Калибры для специальных случаев проверки

Наряду с рассмотренными выше примерами применения калиб­ров для типовых, часто встречающихся случаев измерения, пред­ставляют интерес и некоторые конструкции калибров для специальных случаев.

К их числу принад­лежат, например, калиб­ры для проверки радиу­сов сопряжения.

Контроль предельных значений радиусов сопря­жения плоских поверхно­стей производят специаль­ными шаблонами-радиусо-мерами методом покачи­вания. С обеих сторон шаблона имеются кон­трольные поверхности, радиусы которых берут равными предельным значениям проверяемого радиуса R_Б и R_м. R радиусам проверяе­мой детали подводят шаблон, поверхности АВ которого располо­жены под углом а, соответствующим углу сопрягаемых поверхностей детали (фиг. 136). Во время работы шаблон поочередно ставят его радиусными контрольными поверхностями на проверяемый радиус детали.

При радиусе, выполненном в пределах допуска, шаблон в одном случае будет заметно покачиваться, в другом устойчиво встанет по боковым плоскостям (фиг. 137). Проверку размеров углов можно производить различными универсальными средствами из­мерения. В цеховой производ­ственной практике в условиях серийного и массового произ­водства - применяют калибры, проверка которыми хотя и ме­нее точна, однако значительно проще и удобнее.

Калибры для углов строят на методе проверки световой щели, получающейся между плоскостями, образующими угол детали и шаблона. Не­совершенство органов зрения человека, их субъективность, условия освещения, чистота проверяемой поверхности и ряд других факто­ров [9] вызывают большие и нестабильные погрешности в опреде­лении наличия и величины световой щели, что определяет его недоста­точную точность и ограничивает об­ласть применения.

Угловые шаблоны применяют для контроля углов разного рода режущих инструментов: сверл, лапок конических хвостовиков инструментов (фиг. 138), уклона клина вставных ножей с рифлением, углов в плане у резцов.

Предельный угловой калибр редко применяют на производстве. Это объясняется не только неудобством такого измерения, но и отсутствием определенной системы допусков на углы.

Определение правильности угла детали предельным угловым калибром производят по положению световой щели. При последо­вательном прикладывании к углу детали двух предельных сторон калибра должно получиться разное расположение световой щели (фиг. 139): в одном случае эта щель будет внизу, у вершины угла, а в другом — у краев. Если же размеры угла детали выйдут за пределы допуска, то световая щель будет расположена одинаково: в обоих случаях или у вершины угла, или у краев.

Для проверки радиусных и угловых калибров как в изготовлении, так и в эксплуатации, применяют соответствующие контрольные калибры с повышенной точностью их изготовления.

Представляют интерес калибры для проверки размеров шпоноч­ных сопряжений, особенно сегментных шпонок и пазов.

Условием надежной работы такого соединения являются обеспе­чение в пределах заданных допусков основных размеров как самой шпонки, так и шпоночных пазов — ступицы и вала.

Шпонка должна без качки вставляться в паз вала и вы­ступать над его по­верхностью на опре­деленную высоту. Если шпонка высту­пает меньше, чем следует, это может повести к сминанию ее в работе, если же она выступает больше, то результатом будет затруднение при сборке и даже возможное отсутствие собираемости.

Следовательно, основными элементами, подлежащими контролю, являются размеры по ширине и высоте как самой шпонки, так и пазов.

Проверку толщины и высоты шпонки производят предельными скобами. Для проверки толщины служат скобы нормальной кон­струкции, для проверки высоты удобнее пользоваться скобами с удлиненной направляющей губкой (фиг. 140).

Проверка предельных размеров пазов под шпонки у валов осно­вана на визуальном методе измерения. Калибр для этой цели (фиг. 141) состоит из проходного и непроходного дисков 1 к 2, за­крепленных при помощи винтов 5 и штифтов 4 в специальной дер­жавке 3. Ширина проходного диска соответствует наименьшему предельному размеру проверяемого паза.

Наружный диаметр проходного диска принимается равным наименьшему размеру фрезы, употребляемой для обработки паза. Наружный диаметр непроходного диска существенного значения не имеет, так как он проверяет только наибольшую ширину паза и входить в паз не должен. В центре проходного диска 1 делается ступенчатое отверстие, по которому и производят измерение глу­бины паза от его края. В тех случаях, когда размер глубины паза задан размером г от противоположной образующей вала (ОСТ НКМ 4091 — фиг. 142), подсчеты размера А производят по следующей приближенной формуле:

, (35) где А — глубина паза от края; D — диаметр вала; b — ширина шпоночного паза; t — размер по ОСТ НКМ 4091.

Проверку глубины паза производят на глаз. В центре проходного диска сделано ступенчатое отверстие. Размеры отверстия d₁ и d₂ выбраны так, чтобы при правильной величине глубины А край канавки детали не доходил до образующей отверстия d₂ калибра, но перекрывал край отвер­стия d₁. Размеры отверстий d₁ и d₂ подсчитывают по формулам

(36)

(37)

где d, — диаметр диска;

d₁ — диаметр большого отверстия в диске;

d₂ — диаметр малого отверстия в диске.

При износе каждый диск можно повернуть на 120°. Для уста­новки в новом положении на дисках имеется по два запасных отвер­стия под штифт.

Для удобства работы диски мож­но укреплять на рукоятке, имеющей форму угольника. При этом не тре­буется поворачивать калибр, чтобы произвести последовательное измерение паза проходным и непро­ходным дисками.

Недостатком приведенной конструкции является трудность в определении нахождения проверяемого размера по высоте в пре­делах заданного допуска. Определение производят визуально, что не обеспечивает достаточной точности и надежности измерения.

На фиг. 143 приведен калибр, свободный от этого недостатка. Размеры Б и М от вершин рабочих выступов калибра до установоч­ных плоскостей соответственно равны большему и меньшему преде­лам размера глубины шпоночного паза, заданной от верхней обра­зующей вала. При проверке калибр поочередно вставляется своими выступами в шпоночный паз. Если глубина паза выдержана в пре­делах допуска, то вершина выступа М не касается дна паза, а вер­шина Б другого доходит до него.

Оба эти случая показаны на фиг. 144.

В первом случае калибр будет иметь некоторое, хорошо замет­ное, продольное перемещение в направлении стрелок А А. Во вто­ром — покачиваться в направлении стрелок ВВ.

Проверку ширины шпоночного паза производят двумя концами того же калибра, выполненными в размеры ПР и НЕ ширины паза детали.

Для обеспечения проверки ши­рины на всей глубине паза про­ходная сторона калибра имеет за­кругление по радиусу R.

Причиной, ограничивающей при­менение калибров, последней кон­струкции является то обстоятель­ство, что ими нельзя пользоваться, если шпоночный паз расположен на ступенчатом конце вала.

В чертежах разного рода валов часто можно встретить указа­ния, ограничивающие жестким допуском (в сотых долях милли­метра) величины сноса шпоночного паза с оси детали.

Подобные требования, как правило, не только излишни, но даже и вредны, так как они лишь усложняют технологию изготовления.

Ошибка в подобных случаях заключается в том, что не делается различия между соединением, где сопрягаемые детали могут иметь перемещение только в одном направлении, перпендикулярном стенкам шпонки, и цилиндрическим соединением, где, кроме того, может иметь место и взаимный поворот сопрягаемых деталей. Воз­можность этого поворота обеспечивает сопряжение шпоночного соединения даже в случае довольно значительного сноса паза с оси вала и делает ненужными жесткие допуски.

У вала, подготовлен­ного к сборке, т. е. со вставленной уже шпонкой, снос паза выяв­ляется только как непараллельность боковых поверхностей шпонки по отношению к линии, соединяющей среднюю точку канавки на образующей вала а (фиг. 145) с центром последнего. Величина этого перекоса Ь на высоте выступающей части шпонки определяется по формуле

(38)

где а — величина сноса;

h — высота выступления шпонки над валом;

R — радиус вала.

Из этой формулы можно сделать заключение, что снос начинает оказывать заметное влияние на сборку только при большой его вели­чине, порядка нескольких десятых миллиметра. Отсюда следует выв од и о том, что проверка величин смещения шпоночных пазов, с осей валов разного рода калибрами известных из литературы конструк­ций совершенно не обеспечивает выдерживания величины сноса в пределах, на которые они рассчитаны.

Причиной появления сноса при фрезеровании шпоночного паза является неточность установки режущего инструмента относительно станочного приспособления. Для устране­ния этой причины сноса паза рекомен­дуется монтировать на приспособлении специальный шаблон, предназначенный для правильной установки фрезы (фиг. 146).

Для того чтобы избежать при работе по­вреждения как поверхности шаблона /, так и фрезы 2, контрольную плоскость шаблона располагают на расстоянии 1 мм от рабо­чего положения торца фрезы и при уста­новке пользуются съемным щупом 3 соот­ветствующей толщины. Такая установка фрезы вполне обеспечивает точность вза­имного положения шпоночного паза и оси вала, необходимую для собираемости де­талей и делает ненужной специальную проверку.

Однако все это относится к случаю, когда на валу имеется только одна шпонка. Если шпоночных пазов будет несколько, то совершенно необходима обязательная проверка взаимного их рас­положения.

Так, соединение вала со втулкой в ряде случаев осуществляют при помощи двух шпонок, расположенных под углом 180°.

Условием правильной сборки такого соединения является должное взаимное расположение шпоночных пазов у сопрягаемых деталей.

Для проверки расположения пазов во втулке применяют калибр-пробку с двумя шпонками; для проверки расположения канавок у вала — калибр-кольцо с прорезами, в которых находятся по­движные измерительные пластины.

Так как калибр-кольцо сложно в изготовлении и неудобно для работы при противоположном расположении шпоночных канавок, целесообразнее применять специальный калибр (фиг. 147, а).

Калибр сделан в форме рамки, состоящей из двух планок 1 и двух планок 2; посредине последних расположены контрольные шпонки.

Размер А между планками 1 выполняют по максимальному раз­меру вала с учетом возможного износа измерительной скобы; размер Б берут больше диаметра вала на 1—2 мм.

При проверке калибр надевают на проверяемый вал так, чтобы контрольные шпонки располагались над шпоночными пазами вала, причем планки 1 центрируют калибр по оси вала.

Наклоняя калибр (фиг. 147, б), вводят контрольные шпонки в проверяемые шпоночные пазы. Размеры шпонок С назначаются по размерам шпоночных пазов с уменьшением на величину допу­стимого смещения последних.

Если контрольные шпонки не входят в пазы, это означает, что смещение шпоночных пазов превышает допустимый предел.

В отверстиях под шпо­ночные соединения долж­на быть проверена ши­рина bшпоночного паза (предельной пластиной обычной конструкции) и размер t от дна паза до об­разующей отверстия. Для последней проверки служит специальная предель­ная пластина (фиг. 148), одна рабочая поверхность которой сделана плоской, а другая — закругленной по радиусу.

Современные методы изготовления шпоночных пазов (протяги­вание на приспособлении с пальцем, базирующим деталь по отвер­стию) обеспечивают требуемую точность расположения шпоночного паза по оси отверстия. Однако, если существующий технологиче­ский процесс по какой-либо причине не может гарантировать тре­буемой точности расположения (например, вследствие искажений, вызываемых термической обработкой), необходимо окончательную проверку производить цилиндрической пробкой со ступенчатой шпонкой (фиг. 149).

В конических отверстиях шпоночные пазы обычно делают так, чтобы дно паза было параллельно образующей отверстия. Предельные размеры паза проверяют пластиной, а расположение паза — шпоночной конической пробкой (фиг. 150).

При изготовлении цилиндрических зубчатых колес иногда (для крупномодульных колес, при малом объеме производства) про­веряют толщину зуба путем измере­ния длины общей нормали специ­альными двусторонними скобами (фиг. 151), размеры которых могут быть подсчитаны по формулам, приведенным д-ром техн. наук Б. А. Тайцем в энциклопедическом справочнике «Машиностроение».

При проверке толщин стенок разного рода деталей находит широкое применение метод ступенчатого измерения.

Простейший случай такого измерения основан на использовании одной из по­верхностей проверяемой детали в каче­стве базы для проверки.

Калибр (фиг. 152) вставляют в отверстие проверяемой детали до упора в одну из ее поверхностей. По положению другой поверхности детали относительно измерительных ступенек пальца калибра судят о правильности размера детали по толщине.

Следует отметить, что для специальных случаев проверки, являющихся более сложными, особенно широко применяют ступен­чатые калибры в самых разнообразных конструктивных их оформ­лениях. Большое значение при этом имеет наличие в ступенчатых калибрах подвижных де­талей, облегчающих уста­новку инструмента в ра­бочее положение.

Случаев специальных измерений может быть бесконечное множество. Ниже рассматриваются лишь отдельные примеры специальных ступенчатых калибров.

Представляет интерес конструкция простого ка­либра для проверки раз­мера от оси ушка до тор­ца детали (фиг. 153).

Подвижный штифт 1 калибра имеет на конце головку с конической круговой проточкой, по­средством которой уста­навливается точно по оси ушка. Корпус 2 от руки прижимают к поверхности детали и по положению торца подвижного штиф­та относительно измери­тельных ступенек корпуса можно судить о правиль­ности проверяемого раз­мера.

На фиг. 154 приведен еще один пример, когда ступенчатым калибром просто и удобно осуществляют проверку сложного для измерения параметра — размера между двумя про­точками в отверстии.

На корпусе-ручке 1 калибра сделан кольцевой буртик с профи­лем проверяемой выточки. Такой же буртик имеет и подвижный измерительный стержень 2. При работе калибр вставляют в отвер­стие детали так, что оба буртика входят в соответствующие им ка­навки. Размер между выточками проверяемой детали определяет взаимное положение обеих частей калибра. Следовательно, по взаимному положению плоскостей торца ручки и измерительных ступенек подвижного стержня судят о правильности проверяемого размера.

К числу специальных калибров можно отнести ступенчатый калибр для измерения расстояния от оси отверстия до плоскости, приведенный на фиг. 155. Измерение здесь производится от образую­щей пальца 1, вставляемого в отверстие проверяемой детали.

Проверяемую деталь ставят на корпус 2 калибра и подвижной штифт 3 доводят до соприкосновения с образующей пальца /.

Ступенчатые калибры можно рекомендовать для измерения тол­щин деталей, форма которых не дает возможности пользоваться скобами, как, например, измерение толщины вкладыша подшип­ника (фиг. 156). Для удобства установки измерительный стержень 1 сделан отводным. При нажиме пальцем на рычажок 2 последний поворачивается вместе с осью 3, на которой нарезаны зубчики, сцеп­ляющиеся с зубчиками измерительного стержня.

В результате стержень поднимается на величину, достаточную для того, чтобы можно было надеть калибр на изделие. Пружина 4 обеспечивает контакт между штифтом 1 и деталью.

На фиг. 157 показан специальный ступенчатый калибр для измерения размера а от буртика до торца шпильки. Проверяемую деталь вкладывают в кольцо 1 и вместе с ним передвигают под из­мерительный штифт 2, который при этом несколько приподнимается. Для подъема служит рычаг 3, нажимающий одним своим концом на штифт 4, запрессованный в измерительный стержень.

В некоторых случаях специальные шаблоны приобретают такую конструктивную сложность, что их скорее можно отнести к кон­трольным приспособлениям. В конструкции таких шаблонов широко применяются различные установочные и передаточные детали, опи­санные в последующих главах.