Калибры для контроля гладких валов и отверстий. Средства контроля углов (Лабораторные работы № 2-3)

Калибры, их свойства

Специальное средство контроля одного или нескольких размеров, а также формы и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей называется калибром. Их главное отличие от универсальных измерительных инструментов состоит в том, что калибры не имеют шкалы, так как предназначены для контроля одного параметра или их комплекса. Например, с помощью штангенциркуля или микрометра можно измерить фактический диаметр вала и сравнить с указанным на чертеже. Именно так и поступают при единичном или мелкосерийном производстве.

Но в обстоятельствах серийного и массового производства это экономически нецелесообразно, потому что при измерении универсальными средствами, когда необходима точность порядка сотых и тысячных долей миллиметра, результаты контроля зависят от квалификации работника. Высокое мастерство подразумевает соответствующую зарплату, увеличиваются затраты времени на процесс контроля. Эти факторы увеличивают стоимость продукции.

Достоинства калибров:

• простота применения позволяет использовать рабочих и контролеров невысокой квалификации;
• быстрота контроля;
• возможность одновременной проверки нескольких параметров.

Недостатки:

• ограниченная применимость;
• невозможность определить числовые отклонения размеров.

Внедрение автоматизации и компьютеров постепенно сокращает применение этих средств контроля в машиностроении.

Общие сведения и классификация калибров

Следует сразу сказать, что калибры не позволяют в полной точности определить геометрический размер изделия, инструмент предназначается для установки соответствия параметров детали указанным в чертеже размерам. Иными словами, калибры используются для определения допусков при изготовлении детали.

Многие автопроизводители и строители используют данный инструмент для сортировки деталей. Несмотря на простоту конструкции калибра, с его помощью можно быстро и легко осуществить контроль изделия даже самой сложной конфигурации. Правда имеются у инструмента и некоторые минусы – недостаточная универсальность и отсутствие возможности выявлять значительные отклонения в размерах.

В зависимости от типа и назначения калибры подразделяют на:

Также инструмент обычно делят на предельный и нормальный. Предельные калибры имеют два основных параметра, один из которых соответствует максимальному (проходному) размеру детали, второй – минимальному (непроходному). Нормальный калибры включают необходимый для конкретной детали размер.

Чаще применяют инструменты предельного типа, нормальные калибры обычно используют в качестве контрольных. К тому же, предельными калибрами легко пользоваться без особых навыков, а эксплуатация нормального инструмента предполагает наличие высокого уровня профессионализма.

Используемые для проведения контрольных замеров и определения форм детали на начальной стадии калибры называют рабочими, а те, которые применяются для контроля резьбы – контркалиберными. Существуют также приемные калибры, используемые для определения качества изготавливаемой продукции.

В зависимости от предназначения также существует несколько вариантов инструмента. Для наружной резьбы применяют резьбовые калибры-кольца, контркалибры-пробки используются для конусных колец, для гладких колец подходят конусные гладкие калибры-пробки или контркалибры-пробки конусные. Внутренняя резьба измеряется с помощью гладких или резьбовых конусных калибров-пробок.

Виды приборов

Существуют следующие виды калибров:

1. Пробки.
2. Скобы.
3. Щупы.
4. Конусные калибры.
5. Для проверки взаимного расположения поверхностей.
6. Для контроля цилиндрической резьбы.

Калибры-пробки

Представляют собой стержень, на обоих концах которого расположены цилиндрические элементы. Один из них имеет наибольший предельный размер отверстия и называется непроходной пробкой (НЕ), а второй наименьший и зовется проходной (ПР). Непроходная пробка заметно короче проходной, благодаря чему рабочий или контролер быстро и правильно определяет пригодность деталей.

Гладкие калибры-пробки изготовляют составными, ручки стальные или пластмассовые, в которых крепятся вставки с коническими хвостовиками или цилиндрические насадки. Для проверки отверстий в интервале от 2 до 50 мм изготавливаются конические хвостовики, а для отверстий в границах 30-100 мм – цилиндрические насадки. Если вставка только с одной стороны ручки, то такие калибры-пробки называются односторонними.

Калибры-скобы

Применяются для контроля диаметров валов, по конструкции бывают односторонние и двухсторонние. так же, как и в случае с пробками, скоба ПР должна проходить, а скоба НЕ должна не проходить по валу. Иначе вал считается негодным, причем брак будет исправимым, только в том случае, если для достижения нужного результата потребуется снять лишний металл.

Применяя скобы, их ни при каких обстоятельствах нельзя силой заталкивать на вал, так как скоба может «раскрыться» и увеличить расстояние между измерительными поверхностями по причине податливости, обусловленной ее конструкцией. Чтобы не допустить этого, следует надевать скобу на горизонтально расположенный вал только под действием ее собственного веса. При этом вал еще и вращают, что позволяет заодно проконтролировать отклонения от круглого профиля в поперечном сечении.

Скобы бывают для проверки только одного размера (их называют жесткими) и регулируемые, которые позволяют контролировать определенный диапазон диаметров валов. Регулируемые части изготавливают из твердых сплавов, что способствует существенному увеличению их срока службы.

Калибры-щупы

Это наборы стальных пластин толщиной от 0,02 до 1 мм и длиной 100 или 200 мм. Их используют для контроля величины зазора между поверхностями при сборке различных механизмов. При этом в зазор вставляют один или несколько щупов в наборе, чтобы подобрать нужную величину.

Пользуясь щупами, важно соблюдать определенные правила:

• при измерении щуп должен двигаться плавно с незначительным усилием, а не свободно проваливаться;
• для плавности движения пластины рекомендуется слегка смазать;
• не следует прикладывать больших усилий к щупу, чтобы не повредить его;
• размер зазора определяется суммированием толщин всех щупов из набора, которые полностью вошли в зазор.

Конусные калибры

Служат для контроля конических поверхностей, например, конусов инструментов. С помощью калибра-кольца проверяется годность наружных поверхностей, а пробкой – пригодность внутренних. Деталь считается годной, если ее торец находится в зоне между рисками или между плоскостями уступа. Это расстояние равно допуску.

Калибры для проверки расположения поверхностей

Могут быть самых разных конструкций. С их помощью контролируют:

• соосность двух или более отверстий, а также шеек вала;
• расстояния между осями отверстий;
• параллельность, перпендикулярность или величину наклона поверхностей или осей;
• расстояния между осью отверстия и плоскостью;
• глубину различных пазов и уступов.

Измерительные элементы этого вида калибров располагаются таким образом, чтобы воспроизвести конфигурацию поверхностей сопрягаемых деталей.

Калибры для контроля цилиндрической резьбы

Применяют для комплексной проверки среднего диаметра, угла профиля, а также наибольшего внутреннего диаметра наружной резьбы или наименьшего внешнего диаметра внутренней резьбы. С помощью этих устройств проверяют метрические, дюймовые, трапецеидальные, упорные и круглые резьбы диаметром от 1 до 600 мм.

Контрольный комплект состоит из рабочих проходного (ПР) и непроходного (НЕ) калибров, а также из контрольных, которые служат для проверки рабочих калибров-колец и пробок.

Проходные калибры должны свободно свинчиваться с контролируемой резьбой, а непроходные не должны свинчиваться с ней. Допускается навинчивание непроходных калибров до 2 оборотов, при этом количество оборотов определяют при развинчивании калибра и контролируемого изделия. Если резьба проверяемой детали короткая (менее 3 витков), то навинчивание непроходного калибра не допускается.

Резьбовой калибр ПР имеет длину порядка 80% от длины свинчивания, то есть длины соприкосновения резьбы болта и гайки, измеренной вдоль их оси.

У непроходного — длина не меньше 3 витков.

Требования к изготовлению и эксплуатации

Ко всем калибрам независимо от их назначения и вида предъявляются следующие условия:

1. Высокая точность расположения рабочих поверхностей. Допуски на изготовление калибров значительно меньше, чем допускаемые отклонения контролируемых изделий.
2. Жесткость, не допускающая деформаций при измерении. Касается в основном скоб больших габаритов.
3. Хорошая износоустойчивость, снижает расходы на изготовление и проверку калибров. Измерительные элементы изготавливают из легированных сталей марок Х, ШХ15, инструментальных сталей У10А, У12А, а также твердых сплавов.
4. Устойчивость к коррозии с помощью применения специальных покрытий.
5. Обязательная маркировка калибров с указанием номинального размера и его предельных отклонений.

Так как калибры – это дорогостоящий и ответственный инструмент, то рекомендуется строго соблюдать определенные правила при работе с ними:

• ни в коем случае не прикладывать к калибру силу или подвергать ударам;
• контролируемые поверхности должны быть чистыми, сухими и без заусенцев;
• при проверке детали вращать ее запрещено;
• нельзя проводить контроль горячих или теплых изделий, так как при этом изменяются их размеры и быстрее изнашиваются калибры;
• строго соблюдать сроки контрольных поверок.

При хранении рабочие поверхности калибров не должны контактировать с металлическими предметами.

Как пользоваться инструментом

Правила использования таких инструментов зависит от их назначения. Пользоваться им допускается только с соблюдением определённых правил и установленного класса точности, указанного в маркировке. Применение калибров-пробок для контроля точности изготовленных отверстий допускается только с помощью инструмента близкого к параметрам самого отверстия. Основным условием точности измерения служит свободное прохождение вставки калибра через измеряемое отверстие. Правильное использование таких устройств, предполагает соблюдение следующих правил:

• проходная сторона должна входить в отверстие только под воздействием собственного веса;
• запрещается применять дополнительные методы внешнего воздействия (дополнительное нажатие, удары);
• перед проверкой необходимо очистить детали от грязи, механических остатков обработки;
• следует удалить любые виды смазывающих материалов, способных повлиять на проникновения калибра в отверстие;
• проверка должна производиться без вращения измерителя относительно исследуемой детали;
• обязательным условием является соблюдение температурного режима (проводить проверку деталей следует только при естественной температуре);
• должна соблюдаться периодичность проверок самого инструмента и правила занесения результатов в установленные документы;
• каждый калибр должен храниться в соответствие с установленным порядком хранения (они не должны соприкасаться с другими металлическими деталями и подвергаться внешним воздействиям).

Пользоваться резьбовым шаблоном следует с соблюдением особенностей резьбы (внешней или внутренней).

Для контроля внешней резьбы достаточно приложить сам инструмент к резьбе и определить степень совпадения. Внутренняя резьба проверяется методом ввинчивание головки в готовое отверстие с резьбой. Процесс должен проходить легко без усилий и перекосов.

Для контроля поверхности конического вала используют соответствующий гладкий инструмент. Качество определяется совмещением поверхности детали и поверхности калибра. Сравнение внутреннего конуса производится погружением насадки в подготовленное отверстие.

Калибрами осуществляют оперативный контроль параметров изделий большого количества деталей. Для этого не требуются специальные знания и навыки использования сложного метрологического инструмента. Операция осуществляется оперативно. Одновременно можно сравнить несколько параметров.