых элементов деталей калибры подразделяются следующим образом:
1) для проверки отверстий;
2) для проверки валов;
3) для проверки резьб;
4) для проверки конусных отверстий и др.
По назначению калибры делятся на рабочие и приемные .
Рабочими калибрами пользуются при изготовлении изделий. Их применяют для проверки деталей на рабочем месте.
Калибры приемные предназначены для контролеров, которые с помощью их проверяют детали на контрольных местах или в отделах технического контроля (ОТК).
В соответствии с ОСТ 1201, 1219 и 1220 калибры имеют следующие обозначения:
Р-ПР (или ПР) - проходная сторона рабочего калибра;
Р-НЕ (или НЕ) - непроходная сторона рабочего калибра;
П-ПР - проходная сторона приемного калибра;
П-НЕ - непроходная сторона приемного калибра.
На калибры наносится следующая маркировка:
а) номинальный размер изделия, для которого предназначен калибр;
б) предельные отклонения изделия (посадка, класс точности);
в) назначение калибра (ПР - проходная и НЕ - непреходная сторона);
г) товарный знак завода-изготовителя.
На односторонних двухпредельных калибрах обозначения ПР и НЕ не ставятся.
Конструкций калибров для контроля цилиндрических поверхностей (вал и отверстие) очень много и самые разнообразные.
Рис. 58. Нормальные калибры :
а - калибр-пробка, б - кольцо, в - скоба
На рис. 58 показаны нормальные калибры: кольцо, пробка и скоба.
Кольцом и скобой проверяют диаметр вала, а пробкой - диаметр отверстия. Для измерения валов пользуются главным образом скобами.
Кольца позволяют более точно проверить вал, так как они охватывают всю его поверхность. Однако изготовление колец дорого, и поэтому их применение ограничено. Кроме того, кольцами нельзя измерять шейки в середине валов, а также валы, закрепленные в центрах. Из скоб наиболее распространены предельные односторонние скобы (рис. 59).
Рис. 59. Предельный калибр-скоба
Наиболее удобны и широко применяются регулируемые скобы. Они изготовляются с одной неподвижной губкой и двумя вставками (ПР - проходной и НЕ - непроходной). Вставки устанавливаются на определенный размер в пределах регулирования от 3 до 8 мм. В корпусе 1 этой скобы имеются два гнезда, в которые помещаются измерительные вставки 2, закрепляемые винтами 3. При установке скобы вставки перемещают на требуемый размер и фиксируют установочными винтами 4. Регулируемые скобы имеют то преимущество, что в случае износа размер скобы можно восстановить перемещением вставок. Регулируемыми скобами можно измерять валы различных диаметров (в пределах регулирования скобы).
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.