Предельные калибры. Для чего нужна калибр-пробка гладкая
Калибром называют бесшкальный измерительный инструмент, предназначенный для контроля (проверки) размеров или формы и взаимного расположения поверхностей детали. Поскольку размер детали ограничен двумя предельными размерами, для их контроля необходимо иметь два калибра, один из которых контролирует деталь по ее наибольшему, а другой по наименьшему предельным размерам. Такие калибры называются предельными. В отличии от приборов и универсальных измерительных инструментов, снабженных отсчетными устройствами (шкалой), калибры не определяют действительного значения контролируемого размера, а лишь устанавливают, находится ли контролируемый размер в пределах допуска. При контроле предельными калибрами детали сортируют на три группы: годные - с размерами, лежащими в поле допуска на изготовление, брак окончательный и брак исправимый. В зависимости от формы контролируемых деталей калибры подразделяются на гладкие, резьбовые, шлицевые и т. п. Наиболее многочисленные гладкие калибры. Их подразделяют на калибры для контроля валов (скобы и кольца) и калибры для контроля отверстий (пробки).
Скобы - калибры для контроля валов. Кольца применяют редко, так как они менее универсальны и не позволяют контролировать детали на станке, например размеры шеек коленчатого вала. Скобы имеют две стороны: проходную и непроходную. Они отличаются не только номинальными размерами, но и внешним видом (непроходная сторона скобы имеет фаски на измерительных губках).
Конструкции скоб многочисленны и разнообразны. Наиболее распространены скобы односторонние, двусторонние листовые, штампованные и литые, а также регулируемые. Регулируемые скобы можно переналадить на другой размер детали или восстановить размер по мере износа калибра. Это повышает срок службы скоб и снижает расходы на приобретение калибров. Регулировка размеров скобы достигается перемещением одной из вставок калибра. Пробками называют калибры для контроля отверстий.
Конструкции пробок достаточно многообразны. Они бывают полного и профилей, двусторонними и односторонними, со вставками.
На калибры наносят маркировку: номинальный размер детали, условное буквенное обозначение поля допуска детали (основного отклонения с номером квалитета), знаки и цифровые значения предельных отклонений детали (мм), обозначение стороны калибра - ПР (проходная) и НЕ (непроходная) и товарный знак завода - изготовителя.
Для контроля износа скоб (колец) и их размеров в процессе изготовления в квалитетах от 1Т6 до П77 размером до 500 мм предусмотрены контрольные калибры трех видов:
К-ПР - контркалибр-пробка для контроля размера проходной ПР новой рабочей скобы; К-НЕ - контркалибр пробка для контроля размера непроходимой НЕ новой рабочей скобы; К-И - контркалибр пробка для контроля износа проходной ПР скобы по наибольшему предельному износу. Если калибр К-И проходит через контролируемую скобу, то она изношена свыше установленного допуска и подлежит изъятию.
Допуски калибров (ГОСТ 24853 - 81). На изготовление всех видов калибров установлены допуски, обозначаемые латинскими буквами: Н - для пробок (Нs - для калибров со сферическими измерительными поверхностями); Н1 для скоб и Н р - для контркалибров.
В квалитетах от 1Т6 до 1Т10 включительно допуски для скоб примерно на 50% больше допусков для пробок, что объясняется большей сложностью изготовления скоб. В квалитетах 1Т11 и грубее допуски для скоб равны допускам для пробок.
Проходные калибры ПР в процессе эксплуатации изнашиваются. Величина износов калибров ПР ограничивается полем допуска детали, а для деталей с допусками до 8-го квалитета разрешается выход размера калибра - пробки (скобы) за этот предел на величину V (VI). При номинальных размерах свыше 180 мм поле допуска калибра НЕ и граница износа проходного калибра ПР сдвигается внутрь поля допуска детали на дополнительную величину б или б1 - так называемую "зону безопасности". Сдвиг полей допусков калибров и границ износа их проходных сторон внутрь поля допуска детали на величину z или z1 устраняет возможность искажения характера посадок и гарантирует получение размеров годных деталей в пределах установленных полей допуска.
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.
Контрольные вопросы и задания
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
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
К атегория:
Помощь рабочему-инструментальщику
Калибры
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.
Контроль деталей в машиностроении производится универсальными измерительными инструментами, приборами и предельными калибрами. Ознакомление с наиболее распространенными инструментами и приборами состоится при выполнении практических и лабораторных работ, поэтому подробно рассмотрим лишь контроль деталей предельными калибрами.
Детали с допуском 6 … 18 квалитетов проверяют предельными калибрами чаще всего в условиях массового и крупносерийного производств. С помощью предельных калибров определяется не абсолютное значение размера детали, а её годность, то есть выходит или не выходит действительный размер детали за установленные предельные размеры.
Таким образом, предельный калибр – бесшкальный измерительный инструмент, служащий для проверки годности деталей по предельным размерам.
В комплект предельных калибров для контроля гладких цилиндрических деталей входят:
Проходной калибр (ПР) для проверки проходного предела (максимум материала детали);
Непроходной калибр (НЕ) для проверки непроходного предела (минимум материала детали).
Деталь считается годной, если проходной калибр под действием силы тяжести или примерно равной ей проходит, а непроходной калибр не проходит по контролируемой поверхности детали. В этом случае действительный размер детали находится между заданными предельными размерами (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Схема контроля деталей предельными калибрами
Если проходной калибр не проходит, исправимый брак; если непроходной калибр проходит, брак неисправимый. Брак – явление чрезвычайное. При контроле проходные калибры, как правило, проходят, а непроходные калибры не проходят. Поэтому проходные калибры изнашиваются, а непроходные практически не изнашиваются. По этой же причине нет необходимости делать непроходные калибры с большой длиной рабочей поверхности, расходуя дорогостоящий инструментальный материал. А проходные калибры по сравнению с непроходными делают с большей длиной рабочей поверхности, чтобы исключить перекос и заедание при контроле и обеспечить надёжное направление калибра по проверяемой поверхности. При контроле малых размеров вес калибра может оказаться недостаточным для его свободного прохождения. Для больших размеров наоборот стремятся ограничить влияние веса калибра на качество контроля, вводя в конструкцию калибра элементы облегчения его веса. Калибры должны иметь наибольшую жёсткость при наименьшем весе, что особенно важно для больших скоб.
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.
Контрольные вопросы и задания
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
Похожая информация.