Средства и методы измерения наружных диаметров

Практическая работа № 5.

Измерение и контроль наружных диаметров (2 часа)

Цели:

Изучить средства и методы измерения наружных диаметров при обработке наружных цилиндрических поверхностей на токарно-карусельном станке.

Оборудование: токарно-карусельный станок, деталь, кулачки, пусто­телые призматические подкладки, резцы, штангенциркуль.

Задание.

1. Изучите методы измерения и контроля наружных диаметровпри обработке наружных цилиндрических поверхностей на токарно-карусельном станке.

2. Изучите приемы измерении при черновом обтачивании.

3. Изучите приемы измерений при чистовой обработке.

4. Изучите приемы косвенных измерений больших размеров.

5. Изучите приемы измерений при пользовании накладными приборами.

Отчет о выполнении практической работы.

1. Запишите чем производятся измерения при черновом обтачивании и какова точность этих измерений.

2. Запишите какие инструменты применяют для измерений при чистовой обработке в условиях единичного и мелкосерийного производства, в условиях серийного и массового производства. В каких случаях применяют каждый инструмент?

3. Запишите как различают точение по характеру обработки и какие параметры шероховатости поверхности и точности обработки им соответствуют.

4. Запишите основные технологические приемы для повышения производительности и для более пол­ного использования полезной эффективной мощности станка.

5. Запишите что такое косвенные измерения, чем и как они выполняются.

6. Запишите основные виды брака при обработке наружных цилиндрических поверхностей и меры его предупреждения.

7. Выполните эскиз обрабатываемой детали.

8. Укажите тип заготовки (прокат, поковка, отливка), материал заготовки.

9. Запишите технологическую последовательность переходов при обработке наружной цилиндрической поверхности, применяемый инструмент, режимы резания (глубина резания на проход, частота вращения планшайбы n, подача S, скорость резания, основное время T_о на операцию).

Контрольные вопросы

1. Какие средства и методы измерения применяют при черновой и при чи­стовой обработке?

2. Перечислите правила пользования штангенциркулем.

3. Как производить измерение наруж­ных цилиндрических поверхностей микрометрами и индикаторными ско­бами?

4. В каких случаях применяют пре­дельные калибры-скобы?

5. Назовите методы и средства кос­венного измерения больших диа­метров.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАРУЖНЫХ ДИАМЕТРОВ

Выбор средств и методов измерения наружных цилиндрических поверхностей производится в зависимости от их размера и требуемой точности измерения.

Измерения при черновом обтачивании

Грубые измерения диаметров при черновом обтачивании наружных поверхностей диаметром до 500 м^:м производят с помощью кронциркулей и линеек. Кронциркуль устанавливается на измеряемый размер легкими уда­рами наружной или внутренней стороны одной из его ножек об обрабатываемую деталь или другой предмет. При измерении кронциркуль необходимо держать строго перпендикулярно к оси измеряемой детали. После снятия размера с детали кронциркуль осто­рожно прикладывают к измерительной линейке так, чтобы одна его губка упиралась в торец линейки, а другая – накладывается на линейку и по концу этой губки отсчитывают по делениям линейки размер диаметра. При измерении диаметра линейкой ее необходимо располагать так, чтобы ее кромка проходила через центр детали. Точность измерения кронциркулем и линейкой составляет 0,2-0,5 мм (14—16-й квалитеты точности).

Измерения при чистовой обработке

Измерение точных цилин­дрических поверхностей в условиях единичного и мелкосерийного производства выполняют с помощью штангенциркулей, микрометров и индикаторных скоб, а в условиях серийного и массового производства – с помощью предельных калибров-скоб.

Штангенциркули применяются для измерения наружных диаметров и длин по методу непосредственной оценки размера по шкале и нониусу. Штангенциркули типа ШЦ—III с диапазо­нами измерения (мм):

250-630; 320-1000; 500-1600; 800-2000; 1500-3000; 2000-4000

Отсчет по нониусу 0,1 мм. Рекомендуется производить измерение диаметра в двух взаимно перпендикулярных направлениях I – I и II – II (рис. 8.16). При измерении неподвижную губку устанавли­вают на цилиндрическую поверхность и при небольшом покачивании штангенциркуля в горизонтальной плоскости микрометрическим вин­том подают подвижную губку до легкого касания с измеряемой по­верхностью. В этом положении закрепляют подвижную губку и производят отсчет полученного размера диаметра по нониусу. При измерениях необходимо сле­дить за правильным положением штангенциркуля, чтобы измерительные поверхности губок точно соприкасались с наружной цилин­дрической поверхностью по ее образующим. Предельные погрешности измерения (мкм) штангенциркулями для интервалов размеров (мм):

Св. 500 до 1000 – 210

» 1000 » 1600 – 270

» 1600 » 2000 – 270

» 2000 » 2500 – 300

» 2500 » 3150 – 380

» 3150 » 4000 – 470

Дуговые микрометры и индикаторные скобы применяют для измерения диаметров до 3000 мм, а линейные микрометры – для наружных диаметров с торца детали и длин. Микрометры могут быть оснащены микрометрической головкой и сменной пяткой (рис. 8.17, а) или микрометрической головкой и индикатором. Индикаторные ли­нейные скобы (рис. 8.17, б) применяются для измерения диаметра с торца детали и длин размерами до 6 м.

Перед каждым измерением микрометры с переставной пяткой и индикаторные микрометры и скобы должны быть установлены на размер измеряемой детали – номинальный (один из предельных или средний). При настройке на размер микрометрическую головку и индикатор нужно установить на ноль, причем индикатор – после двух-трех оборотов стрелки. Установку производят по установоч­ной мере, аттестованному нутромеру или плоскопараллельным кон­цевым мерам длины, желательно около измеряемой детали. Предварительно микрометр или скобу и установленную меру необходимо выдержать рядом с деталью на чугунной плите, станине станка или на самой детали в течение некоторого времени. Температура в цехе должна быть в пределах 20 ± 8 °С. В процессе установки микрометр (скобу) и установочную меру надо поддерживать за теплоизолирующие накладки. Для того чтобы уменьшить влия­ние деформации скобы от собственной массы, в процессе установки микрометр (скобу) располагают в таком положении, как при изме­рении ими изделий. Скобу следует надвигать или опускать на меру в зависимости от того, будет ли она находиться при измерении детали в горизонтальном или вертикальном положении. В процессе установки участвуют два контролера: один из них прижимает пятку скобы к поверхности установочной меры, а другой покачивает скобу в двух направлениях за второй ее конец, находит на шкале индикатора точку возврата и совмещает с ней нулевую отметку шкалы. При проверке нулевой установки микрометра с перестав­ной пяткой без индикатора правильное положение микрометра от­носительно установочной меры определяют по ощущению.

При измерении микрометрами и скобами по шкале микрометри­ческой головки или индикатора определяют отклонения измеря­емой детали от размера, на который установлен микрометр или скоба (от размера установочной меры). Перед измерением деталь должна быть выдержана в помещении со стабильной температурой не менее 24 ч, измерения должны производиться сразу после уста­новки микрометра на размер. Измерение размеров до 1000 мм вы­полняется одним контролером, а размер более 1000 мм – двумя контролерами. Один из контролеров, прижимает пятку скобы к поверхности детали, а второй подводит к детали измерительную поверхность микрометрической головки, а затем слегка поворачивает скобу в диаметральной и осевой плоскостях и, регулируя ее размер поворотом барабанчика микрометрической головки, находит по ощущению, а при наличии индикатора – по его шкале наибольший размер в диаметральной и наименьший в осевой плоскостях.

При измерении точных размеров необходимо учитывать допол­нительные погрешности, такие, как погрешности установочной меры, отсчета по шкалам, погрешность от упругих деформаций и др., данные о которых приведены в специальной литературе. Например, погрешности установки скоб на размер приведены в табл. 8.11.

Таблица 8.11

Погрешности процесса установки скоб на размер

Тип микрометра	Размеры, м
Микрометры со сменной пяткой	До 1	От 1 до 2	От 2 до 3	От 3 до 4	От 4 до 6
Погрешность (±), мкм
Индикаторные ми­крометры и скобы

В условиях серийного и массового производства для измерения наружных диаметров применяют калибры-скобы, называемые пре­дельными, так как они не контролируют действительные размеры детали, а устанавливают, что дей­ствительный размер детали находится в пределах за­данного допуска на раз­мер. Предельные калибры-скобы состоят из двух частей: проходной (ПР) и непроходной (НЕ). Раз­меры проходной и непро­ходной частей должны со­ответствовать предельным размерам измеряемого диа­метра. Расстояние между измерительными поверхностями проходной стороны ПР (рис. 8.17, в) равно наибольшему предельному размеру диаметра, а размер между измерительными поверхностями непроходной стороны НЕ равен наи­меньшему диаметру детали. При контроле размеров проходные раз­меры должны свободно проходить через деталь под действием соб­ственной силы тяжести или установленной нагрузки. При этом необходимо исключить перекос и заклинивание калибров, правильно, совмещая измерительные губки с поверхностями контролируемого диаметра.

Перед началом контроля контролируемая деталь должна быть выдержана в помещении со стабильной температурой не менее 24 ч, а рабочие калибры рядом с деталью на металлической плите, ста­нине станка или на самой детали, пока не будет достигнуто выравнивание температур детали и калибров.

Время выдержки калибра перед контролем для контролируемого размера (мм): до 1000 1,52; до 2500 – 2,5; до 3500 – 4 ч.

При контроле калибры следует держать за теплоизолирующие накладки.

Косвенные измерения больших размеров

Под косвенными измерениями понимают измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Косвенные измерения применяют главным образом для измерения размеров от 2 до 30 м, и их точность, как правило, меньше, чем прямых измерений, поэтому ими пользуются, когда выполнение прямых измерений невозможно или сложно. Различают следующие способы косвенных измерений: 1) от дополнительных баз; 2) методом опоясывания; 3) по элементам круга.

Измерение размеров от дополнительных баз производится как на станке, так и вне станков. Дополнительные базы разделяются на жесткие (поверхности детали, части станков, специальные ко­лонки и т. п:), упругие (натянутая струна) и световые. Наиболь­шее применение получили первые, где в качестве средств измерения от дополнительных баз применяют нутромеры, рулетки, мерные ленты, специальные приборы.

На рис. 8.18, а показана схема измерения наружного диаметра детали от дополнительной измерительной базы в виде стойки станка.

Наружный диаметр детали D (мм) определится по формуле

D = 2 (l₁ + d/2 – l₂)_,

где d – диаметр вспомогательной оправки, установленной в центре планшайбы, мм; 1₁ — расстояние от вспомогательной измерительной базы до оправки, измеряется до установки обрабатываемой детали па планшайбу, мм; 1₂ – расстояние от вспомогательной измеритель­ной базы до наружной поверхности, измеренной штихмасом, мм.

При измерении дополнительная база должна располагаться па расстоянии 500-1000 мм от наружной поверхности наибольшей детали, которая может быть обработана на станке.

Дополнительная упругая база состоит из одной или двух струн диаметром 0,5-1 мм, натянутых с усилием 100-150 Н. Измере­ние на расстоянии до струны производится с помощью чувствитель­ного элемента, который обязательно оснащается электрическими или электронными контактами.

В качестве световой дополнительной базы используется световой пучок, создаваемый источником света. Измерительное устройство оснащается фотоэлементом и перемещается вдоль по оси из­меряемой детали. При смещении оси луча электронная схема устройства вырабатывает сигнал, который после усиления подается на двигатель, выполняющий соответствующее перемещение. Система применяется для автоматического управления выдерживания раз­меров и цилиндричности при обточке крупных деталей.

Погрешности измерения от дополнительных баз зависят от размеров детали, температурных условий измерения и других фак­торов. Данные приводятся в специальной литературе.

Сущность метода опоясывания заключается в определении на­ружного диаметра D (мм) детали по результатам измерения длины окружности L (мм) рулеткой или металлической лентой. При из­мерении рулеткой D — L/φπ – t, где π = 3,1416; t – толщина ленты рулетки, мм.

Схема измерения длины окружности путем опоясывания рулет­кой приведена на рис. 8.18, б. Рулетка при измерении натягивается на измеряемую поверхность с определенным усилием 20-60 Н, создаваемым грузами 1 и 4 с помощью блоков 2 и 3. Предельные погрешности измерения деталей методом опоясывания приведены в табл. 8.12.

Таблица 8.12

Предельные погрешности измерения наружных диаметров деталей методом опоясывания с помощью рулетки

Точность измеряемого диаметра, квалитеты	Способ натяжения	Интервалы размеров измеряемых деталей, м
От 1,6 до 2	От 2 до 2,5	От 2,5 до 3,15	От 3,15 до 4	От 4 до 5	От 5 до 6,3	От 6,3 до 8	От 8 до 10
Предельные погрешности измерения, мкм
7—8 7—8	Гирями Руками	0,17 0,19	0,18 0,20	0,19 0,22	0,20 0,25	0,23 0,28	0,26 0,34	0,30 0,42	0,36 0,50

Накладные приборы

Приборы для измерения больших диаметров условно называются приборами для измерения по элементам круга. Их основное достоинство – малые габариты и большой диапазон измерения. При измерении диаметр детали определяется косвенно по результатам измерения двух линейных элементов или одного линейного и одного углового. Один из исходных элементов, как правило, является постоянным или регулируемым и обеспечивается конструкцией прибора, а второй элемент измеряется прибором. На рис. 8.18, в приведена схема определения диаметра D (мм) по длине хорды L и высоте сегмента H. По этой схеме работает при­бор ПКД-2. Диаметр детали определяется: D = L²/4H + H – d, где L – длина хорды, мм; H – высота сегмента, мм; d — диаметр опорных роликов прибора, мм. Погрешность диаметра: ΔD = KΔL, где К – передаточный коэффициент, К = 1/2 H, и ΔL – отклоне­ние хорды, мм.

Прибор ПКД-2 может быть применен и для измерения внутрен­них диаметров. В этом случае опоры смещаются вверх, а измеритель­ный угол – вниз.

Проверка шероховатости обработанной поверхности произво­дится путем ее сравнения с имеющимися в цехе эталонами шеро­ховатости.