Измерительные машины

Под тарировкой щуповой головки понимают компенсацию веса щуповой конфигурации. Путём разворота кольца с накаткой создаётся противодействие (натяжение пружины), которое соответствует массе установленного щупа. Если светится красная лампа, то это означает, что тарировка не в порядке и должна корректироваться.

Во многих случаях достаточно проводить стандартную тарировку; при этом кольцо устанавливается на правый маркировочный штрих, смотри эскиз. При использовании малых или, соответственно, тонких щупов рекомендуется предпринять для оптимальной тарировки следующие установки: кольцо с накаткой повернуть сначала до упора влево, пока не засветится расположенная над ним красная лампа; после этого повернуть это же кольцо снова вправо, пока лампа не выйдет снова - и дополнительно ещё довернуть на 1-2 штриховых деления; для дальнейшей оптимизации может быть дополнительно уменьшено ускорение измерительной машины.

Способ ощупывания АТАС.

Если щуп касается детали, то при усилии ощупывания 0,01 N сначала через пьезодатчик формируется импульс ощупывания. Но перемещение измерительной машины сохраняется ещё до тех пор, пока щуповая головка не отклонится от своего исходного положения и ощупывание не будет подтверждено через разъединение механического контакта. Только после этого перемещение будет остановлено. На основе последовательности импульсов внутрипрограммно будет проверено, имело ли место нормальное ощупывание или нет (запатентованный Doppl-Тriggеr-принцип).

У жёстких деталей и стабильных щупов измеренное значение может передаваться в компьютер непосредственно в момент появления импульса ощупывания. Этот метод во многих случаях обеспечивает достаточную точность, так как на основе крутой характеристики пьезосигнала импульс ощупывания очень близок к фактической точке касания (смотри эскиз на следующей странице).

При "мягких поверхностях" или длинных и тонких щупах сигнал не имеет большой крутизны и происходит заметное рассогласование между точкой касания и импульсом ощупывания; этот эффект, в случае мягкого ощупывания, всегда приводит к значительному искажению измеренных значений.

Благодаря учёту этой характеристики ощупывания в расчёте измеренных значений могут также и при "мягких ощупываниях" достигаться точные измеренные значения.



Глава 2. Отклонения и допуски расположения

2.1 Общие сведения

Отклонение расположения - отклонение реального расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения.

Реальное расположение - расположение рассматриваемого элемента (поверхности или профиля), определяемое реальными линейными и угловыми размерами между ним и базами или между рассматриваемыми элементами, если базы не заданы.

(ГОСТ24642-83 Основные нормы взаимозаменяемости «Допуски формы и расположения поверхностей" Основные термины и определения»)

Номинальное расположение - расположение рассматриваемого элемента (поверхности или профиля), определяемое номинальными линейными и угловыми размерами между ним и базами или между рассматриваемыми элементами, если базы не заданы.

Номинальное расположение определяется непосредственно изображением детали на чертеже без числового значения номинального размера между элементами, когда:

номинальный линейный размер равен нулю (требования соосности, симметричности, совмещения элементов в одной плоскости);

номинальный угловой размер равен 0° или 180° (требование параллельности);

номинальный угловой размер равен 90° (требование перпендикулярности)

(ГОСТ 24642-83 «Основные нормы взаимозаменяемости «Допуски формы и расположения поверхностей» Основные термины и определения»).

Количественно отклонения оцениваются в соответствии от типа отклонений и допуска

расположения:

Отклонение от параллельности, допуск параллельности.

Отклонение от перпендикулярности, допуск перпендикулярности.

Отклонение и поле допуска наклона.

Отклонение от соосности, допуск соосности.

Отклонение от симметричности, допуск симметричности.

Позиционное отклонение и позиционный допуск.

Отклонение от пересечения, допуск пересечения осей.

Примечание. При оценке отклонений расположения отклонения формы рассматриваемых и базовых элементов должны исключаться из рассмотрения. При этом реальные поверхности (профили) заменяются прилегающими, а за оси, плоскости симметрии и центры реальных поверхностей или профилей принимаются оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов.

Допуск расположения - предел, ограничивающий допускаемое значение отклонения расположения.

Поле допуска расположения - область в пространстве или заданной плоскости, внутри которой расположен прилегающий элемент или ось, центр, плоскость симметрии в пределах нормируемого участка.

Ширина или диаметр поля допуска определяется значением допуска, а расположение относительно баз определяется номинальным расположением рассматриваемого элемента.

В зависимости от вида допуска расположения поле допуска может представлять собой:

1. Область в пространстве, ограниченную двумя параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску расположения Т, и расположенными под номинальным углом и (или) на номинальном расстоянии относительно базовых элементов;

2. Область в пространстве, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску расположения, а ось расположена под номинальным углом и (или) на номинальном расстоянии относительно базовых элементов.

3. Область в пространстве, ограниченную прямо угольным параллелепипедом, стороны, сечения которого равны допускам расположения элемента в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а боковые грани расположены под номинальным углом относительно базовых элементов и (или) на номинальном расстоянии от базовых элементов.

4. Область на плоскости заданного направления, ограниченную двумя параллельными прямыми, отстоящими друг от друга на расстоянии равном допуску расположения элемента, и расположенных под номинальным углом и (или) на номинальном расстоянии от базовых элементов.

Рассмотрим некоторые отклонения расположения согласно ГОСТ 24642-83. т.к. на чертеже нормируются их ограниченный набор.

2.2 Отклонения и допуски перпендикулярности

Перпендикулярность плоскостей может нормироваться отдельно от плоскостности или совместно с ней. В последнем случае назначается суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности. Допуск перпендикулярности оси относительно плоскости в общем случае ограничивает отклонение в любом направлении (перед значением допуска в этом случае указывается знак 0). В обоснованных случаях могут быть заданы разные допуски перпендикулярности в двух взаимно перпендикулярных плоскостях заданного направления или только в одной плоскости заданного направления.

Перпендикулярность торцовых поверхностей деталей вращения может нормироваться несколькими способами:

1. допуском торцового биения (наиболее распространенный способ), который ограничивает отклонение от перпендикулярности и часть отклонений от плоскостности (только для точек, лежащих на контролируемой окружности; отклонения типа выпуклости или вогнутости торцовым биением не выявляются и при необходимости должны нормироваться отдельным допуском); отклонение от перпендикулярности на длине, равной диаметру контролируемой окружности, вызывает такое же по величине торцовое биение;

2. допуском полного торцового биения, если необходимо установить суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности торца;

3. допуском перпендикулярности торцовой поверхности относительно базовой оси, если необходимо установить отдельные допуски перпендикулярности и плоскостности или если допуск перпендикулярности может быть задан зависимым за счет использования отклонений диаметра базового элемента.

Отклонение от перпендикулярности плоскостей - отклонение угла между плоскостями от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах ? на длине нормируемого участка (рис. 2.1).

Рис. 2.1 Отклонение от Рис. 2.2 Поле допуска перпендикулярности плоскостей. перпендикулярности плоскостей.

Допуск перпендикулярности - наибольшее допускаемое значение отклонения от перпендикулярности.

Для нормирования перпендикулярности кроме допусков по настоящему Стандарту, могут быть применены способы, основанные на указании предельных отклонений от прямого угла (90°) в угловых единицах.

Поле допуска перпендикулярности плоскостей - область в пространстве, ограниченная, двумя параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску перпендикулярности Т, и перпендикулярными базовой плоскости (рис. 2.2).

Отклонение от перпендикулярности плоскости или оси (или прямой) относительно оси (прямой) - отклонение угла между плоскостью или осью (прямой) и базовой осью от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах ? на длине нормируемого участка (рис. 2.3).

Рис. 2.3 Отклонение от перпендикуляр- Рис. 2.4 Поле допуска перпендикулярности плоскости или оси (или прямой) ности плоскости или оси (или прямой) относительно оси (прямой). относительно оси (прямой).

Поле допуска перпендикулярности плоскости или оси (или прямой) относительно оси (прямой) - область в пространстве, ограниченная двумя параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску перпендикулярности Т, и перпендикулярными базовой оси (прямой) (рис.2.4).

Отклонение от перпендикулярности оси (или прямой) относительно плоскости в заданном направлении - отклонение угла между проекцией оси поверхности вращении (прямой) на плоскость заданного направления (перпендикулярную базовой плоскости) и базовой плоскостью от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах, на длине нормируемого участка (рис.2.5).

Рис. 2.5 Отклонение от перпендикуляр- Рис. 2.6 Поле допуска перпендикулярности оси (или прямой) относительно ности оси (или прямой) относительно плоскости в заданном направлении. плоскости в заданном направлении.

Поле допуска перпендикулярности оси (или прямой) относительно плоскости в заданном направлении - область на плоскости заданного направления, ограниченная двумя параллельными прямыми, отстоящими друг от друга на расстоянии равном допуску перпендикулярности Т, и перпендикулярными к базовой плоскости (рис.2.6).

Отклонение от перпендикулярности оси (или прямой) относительно плоскости. Отклонение угла между осью поверхности вращения (прямой) и базовой плоскостью от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах ? на длине нормируемого участка (рис.2.7).

Отклонение от перпендикулярности оси (прямой) относительно плоскости определяется в плоскости, перпендикулярной к базовой плоскости и проходящей через рассматриваемую ось (прямую).



Рис. 2.7 Отклонение от перпендикулярности оси (или прямой) относительно плоскости.

Поле допуска перпендикулярности оси (или прямой) относительно плоскости -

1. Область в пространстве, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску перпендикулярности Т, а ось перпендикулярна базовой плоскости (рис.2.8).

2. Область в пространстве, ограниченная прямоугольным параллелепипедом, стороны сечения которого равны допускам перпендикулярности оси (прямой) в двух заданных взаимно перпендикулярных направлениях Т1 и Т2, а боковые грани перпендикулярны базовой плоскости и плоскостям заданных направлений (рис.2.9).

Рис. 2.8 Поле допуска перпендикулярнос- Рис. 2.9 Поле допуска перпендикулярности оси (или прямой) относительно ти оси. плоскости ограниченное цилиндром.



Термины применяются при любых номинальных значениях угла наклона, кроме 0°, 90°, 180°.

2.3 Отклонения и допуски соосности и симметричности

При нормировании отклонения от соосности различают смежное (рис. 2.10, а), вписанное - перекрывающееся (рис. 2.10, б) и разнесенное расположение поверхностей (рис. 2.10, в).

Рис. 2.10 Виды отклонений от соосности.

В зависимости от условий базирования детали в сборочной единице в качестве базовой оси может быть принята:

1. ось базовой поверхности, по которой осуществляется более точное центрирование соединения, например, поверхность, по которой предусмотрена посадка с натягом или с меньшим гарантированным зазором, чем по другим поверхностям, соосным с ней;

2. общая ось двух поверхностей - при разнесенном расположении поверхностей, когда ни одна из них не является базовой и обе совместно определяют центрирование, например, общая ось двух шеек вала под одинаковые подшипники качения;

3. общая ось нескольких поверхностей, по отношению к которой нормируется соосность каждой из этих поверхностей или других поверхностей; применяется для многоступенчатых деталей, входящих одна в другую, и при контроле соосности таких деталей калибрами;

4.общая ось центровых отверстий, если по ним осуществляется базирование детали в сборочной единице. Такие случаи редки, например, контрольные оправки. Как правило, центровые отверстия являются лишь технологической базой и допуски соосности или биения следует относить не к ним, а к общей оси опорных (подшипниковых) шеек.

Отклонение от соосности относительно оси базовой поверхности - наибольшее расстояние ? между осью рассматриваемой поверхности вращения и осью базовой поверхности на длине нормируемого участка (рис. 2.11).

Отклонение от соосности относительно общей оси - наибольшее расстояние (?1,?2,...) между осью рассматриваемой поверхности вращения и общей осью двух или нескольких поверхностей вращения на длине нормируемого участка (рис. 2.12).

Рис. 2.11 Отклонение от соосности Рис. 2.12 Отклонение от соосности относительно оси базовой поверхности. относительно общей оси.

Допуск соосности:

1. Допуск в диаметральном выражении - удвоенное наибольшее допускаемое значение отклонения от соосности.

2.Допуск в радиусном выражении - наибольшее допускаемое значение отклонения от соосности.

Допуск соосности рекомендуется указывать в диаметральном выражении.

Поле допуска соосности - область в пространстве, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску соосности в диаметральном выражении Т или удвоенному допуску в радиусном выражении R, а ось совпадает с базовой осью (рис.2.13).

Рис. 2.13 Поле допуска соосности.

Отклонение от концентричности - отклонение от концентричности - расстояние в заданной плоскости между центрами профилей (линий), имеющих номинальную форму окружности (рис.2.14).

Допуск концентричности:

1. Допуск в диаметральном выражении - удвоенное наибольшее допускаемое значение отклонения от концентричности.

2. Допуск в радиусном выражении - наибольшее допускаемое значение отклонения от концентричности.

Поле допуска концентричности - область на заданной плоскости, ограниченная окружностью, диаметр которой равен допуску концентричности в диаметральном выражении Т или удвоенному допуску концентричности в радиусном выражении R, а центр совпадает с базовым центром (лежит на базовой оси, рис. 2.15).



Рис. 2.14 Отклонение от концентричности Рис. 2.15 Поле допуска концентричности

Отклонение от симметричности относительно базового элемента - наибольшее расстояние ? между плоскостью симметрии (осью) рассматриваемого элемента (или элементов) и плоскостью симметрии базового элемента в пределах нормируемого участка (рис. 2.16).

Отклонение от симметричности относительно базовой оси определяется в плоскости, проходящей через базовую ось перпендикулярно плоскости симметрии (рис. 2.17).

Определение отклонения и допуска соосности учитывает как параллельное, так и угловое смещение осей. Обычно обе эти составляющие отклонения от соосности имеют место при изготовлении отверстий в корпусных деталях.

Допуски соосности и концентричности ограничивают отклонения расположения осей или центров прилегающих элементов и предполагают исключение влияния отклонений формы реальных поверхностей. Допуски радиального или полного радиального биения назначаются для косвенного нормирования соосности. Они включают в себя также отклонения формы нормируемой поверхности. Чаще всего допуски радиального биения назначают в тех случаях, когда оно непосредственно влияет на функциональные свойства поверхности или когда предполагается контроль биения. Допуск радиального биения, если он не задан в определенном сечении, должен соблюдаться в любом сечении поверхности вращения, перпендикулярном базовой оси.

Понятие о симметричности сходно с понятием о соосности, но применяется для характеристики точности совпадения либо плоскостей симметрии двух призматических элементов (или групп элементов), либо плоскости симметрии элемента с осью поверхности вращения.

Рис. 2.16. Отклонение от симметричности относительно базового элемента.

Рис. 2.17. Отклонение от симметричности относительно базовой оси.

Отклонение от симметричности относительно общей плоскости симметрии - наибольшее расстояние ? между плоскостью симметрии (осью) рассматриваемого элемента (элементов) и общей плоскостью симметрии двух или нескольких элементов в пределах нормируемого участка (рис. 2.18).

Допуск симметричности:

1. Допуск в диаметральном выражении - удвоенное наибольшее допускаемое значение от симметричности.

2. Допуск в радиусном выражении - наибольшее допускаемое значение отклонения от симметричности.

Поле допуска симметричности - область в пространстве, ограниченная двумя параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску симметричности в диаметральном выражении Т или удвоенному допуску симметричности в радиусном выражении Т/2, и симметричная относительно базовой плоскости симметрии или базовой оси (рис. 2.19).

Допуск симметричности рекомендуется указывать в диаметральном выражении.

Рис. 2.18. Отклонение от симметричности относительно общей плоскости симметрии

Рис. 2.19 Поле допуска симметричности.

В СТ СЗВ 301-76 введены два способа оценки допусков соосности, симметричности и пересечения осей - в радиусном выражении (как наибольшее допускаемое значение отклонения) или в диаметральном выражении (как диаметр или ширина поля допуска расположения). Допуски в радиусном выражения соответствуют предельным отклонениям по ГОСТ 10356-63 и ГОСТ 2.308-68. Допуски в диаметральном выражении установлены по международной рекомендации ИСО Р 1101. В дальнейшем рекомендуется предпочтительно указывать допуски в диаметральном выражении. Они более удобны для расчета по диаметральным зазорам, для расчета комплексных калибров и соответствуют допускам на биение. Соотношение между эквивалентными допусками в диаметральном и радиусном выражении равно 2:1. Согласно СТ СЭВ 368-76, при указании допусков в диаметральном и радиусном выражениях используются одни и те же условные знаки допусков, а способ выражения допуска указывается дополнительным знаком перед числовым значением допуска.

Независимые допуски соосности, симметричности и пересечения осей в диаметральном выражении, а также допуски радиального биения, полного радиального биения и биения в заданном направлении должны назначаться по единым степеням точности. Необходимые различия в числовых значениях допусков на различные характеристики расположения могут быть обеспечены при выборе степеней точности. При необходимости допуски в радиусном выражении определяются делением допусков пополам.

Рис. 2.20.

Зависимые допуски соосности и симметричности рассчитываются исходя из гарантированных (наименьших) зазоров в соединении. Для двухступенчатых соединений при вписанном и смежном расположении ступеней (рис. 2.20, а и б) допуск соосности одной ступени (поверхности) относительно другой определяется по формуле:



(2.1)

Где Тса - допуск соосности в диаметральном выражении для детали со ступенчатым отверстием (или первой детали); Тсb - допуск соосности в диаметральном выражении для детали со ступенчатым валом (или второй детали); К1 и К2 - коэффициенты использования зазора (соответственно S1min или S2min); значения К1 и К2 принимают равными 0,4-0,8, если детали имеют относительное перемещение, и равными 0,8-1, если детали неподвижны в соединении).

Сумму допусков соосности обеих соединяемых деталей, найденную по формуле (2.9), распределяют между деталями с учетом сложности их изготовления. Обычно для деталей со смежным расположением ступеней принимают = Тса : Тсв = 1,5 : 1 и тогда:

(2.2а)

(2.2б)

Для деталей с вписанным расположением ступеней принимают

(2.3)

Для двух- и многоступенчатых соединений с разнесенным расположением поверхности при отсутствии базовой поверхности допуск соосности каждой j-й ступени относительно общей оси двух или нескольких поверхностей определяется по формуле:

(2.4)

где Simin и Ki - соответственно наименьший зазор в нормируемой ступени в коэффициент использования этого зазора.

При Тсаi : Тcbi = 1,5 : 1

(2.5а)

(2.5б)

При Тсаi : Тcbi = 1 : 1

(2.6)

По формулам (2.4)-(2.6) рассчитывают также допуски соосности относительно оси базовой поверхности при любом расположении ступеней; при этом за базу принимают ту поверхность, для которой Smin<0 или К = 0. При Smin<0(посадка с натягом или переходная) на базовую ступень не рекомендуется распространять условие зависимого допуска.

Аналогично рассчитываются и зависимые допуски симметричности.

Назначение в рабочих чертежах деталей зависимых допусков расположения, в том числе и равных нулю, позволяет на стадии разработки технологической документации при необходимости расширить допуски расположения (в данном случае соосности или симметричности) за счет сокращения допусков на диаметры сопрягаемых поверхностей.

Контроль соосности и симметричности при зависимых допусках чаще всего осуществляют комплексными калибрами (по ГОСТ 16085-70). При независимых допусках отклонения от соосности определяют обычно путем измерения радиального биения.

2.4 Контроль расположения поверхностей

Случаи контроля расположения поверхностей весьма многочисленны и разнохарактерны. Поэтому ограничимся рассмотрением только типовых, наиболее распространенных случаев.

Для проверки отклонения от параллельности плоскостей деталь устанавливают базовой поверхностью на поверочной плите (рис. 2.21, а). Перемещая по плите индикатор на штативе определяют разность высот детали на заданной длине. Аналогично проверяя отклонение от перпендикулярности поверхностей (рис. 2.21, 6) при пер ем еще нии индикатора по вертикальной направляющей.

Рис. 2.21 Схема проверки расположения элементов детали.

Для контроля отклонений от параллельности и перпендикулярности отклонение от плоскостности проверяемых поверхностей входит в погрешность измерений. Если от плоскостности проверяемых составляет значительную часть допускаемых отклонений от параллельности или перпендикулярности, то рекомендуется применять плоскопараллельную подкладку, как показано на рис. 2.21, б.

У цилиндрических деталей относительное расположение поверхностей обычно определяют проверкой торцового и радиального биений, осуществляемых в контрольных центрах (рис. 2.21, в) или в призмах с упором (рис. 2.21, г). Торцовое и радиальное биения определяют как разность между наибольшим и наименьшим показанием измерительной головки при вращении детали в центрах. В оба измерения должны включаться отклонения формы поверхности по линии измерения. Радиальные и торцовые биения деталей с отверстиями типа колец обычно проверяют на конических оправках в центрах.

При проверке торцового биения в призме (рис. 2.21, г и д), результаты измерения зависят от места расположения упора, препятствующего сдвигу детали в осевом направлении. При расположении упора по оси детали (безразлично на каком ее конце) разность показаний измерительной головки равна торцовому биению. При расположении упора на периферии проверяемой торцовой поверхности (рис. 2.21, д) в диаметрально противоположной точке относительно наконечника измерительной головки разность показаний измерительной головки при вращении проверяемой детали равна удвоенному торцовому биению.

Рис. 2.22 Измерение расстояния между осями отверстий.

Контроль отклонения от параллельности и перекоса осей отверстий производят на контрольных плитах с применением призм, оправок и индикаторов на универсальных штативах. Расположение осей отверстий определяется по образующей поверхности отверстия или по образующей контрольной оправки, вставленной в это отверстие. Примеры проверки отклонения от параллельности и перекоса осей показаны на рис. 2.21, в.

Деталь устанавливается на оправке в призмы так, чтобы ось одного отверстия была параллельна поверхности контрольной плиты. Отклонение от параллельности осей определяется как разность расстояний от поверхности плиты до образующей второй оправки на заданной длине L. Перекос осей определяется по отклонению от параллельности второй оправки поверхности плиты, определяемой после поворота детали на 90° вокруг оси первой оправки.

Контроль расстояний между осями отверстий зависит от того, в какой форме задан допуск. Если допуск на расстояние между осями отверстий задан независимый, то это расстояние должно контролироваться универсальными средствами. Контроль расстояний между осями отверстий малогабаритных деталей производят на универсальном или инструментальном микроскопе, оснащенном окулярной головкой двойного изображения. С помощью этой окулярной головки можно точно сцентрировать ось проверяемого отверстия с оптической осью микроскопа и отсчитать его координаты. Измерения могут про изводиться как в прямоугольных, так и в полярных координатах.

При контроле крупных деталей расстояния между осями отверстий определяют, устанавливая в них контрольные пробки или специальные клинья (рис. 2.22) и измеряя размеры d1, d2 и l1 или l2 с помощью универсальных средств.

Для непосредственного измерения расстояний между осями отверстий применяют пневматические приборы со специальной измерительной оснасткой.

Как видно из выше сказанного при измерении отклонений расположения приходится иметь дело с реальными плоскими или цилиндрическими поверхностями. Реальные - это значит, что такие поверхности не имеют правильной геометрической формы, т.е. у этих поверхностей имеются отклонения формы. Но при нормировании отклонений расположений указано, что отклонения формы должны исключаться. А это означает, что при измерении отклонения расположения вместо реальных поверхностей необходимо рассматривать идеальные поверхности той же формы, которые, например, для цилиндра охватывают реальную поверхность - так называемую прилегающую поверхность, а для плоскостей - прилегающая плоскость.

Можно привести такой пример. Нужно определить отклонение от соосности двух реальных цилиндрических поверхностей. В соответствии с правилами нормирования необходимо найти положения осей прилегающих цилиндров и определить их соосность и это принимается за соосность реальных цилиндров. Найти положение оси прилегающего цилиндра - это значит для вала найти наименьший описанный цилиндр (вспомните из геометрии, что такое описанный цилиндр), а для отверстия это будет наибольший вписанный цилиндр. Другими словами, прилегающим цилиндром для вала является цилиндр правильной геометрической формы, наименьшие размеры которого охватывают (обжимают) реальный цилиндр, т. е. цилиндр, не имеющий правильной формы. Далее отметим, что при измерении отклонений расположения в большинстве случаев не находится положение прилегающих поверхностей, т. е. измеряется не совсем то, что нормируется, а следовательно, вносится определенная погрешность в оценку отклонения расположения. Эту погрешность часто называют методической погрешностью, поскольку она происходит от несовершенства методики измерения, так как не выявляется положение прилегающих поверхностей.

В стандартах, нормирующих отклонение расположения, предусмотрена возможность определять положение средних поверхностей вместо прилегающих. Этим часто пользуются, особенно при координатных измерениях, при использовании ЭВМ для расчета значений размеров и отклонений, так как положение средних поверхностей проще рассчитать, чем прилегающих. Но при этом надо помнить, что прилегающая и средняя поверхности - не одно и тоже.

При измерениях расположения прилегающую поверхность иногда воспроизводят с помощью элементов измерительного средства. Так, например, при установке детали на плоскую поверхность стола прибора и измерения от стола считается, что плоскость стола воспроизводит прилегающую поверхность, а цилиндрическая оправка, вставленная в отверстие корпуса с пренебрежимо малым зазором и используемая для измерения положения оси этого отверстия, принимается за прилегающий цилиндр. Но часто при измерении используют упрощенные методы, когда не определяется прилегающая поверхность. При этом надо помнить, что в результаты измерения войдет методическая составляющая погрешности от отклонения формы.

Для измерения отклонения расположения почти не выпускаются универсальные средства измерения. Только радиальное и торцовое биения практически могут быть измерены с помощью универсальных измерительных средств. Для этой цели используют измерительные головки закрепленные в штативах и стойках, и центры, в которых устанавливают измеряемую деталь. Остальные виды отклонения расположения в современном производстве измеряют с помощью специальных приспособлений, чаще всего созданных не только в зависимости от вида измеряемого элемента, но и от конкретной конфигурации измеряемой детали.

Некоторые виды отклонений расположения контролируются с помощью калибров. Это относится к отклонениям от соосности симметричности, пересечения осей, перпендикулярности и позиционных допусков, заданных зависимыми допусками. Для этого случая контроля калибры делаются только проходные. Недостаток контроля калибрами в том, что не выявляются числовые значения отклонений и не ясно, что надо исправлять, если деталь оказалась бракованная. В этом случае приходится измерять все элементы детали. Достоинство контроля калибром в том, что выявляется комплекс погрешностей и определяется возможность сборки этой детали, т.е. проверяется ее собираемость.

Различных приспособлений, создаваемых чаще всего на заводах для собственных нужд, существует очень много и описать их все практически невозможно. Принципиальные схемы всех этих специальных измерительных устройств (их часто называют не совсем верно «приспособлениями») обычно воспроизводят схемы, указываемые в стандартах на нормируемые параметры расположения.

Очень часто у деталей измеряют отклонения расположения непосредственно на станке после окончания обработки. Станок в это время работает в режиме измерения. В современном производстве, особенно в гибких производственных системах, как правило, станки, на которых производится расточка корпусных деталей, так называемые гибкие производственные модули (ГПМ), устанавливают специальные контактные головки, с помощью которых измеряют деталь после ее обработки, не снимая со станка. При этом применяются координатные измерения, т. е. измерения положения отдельных точек, и рассчитывается размер или нормируемый параметр. Необходимо иметь в виду, что измерение на станке удобно, поскольку деталь измеряется сразу после обработки, и если обнаружена погрешность, то причину можно будет устранить до обработки следующих деталей. В этом случае выявляется, как точность станка отразится на точности обработанной детали. Если же в станке есть погрешности систематического характера, например отклонения от прямолинейности направляющих, то эта погрешность может и не выявиться, поскольку неточность перемещения будет одинакова как при обработке, так и при измерении.

Недостаток измерения на станке еще и в том, что во время измерения станок не выпускает продукцию, для которой он предназначен. При измерении на станке возможны погрешности в определении эксплуатационных свойств обработанной детали, поскольку не всегда при обработке установка деталей выполняется от тех поверхностей, которые используются при установке детали в машину, где она будет работать.

Сейчас наиболее часто используют универсальные средства измерения, которые наиболее эффективны для измерения отклонений расположения. Такими универсальными средствами измерения являются координатно-измерительные машины (КИМ). До этого в качестве КИМ используются координатно-расточные станки, в которых вместо режущего инструмента устанавливаются отсчетные измерительные головки.

Рассмотрим измерение данных параметров на координатно-измерительной машине с использованием ПП "UMESS".

2.5 Допуски расположения в UMESS

При расчете отклонения расположения определяется пространственное положение измеряемого элемента относительно базового элемента.

Последовательность действий:

-в начале измерить геометрический элемент или вызвать его обратно «RUECKRUF»

- в заключение - вызвать DIN 7184 и соответствующий символ.

Примечания:

* При контроле ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТИ, ПОЗИЦИИ, КОНЦЕНТРИЧНОСТИ и СООСНОСТИ имеется возможность для измеряемого и базового элементов включить в обработку условие максимума материала (ММС).

При контроле ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТИ и НАКЛОНА учитывается всегда половинное отклонение формы. Условие: измеряемым элементом является поверхность.

Рис. 2.23.



2.5.1 Перпендикулярность с условием максимума материала (ММС)

Программа позволяет проверять перпендикулярность любых комбинаций осей и поверхностей относительно друг друга.

Пример показан на Рис. 2.24.

Примечания:

*Измеряемый элемент должен стоять под последним адресом в протоколе.

*Базовый элемент должен быть выровнен в пространстве <TRRAUM> (поворот в пространстве).

* Если элемент, для которого указан допуск, (вместе с базовым элементом) не располагается примерно параллельно одной плоскости системы координат детали, то требуется расчетное выравнивание также измеряемого элемента.

Получается следующая последовательность шагов:

-определить измеряемый элемент

-поворот в плоскости

-обратный вызов измеряемого элемента

-перпендикулярность по DIN

* Если измеряемым элементом является поверхность, то в расчет перпендикулярности включается половинное отклонение формы.

* При необходимости для измеряемого и базового элементов в программу может быть включено условие максимума материала (ММС). (Не относится к поверхностям).

Вызов функции:

Пояснения к диалогу:

(1). Вопрос задается только при включенной функции задания имен.

Ввести имя, даваемое результату, и закончить ввод нажатием ГОТОВО. Потом выводится следующее меню клавиш.

Маска ввода:

Комбинация измеряемого и базового элементов задается нажатием клавиши (поверхность/ось). Перед косой чертой стоит измеряемый элемент, за косой чертой выровненный в пространстве базовый элемент.

Диалог после выбора комбинации:



Пояснения к диалогу:

(1) Вопросительный знак указывает на активный в данный момент опрос.

Необходимо ввести:

(М)? А (М): ДА: условие максимума материала применяется к измеряемому элементу {предлагается только в том случае, если измеряемым элементом является ось).

(М) А? (М): Предлагается только, если базовым элементом является ось.

ДА: необходимо ввести адрес базового элемента в диалоге.

НЕТ: базовым элементом является нулевая точка системы координат детали.

d (М) А (М) ?: ДА: условие максимума материала применяется к базовому элементу. (Допускается только в том случае, если базовым элементом является ось, а не нулевая точка).

(2) Введенные данные выводятся еще раз для контроля.

(3) Ввести обозначение (макс. 5 знаков) и допуск. Каждый ввод подтверждается нажатием ГОТОВО. При цилиндрической зоне допуска выводится только один опрос (диаметр цилиндра допуска td), при параллелепипеидальной зоне допуска выводятся два опроса (поперечное сечение прямоугольного параллелепипеда допуска tx, ty или tz).

(4) Этот вопрос выводится только в том случае, если базой не является нулевая точка. Ввести адрес базового элемента и подтвердить ввод нажатием ГОТОВО. Ввод относительных адресов не допускается. Базовый элемент должен лежать в актуальной системе координат.

(5) Вопрос задается только в том случае, если для измеряемого элемента было задано условие максимума материала. Последовательно ввести обозначение, номинальный размер диаметра, верхний и нижний допуски измеряемого элемента и подтвердить нажатием ГОТОВО.

(6) Вопрос задается только в том случае, если для базового элемента было задано условие максимума материала.

(7) Последовательно ввести обозначение, номинальный размер диаметра, верхний и нижний допуски базового элемента и подтвердить нажатием ГОТОВО.

Рис. 2.25.

Ввести длину измеряемого элемента, к которой относится заданный допуск.

Если измеряемым элементом является поверхность, то необходимо задать базовую длину в двух координатных направлениях (Lx, Ly или Lz).

2.5.2 Симметрия

Эта программа проверяет положение измеряемого элемента относительно базовой срединной плоскости.

Рис. 2.26.

Для расчета фактического допуска отклонение от базовой точки здесь удваивается. Полученное значение сравнивается с допустимым отклонением t-заданное.

Примечания:

*Измеряемый элемент должен стоять под последним адресом в протоколе.

*Базовым элементом является предпоследний элемент в протоколе или координатная плоскость.

Вызов функции:



Диалог:

Пояснения к диалогу:

(1) Вопрос задается только при включенной функции задания имен. Ввести имя, даваемое результату, и закончить ввод нажатием ГОТОВО.

(2) Ответ вводом ДА или НЕТ.

ДА: нулевая точка системы координат детали принимается за базу для расчета.

НЕТ: программа обработки обращается к предпоследнему элементу протокола.

Поэтому необходимо обеспечить, чтобы под этим адресом была запомнена базовая срединная плоскость.

(3) Ввести обозначение (максимум 5 знаков) и допустимое отклонение и подтвердить каждый ввод нажатием ВОЗВРАТ.

(4) Вопрос задается только, если базовый и измеряемый элементы содержат несколько координат. Вводом ДА принимается предложенное направление координат, вводом НЕТ - выбирается альтернативное направление.

Пояснения к диалогам:



(1) ДА: одна из осей системы координат детали является базовой осью.

НЕТ: программа обработки обращается к предпоследнему элементу протокола.

Поэтому необходимо обеспечить, чтобы под этим адресом была запомнена базовая ось.

(2) Последовательно ввести обозначение (максимум 5 знаков) и допуск на биение.

Подтвердить каждый ввод нажатием ВОЗВРАТ.

Ввести радиус торцовой поверхности и подтвердить нажатием ВОЗВРАТ.

2.5.3 Концентричность с условием максимума материала (ММС)

Программа определяет смещение центра окружности относительно базовой точки.

Пример показан на Рис. 2.27.

Примечания:

*Измеряемый элемент должен стоять под последним адресом в протоколе (или вызван обратно)

*Базовым элементом является нулевая точка координатной системы детали или измеренный заранее элемент.

*Зона допуска всегда кругообразная.

*При необходимости в расчет может быть включено условие максимума материала для измеряемого и базового элементов.

Вызов функции:

Диалог:

Пояснения к диалогу:

(1)Вопрос задается только при включенной функции задания имен. Ввести имя, даваемое результату, и закончить ввод нажатием ГОТОВО.

(2)Вопросительный знак указывает на активный в данный момент опрос. Необходимо ввести:

d (м)? А (м): ДА: условие максимума материала применяется к измеряемому элементу. d (М) д? (м): ДА: адрес базового элемента должен быть введен в диалоге.

НЕТ: базовым элементом является нулевая точна системы координат детали.

d (м) А (М)? : ДА: условие максимума материала применяется к базовому элементу. (Допускается только в том случае, если базовым элементом не является нулевая точка). d (форма зоны допуска) не запрашивается. Программа считает всегда с кругообразной зоной допуска.

(3)Введенные данные выводятся еще раз для контроля.

(4)Последовательно ввести обозначение (макс. 5 знаков) и допустимое отклонение.

Подтвердить каждый ввод нажатием ВОЗВРАТ.

(5)Вопрос задается только, если базой не является нулевая точка. Ввести адрес базового элемента и подтвердить нажатием ВОЗВРАТ. Базовый элемент должен лежать в актуальной системе координат.

(6)Вопрос выводится только в том случае, если для измеряемого элемента было задано условие максимума материала. Последовательно ввести обозначение, номинальный размер диаметра, верхний и нижний допуски измеряемого элемента и подтвердить нажатием ВОЗВРАТ.

(7) Вопрос выводится только в том случае, если для базового элемента было задано

условие максимума материала. Последовательно ввести обозначение, номинальный размер диаметра, верхний и нижний допуски базового элемента и подтвердить нажатием ВОЗВРАТ.

2.5.4 Соосность с условием максимума материала (ММС)

Эта программа определяет смещение оси (напр., цилиндра или конуса) относительно базовой оси.

Пример показан на Рис. 2.28.



Примечания:

* Измеряемый элемент должен стоять под последним адресом в протоколе (измерен или вызван обратно через <RUECKRUF>).

* Базовым элементом является либо ось системы координат детали, либо измеренный заранее элемент.

*Зона допуска всегда цилиндрическая.

*При необходимости в расчет может быть включено условие максимума материала для измеряемого и базового элементов.

Вызов функции:

Диалог:



Пояснения к диалогу:

(1)Вопрос задается только при включенной функции задания имен. Ввести имя, даваемое результату, и закончить ввод нажатием ГОТОВО.

(2)Вопросительный знак указывает на активный в данный момент опрос. Необходимо ввести:

d (м)? А (м): ДА: условие максимума материала применяется к измеряемому элементу.

d (м) А? (М): ДА: адрес базового элемента должен быть введен в диалоге.

НЕТ: базовым элементом является одна из осей системы координат детали.

d (м) (м)?: ДА: условие максимума материала применяется к базовому элементу. (Допускается только в том случае, если базовым элементом не является нулевая точка).

d (форма зоны допуска) не запрашивается. Программа считает всегда с цилиндрической зоной допуска.

(3)Введенные данные выводятся еще раз для контроля.

(4)Последовательно ввести обозначение (макс. 5 знаков) и допустимое отклонение.

Подтвердить каждый ввод нажатием ВОЗВРАТ.

(5) Вопрос задается только, если базой не является нулевая точка.

Ввести адрес базового элемента и подтвердить нажатием ВОЗВРАТ. Ввод относительных адресов не допускается. Базовый элемент должен лежать в актуальной системе координат.

Вопрос выводится только в том случае, если для измеряемого элемента было задано условие максимума материала.

Последовательно ввести обозначение, номинальный размер диаметра, верхний и нижний допуски измеряемого элемента и подтвердить нажатием ВОЗВРАТ.

(7) Вопрос выводится только в том случае, если для базового элемента было задано условие максимума материала.

Последовательно ввести обозначение, номинальный размер диаметра, верхний и нижний допуски базового элемента и подтвердить нажатием ВОЗВРАТ.

(8) Задать диапазон, к которому введенный допуск относится. L1: начало контрольного диапазона конец, L2 - контрольного диапазона по отношению к системе координат детали.



Глава 3. Метрологическая экспертиза конструкторской документации

3.1 Метрологическая экспертиза чертежей

МЭ рекомендуется подвергать сборочные, монтажные, габаритные чертежи, а также чертежи отдельных деталей.

Анализ опыта проведения МЭ чертежей показывает, что наиболее распространенными ошибками конструкторов являются:

невозможность контроля (неконтролепригодность) детали или изделия в связи с особенностями конструкции, неправильным указанием допусков. В отдельных случаях контроль возможен, но требует применения слишком сложных, дорогих си или разработки новых, специальных си;

неправильный выбор измерительных баз;

несоблюдение соотношений между допусками размера, формы, расположения поверхностей и требованиями к шероховатости поверхности.

Основные задачи МЭ чертежей детали - проверка наличия необходимых и достаточных для контроля размеров, предельных отклонений и других параметров и требований, а также оценка их контролепригодности.

В задачи эксперта-метролога не входит проверка правильности условных обозначений на чертеже, но знать требования государственных стандартов, регламентирующих соответствующие правила, эксперт-метролог обязан (например, требования ГОСТ 2.308-79, устанавливающий правила указания допусков формы и расположения поверхностей, или ГОСТ 2.309-73, регламентирующий обозначения шероховатости поверхностей.

МЭ чертежа детали целесообразно проводить в следующей последовательности.

1. При наличии на чертеже текстовой записи норм точности проверяют правильность терминологии. Особое внимание следует уделять проверке правильности записи требований к допускам формы и расположения поверхности. При обнаружении терминологических ошибок необходимо понять действительный смысл требований. В отдельных случаях до получения соответствующих разъяснений от разработчика про ведение МЭ нецелесообразно.

2. Выявляют на чертеже размеры, ограниченные допусками, устанавливают необходимость и возможность их контроля с учетом выбора измерительных баз, а также контролепригодности конструкции.

Допуски на чертежах и рекомендуемые посадки должны соответствовать ГОСТ 25346¬80 и ГОСТ 25347-82.

Под контролепригодностью принимают возможность осуществления контакта измерительных поверхностей СИ с контролируемой поверхностью и выполнения всех относительных перемещений средства и объекта измерений (при контактных методах). При бесконтактных методах измерений - это возможность получения проекционного изображения заданного сечения контролируемой поверхности. Эксперт устанавливает те параметры, контроль которых при заданных нормах точности невозможен, затруднителен, требует привлечения операторов высокой квалификации, разработки новых, специальных СИ.

Рис. 3.1.

Например, контроль координат оси поверхности б и ее радиуса (рис. 3.1), несмотря на свободные допуски, трудоемок и требует применения универсального измерительного микроскопа или координатной измерительной машины и привлечения оператора высокой квалификации. В этом случае целесообразно обеспечить необходимую точность технологически.

При проведении МЭ чертежей эксперт "не выбирает СИ" для контроля того или иного параметра, но он обязан хорошо ориентироваться в вопросах выбора СИ, знать, какие СИ имеются на предприятии. При решении данного вопроса конструкторами и экспертами используются стандарты предприятий, регламентирующих выбор СИ. Если таких НТД не имеется, при выборе СИ следует руководствоваться ГОСТ 8.051-81 и РД 50-98-86.

3. Проверяют взаимную увязку допусков размера, формы, расположения и требований к шероховатости поверхностей. Правила нанесения размеров и предельных отклонений на чертежах установлены в ГОСТ 2.307-68, а необходимые обозначения допусков формы и расположения поверхностей обозначаются на чертеже специальным символом. Допуски формы ТФ и расположения делятся на две группы: ограничиваемые полем допуска на размер и не ограничиваемые этим полем. Если допуски формы и расположения не указаны на чертеже, такие виды отклонений, как отклонения от плоскостности, цилиндричности, круглости, параллельности плоскостей, симметричности и другие, допускаются в пределах поля допуска размера. Контроль допусков геометрии, ограниченных полем допуска размера и не указанных на чертеже, не является обязательным. Однако соблюдение допуска размера должно контролироваться с учетом имеющихся отклонений формы и расположения. Необходимые условия, ограничивающие контроль, следует указывать в соответствии с РТМ2Н31-4-81. Если эти условия не соблюдаются, часть допуска формы и расположения остается неконтролируемой. Например, при длине проходных калибров, меньшей, чем длина соединения, остается неконтролируемым допуск прямолинейности осина длине соединения.

В тех случаях, когда наибольшие значения допусков формы и расположения, ограниченных полем допуска размера, не обеспечивают служебного назначения деталей, рекомендуется ввести ограничение этих допусков согласно РТМ2Н31-4-81. Такое ограничение бывает необходимым для улучшения технических и эксплуатационных показателей (точность и плавность хода, уровень шума, точность центрирования сопряжений, их прочность, герметичность и пр.). При этом допуск геометрии, в зависимости от относительной геометрической точности, выбранной с учетом служебного назначения детали, может составлять от 25 до 60 % допуска размера.

В соответствии с ГОСТ 24643-81 рекомендуются следующие уровни относительной геометрической точности:

А - нормальная (Тф / Тр х 100 % = 60 %);

В - повышенная; (Тф / Тр х 100 % = 40 %);

С - высокая (ТФ / Тр х 100 % = 25 %), где ТФ - допуск формы; Тр - допуск размера.

Если для допусков геометрии используется менее 25% от допуска размера, относительная геометрическая точность - особо высокая.

Допуски формы цилиндрических поверхностей, соответствующие уровням А, В, С относительной геометрической точности, составляют примерно 30: 20 или 12 % допуска размера, так как допуск формы ограничивает отклонение радиуса цилиндрической поверхности, а допуск размера - отклонение диаметра.

Выбор допусков формы и расположения, не ограничиваемых полем допуска размера (допуск перпендикулярности, соосности, симметричности, допуск радиального и торцового биения), также целесообразно увязать с допуском размера.

3.2 Проверка взаимной увязки допусков формы и расположения поверхностей

В соответствии с [29] РТМ2Н31-4-81 эксперту следует осуществлять такую проверку, когда:

*одни допуски включают в себя полностью или частично другие виды допусков (например, отклонение от круглости ограничивается допуском цилиндричности);

*различные виды допусков, независимых один от другого, оказывают совместное воздействие на одни и те же показатели качества изделий.

Если какое-либо отклонение формы или расположения ограничивается несколькими условиями, его следует ограничивать наименьшей из всех ограничивающих величин. Например, отклонение от круглости ограничивается допусками размера, цилиндричности, радиального биения. Если все эти виды допусков заданы, отклонение от круглости должно быть ограничено наименьшим из них.

Если для одних и тех же поверхностей назначаются допуски расположения и формы, рекомендуется, чтобы допуски формы не превышали допусков расположения (например, для цилиндрических поверхностей допуск цилиндричности, а для коротких поверхностей допуск круглости не должны превышать допусков соосности, симметричности, позиционного допуска).

3.3 Проверка взаимной увязки допусков и требований к шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности нормируется и контролируется отдельно от допусков размеров, формы и расположения поверхностей. Однако шероховатость поверхности в процессе сборки и эксплуатации изделия может привести к дополнительным отклонениям размера и формы за счет износа микронеровностей при трении или в результате их смятия и сглаживания при запрессовке и под действием нагрузок. Поэтому для каждого допуска размера и формы можно установить наиболее грубый предел допускаемых значений шероховатости.

Наибольшие допускаемые значения параметров шероховатости для различных уровней относительной геометрической точности, приведены в таблице 1.

...