Методы контроля разных элементов деталей

а) Размерный контроль заготовок (поковок и отливок) производят калибрами, контрольными приспособлениями и, при незначительном объеме производства, разметкой универсальными измерительными средствами.

Линейные размеры заготовок, не связанные с определением вели­чин фактических припусков, контролируют калибрами (скобами, пла­стинами шаблонами), простыми приспособлениями (кронциркулями с индикаторами и др.) и универсальными измерительными средствами (штангенциркулями, линейками и т. п.).

Иначе обстоит дело при необходимости контроля фактического припуска т е. величины слоя металла, подлежащего снятию меха­нической обработкой при установке детали по базовым поверхностям. В этих случаях следует предусматривать специальные контрольные приспособления, базирующие элементы которых по своей конструк­ции форме, расположению и размерам полностью повторяли оы базирующие элементы соответствующих станочных приспособле­ний Этот принцип, обязательный при оценке правильности факти­ческих припусков заготовок, полностью выдержан в описанной выше конструкции приспособления для контроля отливки ступицы (см. фиг. 6).

б) Контроль разностенности, перпендикулярности и параллель­ности электроконтактными устройствами карданного типа. Электро­контактные измерительные устройства карданного типа, разработан­ные на Московском автозаводе, применяют в конструкциях при­способлений для контроля таких элементов, как перпендикуляр­ность, параллельность и разностенность поверхностей деталей.

Принцип действия этого устройства показан на фиг. 24, а.

В детали 1 должно быть проверено отклонение от перпендикуляр­ности внешней плоскости фланца к оси стержня. Деталь устанав­ливается стержнем на призме и перемещается вдоль ее оси до упора проверяемой плоскостью в поверхность тарелки 2 контактного изме­рительного стержня 4. Стержень 4 свободно качается во всех направ­лениях на пространственном шарнире 5. Таким образом, тарелка 2 самоустанавливается по плоскости фланца проверяемой детали.

Угловое отклонение тарелки 2 вызывает отклонение стержня 4 на тот же угол. При максимальных предельных отклонениях весь радиальный зазор а между контактным кольцом 5 и стержнем 4 будет выбран и произойдет замыкание электрического контакта в цепи браковочного светового сигнала.

Регулированием плеча /, на котором располагается контактное кольцо 5 относительно плоскости качания стержня 4, изменяется величина проверяемого допуска при тех же значениях исходного радиального зазора а.

Конструктивное оформление карданного устройства с принци­пиальной электрической схемой приведено на фиг. 24, б.

В корпусе приспособления на двух шариковых подшипниках 3 свободно качается рамка 6. На второй паре подшипников 5 в перпен­дикулярной плоскости качается тарелка 4 контактного стержня 1.

Таким образом, в данном случае шарнир выполнен в виде кар­данного устройства из двух пар шариковых подшипников.

В электрическую цепь включены две лампы накаливания различ­ной мощности: 15 вт — красная и З вт — зеленая, питаемые током низ­кого напряжения через трансформатор.

В момент, когда между стержнем 1 и кольцом 2 отсутствует контакт, т. е. при проверке годной детали, обе лампы включены последовательно, и горит, следовательно, лампа меньшей мощности — зеленая.

При выходе проверяемого элемента за пределы установленного допуска цепь зеленой лампы (3 вт) замыкается накоротко через стержень 1 и кольцо 2, при этом зеленая лампа гаснет и загорается красная лампа (15 вт).

Карданное устройство, равно как и электроконтактную систему, конструктивно можно оформлять в других видах. Так, часто на торце измерительного стержня предусматривают зацентровку, в которую с нужным зазором вводится контактный конус (вместо цилиндри­ческого контактного кольца).

Достоинствами электроконтактного карданного ~ устройства, является: возможность контроля таких элементов деталей, как разностенность, биение, параллельность, перпендикулярность и т. п. в относительно широких пределах (порядка от 0,1 мм и более на длине 100 мм) без необходимости вращения детали или измерителя,— это способствует резкому повышению производительности контроль­ных приспособлений.

Кроме того, преимуществом карданных устройств является про­стота их в эксплуатации при достаточно высокой точности измерения.

Электроконтактные карданные измерительные устройства, как правило, не оформляют конструктивно в виде самостоятельного датчика — их включают составным элементом непосредственно в кон­струкцию контрольного приспособления.

в) Контроль корпусных деталей. Всевозможные корпусные детали (блоки цилиндров двигателей; корпусы различных станин, редукто­ров, насосов и т. п.), как правило, имеют группы отверстий и плоских поверхностей, взаимное положение которых связано жесткими техни­ческими условиями и допусками.

Контроль подобных элементов трудно выполним калибрами или универсальными средствами измерений и является одной из наи­более характерных областей применения контрольных приспособ­лений.

Трудность проверки взаимного положения цилиндрических и плоских поверхностей деталей заключается прежде всего в том, чтобы исключить или хотя бы предельно сократить возможные погреш­ности измерения за счет неточности изготовления поверхностей (прежде всего валов или отверстий) подлежащих контролю или принимаемых за базы измерения.

Влияние неточности изготовления в пределах установленных чертежами деталей допусков особенно значительно при использовании в качестве базовых поверхностей цилиндрических отверстий. Изменения размеров отверстий в пределах полей допусков, установлен­ных на их диаметры, могут привести к недопустимо большим погреш­ностям измерения.

Таким образом, при проектировании контрольных приспособ­лений для проверки взаимного положения цилиндрических и плоских поверхностей наиболее важным вопросом является правильный выбор конструкций базирующих элементов, который должен выполняться в соответствии с общими положениями, изложенными ниже, в гл. VI.

В качестве примера на фиг. 25 приведена конструкция приспо­собления для контроля корпуса масляного насоса. В детали должно быть проверено расстояние между осями двух отверстий, их парал­лельность и скрещивание, а также радиальное и торцевое биения.

Проверяемую деталь, надетую на оправку 1 с коротким конусом на одном конце и цилиндрическим посадочным пояском на другом, устанавливают в центрах контрольного приспособления. Ось центров должна быть строго параллельна плоскостям А и В.

Вращая деталь с оправкой относительно центров, стойкой с инди­катором 2, установленной в положение N, проверяют радиальное биение пояска I. Второй стойкой с двусторонней передачей и индика­тором 3 проверяют торцевое биение поверхности II.

Для измерения расстояния между отверстиями и их параллель­ности во второе отверстие проверяемого корпуса вставляют кониче­скую оправку 4. Стойкой с индикатором 2, установленной на пло­скость В, двумя замерами по концам оправки 4 проверяют расстоя­ние между осями обоих отверстий и отклонение от их параллель­ности.

Для измерения скрещивания осей отверстий оправка 4 прижи­мается одним концом к упору 5, а другим соприкасается с ножевидным промежуточным штифтом 7, отклонения которого воспринимаются индикатором 6.

Настройку индикаторов 2 и 6 на нулевые деления производят по установу 8.

г) Метод двойного измерения. При контроле ряда элементов (перпендикулярности и симметричности поверхностей, некоторых линейных размеров и др.) контрольные приспособления часто строят так чтобы осуществить измерение не в один, а в два приема, причем действительное значение проверяемого элемента определяется как средняя арифметическая показаний измерительного устройства при
обеих проверках.

Подобный метод контроля называют методом двойного измерения. Для лучшего понимания этого широко распространенного метода рассмотрим практическое его применение в двух конструкциях контрольных приспособлений.

На фиг. 26 приведено приспособление для контроля отклонении от перпендикулярности основных осей автомобильного блока цилинд­ров: оси расточек под коленчатый вал и оси цилиндров.

В крайние расточки, принимаемые за базы измерения, без зазоров устанавливают две втулки 1. В отверстия обеих втулок вводят длинную цилиндрическую оправку 2, которая определяет положение оси расточек под коленчатый вал двигателя.

На оправку 2 устанавливают двумя сильно разнесенными приз­мами корпус 3. С корпусом 3 неподвижно соединена планка 4.

При измерении планка 4 устанавливается в проверяемый цилиндр и вместе с корпусом 3 перемещается вдоль оси оправки 2 до сопри­косновения упора 5 с образующей цилиндра в верхнем его сечении. Одновременно по той же образующей войдет в соприкосновение с цилиндром измерительный стержень 6.

Отклонение от перпендикулярности образующей цилиндра на длине А относительно базовой оси расточек вызовет соответствующее перемещение измерительного стержня 6, которое будет передано на индикатор 7.

После отсчета показаний индикатора корпус 3 снимают с оправки 2, поворачивают на 180° относительно оси проверяемого цилиндра, вновь опускают на оправку и измерение повторяют, но на этот раз по образующей цилиндра, диаметрально противоположной первой.

Разность двух полученных показаний индикатора отмечает удвоен­ную величину действительной неперпендикулярности. цилиндра к оси коленчатого вала на длине А.

Таким образом, в данной конструкции приспособления приме­нен метод двойного измерения, схема которого для данного случая приведена также на фиг. 26 (в нижнем левом углу). Здесь 5' и 6' — положение упора и измерительного стержня при первом измерении, а 5" и 6" — при втором измерении.

Следовательно, разность показаний индикатора при обоих изме­рениях К равна К = (+ а) – (– а) = 2а, где а — действительное отклонение от перпендикулярности прове­ряемых осей на длине А.

Описанная конструкция наглядно показывает существенные преимущества метода двойного измерения, которые сводятся к сле­дующему:

а) измерение ведут по двум противоположным образующим отверстия детали; это означает, что возможные отклонения в размере диаметра отверстия, а также отклонения от правильной геометри­ческой формы отверстия (конусность, овальность и т. п.) не вызовут погрешностей измерения;

б) по измерителю (индикатору, миниметру и др.) отсчитывают удвоенную величину действительного отклонения. проверяемого эле­мента на заданной длине измерения;

в) отпадает необходимость в предварительной установке стрелки индикатора на нулевое деление и связанных с этим погрешностей, так как в данном случае регистрируется разность двух показаний индикатора, а не какое-то относительное его отклонение.

Следует отметить, что последнее преимущество действительно лишь при применении метода двойного измерения для контроля таких элементов, как перпендикулярность или симметричность поверхностей. При контроле линейных размеров методом двойного измере­ния сохраняется необходимость предварительной настройки стрелки индикатора (или другого измерителя) на нулевое деление по специаль­ному установу или образцовой детали.

Пример контрольного приспособления, использующего метод двойного измерения при проверке линейного размера расстояния между осями двух отверстий, приведен на фиг. 27.

Приспособление накладывают на деталь так, чтобы палец 1и сферический наконечник 2 одновременно входили в оба отверстия, расстояние между осями которых подлежит проверке. Под действием пружины 3 они соприкасаются с образующими А отверстий.

При нажиме рукой на толкатель 4 палец 1 и сферический наконеч­ник 2 будут соприкасаться с противоположными образующими В тех же отверстий.

Средняя величина показаний индикатора 5 обоих измерений определит действительное отклонение от номинального расстояния между осями отверстий.

Настройку индикатора на нулевое деление производят по уста­нову 6.

Погрешность за счет колебаний диаметров отверстий в пределах, установленных чертежом детали допусков, в описываемой конструк­ции приспособления полностью устранена.

д) Контроль методом сравнения. Метод сравнения проверяемого элемента детали с эталонным копиром, контуром, построенным по номинальным размерам чертежа и т. п., довольно часто встречается в конструкциях калибров и контрольных приспособлений.

Так, контроль правильности криволинейных поверхностей дета­лей в производственных условиях можно осуществлять приспособле­ниями, построенными по методу копирования, т.е. сопоставлением проверяемой поверхности с заданной поверхностью копира. При­меры этих приспособлений не приводятся, так как они описаны в лите­ратуре [12].

Другой вариант контроля методом сравнения использован в кон­струкции приспособления для проверки направляющего колеса, приведенной на фиг. 28.

Деталь устанавливается на палец / приспособления.

Перемещающаяся на шариках 9 (см. разрез по Б — Д) каретка 8 под действием пружины упирается наконечником 6 в поверхность D"обода детали. Рычажный индикатор 10 с ценой деления 0,2 мм реги­стрирует перемещение каретки 8 и, следовательно, контролирует биение обода D"относительно отверстия детали.

Однако технические условия чертежа детали требуют контроля взаимного биения двух ободов D' и D" детали. Эта проверка на при­веденном приспособлении производится методом сравнения,— про­веряется биение обода D' относительно обода D". Для этого непосред­ственно на каретке 8 установлен второй индикатор 7, стрелка кото­рого отклоняется лишь при разности перемещений наконечника 6 каретки и стержня самого индикатора 7. При отсутствии взаимного биения поверхностей D' и D" стрелка индикатора остается неподвиж­ной.

На приспособлении контролируют и другие элементы детали. Так, третий индикатор 4, установленный на поворотной стойке 5, осуществляет проверку биения боковой поверхности ручья.

Индикатор часового типа 2, установленный на оправке 3, контро­лирует биение торца С детали.

Метод сравнения применяют также при построении калибров.

Так, в сущности, все профильные шаблоны, подробно рассма­триваемые в гл.. V, строят на принципе измерения методом сравнения. Профильными шаблонами осуществляют контроль контура поверх­ности детали путем сопоставления его с контуром измерительной поверхности шаблона, построенного по номинальным размерам чертежа детали.

е) Производственный, контроль зубчатых колес. Методы и сред­ства производственного контроля зубчатых колес в основном пре­допределяются техническими условиями чертежей проверяемых колес (этот вопрос подробно рассмотрен в гл. I).

Основными в условиях цеховой производственной проверки являются комплексные методы контроля зубчатых колес: в однопрофильном или двухпрофильном зацеплении и испытание под нагрузкой при обкатке пары колес на высоких оборотах; сущность этих методов изложена в той же гл. I.

Однопрофильная проверка наиболее близко повторяет реальные условия зацепления колес в узле; в этом основное ее преимущество. Вместе с тем осуществление однопрофильной проверки в производ­ственных цеховых условиях сопряжено со значительными трудностями: однопрофильная проверка не дает суждения о величине боковых зазоров между зубьями, и потому ее необходимо дополнять двухпрофильной проверкой, что резко повышает трудоемкость контроля зубчатых колес.

Кроме того, приборы для однопрофильного контроля остаются пока еще несравненно более сложными, чем приспособления для контроля колес в двух-профильном зацеплении.

Все это, а также отсут­ствие системы допусков на контроль колес в однопрофильном зацеплении пре­пятствует широкому рас­пространению этого метода контроля.

Двухпрофильный метод контроля проверяемого колеса в плотном (безза­зорном) зацеплении с из­мерительной шестерней является наиболее рас­пространенным в условиях цехового контроля. Этот метод наиболее прост и вполне удовлетворяет по­требностям контроля колес 2-го и более грубых клас­сов точности, несмотря на известные его недостат­ки — двухпрофильность за­цепления, несоответствую­щая реальным условиям однопрофильного зацепле­ния колес в эксплуатации.

Контрольные приборы и приспособления для двухпрофильной проверки колес широко распространены и опи­саны в литературе [12] — примеры подобных приспособлений при­ведены на фиг. 7 и 8.

Технические условия чертежей колес в ряде случаев требуют дополнить двухпрофильный контроль испытанием путем обкатки в условиях, близких к эксплуатационным, т. е. под нагрузкой и при высоких оборотах.

Обкатку производят на специально для этой цели предназна­ченных контрольных стендах [12]. Оценку качества колес при обкат­ке производят путем визуальной оценки формы и расположения пятна касания (отпечатка) относительно высоты и длины зуба. Одновременно контролируется бесшумность зацепления обкатывае­мой пары колес.

В некоторых случаях технические условия чертежей деталей требуют проверки колес не в зацеплении с измерительными шестер­нями, а по размеру радиуса от оси колеса до шарика, который после­довательно вводится во впадины между зубьями. Подобная проверка дает представление о боковых зазорах между зубьями и биении делительной окружности и должна применяться в тех случаях, Когда необходимо выявить отклонения именно по этим элементам, а также при контроле зубчатых венцов, являющихся деталями эвольвентных шлицевых сопряжений.

На фиг. 29 приведен пример приспособления для контроля зубчатого венца I по отклонениям радиуса от оси до шарика, который последовательно вводится во впадины между зубьями.

Проверяемую деталь — зубчатое колесо с цилиндрическим хвостовиком — центровым отверстием А и фаской Б, являющимися ее технологической базой, устанавливают в центрах приспособления.

Сферический измерительный наконечник 1, закрепленный в по­движной каретке 2, рукояткой вводится во впадину между зубьями венца I детали, а пружиной 3 отводится в исходное нерабочее по­ложение. Перемещения каретки 2 с наконечником 1 регистрируются индикатором 4.

Проверку производят не менее, чем по 6—8 впадинам. Настройку стрелки индикатора на нулевое деление ведут по образцовой детали.

Следует отметить, что второй зубчатый венец II детали, работаю­щий как обычное цилиндрическое зубчатое колесо, проверяют обычным порядком в двухпрофильном зацеплении; контрольное приспособление для этой цели приведено выше на фиг. 7.