Элементы контрольных приспособлений

Контрольные приспособления конструктивно сочетают в себе ряд составных частей: базирующие элементы и зажимные устрой­ства, элементы передачи от проверяемых деталей к средствам изме­рения, подвижные элементы, измерительные устройства, установы и образцовые детали, а также ряд вспомогательных деталей (для крепления измерительных устройств, бабки с центрами и др.).

Этими элементами контрольных приспособлений, их конструк­тивной продуманностью, взаимной увязкой, методической правиль­ностью, соответствием своему назначению и поставленным условиям измерения определяются правильность конструкции приспособле­ния в целом и возможность осуществления измерения с наименьшей суммарной погрешностью.

Базирующие элементы и зажимные устрой­ства в значительной мере определяют правильность конструкции и точность работы контрольного приспособления. Базой измерения называют поверхности проверяемой детали, которыми ее устанавливают на контрольном приспособлении отно­сительно измерителя.

Выбор баз измерения зависит от того, в какой стадии техноло­гического процесса производят контроль. Различают два основных вида базирующих поверхностей: базы технологические и конструктивные (монтажные).

Технологическая база — поверхность детали, которой она уста­навливается в станочном приспособлении относительно обрабаты­вающего инструмента. Технологические базы, как правило, исполь­зуют в приспособлениях для межоперационного контроля и для контроля заготовок.

Конструктивная база — поверхность детали, которой она уста­навливается относительно других деталей узла. Конструктивные базы используют в приспособлениях для контроля готовых деталей.

Различие в методе выбора базы измерения в зависимости от условий наглядно видно из отдельных примеров.

Выше приведены две конструкции приспособлений для проверки одной и той же детали (зубчатого колеса с хвостовиком) по одному и тому же элементу измерения — обкату в двухпрофильном зацеп­лении с измерительной шестерней. Обе конструкции различаются лишь базирующими элементами, определяемыми в зависимости от технологического назначения каждого из приспособлений.

Первое приспособление (фиг. 7) предназначено для межопе­рационного контроля. Это означает, что приспособление должно контролировать правильность наладки и выполнения определенной производственной операции, используя ту же технологическую базу, которая была принята в соответствующем станочном приспособле­нии. Для данного случая такой технологической базой являются центровые отверстия детали, от которых производится вся механи­ческая обработка, но которые никак не используются при установке детали в узле, т. е. которые не являются конструктивной базой.

Второе приспособление (фиг. 8) предназначено для окончатель­ного контроля деталей, полностью законченных обработкой. Это означает, что приспособление должно осуществить контроль детали от тех же баз, которыми она установится в собранном узле. Для данного случая такой конструктивной базой являются шейки хво­стовика детали. Контроль детали от конструктивной базы обеспе­чивает ее правильность применительно к условиям, в которых она работает в узле.

Следует стремиться к использованию в качестве технологических баз непосредственно конструктивных баз. Так достигается объеди­нение воедино всех видов базовых поверхностей, исключающее воз­можность погрешностей измерения за счет перемены баз.

Использования в конструкциях контрольных приспособлений вспомогательных баз, которые не являются ни технологическими, ни конструктивными, следует всячески избегать.

В приспособлениях для контроля заготовок используются тех­нологические базы. Однако они представляют собой особую, совер­шенно специфическую группу, существенно отличаясь от приспо­соблений для межоперационного контроля частично обработанных Деталей.

Контрольные приспособления для заготовок, как правило, предназначаются для проверки фактических припусков, т. е. вели­чины припусков непосредственно от базовых мест механической
обработки.

Базирующие элементы приспособлений для контроля заготовок должны полностью, по всей своей конфигурации и размерам повто­рять базирующие элементы соответствующих станочных приспо­соблений первых (в основном) операций механической обработки детали. Это обеспечит полную тождественность установки заготовки при контроле относительно измерителя с последующей установкой ;
ее при механической обработке на станочном приспособлении относительно обрабатывающего инструмента. Это правило полностью 4 выдержано в конструкции приспособления для контроля отливки, 1
приведенной на фиг. 6.

Следует иметь в виду, что не все базовые поверхности отливки или поковки определяются какой-то одной операцией ее механической обработки.

Так, для поковки коленчатого вала имеет место случай, когда «осевая» база получается в начале механической обработки, «линей­ная» же и «угловая» базы определяются на последующих операциях.
В то же время все использованные на различных операциях механической обработки в качестве баз поверхности заготовки должны быть соединены воедино в конструкции соответствующего контроль­ного приспособления.

Зажим детали в конструкции контрольного приспособления не является обязательным, его необходимость определяется надеж­ностью принятой базы измерения.

При надежном базировании детали на приспособлении, когда ее центр тяжести проектируется внутри опорного треугольника установочных поверхностей приспособления, а усилия, создаваемые измерителями, не нарушают этой устойчивости положения детали, надобность в зажимном устройстве вообще отпадает.

Так, в конструкции приспособления для контроля обработанной ступицы (см. фиг. 13) отсутствует зажим детали.

Однако часто без зажима базирование проверяемой детали на контрольном приспособлении было бы неустойчивым и могло бы быть источником существенных погрешностей измерения.

Примером может служить приспособление для проверки радиуса тормозной колодки, приведенное на фиг. 16.

Деталь устанавливается на приспособлении поперечной полкой по трем опорным площадкам А и средним ребром по опоре 1 с одной стороны и полуотверстием по пальцу 2 с другой. При такой установке проверяемой колодки ее теоретический центр, относительно которого должен быть проверен радиус рабочей поверхности, совпадает с осью оправки 3.

На оправке 3 качается и перемещается вдоль ее оси кронштейн 4, несущий- индикатор 5 и подвижную оправку 6 с планкой 7. На конце планки 7 установлен шарикоподшипник 8.

При поворачивании кронштейна 4 относительно оси оправки 3 и перемещении его вдоль нее, шарикоподшипник 8 обкатывает про­веряемую поверхность колодки в любом ее сечении. Индикатор 5 отмечая перемещение планки 7 с оправкой 6 относительно оси скалки 3, определяет ее радиус. Угловое положение оправки 6 с планкой 7 определяется регулируемым шпоночным устройством,
состоящим из упора и винта 12.

Установку индикатора на нулевое деление производят по установу 9, который для этого ставят на вспомогательную площадку Б, точно координированную относительно оси оправки 3.

Однако положение детали на приспособлении было бы неустойчивым, если бы в конструкции приспособления не был предусмотрен надежный прижим 10.

Неправильно отделять зажимные устройства от базирующих 1 элементов. Большей частью они неразрывно переплетаются между собой.

Так, в приведенной выше конструкции приспособления для кон­троля отливки (см. фиг. 6) быстродействующий трехкулачковый патрон осуществляет одновременно базирование и зажим проверяемой детали. Те же функции одновременно выполняет пружинный центр 3 в приспособлении для контроля зубчатого колеса (см. фиг. 7).

Условия работы зажимов контрольных приспособлений прин­ципиально отличаются от условий работы зажимов станочных при­способлений, которым приходится противостоять значительным усилиям резания.

Зажимы контрольных приспособлений должны быть возможно более легкими, ни в коем случае не вызывающими деформаций деталей, что неизбежно привело бы к значительным погрешностям измерения. Вместе с тем быстрота управления зажимом является важнейшим условием его применения в конструкции контрольного приспособления.

Правильная конструкция базирующих элементов и зажимных устройств является одним из наиболее важных факторов, опреде­ляющих точность и надежность конструкций контрольных приспо­соблений. Неправильность в базировании и зажиме детали на кон­трольном приспособлении может служить источником недопустимых погрешностей измерения.

Конструкции базирующих элементов и зажимных устройств подробно рассматриваются в гл. VI.

Измерительные устройства являются наиболее ответственными элементами контрольных приспособлений, ограничи­вающими точность их работы.

Измерители разделяются на две основные группы: предельные и отсчетные.

Предельные измерители (различные калибры, электроконтакт­ные датчики и др.) выявляют наличие отклонений проверяемых размеров деталей за пределы установленного чертежом поля допуска, не определяя действительных их величин. Они находят широкое применение при контроле заготовок и при 100-процентном контроле обработанных деталей.

Отсчетные измерители (индикаторы часового типа, миниметры, микромеры пружинные, пневматические микромеры, индукционные датчики и др.) позволяют определять действительные отклонения проверяемых размеров.

Отсчетные измерители являются наиболее распространенными измерительными устройствами в конструкциях контрольных при­способлений; они находят применение при межоперационном и окон­чательном контроле, а также при статистическом и других методах определения правильности наладки и протекания технологического процесса, при контроле деталей в процессе обработки и в ряде других случаев.

Конструкции и характеристики измерительных устройств, а также рекомендации по их применению приводятся в гл. IV.

Передаточные элементы (от проверяемых деталей к измерительным устройствам) имеют широкое применение в контрольных приспособлениях.

Желательно предохранять наконечники измерительных устройств от непосредственного соприкосновения с проверяемыми поверхно­стями деталей путем введения промежуточных подвижных элементов. Так, точные и сравнительно дорогие измерители предохраняют от повреждений и преждевременного износа. Кроме того, это позволяет расположить измерительный наконечник на некотором расстоянии от проверяемой детали или ввести передачи с отношениями больше или меньше единицы.

Так возникает необходимость включения в конструкции кон­трольных приспособлений передаточных элементов, состоящих из одного, а часто и из нескольких звеньев.

Простейший пример приведен на фиг. 10; для предохранения измерительного стержня индикатора 4 от повреждения в конструкцию приспособления введен промежуточный стержень 2.

В приспособлении, приведенном на фиг. 12, использована уже двухзвенная передача от детали к индикатору 5 через промежуточ­ный стержень 3 и угловой рычаг 4. В данном случае стержень 3 проверяет деталь по узкому пояску, остающемуся для измерения, а угловой рычаг 4 позволяет расположить ось измерительного стержня индикатора 5 в плоскости, перпендикулярной оси отвер­стий В детали; при вращении втулки 2 контролер сохраняет воз­можность удобного обзора шкалы индикатора.

Механизированное приспособление для контроля биения толка­теля (см. фиг. 14) включает даже четырехзвенную передачу на инди­катор 8.

Стержень 3, смещенный с оси шпинделя 4, воспринимает биение проверяемого торца детали и перемещает шток 5. Шток расположен на оси шпинделя и вращается вместе с ним. Продольные перемещения штока 5 передаются штифту 6, который может пере­мещаться вдоль своей оси, но не вращается. Движения штифта 6 передаются качающемуся рычагу 7, который удваивает их и передает на индикатор 8.

Целесообразные конструкции передаточных элементов рассма­триваются в гл. VII.

Подвижные элементы (каретки с продольными пере­мещениями, вращающиеся шпиндели и др.) широко применяют в различных конструкциях контрольных приспособлений, в основном для осуществления взаимных перемещений проверяемых деталей и измерительных устройств относительно друг друга.

Конструкция, приведенная на фиг. 8, является типичным при­мером приспособлений для контроля цилиндрических зубчатых колес в условиях двухпрофильного зацепления, которые обычно включают в себя подвижные каретки. В данном случае каретка 9 установлена на трех шариках 10, определяющих ее положение, и перемещается на них.

На фиг. 16 приведен другой пример подвижного элемента: крон­штейн 4, качающийся относительно оси оправки 3 и перемещающийся вдоль нее.

В механизированных и автоматических контрольных приспособ­лениях часто встречается необходимость вращения деталей, особенно при измерении радиальных или торцевых биений.

Вращение деталей в конструкциях контрольных приспособлений должно осуществляться легко, плавно, с наименьшими осевыми и радиальными биениями, которые могут быть источниками значитель­ных погрешностей измерения.

В зависимости от требуемой точности и чисел оборотов при враще­нии шпинделей их устанавливают на цилиндрических втулках, конусных поверхностях, шарикоподшипниках и т. п.

Конструкции подвижных элементов рассматриваются в гл. IX.

Вращение шпинделей в зависимости от условий контроля и необходимой производительности приспособлений должно осуще­ствляться или вручную/или от электродвигателя, через соответствую­щие редукторы, или от пневматических и гидравлических систем.

Возможна и другая конструкция приспособления для контроля торцевого биения: деталь остается неподвижной, а во вращение при­водится измеритель, как это сделано в случае, приведенном на фиг. 14.

Установы и образцовые детали имеют большое значение для наладки и эксплуатации контрольных приспособлений. Уставов предназначается лишь для тарирования шкалы изме­рительного устройства приспособления или для установки этой шкалы на нулевое деление.

Образцовая деталь служит не только для настройки и установки самих измерительных устройств, но и для проверки правильности приспособления в целом. Установы и образцовые детали позволяют осуществлять контроль деталей относительным методом.

При абсолютных методах измерения (например, при проверке отклонений от заданной геометрической формы) установы и образ­цовые детали, как правило, не предусматриваются.