SMU_METROLOGIA

Обозначения к схеме расположения полей допусков

D – номинальный размер изделий.

Dmin – наименьший предельный размер изделия. Dmax – наибольший предельный размер изделия. IT – допуск изделия.

H – допуск на изготовление калибров (за исключением калибров со сферическими измерительными поверхностями) для отверстия.

HS – допуск на изготовление калибров со сферическими измеритель- ными поверхностями для отверстия.

Нi – допуск на изготовление калибров для вала.

HP – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.

Z – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного

калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия.

Z1 – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изде- лия.

Y – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия.

Y1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.

α – величина для компенсации погрешности контроля калибрами от- верстий с размерами свыше 180 мм.

α1 – величина для компенсации погрешности контроля калибрами валов с размерами свыше 180 мм.

Поля допусков валов

Поля допусков на изготовление рабочих калибров

Поля допусков на изготовление контрольных калибров

81

11. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 «КОНТРОЛЬ ГЛАДКОЙ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПРОБКИ НА ОПТИМИТРЕ И МИКРОКАТОРЕ»

Цель и задачи работы:

а) ознакомиться с устройством и методикой измерения, а так же назначением и работой вертикального оптиметра и микрокатора;

б) провести инструментальный контроль точности гладкого предельного калибра-пробки, дать заключение о ее годности.

11.1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

11.1.1.КАЛИБРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТВЕРСТИЙ

Калибрами для контроля отверстий являются предельные гладкие калибры - пробки. Проходная пробка ПР должна входить в контролируе- мое отверстие; ее номинальный размер ПР соответствует наименьшему

предельному размеру отверстия ПР = Dmin +z (см. рис. 11.1). Величина z позволяет оставить запас на износ проходной стороны калибра. Если про- ходная пробка ПР не входит, то отверстие меньше наименьшего предель- ного размера и является исправимым браком, т.к. при дальнейшей обра- ботке отверстия, его размер может быть увеличен до размера годной дета- ли.

Непроходная НЕ сторона калибра-пробки не должна входить в от- верстие, ее номинальный размер НЕ равен наибольшему размеру отвер- стия НЕ = Dmax (см. рис. 11.1). Запас на износ непроходной стороны не предусмотрен, т.к. она практически не изнашивается. Если непроходная пробка входит в отверстие, то это означает, что размер его больше наибольшего предельного размера, и отверстие является окончательным браком.

Для гладких калибров-пробок не предусмотрены контрольные ка- либры как для калибров - скоб. Их легко можно контролировать с помо- щью рычажно-механических (например, микрокатор и др.) или оптико- механических приборов (например, оптиметра).

11.1.2. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОПТИМЕТР

Вертикальный оптиметр относится к группе рычажно-оптических приборов, основанных на сочетании оптического и механического рыча- гов.

Вертикальный оптиметр является одним из наиболее распространен- ных в лабораторной измерительной практике приборов.

Вертикальный оптиметр применяется для сравнительных (относи- тельных) измерений (с помощью концевых мер) калибров, плоскопарал- лельных концевых мер.

82

83

11.1.3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОПТИЧЕСКАЯ СХЕМА ТРУБКИ ОПТИМЕТРА

Принцип действия основывается на преобразовании малого линей-

ного перемещения измерительного наконечника в значительно большее перемещение видимой в окуляр шкалы 1 относительно указателя (рис. 11.2).

Смещение шкалы на одно деление соответствует перемещению из- мерительного штока на 0,001 мм. Такое увеличение достигается сочетани- ем автоколлимационного устройства с рычажно-оптической передачей. На рисунке 11.3 изображена принципиальная оптико-механическая схема устройства трубки оптиметра ОВО-1.

Пучок лучей от источника света А, расположенного вне прибора, зеркалом Б поправляется в щель, находящуюся в корпусе трубки, пре-

ломляется в трехгранной призме 1 и проходит через неподвижную шкалу нанесенной на расстояние В от главной оптической оси прозрачной пла- стины 2. Пластина 2 находится в фокальной плоскости объектива 3.

Главная оптическая ось объектива проходит через центр сечения прозрачной пластины 2 и зеркала 5. На схеме (рис. 11.3) сплошной линией показан ход одного из лучей пучка.

Призма полного внутреннего отражения 4, отражает преобразованный в изображение пучок лучей под углом 90°. Линза объектива 3 превращает расходящийся пучок лучей, попадающих на нее, в пучок параллельных лучей, попадающих на зеркало 5. Зеркало 5 прижимается пружиной 6 к измерительному стержню 7 прибора.

При измерении детали стержень 7, смещаясь на величину S (рис. 3), поворачивает зеркало вокруг оси, проходящей через центр шарика 8, на угол α.

Пучок параллельных лучей падает на зеркало 5 под углом α к перпендикуляру к плоскости зеркала, проведенному в точке падения луча. Следовательно, угол между лучом падающим и лучом отраженным будет равен 2α. Этот угол зависит от угла поворота зеркала 5, т.е. в конечном счете от величины перемещения стержня 7.

Отраженный пучок параллельных лучей, проходя через линзу 3, превращается в сходящийся пучок лучей. Попадая на пластину 2, этот пучок дает изображение шкалы, которое будет находиться на расстоянии В от главной оптической оси на расстоянии 2В от неподвижной шкалы.

Это смещение дает возможность наблюдать изображение шкалы отдельно от самой шкалы, т.к. изображение шкалы перемещается в правой части пластины 2, а сама неподвижная шкала, находящаяся в левой части пластины 2, заэкранированна.

При перемещении измерительного наконечника на величину S (рис. 11.3) изображение шкалы на пластине 2 сместится на величину t

84

относительно неподвижного указателя, вследствие поворота зеркала 5 на угол α.

Рис. 11.3. Схема оптиметра

85

Передаточное отношение К будет равно:

где,

F − фокусное расстояние линзы 3,

а − расстояние от оси измерительного стрежня до оси шарика 8. Прибор настраивается на ноль по блоку из концевых мер, который

равен рассчитанному размеру проверяемого объекта. После удаления блока плиток и замены ее проверяемым объектом, изображение шкалы, наблюдаемое в окуляр, сместится относительно неподвижного указателя вверх (если действительный размер проверяемого объекта больше, чем рассчитанный размер) или вниз (если действительный размер проверяемого объекта меньше рассчитанного размера) на величину:

где,

dрасч − расчетный размер;

dдейств − действительный размер проверяемого объекта.

Расчетный размер − это размер проверяемого объекта по ГОСТу. Например, для калибра − пробки Р-ПР, расчетным размером будет размер середины поля допуска проходной стороны.

11.1.4. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ОПТИМЕТРА.

Вертикальный оптиметр имеет следующие основные части (см. рис.

11.4):

1.Трубка оптиметра 1.

2.Кронштейн 4, на котором закрепляется трубка оптиметра 1. За-

крепление трубки оптиметра на кронштейне осуществляется зажимным винтом 5. Кронштейн вместе с трубкой может перемещаться по колонке вверх и вниз. Грубая установка трубки оптиметра производится либо пе- ремещением кронштейна, либо перемещением трубки оптиметра в крон- штейне. Для закрепления кронштейна 4 на колонке 14 служит зажимной винт 9. Для предотвращения внезапного падения кронштейна служит опорная гайка 10.

86

3. Основание 8, на котором смонтированы все части оптиметра, жестко закреплена колонка оптиметра 14, а также столик оптиметра 6. Ра- бочая поверхность столика представляет собой точно доведенную плос- кость. Эта плоскость должна быть перпендикулярна оси измерительного стержня трубки оптиметра.

Рис. 11.4. Внешний вид и органы управления оптиметра

87

Для точной установки оптиметра на размер, столик может переме- щаться вверх и вниз с помощью накатной гайки 12. Закрепление столика осуществляется винтом 11.

Вертикальный оптиметр снабжается несколькими типами измери- тельных наконечников 7. Все типы закрепляются на измерительном стержне трубки оптиметра с помощью винта. При измерении цилиндриче- ских и сферических деталей применяются плоские и ножевидные наконеч- ники, при измерении плоских деталей − сферические наконечники.

Цена деления у оптиметра 0,001 мм. Погрешность показаний опти- метра составляет ± 0,2 − 0,3 мкм.

Стабильность показаний должна лежать в пределах 0,2 мм.

Пределы измерения по шкале оптиметра или рабочая часть состав- ляют ± 100 мкм (0,2 мм). Пределы измерения вертикального оптиметра в целом 0 − 180 мм. Область применения вертикального оптиметра может быть расширена путем применения дополнительных приспособлений.

К ним относятся следующие приспособления:

1.Для измерения внутренних диаметров (от 0,5 до 100 мм);

2.Для измерения ПКМД;

3.Для измерения диаметров измерительных проволочек;

4.Для измерения диаметров шариков.

11.1.5. УСТРОЙСТВО МИКРОКАТОРА

Микрокатор относится к наиболее точным измерительным прибо- рам; он характеризуется высокой стабильностью показаний. В механизме микрокатора опоры скольжения и качения полностью заменены мембра- нами и плоскими пружинами.

Принцип действия микрокатора основан на зависимости между рас- тяжением тонкой скрученной металлической ленты и поворотом ее сред- него сечения относительно продольной оси.

Общий вид микрокатора показан на рис. 11.5, а схема устройства по- казана на рис. 11.6 и рис. 11.7. Измерительный стержень 1 микрокатора (см. рис.6а) подвешен на плоских пружинах 2 и 3, закрепленных в уступах цилиндрической части корпуса 4. На нижний конец измерительного стержня надевается сменный измерительный наконечник 5 (см. рис. 11.6 б), а на корпус 4 − арретир 6 (см. рис. 11.6 б).

Перемещение измерительного стержня передается плоской пружине 7, при движении которой растягивается скрученная пружина 8. Пружина 8 представляет собой металлическую ленту, скрученную таким образом, что от середины ее правые и левые части образуют спирали разного направле- ния.

К средней части пружины прикреплена тонкая кварцевая стрелка 9 (см. рис. 11.7). При растяжении пружины 8 стрелка поворачивается на

88

угол, пропорциональный перемещению измерительного стержня. Винты 10 служат для регулировки спиральной пружины.

Для уменьшения вибрации стрелки пружина в средней своей части проходит через втулку, закрепленную с корпусом, в котором помещается капля масла.

Вшкалах микрокаторов и оптиметров нулевое деление расположено

всредней части шкалы.

Данный прибор предназначен для точных измерений относительным методом калибров, образцовых или концевых мер, а также особо точных деталей.

Рис. 11. 5. Внешний вид и органы управления микрокатора

89

90