Различие между нормальными и предельными калибрами. Для чего нужна калибр-пробка гладкая
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.
Калибрами называются бесшкальные меры, которые предназначены для контроля размеров, формы и расположения поверхностей деталей. По методу контроля калибры делят на нормальные и предельные. Нормальные калибры копируют размеры и форму изделий.
Предельные калибры воспроизводят размеры, соответствующие верхней и нижней границам допуска на изделие. При контроле используют проходной и непроходной предельные калибры. По конструкции предельные калибры делят на нерегулируемые и регулируемые. Регулируемые калибры позволяют компенсировать их износ или устанавливать калибр на другой размер; предельные калибры могут быть однопредельными и двухпредельными, объединяющими проходной и непроходной калибры. Оба предельных калибра могут быть расположены с одной стороны. В этом случае предельные калибры называют односторонними.
Комплексные калибры (рис. 1.26) предназначены для контроля нескольких размеров изделия (например, деталей шлицевого соединения).
Дифференциальные калибры (рис. 1.27) позволяют контролировать только один размер (например, калибр для контроля ширины шпоночного паза).
По назначению различают рабочие калибры для контроля изделий при изготовлении; калибры контролера (для проверки изделий работниками службы технического контроля); приемные калибры для контроля изделий заказчиком; контрольные калибры для проверки размеров рабочих и приемных калибров. В качестве калибра контролера используют частично изношенные проходные и неизношенные непроходные калибры.
На калибры наносят маркировку, в которой указывают параметры контролируемых деталей: номинальный размер, обозначение поля допуска и предельные отклонения.
Нормальные калибр-шаблоны (рис. 1.28) применяют для контроля размеров и формы изделий сложного профиля. Шаблоны 1 могут прикладываться к проверяемому профилю изделия 2 (рис. 1.28, а) или накладываться на изделие 2 с совмещением профилей (рис. 1.28, б). В первом случае отклонение профиля изделия от профиля шаблона определяют на «краску», если отклонение менее 3 мкм, или на просвет, если отклонение больше 3 мкм. При проверке на «краску» поверхность шаблона покрывают тонким слоем краски и прикладывают его к изделию. По отпечатку краски на поверхности проверяемого изделия судят о плотности прилегания шаблона.
При контроле изделия путем совмещения профилей отклонение профиля определяют при помощи индикатора (см. рис. 1.28, б). Индикатор применяют в тех случаях, когда величина отклонения составляет не более 5 мкм в большую или меньшую сторону, если эта величина больше, то отклонение оценивают визуально.
Для определения радиусов закруглений от 1 до 25 мм применяют радиусные шаблоны (рис. 1.29), которые представляют собой стальные пластины с профилем дуги окружности соответствующего радиуса. Они комплектуются в наборы, состоящие из пластин с выпуклыми 1 или вогнутыми 3 профилями. Пластины собирают в обойму 2. При контроле радиусные шаблоны, как правило, прикладывают к профилю изделия. Если в сопряжении нет зазора, то радиусы изделия и шаблона равны.
Щупы
Достаточно распространенным инструментом являются щупы, которые представляют собой набор пластин определенной толщины (рис. 1.30). Щупы являются нормальными калибрами при проверке зазоров между поверхностями, они выпускаются с номинальными размерами 0,02… 1,0 мм, с градацией через 0,01 и 0,05 мм. По длине различают щупы двух исполнений: 200 и 100 мм. Щупы длиной 100 мм изготавливают как в виде отдельных пластин, так и в виде наборов, а при длине 200 мм — только в виде отдельных пластин. При измерении зазора в него вводят щуп или набор щупов. При измерении щуп должен перемещаться в зазоре с небольшим усилием, т. е. он не должен проваливаться в зазор и перемещаться свободно.
При измерении зазоров щупом следует выполнять ряд правил:
Перед измерением зазора убедиться в плавности перемещения пластин щупа;
Если перемещение пластин в зазоре затруднено, то их следует слегка смазать;
Величину зазора определять по суммарной величине набора пластин щупа, полностью вошедших в зазор по всей его длине;
При измерении величины зазора не прикладывать к щупу больших усилий во избежание поломки пластин или их деформирования.
Калибр-скобы
Наиболее распространенными предельными калибрами являются калибр-скобы для контроля гладких валов и калибр-пробки для контроля гладких отверстий.
Калибр-скобы имеют различные конструкции (рис. 1.31). Их изготавливают одно- и двусторонними из листового материала (рис. 1.31, с, б). Такие скобы применяют для валов диаметром от 1 до 500 мм. Для контроля валов диаметром от 3 до 100 мм применяют скобы, изготовленные из штампованных заготовок. Такие скобы обладают повышенной износостойкостью и долговечностью.
Штампованные скобы изготавливают, как правило, односторонними (рис. 1.31, в), а также со сменными измерительными губками (рис. 1.31, г).
Повышенная долговечность этих скоб по сравнению со скобами из листовых заготовок объясняется их повышенной жесткостью и более широкой измерительной рабочей поверхностью.
Калибр-пробки
Калибр-пробки для контроля отверстий небольшого диаметра (1 …3 мм) изготавливают двусторонними со вставками из калиброванной проволоки (рис. 1.32, а).
Двусторонние калибр-пробки , имеющие вставки с коническими хвостовиками (рис. 1.32, б), применяют для контроля отверстий диаметром от 3 до 50 мм. Длина проходного калибра у этих пробок больше, чем длина непроходного. Для этих же размеров иногда применяют односторонние пробки, у которых проходной и непроходной калибр расположены по одну сторону рукоятки, однако такие пробки сложны в изготовлении и не позволяют контролировать неглубокие глухие и длинные отверстия, поэтому они используются редко.
Для контроля отверстий диаметром от 50 до 100 мм применяют двусторонние пробки с насадками (рис. 1.32, в), имеющие полный профиль. Пользование такими калибрами затруднительно из-за их большой массы, поэтому при контроле отверстий большого диаметра чаще используют пробки с неполными профилями. Калибр-пробки с неполным профилем изготавливают двусторонними из листовых заготовок, их применяют для контроля отверстий с размерами от 50 до 250 мм. Калибр-пробки с неполным профилем могут изготавливаться и односторонними.
Контроль отверстий диаметром от 250 до 1000 мм производят предельными нутромерами или штихмассами. У нутромеров измерительные поверхности выполняют цилиндрическими, а у штихмассов — сферическими. Штихмассы и нутромеры применяют в виде комплектов, состоящих из двух калибров — проходного и непроходного.
Описываемые инструменты не дают возможности узнать реальный геометрический параметр изделия. Они предназначены для того, чтобы определить, вышла или нет та либо иная деталь за пределы, которые указал для нее рабочий чертеж (составляется после того, как был проведен соответствующий расчет).
Другими словами, калибры устанавливают допуски на производство изделия.
Калибровочный инструмент бывает следующих видов:
- "пробка";
- "кольцо";
- скоба.
Калибры принято подразделять на предельные и нормальные. Вторые из указанных содержат тот параметр, который требуется получить на конкретной детали. Ее годность устанавливают посредством вхождения в изделие калибра с определенным уровнем плотности.
Предельный же инструмент располагает двумя параметрами. Один из них равен максимальному размеру изделия, второй – минимальному. Такие размеры называют соответственно – проходным и непроходным (один конец инструмента обязан входить в проверяемую деталь, а другой – нет).
Чаще в наши дни используются предельные калибры. А нормальные обычно применяют как контрольные. Отметим, что проще эксплуатировать предельные калибры. Работа с нормальными инструментами требует от специалиста достаточно высокого уровня профессионализма, да и их расчет достаточно сложен.
Калибры, которые необходимы для контроля деталей, именуют рабочими. А те инструменты, с помощью коих осуществляется контроль резьбы калибрами, – контркалибрами (другое название – контрольные калибры). Существует несколько ГОСТ, содержащих требования по видам калибров, условиям их производства и нормам износа.
2 Калибры резьбовые по ГОСТ 2016–86
Указанный Государственный стандарт описывает технические требования к изготовлению резьбовых калибров (РК), применяемых для контроля цилиндрических внутренних и наружных резьб сечением 1–300 мм. В соответствии с ним главным документом для выпуска калибра является чертеж, подготовленный специалистами и утвержденный в принятом порядке.
Виды калибров по данному ГОСТ:
- "пробка" и "кольцо" НЕ (профиль укороченный) и ПР (полный профиль);
- проверочные РК-пробки с полным и укороченным профилем КНЕ-НЕ, КНЕ-ПР, КИ-НЕ, КПР-ПР, КПР-НЕ (используются для контроля резьбы калибрами, то есть являются контркалибрами).
Непроходные РК характеризуется следующими конструктивными особенностями:
- "кольцо": на таком калибре по цилиндрической наружной поверхности в обязательном порядке выполняется проточка, он характеризуется меньшим количеством витков резьбы (если сравнивать их с этим показателем у проходных изделий);
- "пробка": проточки нет, количество витков также меньше, чем на стандартных проходных калибрах.
Кроме того, непроходной инструмент имеет два или один цилиндрический поясок (так называемая вставка).
- по ГОСТ 801 – ШХ-15;
- по Госстандарту 5950 – 9ХС и Х;
- по Госстандарту 1435 – У12А и У10А.
Рабочие поверхности РК типов "пробка" с сечением резьбы 1–100 мм и "кольцо" с сечением 6–100 мм, а также поверхности насадок и вставок, используемых для метрической резьбы, обязаны покрываться износостойким слоем (как правило, хромовым, которые защищает изделия от ). Разрешено выпускать контрольный инструмент без спецпокрытия (без ), когда речь идет об использовании их для проверки метрической резьбы с натягом.
ГОСТ регламентирует твердость поверхностей (рабочих) РК, она по HRC-шкале должна быть:
- "пробка" сечением более 3 мм и "кольцо" более 1 мм – от 59 до 65;
- "пробка" сечением до 3 мм и "кольцо" до 1 мм – 56 и более.
Твердость калибров со специальным слоем варьируется в пределах от 57 до 65.
Допуски и геометрические параметры рабочих РК оговариваются отдельно в следующих ГОСТ: 25096, 6357, 24834, 16093, 9562, 11709, 4608.
Величины шероховатости в соответствии с Государственным стандартом 2789 для контрольных калибров должны иметь показатель не более 0,2 мкм, для рабочих – не более 0,4 мкм. А для поверхности инструмента шероховатость принимается до 0,8 мкм (внутреннее сечение калибр типа "кольцо" и наружное типа "пробка").
3 Другие требования к РК по ГОСТ 2016
Инструменты типа "пробка" производятся с внутренним и наружным центром (сечение калибра менее 3 мм) и с внутренним центром (сечение более 3 мм).
Элементы контролирующих приспособлений с рабочими поверхностями обязательно проходят процедуру старения.
На вставках проходных РК для метрической резьбы с шагом выше 0,75 мм и сечением более 6 мм предусматривается наличие специальной грязевой канавки. Она прокладывается перед первым витком, при этом последующие витки такая канавка обязана пересекать параллельно вставке (ее оси).
Если шаг резьбы РК "кольцо" не превышает 1,5 мм, а вставки – 1 мм, на инструменте должна присутствовать фаска. В тех же случаях, когда кольца и вставки имеют больший шаг, ГОСТ требует, чтобы первые витки на них срезались, а затем и притуплялись.
На любом калибре в обязательном порядке должна иметься следующая информация:
- обозначение допуска и самой резьбы;
- товарный знак производителя;
- назначение РК;
- шифр "LH", когда изготавливаются инструменты с левой резьбой.
ГОСТ 2016–86 разрешает не указывать класс точности РК "кольцо" и "пробка" для резьб, соответствующих Госстандарту 6357 и ряду ОСТ (в частности, 1262 и 1261).
Консервация резьбовых калибров (при стандартных условиях она допускается сроком на 12 месяцев) выполняется по ГОСТ 9.014.
Хранятся описываемые инструменты в температурном интервале 10–35 градусов тепла в хорошо проветриваемых помещениях. В воздухе при этом не должно быть паров щелочей и кислот. Перевозка РК осуществляется в контейнерах либо в крытом транспорте любого вида.
4 Расчет резьбовых калибров и его особенности
Описываемый резьбовой инструмент проектируется на основании следующих начальных данных:
- поля допусков резьбы, подвергаемой контролю;
- длина свинчивания;
- наружное номинальное сечение.
Все эти сведения имеются в обозначении стандартного соединения (гайка в качестве внутренней резьбы плюс винт или болт в качестве наружной).
Расчет метрической резьбы предусматривает необходимость установления номинального внутреннего и среднего сечения соединения. Для резьбы в форме трапеции (ГОСТ 1981 года 24737) кроме среднего диаметра также устанавливают такие диаметры:
- гайки (внутренний и наружный);
- винта (внутренний).
Непосредственно расчет после определения всех выше указанных данных схематично ведется следующим образом:
- выбирается (по специальной табличке) вид РК;
- по формулам для трапецеидальной и метрической резьбы высчитываются все требуемые диаметры (средний, наружный, внутренний), а также их допустимые отклонения;
- результаты, которые установил расчет, проверяют на правильность исполнительных параметров (для резьбы в форме трапеции – по Госстандарту 18466, для метрической – по Госстандарту 18465).
После этого выбирают либо подсчитывают длину резьбы и делают чертеж, в котором указываются требования к:
- виду термической обработки;
- используемому материалу;
- расположению и форме поверхностей;
- точности геометрических параметров;
- показателю шероховатости.
Чертеж делать обязательно, без него расчет считается невыполненным.
Затем следует уточнить дополнительные требования к симметричности РК, углам их наклона, точности шагов и некоторым другим параметрам. Конкретная же конструкция калибров формы "пробка" и "кольцо" подбирается по виду резьбового инструмента (чертеж, конечно же, отражает выбранную конструкцию). На этом расчет считается оконченным.
В настоящее время вручную расчет калибров практически нигде не производится. За человека все делают умные программы, которые несложно найти в интернете на специализированных сайтах. Мы не будем давать ссылки на такие проекты, которые помогают осуществить точный расчет РК, так как вы сами можете найти их за пару кликов.
Контроль гладких цилиндрических изделий типа валов и втулок в массовом и крупносерийным производстве производится с помощью предельных калибров (для изделий с размерами от 1 до 360 мм).
Калибры предназначены для определения годности деталей с допуском от IT6 … IT17.
Калибрами проверяют размеры гладких цилиндрических, конусных, резьбовых и шлицевых деталей, глубин и высот выступов, а также расположение поверхностей и другие параметры.
Для контроля валов используют калибры скобы, для отверстий – калибры пробки.
С помощью калибров определить действительный размер детали нельзя. С их помощью выясняют, выходит ли проверяемый размер за верхний или нижний предел, либо находится между ними.
Для контроля используют комплект калибров : проходной (ПР) и непроходной (НЕ).
По назначению калибры делятся:
- рабочие – используются контролерами или рабочими при контроле деталей в процессе их изготовления (ПР и НЕ ).
- контрольные – при контроле рабочих калибров в процессе их изготовления (К-ПР и К-НЕ ), и эксплуатации (К-И износа). Изготавливаются только для скоб в виде колец. Для пробок не изготавливаются (сложная конфигурация, высокая точность). К-И – контролируют предельный износ проходного калибра.
Правила использования калибров
Деталь считается годной , если проходной калибр (проходная сторона калибра) под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, проходит, а непроходной калибр не проходит по контролируемой поверхности детали.
Если ПР калибр не проходит – исправимый брак; НЕ проходит – неисправимый брак.
Конструкции калибров
Калибры-пробки
Калибры-скобы
Применяются жесткие и регулируемые скобы. Регулируемые скобы можно настраивать на разные размеры (до 330мм), что позволяет компенсировать износ и использовать одну скобу для контроля размеров, лежащих в определённом интервале. Используются для контроля размеров 8 квалитета и грубее. Менее точные и менее надежные по сравнению с жесткими.
КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ ГЛАДКИМИ КАЛИБРАМИ
Для выполнения операций технического контроля, особенно в массовом и крупносерийном производстве, рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК) широко используют калибры.
Калибр – средство контроля, воспроизводящее геометрические параметры элементов изделия, определяемые заданными предельными линиями или угловыми размерами, и контактирующее с элементами изделия по поверхностям, линиям или точкам. Под элементом изделия понимается
конструктивно- законченная часть изделия. Например: вал, отверстие, паз, выступ, резьба и т.д..
Калибры – это специальная технологическая оснастка, предназначенная для оценки годности деталей и изделий машиностроения (допусковый контроль). Контроль калибрами имеет выше производительность, чем измерение действительных размеров деталей измерительными средствами. Однако проектирование и изготовление калибров экономически выгодно в крупносерийном и массовом производстве.
С помощью калибров ведется рассортировка деталей на годные и негодные (брак). Калибры не определяют числовое значение (действительный размер) контролируемого параметра, а лишь устанавливают входит ли элемент изделия в границы предельных размеров. Различают исправимый брак, когда валы выполнены с завышенными размерами, а отверстия − с заниженными, и неисправимый брак, когда размеры валов занижены, а размеры отверстия − завышены.
Контроль калибрами ведет к определенному ужесточению допуска на изготовление детали по сравнению с табличной величиной .
Применяются калибры для контроля гладких цилиндрических поверхностей, для конусных, резьбовых, шпоночных и шлицевых поверхностей, а также для контроля расположения поверхностей.
Различают калибры нормальные и предельные.
Нормальный калибр – калибр, воспроизводящий заданный линейный или угловой размер и форму сопрягаемой с ним поверхности контролируемого элемента изделия, т.е. имеют только проходную сторону.
Нормальные калибры (шаблоны, калибры расположения) используют для контроля деталей со сложным профилем поверхностей. О годности детали судят по величине зазора между ее контуром и нормальным калибром на равномерность просвета или под щуп.
Предельный калибр – калибр, воспроизводящий проходной и непроходной пределы геометрических параметров изделия, т.е. эти калибры имеют проходную (ПР ) и непроходную (НЕ ) стороны. К предельным калибрам относятся гладкие калибры для контроля валов и отверстий, резьбовые калибры и другие.
По назначению калибры разделяют на:
- рабочие калибры, предназначенные для проверки размеров деталей рабочими и контролерами ОТК;
- приемочные калибры − обычно это изношенные рабочие калибры (их размеры в пределах допуска на износ), используют их представители заказчика;
- контрольные калибры (контркалибры) используются для проверки размеров рабочих и приемочных калибров и для установки размера регулируемой скобы
Для контроля наружных (охватываемых) поверхностей валов применяют калибры-скобы, а для контроля внутренних (охватывающих) поверхностей отверстий – калибры-пробки.
Калибры – скобы могут быть регулируемые и нерегулируемые. Регулируемые калибры–скобы допускают переналадку на другой размер (за счет подвижной вставки) или восстановление размера проходной стороны по мере ее износа. Нерегулируемые скобы применяют более широко, так как имеют жесткую конструкцию, дешевле и проще в производстве.
8.2. РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ
ГЛАДКИХ КАЛИБРОВ
Исполнительным размером калибра является размер, по которому изготавливается новый калибр. Допуски на изготовление калибра задаются «в тело» калибра в виде одностороннего отклонения: положительного для скобы и отрицательного для пробки. Номинальными размерами проходных калибров ПР и непроходных НЕ служат соответственно предельные размеры детали.
Номинальный размер проходного калибра ПР соответствует максимуму материала проверяемого объекта, т.е. для вала – наибольшему предельному размеру, а для отверстия – наименьшему предельному размеру.
Номинальный размер непроходного калибра НЕ соответствует минимуму материала проверяемого объекта, т.е. для вала − наименьшему предельному размеру, а для отверстия – наибольшему предельному размеру.
Допуски на изготовление и износ гладких калибров заданы в ГОСТ 24853 «Калибры гладкие для размеров до 500мм. Допуски». Приняты условные обозначения полей допусков Н − для пробок и Н 1 − для скоб. Значение допуска калибра зависит от номинального размера детали и квалитета контролируемого размера (табл.8. 1). Схемы расположения полей допусков калибров-пробок даны на рис. 8.1.
У всех проходных калибров поля допусков (H и Н 1 ) сдвинуты внутрь поля допуска детали на величину Z − для калибров-пробок и Z 1 − для калибров-скоб. Для номинальных размеров свыше 180 мм поле допуска непроходного калибра.
Т а б л и ц а 8.1
Допуски и отклонения гладких калибров и
контркалибров, мкм (по ГОСТ 24853-81)
Квалитет | Обозначение | Интервалы номиналов контролируемых размеров, мм | Допуски формы пробки | |||||||||
Св. 3 до 6 | 6… | 10… | 18… | 30… | 50… | 80… | 120… | 180… | 250… | |||
Z | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | IT1 | |||||||
Y | 1,5 | 1,5 | ||||||||||
a,a 1 | ||||||||||||
Z 1 | 2,5 | 3,5 | ||||||||||
Y 1 | 1,5 | 1,5 | ||||||||||
H | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
H 1 | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
H p | 1,2 | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
Z,Z 1 | 2,5 | 3,5 | IT2 | |||||||||
Y,Y 1 | 1,5 | 1,5 | ||||||||||
a,a 1 | ||||||||||||
H,H 1 | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
H p | 1,2 | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
Z,Z 1 | IT2 | |||||||||||
Y,Y 1 | ||||||||||||
a,a 1 | ||||||||||||
H | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
H 1 | ||||||||||||
H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | |||||||||
9* | Z,Z 1 | IT2 | ||||||||||
a,a 1 | ||||||||||||
H | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
H 1 | ||||||||||||
H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
10* | Z,Z 1 | IT2 | ||||||||||
a,a 1 | ||||||||||||
H | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
H 1 | ||||||||||||
H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
11* | Z,Z 1 | IT4 | ||||||||||
a,a 1 | ||||||||||||
H,H 1 | ||||||||||||
H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
12* | Z,Z 1 | IT4 | ||||||||||
a,a 1 | ||||||||||||
H,H 1 | ||||||||||||
H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 |
П р и м е ч а н и е:Для квалитетов, отмеченных (*) для всех интервалов размеровY =Y 1 =0.
Рис. 8.1. Схемы расположения полей допусков калибров–пробок для контроля отверстий:
а −до 180 мм, квалитеты 6…8; б −свыше180 мм, квалитеты 6…8;
в −до 180 мм, квалитеты 9…17; г −свыше180 мм, квалитеты 9…17
Рис. 8..3. Схемы расположения полей допусков калибров-скоб
для контроля валов квалитетов 9…17: а −до 180 мм; б −свыше 180 мм
также смещается внутрь поля допуска детали на величину a − для пробок и a 1 − для скоб. Для размеров до 180 мм a = a 1 = 0.
Для проходных калибров предусматривается допуск на износ, который отражает средневероятный износ калибра. Для калибров до 8 квалитета допуск на износ выходит за границу поля допуска детали на величину Y − для пробок и Y 1 − для скоб. Для калибров более грубых квалитетов (9...17) износ ограничивается проходным пределом, т.е. Y = Y 1 =0 . Эксплуатация калибра возможна в пределах границы износа. Этими калибрами пользуются представители заказчика и их называют приемочными калибрами .
При эксплуатации калибров-скоб контроль их годности осуществляется с помощью контркалибров, по форме соответствующих валу. Контркалибры имеют допуски на изготовление Нр , которые располагаются симметрично относительно середины полей допусков калибров на изготовление и границы износа. Схемы расположения полей допусков калибров-скоб даны на рис. 8..2 и 8.3). Контркалибры изготавливаются в виде шайб в комплекте из 3-х штук, так как проверяют проходную сторону рабочего калибра (К-ПР ), износ проходной стороны (К-И) и непроходную сторону (К-НЕ ).
Контрольные калибры целесообразно изготавливать только на специализированных предприятиях, выпускающих скобы большими партиями. В остальных случаях контроль скоб выполняется блоками из концевых мер длины.
Исполнительные размеры калибров согласно соответствующей схеме
расположения полей допусков подсчитываются по формулам табл. 8.2.
Т а б л и ц а 8. 2
Формулы для расчета
предельных и исполнительных размеров калибров
до 180 мм | свыше 180 мм | |
Пробки | (рис.8.1,а ;8.1,в = (D m i n + Z + H/ 2) ПР min = (D m i n + Z − H/ 2) ПР изн = (D m i n − Y) НЕ max = (D m a x + H/ 2) НE min = (D m a x − H/ 2) исполнительные размеры (d ) 1 ПР = (D min + Z + H/ 2) - H НЕ = (D max + H/ 2) - H | (рис. 8.1,б ;8.1,г ) предельные размеры ПР max = (D m i n + Z + H/ 2) ПР m i n = (D m i n + Z − H/ 2) ПР изн = (D m i n − Y + a) НЕ max = (D max −a + H/ 2) НE m i n = (D max − a− H/ 2) исполнительные размеры (d ) 1 ПР = (D m i n + Z + H/ 2) - H НЕ = (D max −a + H/ 2) - H |
Скобы | (рис.8.2,а ;8.3,а ) предельные размеры ПР max = (d max - Z 1 + H 1 /2) ПР m i n = (d max - Z 1 - H 1 /2) ПР изн = (d max + Y 1 ) НЕ max = (d m i n + H 1 /2) НEmin = (d m i n − H 1 /2) исполнительные размеры (D ) 1 ПР = (d max − Z 1 −H 1 /2) + H 1 НЕ = (d m i n – H 1 /2) + H 1 | (рис. 8.2,б ;8.3,б ) предельные размеры ПР max = (d max − Z 1 + H 1 /2) ПР m i n = (d max − Z 1 − H 1 /2) ПР изн = (d max + Y 1 −a 1 ) НЕ max = (d m i n + a 1 + H 1 /2) НE m i n = (d m i n + a 1 − H 1 /2) исполнительные размеры (D ) 1 ПР = (d max − Z 1 − H 1 /2) + H 1 НЕ = (d m i n + a 1 − H 1 /2) + H 1 |
Контр- калибры | (рис.8.2,а ;8.3,а ) исполнительные размеры (d ) К-И =(d max +Y 1 +H R /2) - Н р К-ПР = (d max – Z 1 + H R /2) - Н р К-НЕ = (d m i n + H R / 2) - Н р | (рис. 8.2,б ;8.3,б ) исполнительные размеры (d ) К-И = (d max +Y 1 −a 1 +H R / 2) - Н р К-ПР = (d max – Z 1 +H R / 2) - Н р К-НЕ = (d m i n + a 1 +H R / 2) - Н р |
П р и м е ч а н и е: Исполнительные размеры на рис. 2.1….2.8.
Исполнительные размеры калибров следует округлять: для изделий 6...14 квалитетов и всех контркалибров − до 0,5мкм в сторону сокращения производственного допуска, величина допуска калибра и контркалибра сохраняется; для изделий 15...17 квалитетов − округлять до 1 мкм.