Измерение отклонений от геометрической формы цилиндрических поверхностей деталей машин

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Освоить методику измерения отклонений от геометрической формы цилиндрических поверхностей на универсальных измерительных приборах.

2. ОБЪЕКТ ИЗМЕРЕНИЯ.

В качестве объекта измерений принимают:

а) валы с различными номинальными размерами;

б) втулки с различными номинальными размерами.

3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ.

3.1. Штангенциркуль.

3.2. Микрометр гладкий.

3.3. Индикаторный нутромер.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.

4.1. Основные понятия об элементах отклонений геометрической формы цилиндрических поверхностей.

При обработке деталей имеют место не только отклонения размеров, но и отклонения формы изделий от правильной геометрической формы. Последние могут быть как в поперечном, так и в продольном сечениях.

Комплексным критерием для оценки отклонений контура поперечного сечения является отклонение от круглости(рис.4.1,а). Оно характеризует совокупность всех отклонений формы поперечного сечения цилиндрической поверхности и определяется как наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей окружности.

Частными видами отклонений от круглости являются:

а) овальность (рис.4.1,б) - отклонение, при котором реальный профиль представляет собой овалообразную фигуру, наибольший d_max и наименьший d_min диаметры которой находятся во взаимно перпендикулярных направлениях. Величина овальности определяется по формуле

(4.1)

б) огранка (рис. 4.1,в) - отклонение, при котором реальный профиль представляет собой многогранную фигуру. Величина огранки оценивается так же, как некруглость при нечетном числе граней

(4.2)

Критерием оценки отклонения формы в продольном сечении является отклонение профиля продольного сечения – наибольшее расстояние Δ от точек образующих реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящей через ее ось, до соответствующей стороны прилегающего профиля в пределах нормируемого участка.

Отклонение профиля продольного сечения характеризует отклонения от прямолинейности и параллельности образующих.

Частными видами отклонения профиля продольного сечения являются

а) конусообразность (рис.4.1, г) - отклонение, при котором образующие продольного сечения прямолинейны, но не параллельны. Величину конусообразности в одном направлении можно определить по формуле:

(4.3)

б) бочкообразность (рис. 4.1, д) - непрямолинейность образующих, при которой диаметры увеличиваются от края к середине сечения в продольном направлении, определяется по формуле

(4.4)

в) седлообразность (рис. 4.1,е), непрямолинейность образующих, при которой диаметры уменьшаются от краев в середине сечения в продольном направлении, определяется по формуле

(4.5)

г) изогнутость (рис.4.1, ж) - непрямолинейность геометрического места центров поперечных сечений цилиндрической поверхности.

Рис 4.1. Отклонения геометрической формы цилиндрических поверхностей

5.ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ.

Штангенциркуль.

Варианты, наиболее часто применяемых на производстве конструктивных исполнений штангенциркулей типа ШЦ (ГОСТ 166-89) представлены на рис. 5.1.

Внимание! Запрещается перемещать подвижную рамку за пределы штанги во избежание потери плоской пружины.

Рис. 5.1. Конструкция штангенциркулей

а – для измерения наружных и внутренних размеров, а так же глубин; б – слесарных; в – для измерения только наружных и внутренних диаметров.

1 – линейка-штанга, имеющая на конце подвижные губки для измерения наружных (2^’) и внутренних (2”) поверхностей; 3 – подвижная рамка на которой расположена шкала-нониус 5 и линейка глубиномера 6 для измерения глубин отверстий и пазов; 4 – винт, служащий для фиксации рамки после окончания измерений; 7 – устройство, предназначенное для медленного перемещения рамки 3 по линейке-штанге 1. Основная шкала, нанесенная на линейке-штанге 1 имеет цену деления 1 мм.

Нониус

Шкала нониуса делит целое число миллиметров основной шкалы на определенное число частей. На рис.5.2 представлена шкала нониуса с ценой деления 0,1 мм. Длина нониуса в этом случае равна 19 мм и разделена на 10 частей. Одно деление (длина деления) нониуса равна 19:10 = 1,9 мм, что на 0,1 мм меньше целого числа миллиметров.

Рис. 5.2. Шкала нониуса с ценой деления 0,1 мм

На рис. 5.3 представлена шкала нониуса с ценой деления 0,05 мм. Длина конуса 39 мм разделена на 20 частей. Длина деления составляет 39:20 = 1,95 мм, что на 0,05 мм меньше целого числа миллиметров.

Рис. 5.3. Шкала нониуса с ценой деления 0,05 мм

Отсчет показаний.

Примеры отсчета показаний штангенинструмента с ценой деления нониусной шкалы 0,05 мм представлены на рис. 5.4 а, б, в. Крестиком указаны штрихи нониуса, совпадающие со штрихом основной шкалы. Целое число мм определяют по основной шкале против нулевого штриха нониуса, а десятые и сотые доли миллиметра считывают по совпадающему штриху нониуса со штрихом основной шкалы.

Рис. 5.4. Отсчет показаний по нониусу с ценой деления 0,05 мм

При внутренних измерениях к показаниям штангенциркуля по основной и нониусной шкалами прибавляется толщина губок, которая указана на них. Пример измерения диаметра отверстия представлен на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Отсчет показаний при внутренних измерениях

Микрометр

Микрометры типа МК мод 102 (ГОСТ 6507-90) предназначены для наружных измерений (рис. 5.6). Цена деления 0,01 мм. Диапазоны измерений микрометров от 0 - 25 мм (МК-25) до 500 - 600 мм (МК-600). У всех микрометров перемещение подвижной пятки с микровинтом равно 25 мм. Микрометры с нижним пределом 300, 400 и 500 мм имеют сменную пятку, что позволяет увеличить диапазон измерений до 100 мм. Микрометры, начиная с М-50, с диапазоном измерения 25 - 50 мм имеют в комплекте установочные меры (Рис.5.6 и 5.7).

Рис. 5.6. Микрометры типа МК

Основные элементы микрометра показаны на рис. 5.8. Конструктивное исполнение некоторых элементов, например 6, 7 и 9, может быть другим, при этом их функциональное назначение не изменяется.

Рис. 5.7. Микрометр для наружных измерений

1 – скоба; 2 – жесткая пятка; 3 – калибр (концевая мера) для установки микрометра на нуль; 4 – подвижная пятка (микровинт); 5 – стебель; 6 – микрометрическая головка; 7 – установочный колпачок; 8 – трещоточное устройство; 9 – тормозное приспособление

Внимание! Запрещается применять излишнее усилие при силовом замыкании жесткой и подвижной пяток микрометра при проверке нулевого положения или проведении измерений, для этого вращение микровинта осуществлять большим и указательным пальцами руки без усилия, как показано на рис. 5.8.

Рис. 5.8.

Перед измерением необходимо проверить правильность установки шкалы микрометра на нуль. При правильной установке нулевой штрих барабана должен совпадать с продольным штрихом на стебле. Установка нулевого положения шкалы микрометра, в случае несовпадения, проводится с помощью взаимно противоположного поворота микрометрической головки 6 и установочного колпачка 7 (рис. 5.7, 5.9) и осевого перемещения головки 6 до совпадения нуля. В некоторых конструкциях стопорение микрометрической головки осуществляется винтом.

При невозможности установки нуля, допускается принять условный нуль отсчета, например на рис. 5.9 а и б, показаны случаи несовпадения нуля на величины + 0,20 мм и + 0,25, в этих случаях от значений показаний вычитаются значения этих методических погрешностей инструмента. В производственных условиях такое средство измерений подлежит ремонту и поверке.

Рис. 5.9

Отсчет показаний

Примеры отсчета показаний микрометра представлены на рис. 5.10. Необходимо следить за показаниями верхней шкалы стебля каждая отсечка, которой показывает полмиллиметра. Один оборот микровинта даёт перемещение пятки на 0,5 мм.

Рис. 5.10

Нутромер индикаторный

Нутромеры типа НИ (ГОСТ 868-82) предназначены для измерения размеров внутренних поверхностей относительным методом сравнения с мерой.

Диапазоны измерений нутромеров различных моделей колеблются от 6 - 10 мм (НИ10) до 700 - 1000 мм (НИ1000). Наибольшая глубина измерения: 100 мм (НИ10), 130 мм (НИ18), 150 мм (НИ50) и т.д., до 500 мм. Настройка нутромера и отсчет показаний производится с помощью измерительного индикатора часового типа мод. ИЧ2 или ИЧ10 с диапазоном измерений 0 - 2 мм, 0 - 5 мм или 0 - 10 мм. Цена деления шкалы – 0,01 мм.

Общий вид индикаторного нутромера в положении настройки по блоку концевых мер представлен на рис. 5.11. Основные элементы измерительного индикатора показаны на рис. 5.12.

Рис. 5.11

1 -боковики, 2 -измерительный стержень и сменная вставка, 3 – концевые меры длины, 4 –державка (струбцина), 5 – центрирующий мостик, 6 – трубка корпуса, 7 – стопорный винт, 8– индикатор

Рис. 5.12. Тип ИЧ – измерительный стержень перемещается параллельно шкале: 1 – циферблат, 2 – стрелка, 3 – головка измерительного стержня, 4 – стопор, 5 – корпус, 6 – ободок, 7 – ушко, 8 – указатель чисел оборотов, 9 – измерительный стержень, 10 – наконечник, 11 - гильза

Подготовка нутромера к измерениям.

Сборка нутромера проводится в следующей последовательности: вставить индикатор в отверстие трубчатого корпуса так, чтобы стрелка сделала 1-1,5 оборота и закрепить стопорный винт 10 (рис. 5.11); 2) подобрать нужную вставку и ввернуть ее с шайбой или без нее в некоторых конструкциях необходимо установить нужный вылет вставки и законтрить гайкой; 3) проверить реакцию индикатора на нажатие измерительного стержня, после снятия усилия стрелка должна возвращаться в первоначальное положение.

Сборка приспособления для настройки индикатора на ноль: 1) поставить державку на плоскость стола; 2) вставить боковики так, чтобы криволинейные поверхности (если они есть) находились вверху и располагались наружу; 3) составить необходимый блок мер, поместить его между боковинами и зажать винтом.

Настройка на ноль является наиболее ответственной операцией, ее лучше выполнять вдвоем. На рис. 5.11 показана измерительная позиция настройки на ноль. Главное, добиться взаимно-перпендикулярного расположения оси вставки и измерительного стрежня и плоскостей боковиков. Перпендикулярность достигается путем медленного, плавного перемещения трубчатого корпуса в плоскости державки. Момент остановки стрелки является предельной точкой, т.е. нулем. Вращая ободок (рис. 5.12), установить ноль шкалы.

Измерения провести в 2-х взаимно-перпендикулярных направлениях. В отверстие вводят вначале измерительный стержень, а затем вставку, плавно покачивая трубчатый корпус стрелка отклоняется вправо или влево может проходить через ноль (этот момент обозначен на рис. 5.13). Стрелка всегда будет останавливаться в одном положении, а затем возвращаться назад, момент остановки – есть результат показаний (рис. 5.14).

Рис. 5.13

Рис. 5.14

Отсчет показаний производят по внешней шкале, если стрелка отклоняется вправо от нуля, причем отклонение берется со знаком минус. Отсчет показаний при отклонении стрелки влево производят по внутренней шкале и берут со знаком плюс. Перемещение измерительного стержня на целое число мм отсчитывается стрелкой указателя оборотов по малой шкале. Примеры отсчета показаний при настройке нутромера на блок мер размером 68 мм показаны на рис. 5.14.

6.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ.

6.1. Провести измерение отклонений вала от геометрической формы.

6.1.1. Штангенциркулем.

Измерить размеры вала в сечениях А, Б, В (рис. 6.1) в продольном направлении 1-1. Результаты измерения занести в табл.1. Повернуть вал дважды на 120^о, измерить размеры вала в сечениях А, Б, В в продольных направлениях 2-2 и 3-3. Результаты занести в табл. 6.1.

6.1.2. Гладким микрометром.

Измерить отклонения по трем направлениям 1-1, 2-2, 3-3 (при повороте вала на 120 ^о ) и в каждом направлении в трёх сечениях А, Б, В аналогично измерениям штангенциркулем. Результаты занести в табл. 6.1.

6.2. Измерение отклонений втулки от геометрической формы:

6.2.1.Штангенциркулем:

Измерить отклонения внутреннего размера втулки по трем направлениям 1-1, 2-2, 3-3 только в двух крайних сечениях А и В. Результаты занести в табл. 6.1.

6.2.2. Индикатором нутромером:

6.2.2.1. Установить номинальный размер втулки, полученный в результате предыдущих измерений штангенциркулем.

6.2.2.2. Установить измерительные вставки нутромера между губками штангенциркуля.

6.2.2.3. Покачиванием индикаторного нутромера в вертикальной плоскости (вдоль оси измерительных губок) найти крайнее минимальное положение стрелки индикатора.

6.2.2.4. Поворачивая барабан, совместить нуль с концом большой стрелки.

6.2.2.5. Помещая измерительные вставки индикаторного нутромера во втулку в определенном сечении по определенному направлению, покачиванием в вертикальной плоскости вдоль оси вставок определить значение по индикатору. Полученное отклонение занести в табл. 6.1.

Снять показания во всех сечениях по направлениям 1-1, 2-2 и 3-3 занести их в таблицу.

Таблица 6.1

Результаты измерений отклонений формы.

Наименова-ние используем. инструмен-тов	Продольные сечения
1-1	2-2	3-3
Поперечные сечения
А	Б	В	А	Б	В	А	Б	В
Вал
Штангенцир-куль
Гладкий микрометр
Втулка
Штангенцир-куль
Нутрометр

Эпюры отклонений вала и втулки в продольном и поперечном сечении.

7.ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ.

7.1. После заполнения таблицы сделать анализ и определить отклонения по всем трем продольным и поперечным сечениям.

7.2. Нанести на эпюры изображение отклонений в продольном (рис.6.1 а,б) и поперечном сечении (рис. 6.1 в), полученных каждым прибором для вала и втулки.

7.2.1. На каждой эпюре указать наименование прибора, цену деления отсчетного устройства (шкалы) и прибор. Допускается совмещение на одном графике результатов измерений для двух последовательных приборов; при этом следует использовать разные цвета.

7.3. Количественное значение отклонения представлять в единицах измерения, соответствующих цене деления шкалы.

7.4. Сделать выводы по выполненной работе.

8. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ.