Калибры расположения. Резьбовые калибры – специальный контролирующий инструмент
Калибрами называются бесшкальные контрольные инструменты, предназначенные для ограничения отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей изделий. Контроль калибрами не позволяет определить действительных отклонений размеров изделия, но позволяет установить — находятся или нет отклонения размеров изделия в заданных пределах.
Калибры были одним из первых измерительных инструментов, применяемых при изготовлении механизмов, главным образом сопрягаемых деталей, например, вала и втулки, винта и гайки. Так возникло понятие взаимозаменяемости «по вхождению», достигаемой на базе применения так называемых нормальных калибров. К такому калибру, изготовленному как точный образец одной из деталей пары, подгонялась как можно точнее вторая деталь этой пары. Такая процедура всегда обеспечивала собираемость любой пары деталей, но имела существенный недостаток, проистекающий из неопределенности и субъективности условия «как можно точнее». Качество изделия и соединения, эффективность его функционирования при дальнейшей эксплуатации нельзя было достоверно установить. Так, при подгонке валов и отверстий под нормальные калибры всегда достигалась собираемость подшипников скольжения, но толщина масляной пленки в зазоре могла колебаться в неизвестных пределах. Болты с гайками также всегда свинчивались, но прочность этого соединения была непредсказуемой. Таким образом, размерная взаимозаменяемость еще не была функциональной.
На рубеже XX в. Произошел рост серийного и массового производства на базе полного расчленения операций и конвейеризации. Здесь и родилась взаимозаменяемость в ее широком понимании как принцип организации производства изделий на базераздельного изготовления входящих в это изделие деталей с выполнением их размеров в таких пределах, которые при произвольном сочетании деталей на сборке обеспечивают удовлетворение функциональных требований к узлу.
Разность двух предельных размеров для данной детали получила название допуска. Один из этих размеров, соответствующий максимуму материала детали, получил название проходного предела, а другой, соответствующий минимуму — непроходного предела. Эти названия отражают порядок использования калибров, для контроля указанных пределов. Заметим, что фактически проходной предел представляет собой размер, который ранее проверялся нормальным калибром. Для контроля деталей по второму предельному размеру был введен второй калибр. Вместе, с первым калибром, обеспечивающим собираемость, получается пара калибров, соответствующая допуску на деталь.
Принцип нормирования и контроля по максимуму и минимуму материала отражен в ГОСТ Р 53090-2008 (ИСО 2693:2006 «Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Требования максимума материала, минимума материала и взаимодействия»).
Очевидно, что при взаимозаменяемом производстве каждую деталь в изделии можно заменить любым другим ее экземпляром, как на сборке, так и при ремонте. Отсюда и возник, термин «взаимозаменяемость», отражающий здесь узкое значение этого понятия.
Введение понятия «допуск» внесло четкость и определенность в. производство, обеспечило возможность объективной оценки качества деталей и ритмичность технологического процесса. Взаимоотношения изготовителя и потребителя получили прочную правовую основу, необходимо было лишь нормировать процедуру арбитражной проверки годности деталей, проверки того, что их размеры лежат в поле допуска.
Так как никаких других измерительных средств еще не было, то для определения соблюдения установленного допуска детали заменили один нормальный калибр на два предельных калибра.
Как уже отмечалось, калибры служат не для определения действительного размера деталей, а для рассортировки их на годные и две группы брака (с которых снят не весь припуск и с которых снят лишний припуск). Иногда с помощью калибров детали сортируют на несколько групп годных для последующей селективной сборки.
В зависимости от вида контролируемых изделий различают калибры для проверки гладких цилиндрических изделий (валов и отверстий), гладких конусов, цилиндрических наружных и внутренних резьб, конических резьб, линейных размеров, зубчатых (шлицевых) соединений, расположения отверстий, профилей и др.
Предельные калибры делятся на проходные и непроходные. При контроле годной детали проходной калибр (ПР) должен входить в годное изднлие, а непроходной (НЕ) входить в годное изднлие не должен. Изделие считается годным, если проходной калибр входит, а непроходной — нет. Проходной калибр отделяет годные детали от брака исправимого (это детали, с которых снят не весь припуск), а непроходной — от брака неисправимого (это детали, с которых снят лишний припуск).
По технологическому назначению калибры делятся на рабочие калибры, используемые для контроля изделий в процессе изготовления и приемки готовых изделий работниками ОТК и контрольные калибры (контркалибры) для проверки рабочих калибров.
По числу контролируемых элементов различают комплексные калибры, контролирующие одновременно несколько элементов изделия (например, резьбовой проходной калибр) и простые (элементные) калибры, проверяющие один элемент (размер) изделия.
По характеру контакта с изделием различают калибры с поверхностным контактом (пробка), с линейным контактом (скоба) и точечным контактом (нутромер). Характер контакта имеет существенное влияние на результаты контроля при наличии отклонений формы изделия.
По конструктивным признакам различают калибры однопредельные с раздельным выполнением проходного и непроходного калибров, двухпредельные (односторонние и двухсторонние), представляющие конструктивное объединение проходного и непроходного калибров.
Так калибры для контроля отверстий представляют собой пробки, а для контроля валов — скобы или кольца. Контркалибры-пробки служат для контроля рабочих калибров-скоб. Контркалибров-скоб не бывает. Это объясняется следующими двумя причинами. Во-первых, допуск изготовления калибра должен быть в несколько раз меньше допуска контролируемой детали. А допуск контркалибра, являющегося калибром по отношению к рабочему калибру, должен быть еще меньше. Таким образом, изготовление контркалибров-скоб с их весьма малыми допусками было бы задачей весьма непростой. Во-вторых, рабочие калибры-пробки нетрудно измерять универсальными приборами. В этом отношении калибры-пробки, т.е. калибры с наружными измерительными поверхностями, выгодно отличаются от калибров-скоб, имеющих внутренние плоские измерительные поверхности: производить внутренние измерения плоских параллельных поверхностей с высокой точностью значительно сложней.
При конструировании предельных калибров следует исходить из принципа подобия (принципа Тейлора), согласно которому проходной калибр должен быть подобен детали, сопрягаемой с контролируемой, и должен контролировать всю поверхность на длине сопряжения (поверхностный контакт), а непроходной калибр должен проверять каждый размер отдельно, обеспечивая точечный контакт с деталью.
Соблюдение принципа подобия позволяет выявлять при проверке калибрами нарушения пределов допуска, вызванные отклонением формы или взаимного расположения элементов поверхности. Например, проходной калибр для гладкого отверстия должен выполняться в виде цилиндрической пробки. Такой калибр войдет в проверяемое отверстие только в том случае, если диаметр отверстия во всех сечениях и направлениях больше диаметра калибра. Непроходной калибр должен выполняться с точечным контактом (нутромер), чтобы иметь возможность проверить диаметры отверстия в различных сечениях и направлениях с целью обнаружения местных увеличений диаметра отверстия.
Эти требования в ряде случаев полностью или в значительной мере осуществимы: пробки ПР малых и средних размеров изготовляются полными, пробки НЕ средних и больших размеров - неполными. Пробки ПР обычно длиннее пробок НЕ. В других случаях требования, связанные с принципом Тейлора, вступают в противоречие с требованиями износостойкости калибров и их удобного для эксплуатации веса. С точки зрения износостойкости калибра полный поверхностный контакт лучше частичного, последний лучше линейного, а линейный — точечного. В связи с этим пробки НЕ малых размеров — полные. По мере возрастания контролируемых диаметров естественно возрастает и вес калибров. Для его ограничения полные калибры-пробки, в том числе и проходные, заменяют неполными пробками и нутромерами, дающими уже контакт только на двух участках поверхности (цилиндрические нутромеры) или в двух точках (сферические).
Приведенная краткая классификация калибров не является исчерпывающей, так как она охватывает только наиболее распространенные виды калибров и классифицирует их лишь по основным признакам. Независимо от типа и назначения калибров к ним предъявляются следующие основные требования:
- Точность изготовления. Рабочие размеры калибра должны быть выполнены в соответствии с допусками на его изготовление.
- Высокая жесткость при малом весе. Жесткость необходима для уменьшения погрешностей от деформаций калибров (особенно скоб больших размеров) при измерении. Малый вес требуется для повышения чувствительности контроля и облегчения работы контролера при проверке средних и больших размеров.-
- Износоустойчивость. Для снижения расходов на изготовление и периодическую проверку калибров необходимо принимать меры к повышению их износоустойчивости. Измерительные поверхности калибров выполняют из легированной стали, закаливают до высокой твердости и покрывают износостойким покрытием (например, хромируют). Выпускают также калибры небольших размеров, изготовленные из твердого сплава.
- Производительность контроля обеспечивается рациональной конструкцией калибров; по возможности следует применять односторонние предельные калибры.
- Стабильность рабочих размеров достигается соответствующей термообработкой (искусственным старением).
- Устойчивость против коррозии, необходимая для обеспечения сохранности калибров, достигается применением антикоррозионных покрытий и выбора материалов, мало подверженных коррозии.
Все калибры маркируют. Маркировка содержит номинальный размер и числовые величины предельных отклонений. Маркировку наносят на нерабочих поверхностях калибра и на ручке.
Следует отметить, что долгое время калибры очень широко применялись на машиностроительных заводах, потому что не было других измерительных инструментов, пригодных для быстрого контроля в цеховых условиях. Была разработана конструкция калибров и нормативные документы, охватывающих обширную номенклатуру калибров-пробок, калибров-скоб, калибров-втулок для контроля валов, отверстий, конусов и резьбовых изделий. Калибры выпускались в большом количестве централизовано инструментальными заводами и потребителями для собственных нужд.
Однако, для организации машиностроите6льного производства калибры чрезвычайно неудобный инструмент. На инструментальных складах заводов хранились сотни, а иногда и тысячи калибров, так как каждый калибр годен для контроля только одного размера на детали. Кроме того, держали контркалибры для проверки годности калибров. Калибры быстро изнашивались, иногда в течение одной смены, и их приходилось ремонтировать. Также следует иметь в виду, что калибры только сортировали изготовленные детали на годные и брак, но не определяли их действительные размеры. Калибры мало пригодны для настройки станков, так как не показывают размер детали.
Поэтому с появлением пневматических, а позднее электронных измерительных приборов, контрольных приспособлений и приборов активного контроля применение калибров на производстве стало быстро сокращаться. И в настоящее время калибры применяют лишь в некоторых ограниченных случаях, когда контроль размеров изделий затруднен, например, при контроле валов и отверстий малого диаметра, при контроле резьбовых деталей и др.
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. Исполнительные размеры калибров, допуски и их расположение подробно разработаны в ГОСТах и международных стандартах.
Рисунок 1. Пример расположения полей допусков калибра
В этих материалах приведены схемы расположения допусков калибров (Рисунок 1) и формулы для расчета предельных размеров и допусков, а также подробные таблицы предельных размеров и отклонений.
Наибольшее значение для точности контроля с помощью калибров имеет расположение поля допуска калибра относительно поля допуска проверяемой детали.
Причем в данном случае несущественно, контролируется вал или отверстие и является ли калибр проходным или непроходным. Размер калибра всегда меньше предельного размера проверяемой детали. При этом, очевидно, калибр будет сортировать все детали на две группы: годные и брак. Однако такая сортировка будет явно не идеальной.
Если размер калибра находится в пределах поля допуска детали, то детали с размерами, находящимися в интервале между предельным размером детали и размером калибра, будучи годными, попадут в брак («ложнобракованные»).
Если размер калибра находится вне поля допуска детали, то детали с размерами, находящимися в интервале между предельным размером детали и размером калибра, будучи браком, будут приняты как годные («ложногодные»).
Следует отметить, что наличие у калибра своего допуска неизбежно вызывает либо две перечисленные неприятности, либо одну из них. Если поле допуска калибра находится полностью в пределах поля допуска детали, то напрасно бракуется какая-то доля годных деталей. Если поле допуска калибра находится вне поля допуска детали, то часть бракованных деталей проникает в годные. И, наконец, если поле допуска калибра располагается по обе стороны от предельного размера детали, то имеют место оба перечисленные выше нежелательные явления. Избавиться от обоих этих явлений одновременно принципиально невозможно, можно лишь уменьшить, одну долю неправильно рассортированных деталей (или даже вовсе избавиться от нее) за счет увеличения другой доли. Очевидно, достичь этого можно путем соответствующего смещения поля допуска калибра относительно предельного размера детали. Можно, правда, поставить вопрос о сокращении доли всех неправильно рассортированных деталей путем уменьшения допуска-калибра, что рассмотрено ниже.
На практике трудный вопрос (что хуже: направлять брак в годные или годные в брак) часто решается компромиссом: поле допуска калибра частично находится в поле допуска детали, а частично вне его. У калибров НЕ имеет место располовинивание, т. е. поле допуска калибра располагается симметрично предельному размеру детали. У калибров ПР расположение зависит от точности деталей. Для точных и дорогих деталей, где особенно нежелательна напрасная их браковка при контроле, поле допуска калибра (разумеется, с учетом его износа) частично выносится за поле допуска детали. Для более грубых деталей такого выноса не делают, что в условиях достаточно широких допусков практически не ущемляет интересы изготовителя.
Выше уже указывалось, что уменьшение допуска калибра уменьшает обе доли неправильно рассортированных деталей. Однако при уменьшении допуска калибра этот калибр удорожается и сокращается срок его службы.
Следует отметить, что точно так же влияет погрешность измерения прибором на правильность рассортировки деталей. Причем предельная погрешность измерения играет роль, в какой-то мере сходную с допуском калибра.
Рассмотрим более подробно вопросы расположения полей допусков калибров относительно полей допусков контролируемых деталей зависит от квалитета точности деталей и от их размеров. Причем поле допуска калибров ПР состоит из двух частей: поля допуска изготовления (регламентирующего новый калибр) и поля допуска на износ.
Специфика полей допусков калибров для размеров, например, свыше 180 мм состоит в том, что они сдвинуты к середине поля допуска детали. Такое смещение за счет изготовителя можно объяснить тем, что при больших размерах и соответственно более широких допусках это не приводит к заметным дополнительным трудностям при изготовлении деталей. ГОСТ … дает общие формулы и таблицы, позволяющие рассчитывать исполнительные размеры конкретных рабочих и контрольных калибров, однако для практического удобства выпущен ГОСТ 21401 - «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Исполнительные размеры», охватывающий рабочие калибры ПР и НЕ.
Допуски формы рабочих калибров заданы по квалитетам точности 1—5, а контркалибров — по квалитетам 1—2, при этом допуски формы всех калибров существенно меньше их допусков на размер, особенно калибров к деталям менее точных квалитетов. Это увеличивает износостойкость и срок службы калибров. Кроме того, повышается степень однозначности ответа (годная деталь или нет) при повторном контроле детали тем же калибром, когда случайное сочетание отклонений формы детали и калибра может в каких-то случаях привести к разным ответам (например, вхождение или не вхождение вследствие взаимного углового поворота детали и калибра вокруг оси).
Следует отметить, что расположение полей допусков средств измерений в том числе калибров отражено в международном стандарте ISO 14253-1, относящемся к серии стандартов “Геометрическая спецификация продукции (GPS)”, установлены “Правила установления соответствия или несоответствия спецификациям”.
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 HRC60—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. Калибры-пробки изготовлены из легированной стали и закалены до твердости HRC=60-62 и из твердого сплава.
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. Наилучшая припасовка получается при использовании типографской красной краски и синей берлинской лазури. Типографской краске следует отдавать предпочтение, так как она, в отличие от лазури, не содержит крупинок и лучше видна на контролируемой поверхности. Краску наносить на контролируемую поверхность рекомендуется следующим образом: краска или губка, пропитанная краской, кладется в тампон и обвернутый плотной, но не ворсистой тканью. На тампон капают несколько капель машинного масла и затем им несколько раз проводят по контролируемой поверхности. После этого краску дополнительно растирают по всей поверхности фланелью.
Предельные отклонения в стандарте даются на разность диаметров на 100 мм длины в мкм, cиметричные для пробок (±) и односторонние «в плюс» для втулок.
Полный комплект калибров состоит из пробки, втулки и, по требованию заказчика, контркалибра-пробки. Калибр-пробка и калибр-втулка выпускаются не припасованными, так как имеют различное расположение полей допусков.
Контркалибры-пробки применяют для припасовки к ним калибров-втулок. Торец новой втулки должен совпадать с передним краем передней риски контркалибра. Допускается не доход торца втулки не более 0,1 мм. Калибр-втулка, находящийся в эксплуатации, считается предельно изношенной, если торец втулки переходит за передний край передней риски более чем на 20% расстояния между рисками. Толщина слоя краски при контроле и припасовке не должна превышать 2—5 мкм в зависимости от размеров и степени точности втулки.
Калибры изготовляют из закаленной стали. Твердость измерительных поверхностей должна находиться в пределах HRC62-64. 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
Для контроля внутренней резьбы применяют проходные резьбовые пробки (ПР), проверяющие приведенный средний диаметры гайки, и непроходные резьбовые пробки (НЕ), проверяющие верхний предел среднего диаметра гайки. Калибр-пробка резьбовой проходной ПР должен свободно ввинчиваться в контролируемую внутреннюю резьбу. Свинчиваемость калибра с резьбой означает, что приведенный средний диаметр резьбы не меньше установленного наименьшего предельного размера и имеющиеся погрешности шага и угла профиля внутренней резьбы компенсированы соответствующим увеличением среднего диаметра. Увеличение среднего диаметра компенсирует и погрешности винтовой линии резьбы и отклонения формы (круглости, цилиндричности).
Калибр-пробка резьбовой непроходной НЕ, как правило, не должен ввинчиваться в контролируемую резьбу. Допускается ввинчивание калибра до двух оборотов (для сквозной резьбы с каждой из сторон втулки). При контроле коротких резьб (до четырех витков) ввинчивание калибра-пробки допускается до двух оборотов с одной стороны или в сумме с двух сторон.
Проходной резьбовой калибр-пробка проверяет, не выходит ли средний диаметр резьбы за установленный наибольший предельный размер.
Для проверки внутреннего диаметра гайки применяются гладкие проходная и непроходная пробки.
Калибр-пробка гладкий проходной ПР должен свободно входить в контролируемую резьбу под действием собственного веса или при определенной нагрузке.
Калибр-пробка гладкий непроходной НЕ, как правило, не должен входить в контролируемую резьбу под действием собственного веса или под действием определенной нагрузки. Допускается вхождение калибра на один шаг внутренней резьбы.
Аналогично для контроля наружной резьбы применяют резьбовые проходные кольца (ПР), проверяющие приведенный средний диаметр резьбы, и непроходные резьбовые кольца (НЕ), проверяющие нижний предел среднего диаметра резьбы. Кроме того, наружный диаметр резьбы проверяется предельной гладкой скобой.
Калибр-кольцо ПР должен свободно навинчиваться на контролируемую резьбу. Свинчиваемость калибра с резьбой означает, что приведеный средний диаметр резьбы не выходит за установленный наибольший предельный размер и имеющиеся погрешности шага и угла профиля наружной резьбы компенсированы соответствующим уменьшением среднего диаметра. Уменьшение среднего диаметра резьбы компенсирует также погрешности винтовой линии резьбы и погрешности формы (круглость, цилиндричность).
Калибр-кольцо резьбовой непроходной НЕ, как правило, не должен навинчиваться на контролируемую наружную резьбу. Допускается навинчивание непроходного калибра-кольца до двух оборотов. При контроле коротких резьб (до трех витков) навинчивание калибра-кольца не допускается. Непроходной резьбовой калибр-кольцо НЕ проверяет, не выходит ли средний диаметр резьбы за установленный наименьший предельный размер.
Калибр-скоба резьбовой проходной ПР должен скользить по контролируемой резьбе под действием собственного веса или определенной силы не менее чем в трех положениях, расположенных на равном расстоянии по всей окружности резьбы. Этим калибром проверяют наибольший предельный размер среднего диаметра наружной резьбы.
Контроль резьбы калибрами-скобами рекомендуется сопровождать выборочным контролем с помощью проходного резьбового калибра-кольца, так как калибр-скоба не выявляет всех отклонений формы наружной резьбы. В спорных случаях решающим методом контроля является контроль проходным резьбовым калибром-кольцом ПР.
Калибр-скоба резьбовой непроходной НЕ, как правило, не должен проходить под действием собственного веса или определенной силы ни в одном из трех (не менее) положений, расположенных на равном расстоянии по всей окружности резьбы. Допускается прохождение калибра-скобы на первых двух витках наружной резьбы. Этим калибром проверяется наименьший предельный размер среднего диаметра наружной резьбы.
Для проверки наружного диаметра резьбы (болта) применяются гладкие проходная и непроходная пробки.
Калибр-кольцо гладкий проходной или калибр-скоба гладкий проходной ПР должен проходить по наружной резьбе под действием собственного веса или под действием определенной силы.
Калибр-скоба гладкий непроходной или кадибр-кольцо гладкий непроходной НЕ не должен проходить по наружной резьбе, в крайнем случае только закусывать.
Для проверки износа резьбовых калибров выпускают контрольные калибры.
При контроле калибрами резьба считается годной, если проходной калибр свинчивается с изделием по всей длине резьбы без усилия, а непроходной калибр свинчивается с изделием не более чем на 1—2 нитки.
Резьбовые пробки могут проверяться по всем элементам на универсальном микроскопе. Проверка резьбовых колец, особенно малых диаметров, универсальными средствами невозможна. Поэтому для их проверки служат контрольные калибры.
Схема расположения полей допусков рабочих, приемных и контрольных калибров подробно указана в справочнике. Там же указаны допуски на средний, наружный и внутренний диаметры, шаг и половину угла профиля калибров для метрических, дюймовых и трубных резьб.
Проходные калибры имеют полный профиль резьбы и длину резьбовой части, равную длине свинчивания согласно ГОСТ 1774-60 “Калибры резьбовые нерегулируемые”. Непроходные калибры и контркалибры имеют укороченный профиль резьбы. Длина резьбовой части непроходного калибра составляет всего 2—3,5 витка. Укороченный профиль резьбы уменьшает влияние погрешностей половины угла профиля резьбы на результаты контроля непроходным калибром. Другим отличительным признаком непроходных калибров является гладкая цилиндрическая направляющая.
У проходных и непроходных пробок при шаге резьбы 1 мм и более заходные нитки резьбы должны быть срезаны до полной ширины основания витка.
Проходные кольца имеют резьбу на всей ширине кольца. Наружная цилиндрическая поверхность накатывается. Резьба непроходных колец обычно имеет только 2—3,5 витка с укороченным профилем резьбы. При шаге резьбы меньше 1 мм непроходные кольца выполняются с полным профилем.
Допуски шага резьбы калибров и контркалибров выбираются по ГОСТ в зависимости от длины резьбы калибров, а половины угла профиля — в зависимости от шага резьбы.
Калибры изготовляют из стали X по ГОСТ 5950—73 или ШХ15 по ГОСТ 801—78. Твердость измерительных поверхностей должна находиться в пределах HRC58—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.
Следует отметить, что существует большое количество измерительных приборов для поэлементного контроля резьбы (шага, наружного и внутреннего диаметра, глубины впадины, угла профиля, конусности и др.). Однако, результаты измерения этими приборами не дают полного представления о резьбовом соединении (свинчиваемости). Они полезны для наладки резьбонарезных и резьбошлифовальных станков. Только резьбовые калибры дают полную уверенность в годности частей и в свинчиваемости резьбовых соединений и в их надежности.
Шаблоны
К калибрам относят также шаблоны для контроля линейных размеров и предназначенных для проверки длин, глубин и высот уступов, а также не точных деталей сложной формы, изготавливаемых по 11-17 квалитетам точности. Шаблоны были одними из первых калибров, применяемых в машиностроении. Они являются нормальными калибрами.
Шаблоны изготовляются из листового материала. Шаблоны применяют для контроля расстояний между параллельными поверхностями, для контроля глубин и высот уступов и других деталей сложной формы. Наибольшее распространение шаблоны получили при изготовлении и ремонте деталей железнодорожного транспорта (головки рельса, расстояние между рельсами и др.).
Также применяют шаблоны для проверки правильности заточки угла сверл и резцов
Другие примеры шаблонов показаны на рис. 2.2.6.
Годность изделия определяют по наличию зазора между соответствующими поверхностями шаблона и изделия. Вместо проходной и непроходной сторон у этих калибров различаютстороны, соответствующие наибольшему и наименьшему предельным размерам изделия.
Допуски предельных калибров (шаблонов) для глубин и высот уступов для 11-17 квалитетов точности установлены ГОСТ 2534-77 “Калибры предельные для глубин и высот”.
Расположение полей допусков калибров зависит от направления их износа. При изготовлении калибров для собственного производства допуск на изготовление разрешается увеличить до 50% за счет поля допуска на износ.
К калибрам для проверки линейных размеров можно отнести также щупы, которые представляют собой пластинки из пружинной стали с параллельными измерительными плоскостями.
Их применяют для проверки величины зазора между поверхностями. Щупы изготовляют с номинальными размерами от 0,02 до 1 мм, длиной 50, 100 или 200 мм.
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 6 точках на каждой пластинке.
Калибры (шаблоны) профильные
Контуры изделий сложного профиля проверяются специальными профильными калибрами или шаблонами, измерительная кромка которых воспроизводит профиль изделия. По способу проверки изделий профильные калибры делятся на прикладные и накладные.
Прикладные калибры имеют профиль обратный по отношению к проверяемому профилю изделия. Проверку изделия производят на основании глазомерной оценки величины просвета при прикладывании шаблона к изделию.
В зависимости от формы и качества поверхности проверяемого изделия обеспечивается возможность выявления просвета (световой щели) в 0,003—0,005 мм.
Накладные калибры имеют контур аналогичный проверяемому изделию. Проверку производят путем наложения калибра на проверяемое изделие и визуальной оценки совпадения их контуров. Из-за сложности точного совмещения их контуров. Однако, наличие фасок на кромках и явления параллакса делает точность контроля накладными шаблонами значительно ниже, чем прикладными. Накладные шаблоны применяют только для контроля плоских изделий. Для контроля профиля тел вращения они непригодны.
По способу ограничения предельных контуров изделий профильные калибры делятся на нормальные и предельные. Преимущественным распространением пользуются нормальные калибры (калибры сравнения), воспроизводящие контур «наибольшего тела» изделия, считающийся номинальным профилем изделия, от которого производится отсчет отклонений калибра. Предельные калибры выполняются по предельным (наибольшим и наименьшим) контурам изделия.
Единой системы допусков на профильные калибры не существует.
Рекомендуется допуски профильных калибров назначать «в тело» калибра в пределах 10-20% допуска изделия. Допуски контркалибров располагают симметрично относительно номинального контура изделия и принимают равными (2,5-5)% допуска изделия. Материалом для изготовления профильных калибров служит листовая легированная сталь. Калибры закаливают до твердости HRC = 58-60.
Также иногда применяют радиусные шаблоны, представляющие собой стальные пластинки с профилем дуги окружности на конце и предназначенные для определения радиусов закруглений на различных изделиях. Радиусные шаблоны комплектуются в наборы. Проверка радиусов изделий производится на просвет при прикладывании соответствующего шаблона. Радиусные шаблоны могут быть использованы в качестве предельных калибров, если проверку производить с помощью двух шаблонов с разными радиусами и наблюдать характер просвета, образующийся при каждом шаблоне.
Следует отметить, что в настоящее время при наличии многочисленных точных измерительных приборов шаблоны применяются редко. Даже в железнодорожных депо, занимающихся эксплуатацией и ремонтом подвижного состава, отказываются от шаблонов и переходят на современные измерительные приборы.
Щупы
Щупы - одни из первых нормальных калибров, применяемых в машиностроении. Щупы представляют собой набор длинных полосок из закаленной стали определенной толщины. Набор щупов соединен с одной стороны. Выпускают наборы из нескольких щупов с шагом по толщине 0,05 мм.
Толщина щупов составляет от 0,03 до 1,0 мм. В наборе бывает от 10 до 17 щупов. Щупы не являются измерительным инструментом, но удобны при сборке и настройке машин.
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;
· буквенное обозначение поля допуска контролируемой поверхности;
· тип калибра (ПР, НЕ, К-ПР и т. д.);
· числовые значения предельных отклонений (в миллиметрах) в соответствии с полем допуска контролируемой поверхности;
· товарный знак завода-изготовителя.
Эскизы рабочих калибров: а) калибр-пробка для контроля отверстия; б) калибр-скоба для контроля вала
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.
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, например, по зазорам между поверхностями детали и калибра, либо по «плотности» возникающего сопряжения между контролируемой деталью и нормальным калибром. Оценка зазора, следовательно, результаты контроля в значительной мере зависят от квалификации контролера и имеют субъективный характер.
Предельные калибры - мера или комплект мер обеспечивающие контроль геометрических параметров деталей по наибольшему и наименьшему предельным значениям. 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 и приёмки. Такими калибрами на предприятиях пользуются рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК). Контрольные калибры используют для контроля жестких рабочих предельных калибров-скоб или для настройки регулируемых рабочих калибров.
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.
В основу конструирования гладких калибров положен принцип Тейлора или принцип подобия, согласно которому проходные калибры должны являться прототипом сопрягаемой детали и контролировать в комплексе все виды погрешностей данной поверхности (проверка диаметра и погрешности формы, включая отклонения от прямолинейности оси отверстий). Это обеспечивает собираемость соединения. Непроходные калибры должны обеспечивать поэлементный контроль (контроль собственно размеров), следовательно, контакт между рабочими поверхностями калибров и контролируемой поверхностью должен быть точечным.
Полностью отвечающий принципу Тейлора рабочий калибр для контроля отверстия должен иметь проходную сторону в виде цилиндра с длиной, равной длине сопряжения или контролируемой поверхности (полная пробка), и непроходную сторону в виде неполной пробки в виде стержня со сферическими наконечниками. Рабочий калибр для контроля вала должен иметь проходную сторону в виде кольца с длиной, равной длине сопряжения или контролируемой поверхности, и непроходную сторону в виде скобы с ножевыми поверхностями. На практике из-за особенностей технологии изготовления и контроля часто наблюдается нарушение принципа Тейлора, например, калибры для контроля отверстий небольших диаметров изготавливают в виде полных пробок, а для контроля валов - в виде скоб.
Контроль размеров отверстий обычно производится проходными и непроходными калибрами-пробками, вставленными в общую рукоятку (рис. 3.77 а ).
Калибры для валов обычно де лают в виде скоб с плоскопараллельными рабочими поверхностями (рис. 3.77 б ).
б | в |
Рис. 3.77. Эскизы калибров
Если проходной и непроходной калибры для контроля отверстий изготавливают в виде полных пробок, то непроходная пробка имеет меньшую длину, чем проходная. Для отверстий больших диаметров чаще используют калибры с рабочими поверхностями в виде неполной пробки, например листовая пробка с цилиндрическими рабочими поверхностями, причем длина рабочих поверхностей непроходной пробки существенно меньше, чем у проходной. Контроль каждой пробкой осуществляется в нескольких поперечных сечениях отверстия (контролируется как минимум два взаимно перпендикулярных сечения).
При контроле валов калибром-скобой и поверхность проверяют в нескольких сечениях по длине и не менее чем в двух взаимоперпендикулярных направлениях каждого сечения.
Если детали годные, то в соответствии с названием проходные калибры (ПР) должны проходить через контролируемые поверхности под действием собственного веса, а непроходные (НЕ) проходить не должны.
При контроле гладкими калибрами следует соблюдать ряд правил, в частности пользоваться только калибрами, предназначенными для данного случая (рабочие, как правило, используют новые проходные калибры, работники ОТК могут использовать частично изношенные калибры). Необходимо следить за чистотой измерительных поверхностей, не пытаться силой проталкивать проходные и непроходные калибры, во избежание нагрева не следует держать калибры в руках дольше, чем это необходимо.
Виды гладких нерегулируемых калибров для контроля цилиндрических отверстий и валов устанавливает ГОСТ 24851-81, в котором их различным конструктивным видам присвоены номера (1...12) и соответствующие наименования.
Существуют три варианта исполнения гладких калибров:
1. Однопредельные пробки или скобы (проходные, маркируемые ПР, и непроходные - НЕ), применяемые преимущественно при контроле относительно больших размеров.
2. Двухпредельные двусторонние калибры, которые несколько ускоряют контроль. Они предусмотрены для сравнительно небольших размеров: калибры-скобы до 10 мм и калибры пробки до 50 мм.
3. Односторонние двухпредельные калибры, которые компактнее и практически вдвое ускоряют контроль. Такие калибры предусмотрены для широкого диапазона размеров.
Односторонние скобы , начиная с размеров свыше 200 мм для контроля валов до 8-го квалитета включительно, обязательно должны снабжаться теплоизоляционными ручками-накладками.
Конструктивно гладкие калибры могут выполняться регулируемыми и нерегулируемыми .
Калибры для размеров свыше 500 мм, согласно ГОСТ 24852-81 применяют только для контроля деталей 9...17-го квалитетов. Эти калибры имеют единую схему расположения полей допусков.
Расчет калибров сводится к определению исполнительных размеров измерительных поверхностей, ограничению отклонений их формы и назначению оптимальной шероховатости. Началом отсчета отклонений для проходных гладких калибров является проходной предел вала или отверстия, для непроходных - их непроходной предел. На проходные калибры кроме допуска на изготовление отдельно предусматривают еще допустимую границу износа.
Для производительного и точного контроля внутренних размеров контроля калибров-скоб в процессе их доводки при изготовлении и для быстрого определения момента полного изнашивания используют гладкие контрольные калибры (рис. 3.77 в ).
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 (КИ).
Контрольные калибры К-ПР и К-НЕ из-за малости допусков рабочих калибров, для контроля которых они предназначены, выполнены как нормальные, а не предельные калибры, и годность рабочих калибров определяется с применением субъективной оценки соответствия проверяемых размеров контрольным калибрам.
Калибр КИ предназначен для контроля допустимого износа проходной стороны и может рассматриваться как предельный калибр, контролирующий границу допустимого износа.
Контрольные калибры (при размерах до 180 мм можно использовать также блоки концевых мер) предназначены для ускорения проверки окончательных размеров проходной и непроходной сторон при изготовлении нерегулируемых или установке регулируемых скоб (К-ПР и К-НЕ), а также для контроля момента полного износа проходных калибров-скоб в процессе их эксплуатации (КИ).
Калибры для контроля калибров-пробок не изготавливают. Размеры калибров-пробок проверяют универсальными измерительными средствами, что для наружных поверхностей не представляет сложности.
Для всех калибров устанавливают допуски на изготовление, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашивается более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа.
Допуски на измерительные поверхности гладких калибров установлены стандартами ГОСТ 24853-81 (для размеров до 500 мм) и ГОСТ 24852-81 (для размеров от 500 мм до 3150 мм). Допуски рабочих поверхностей калибров значительно меньше допусков тех деталей, для контроля которых они предназначены, и апробированы многолетней практикой.
Для построения схем расположения полей допусков необходимо определять номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала (рис. 3.78).
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).
Рис. 3.78. К определению номинальных размеров калибров
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.
Исполнительным называется размер калибра, по которому изготавливается калибр. При определении исполнительного размера калибра осуществляют замену номинального размера: 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.
Калибры широко применяют для контроля сложных поверхностей деталей, включая шлицевые и резьбовые. При этом для конструирования рабочих поверхностей калибров обязательно используют принцип Тейлора.
Например , для контроля шлицевых втулок рабочий проходной калибр изготавливают в виде шлицевого вала, что позволяет одновременно контролировать размеры по наружному и внутреннему диаметрам шлицевой втулки, а также взаимное расположение наружной и внутренней цилиндрических поверхностей втулки, шаг и направление шлиц, ширину впадин. Для контроля непроходных пределов (пределов минимума материала детали) используют комплект непроходных калибров, обеспечивающих проверку собственно размеров элементов шлицевой втулки. Диаметры контролируют пробками, причем для внутреннего диаметра применяют неполную или полную пробку, а для наружного диаметра шлицевой втулки используют неполную пробку. В комплект входит и рабочий калибр для контроля ширины шлиц.
Для контроля резьбы применяют рабочую проходную резьбовую пробку с резьбой полного профиля и длиной, равной длине резьбового сопряжения. В комплект непроходных калибров входят рабочий непроходной резьбовой калибр с укороченным профилем резьбы и уменьшенной длиной резьбовой части, а также гладкие калибры для контроля диаметра выступов. Непроходной резьбовой калибр должен свинчиваться с ответной деталью не более чем на полтора витка.
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.