Измерение внутренних и наружных размеров деталей индикаторными приборами

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Приобретение практических навыков пользования индикаторными приборами при измерении размеров деталей и определении отклонений формы.

 

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Индикаторы часового типа ИЧ (ГОСТ 15593-70), головки измерительные пружинные (микрокаторы) типа ИГП (ГОСТ 6933 - 81), головки измерительные пружинные малогабаритные (микаторы) типа ИМП (ГОСТ 14712 - 79Е), скобы индикаторные типа СИ (ГОСТ 11098 - 75), нутромеры индикаторные типа НИ (ГОСТ 868-83), концевые меры длины (ГОСТ 9038-83), набор принадлежностей к концевым мерам длины ПК-1 (ГОСТ 4119-76).

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Индикаторные приборы имеют измерительную головку стрелочного типа связанную с перемещением измерительного наконечника через зубчатую или рычажно-зубчатую передачу.

Измерительными головками комплектуются скобы индикаторные (СИ), нутромеры индикаторные (НИ), глубиномеры индикаторные (ГИ). В индикаторных толщиномерах и стенкомерах измерительные головки смонтированы непосредственно в корпусах приборов.

Передаточное отношение механизма передачи определяет цену деления шкалы измерительной головки. Если перемещение измерительного наконечника на 1 мм соответствует одному обороту стрелки, а шкала имеет 100 делений, то цена деления будет равна 0,01 мм. Такое устройство имеется в наиболее распространенных измерительных головках часового типа.

Рычажно-зубчатые измерительные головки имеют более высокую точность, в которых за счет рычажной передачи достигается передаточное отношение, позволяющее получить точность отсчета 0,001 и 0,002 мм. При такой точности диапазон показаний индикаторной головки уменьшается до 0,05 мм.

Совершенно другой принцип положен в основу пружинных измерительных головок, в которых преобразование перемещения измерительного наконечника во вращение (отклонение) стрелки происходит за счет скрученной пружинной нити. На этом принципе основаны устройства микрокаторов, миникаторов, микаторов и оптикаторов. Пружинные измерительные головки имеют цену деления от 0,02 до 10 мкм (0,00002-0,01мм), с диапазоном показаний от 8 до 60 мкм (0,008-0,06 мм).

Большинство индикаторных приборов применяется для измерений относительным методом (методом сравнения). При этом измеряемый размер сравнивается с мерой, на которую предварительно настраивается прибор. В качестве мер могут быть применены концевые меры длины (КМД), калибры, образцы, эталоны. При измерении относительным методом прибор показывает только отклонение от меры, т.е. отклонение от номинального размера.

Номинальный размер определяют по чертежу детали. При его отсутствии размер детали измеряется штангенциркулем и округляется до величины, соответствующий нормальным линейным размерам. Этот размер принимается за номинальный и набирается из КМД.

При наборе номинального размера необходимо соблюдать следующие правила: в наборе не должно быть более четырех плиток; перед установкой плитки следует протереть тряпкой; плитки необходимо прикладывать друг к другу рабочими поверхностями.

Если измеряемый размер меньше диапазона показаний индикаторного прибора, то измерение производят с использованием абсолютного метода, применяя, например, толщиномеры и стенкомеры.

Скобы индикаторные наибольшее распространение получили для измерения цилиндрических деталей в серийном производстве. Скобы удобны в применении, производительны, но обладают относительно невысокой точностью.

Наибольшее распространение в машиностроении получили измерения индикаторными нутромерами диаметров отверстий и отклонений формы этих поверхностей. Эти измерения значительно производительнее, чем измерения микрометрическими нутромерами и обладают более высокой точностью.

Измерительный механизм большинства индикаторных нутромеров выполнен в виде равноплечего рычага. Центрирующий мостик таких нутромеров устанавливает ось измерения, которой является общая ось измерительных стержней наконечников, на совпадение с диаметром отверстия измеряемой детали.

В качестве мер для установки индикаторных нутромеров применяют КМД, которые закрепляются в струбцине между боковиками (рисунок 5.2), а также установочные кольца или микрометр со стойкой.

При настройке и измерении размера отверстия необходимо, чтобы измерительные стержни нутромера находились в диаметральной плоскости. Это положение находят покачиванием нутромера в плоскости измерения по минимальному отклонению стрелки, т.е. по тому положению где большая стрелка меняет направление вращения. В этом положении откручиванием сменного стержня нутромера добиваются, чтобы маленькая стрелка встала напротив деления 1 мм – создают установочный «натяг». Далее поворотом ободка индикаторной головки нулевое деление шкалы устанавливают напротив большой стрелки.

Размер измеряемого отверстия определяется по отклонению стрелок от изначально установленного положения. По отклонению большой стрелки определяют увеличение или уменьшение действительно размера относительно номинального, а по отклонению большой стрелки – величину.

Для измерения отверстий малых размеров выпускаются нутромеры с шариковыми вставками.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.2.1 Ознакомиться с устройством и назначением индикаторных приборов.

3.2.2 Определить назначение, номинальный, предельно допустимые размеры заданной детали и заполнить таблицу 3.1.

 

Таблица 3.1 Исходные данные

Наименование детали	Номинальный размер, мм.	Допуск размера, мм	Предельные размеры, мм
С символическим обозначением допуска	С обозначением отклонении	max	min

3.2.3 Начертить эскиз заданной детали.

3.2.4 Подготовить приборы к измерениям.

3.2.5 Произвести измерение отклонения размеров в трех сечениях и двух

взаимно перпендикулярных плоскостях, согласно схеме на рисунке 2.1. Действительные размеры определять по формуле:

d_д= d_н+Δ,

где d_н - номинальный размер, мм;

Δ -отклонение большой стрелки индикатора с учетом знака, мм.

Результаты измерений занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 Результаты измерений

Размер	Сечение
I-I	II-II	III-III
max
min

3.2.6 По результатам измерений определить среднее значение размера, отклонения от округлости и цилиндричности.

3.2.7 В зависимости от назначения и условий работы измеряемой детали определить допустимое отклонение формы Т_ф по приложению Б. Указать одно из допустимых отклонений формы на эскизе детали по приложению.

3.2.8 Сделать заключение о пригодности детали и ответить на вопросы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

3.3.1 Метод измерения индикаторными приборами?

3.3.2 Как определить номинальный размер детали для настройки индикаторных приборов?

3.3.3 Каким образом обеспечивается точность отсчета индикаторных головок?

3.3.4 С какой целью создается установочный «натяг»?

3.3.5 Для чего предназначены центрирующий мостик индикаторного нутромера и упорная пятка индикаторной скобы?

Лабораторная работа №4

ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение методики выбора средств измерений в зависимости от точности изготовления и конфигурации измеряемых поверхностей деталей.

 

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

 

Автотракторные детали, технологические карты на дефектацию данных деталей, штангенинструменты, микрометрические инструменты, индикаторные приборы, плакаты.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Линейные размеры можно измерить различными средствами, обеспечивающими разную точность измерений.

Основные требования при выборе средств измерений заключаются в следующем: точность средств измерений должна быть достаточной по отношению к допуску на изготовление детали, а трудоемкость измерений и их стоимость должны быть минимальными, обеспечивающими наиболее высокую производительность труда и экономичность. Неточность измерений приводит к тому, что часть годной продукции бракуют (ошибка первого рода); в то же время другую часть негодной продукции принимают как годную (ошибка второго рода). Излишняя точность измерений повышает трудоемкость и стоимость измерений и ведет к удорожанию производства.

Таким образом, необходимо использовать наиболее простые по конструкции, распространенные и недорогие инструменты, но имеющие достаточную точность.

Наиболее распространенным является выбор средств измерений по известным значениям номинального размера детали, допуска изготовления и допускаемой погрешности. Под допускаемой погрешностью измерения | δ| понимается наибольшее значение погрешности, при которой полученный в результате измерения размер может быть признан действительным.

Величины допускаемых погрешностей измерений по ГОСТ 8.051-81 приняты равными 20% (для ЈT10 и грубее), 25-30% (для ЈT6 … ЈT9) и 35% (для ЈT2 … ЈT5) от допуска (приложение В).

Основным условием выбора средств измерений является соблюдение условия:

± δ ≥ ± Δlim, (4.1)

Из условия (4.1) следует, что предельная погрешность измерения ± Δlim должна быть меньше или равна допускаемой погрешности ± δ. Соблюдение этого условия обеспечивает заданную точность измерения. На практике предельные погрешности средств измерений указываются в инструкциях.

Предельные погрешности измерения любым измерительным средством зависят от измеряемого размера. Они определяются для среднего значения каждого интервала размеров по ГОСТ 25346-82 для различных условий настройки и применения средств измерений (а также вариантов применения). Предельная погрешность включает ряд составляющих погрешностей, основными из которых являются погрешности средств измерений, установочных мер, измерительного усилия, шероховатости поверхности, вида контакта, температурные, субъективные и др.

Для уменьшения погрешности от температурных деформаций средство и объект измерения должны иметь одинаковую температуру по объему, а прибор должен иметь надежную теплоизоляцию от тепла рук оператора.

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВЫБОРУ

СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Конкретное средство измерения выбирается по таблицам V…IX [5]. В левой части таблиц указаны диапазоны номинальных размеров, сверху квалитеты, а на пересечении горизонтальных строк и вертикальных колонок указаны в виде дроби допускаемые погрешности измерений (числитель) и допуски на изготовление (знаменатель). Под номерами и буквами в таблицах I и II [5] указаны позиции измерительных средств и варианты их использования, при которых предельная погрешность измерений не превышает допускаемых значений, т.е. соблюдается условие (4.1).

Предельные и допускаемые погрешности измерений в таблицах I, II, V – IX указаны без знаков ±(плюс, минус), т.е. указаны абсолютные значения.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.3.1 Выполнить эскиз заданной детали с указанием номинального размера измеряемой поверхности.

4.3.2 Определить комбинированное обозначение размера пользуясь таблицами ГОСТ [6,7]

4.3.3 Из таблиц V – IХ [5] выписать значение допускаемой погрешности и позиции рекомендуемых средств измерений.

4.3.4 Из таблиц 1 и 2 [5] выбрать конкретное средство измерения (имеющиеся в наличии средства измерений отмечены кружочками).

4.3.5 Измерить указанные на эскизе размеры по девять раз, рассчитать средний размер и показать его на схеме полей допусков.

4.3.6 Полученный средний размер записать с учетом предельных погрешностей средств измерений.

 

Таблица 4.1 Основные параметры размеров детали

№№ размеров по эскизу	Условное обозначение размера	Комбинированное обозначение размеров	Допускаемая погрешность измерения	Позиции рекомендуемых средств	Наименование инструмента и предел измерения	Предельная погрешность измерения	Результаты измерения	Абсолютная погрешность отдельных измерений, X ¯ -Xi	Квадраты абсолютных погрешностей (X-Xi)^2

4.3.7 Вычислить абсолютные погрешности отдельных измерений

ΔX_i = - X_i

4.3.8 Вычислить квадраты абсолютных погрешностей (ΔX_i)²

4.3.9 Вычислить сумму квадратов абсолютных погрешностей

4.3.10 Вычислить среднеквадратическую погрешность результата серии измерений по формуле:

, (4.2)

где - выборочная дисперсия или дисперсия выборки.

При ограниченном числе n величина является лишь оценкой дисперсии , а не равна ей.

Среднеквадратическая погрешность характеризует рассеивание средних арифметических, т.к. из-за случайных погрешностей результаты измерений также являются случайными величинами, и если выполнить еще одну серию измерений, то полученное новое среднее арифметическое будет несколько отличаться от ранее найденного значения.

4.3.11 Задать значение надежности α (таблица 4.2) и определить коэффициент Стьюдента .

4.3.12 Вычислить границы доверительного интервала по формуле:

(4.3)

4.3.13 Записать разброс значений измеряемого параметра с учетом среднего арифметического значения и доверительного интервала

или

4.3.14 Величина абсолютной погрешности результата измерений сама по себе еще не определяет точность измерений. Для оценки точности измерений вводится понятие относительной погрешности ε. За меру точности измерения принимают величину, обратную ε.

4.3.15 Вычислить относительную погрешность с учетом предельной погрешности средства измерения

4.3.16 Вычислить относительную погрешность с учетом доверительного интервала

;

4.3.17 Сделать вывод о годности детали и сравнив ε ₁ с ε ₂ дать заключение о методах оценки точности.

 

Таблица 4.2 Коэффициенты Стьюдента, t

α n-1	0,9	0,95	0,98	0,99	0,999
	6,31 2,92 2.35 2,13 2,02 1,94 1,89 1,86 1,83 1,81 1,80 1,78	12,7 4,3 3,18 2,78 2,57 2.45 2,36 2,31 2,26 2,23 2,20 2.18	31,8 6,96 4,54 3,75 3,36 3,14 3,00 2,90 2,82 2,76 2.72 2,68	63,7 9,92 5,84 4,60 4,03 3,71 3,50 3,36 3,25 3,17 3,11 3,05	636,6 31,6 12,9 8,61 6,87 5,96 5,41 5,04 4,78 4,59 4,44 4,32

 

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

4.3.1 Каким образом производится выбор средства измерения для конкретной детали?

4.3.2 Что представляет собой предельная и допустимая погрешности?

4.3.3 К каким последствиям может привести неправильный выбор средства измерения?

 

Лабораторная работа №5

ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение назначения, правил эксплуатации и хранения, концевых мер длины. Приобретение практических навыков проведения поверочных работ.

 

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Наборы концевых мер длины с комплектом принадлежностей к ним. Предельные калибры-скобы и калибры пробки.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Все средства измерений, имеющие нормированные метрологические характеристики, подвергаются поверке. Поверка осуществляется регулярно через определенные промежутки времени (межповерочные интервалы), установленные индивидуально для конкретного типа средств измерений метрологической службой. На средства измерений, признанные годными при поверке, выдается свидетельство установленной формы, основанием которого является протокол поверки. На неисправные средства измерений составляют акт, регистрируют брак и к дальнейшему применению не допускают.

Поверка средств измерений обеспечивает и поддерживает единство измерений. Под единством измерений понимают такое их состояние, при котором результаты выражены в узаконенных единицах, точность измерений документирована и проставлено клеймо метрологической службой на каждое средство измерения.

Для поверки средств измерения линейных величин используют плоскопараллельные концевые меры длины (КМД). КМД предназначены для передачи размеров от эталона длины основной световой единицы к изделию. Это основное назначение КМД осуществляется путем применения их для хранения и передачи единицы длины, для проверки и градирования размеров мер и приборов, для проверки и установки калибров, а также для определения размеров изделий и приспособлений для точных разметочных и координатно-расточных работ, для наладки станков и т.п.

В зависимости от величины отклонения срединной длины мер от номинального размера и отклонения мере от плоскопараллельности устанавливают четыре класса, которые в порядке убывания точности обозначаются 0, 1, 2 и 3. Кроме классов точности, меры делятся на пять разрядов, обозначаемых в порядке убывания точности 1, 2, 3, 4 и 5. Деление мер на разряды производится в зависимости от предельной погрешности определения (измерения) их размеров при аттестации.

При пользовании аттестованными мерами за размер каждой из них принимается действительный размер, указанный в аттестате. В этом случае отклонения срединного размера мер не будет влиять на точность измерения независимо от их принадлежности к тому или иному классу точности. Применение мер по разрядам с учетом их действительных размеров позволяет производить более точные измерения.

КМД могут использоваться совместно с различными приспособлениями для измерения наружных и внутренних размеров, разметочных работ и др. основными приспособлениями являются струбцины (державки) разных размеров, основания, центры, боковики и др.

Номинальные размеры и градация размеров КМД, а также комплектация их в наборы осуществлены таким образом, чтобы можно было из минимального числа плиток составить блок любого размера до третьего десятичного знака.

Одно из основных свойств КМД – притираемость. Сцепление (адгезия) плиток, происходящее при притирке вызывается молекулярными силами сцепления при наличии тончайшей пленки смазки между измерительными поверхностями мер.