Лабораторная работа 1

КОНЦЕВЫЕ МЕРЫ ДЛИНЫ, ИХ УСТАНОВКА НА ЗАДАННЫЙ РАЗМЕР

Цель работы:

1. Изучить назначение мер длины.

2. Рассчитать и составить блок из концевых мер длины для заданного размера.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Плоскопараллельными концевыми мерами длины называют меры длины с постоянными значениями размеров, которые находятся между двумя параллельными плоскостями у детали, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда.

Концевые меры предназначены для передачи размеров от эталона длины до изделия, для воспроизведения и хранения единиц длины. Применяются для установки, проверки и градуировки измерительных приборов и инструментов, для проверки и установки калибров, для измерения и разметки точных изделий, при различных лекальных, слесарных, сборочных и станочных работах.

Измерительные (рабочие) поверхности концевых мер длины обладают способностью прочно сцепляться друг с другом при надвигании одной меры на другую. Эта способность, называемая притираемостью, позволяет составлять блоки из нескольких концевых мер разных размеров для получения требуемого размера. Притираемость мер объясняется их молекулярным притяжением, когда они покрыты тончайшей пленкой смазывающей жидкости (толщина не превышает 0,02 мкм). Концевые меры выпускаются наборами, которые могут состоять из 83 (набор №1), 38 (набор №2), 10 (набор №4) и так далее мер.

По точности изготовления концевые меры длины делятся на 7 классов точности, обозначаемых 00; 0; 1; 2; 3; 4; 5 (класс 00 самый точный, то есть, концевые меры в этом классе имеют самый маленький допуск на изготовление по сравнению с мерами тех же номиналов в других классах).

Первые пять классов точности (от 00 до 3) − это классы, допуск которых используется заводом, изготавливающим концевые меры. Допуск других двух классов (4 и 5) используется только при ремонте концевых мер длины с тем, чтобы по возможности дольше применять концевые меры на работах с невысокой точностью.

С целью повышения точности концевых мер длины для случая использования их в качестве образцовых помимо классов точности установлены еще и разряды концевых мер.

Разряд концевой меры характеризуется пределом допускаемой погрешности измерения (аттестации) ее длины. У нас в стране установлено 5 разрядов с 1-го по 5-й (для первого разряда наименования погрешность аттестации).

При измерении концевой меры длины с целью присвоения ей определенного разряда употребляют выражение «аттестация на разряд», потому что после такого измерения на набор концевых мер (в наборе могут быть меры только одного разряда) выдается аттестат, в котором указываются действительные отклонения каждой меры от нанесенного на ней номинального размера.

Наиболее частым материалом, используемым для изготовления концевых мер, являются хромистые стали марок 20ХГ, ХГ, IIIX15 и Х. Твердость измерительных поверхностей стальных концевых мер должна быть не менее 62 HRCЭ.

Шероховатость измерительных поверхностей концевых мер длины для того, чтобы обеспечить хорошую притираемость и износостойкость поверхностей, должна быть не более 0,063 мкм по критерию R_Z.

Концевые меры могут использоваться в виде отдельной концевой меры, в виде блока концевых мер, в том числе со специальными принадлежностями. Принадлежности выпускаются наборами, в которые входят: державки, боковички, лекальная линейка, основание.

Точностные характеристики концевых мер длины

Основными точностными характеристиками концевых мер длины являются ее срединная длина и отклонение от плоскопараллельности.

Срединная длина концевой меры определяется длиной перпендикуляра, опущенного из середины одной из измерительных поверхностей на противоположную измерительную поверхность.

Отклонение от плоскопараллельности меры называется большая по абсолютной величине положительная или отрицательная разность между длиной меры в любой точке и срединной ее длиной.

Допустимые отклонения срединной длины и допустимые отклонения от плоскопараллельности концевых мер в зависимости от установленных классов точности не должны превышать величин, указанных в таблице 2.2.

Применение концевых мер по разрядам, то есть с учетом поправок к их номинальным размерам, повышает точность измерений, а также расширяет возможность использования мер грубых классов или мер, бывших в эксплуатации и прошедших ремонт.

Поскольку разряд характеризуется погрешностью измерений концевых мер, при применении их по разряду необходимо наличие аттестата, где указывается действительная величина концевой меры с точностью до десятых долей микрона и погрешности, с которой производились измерения.

Плоскопараллельные концевые меры длины (ПКМД) выпускаются инструментальными заводами в виде прямоугольных параллелепипедов (рис.1.1, а) из закаленной хромистой стали или твердого сплава. Нерабочие грани отшлифованы, а рабочие поверхности и отшлифованы и весьма точно доведены. К рабочим поверхностям предъявляют высокие требования по шероховатости и плоскопараллельности. По ГОСТ 2789 для рабочих поверхностей концевых мер длины R_z = 0.065н-0.050 мкм.

Требования к плоскопараллельности концевых мер длины оговорены в ГОСТ 9038. В приложении 1 приведены допускаемые отклонения от плоскопараллельности для 0 - 5-го классов точности концевых мер длины.

Номинальным размером концевой меры длины является срединная длина 00', т.е. длина перпендикуляра, опущенного из середины верхней рабочей поверхности на противоположную поверхность. Допускаемые погрешности длины концевых мер зависят от класса точности мер. Для размеров до 250 мм их значения приведены в табл.1.2 и 1.4. По согласованию сторон могут быть изготовлены более точные концевые меры длины класса 00.

Инструментальная промышленность выпускает ряд наборов концевых мер в специальных футлярах.

Рис. 1.1 Плоскопараллельные концевые меры:

прямоугольный параллелепипед (а), притирка концевых мер в блок (б)

Установлены пять градаций плоскопараллельных концевых мер длины, что позволяет составлять блоки разных размеров со ступенями в 1мкм:

Таблица 1.1

Градации плоскопараллельных концевых мер длины

Градация, мм	Номинальные размеры мер, мм
0.001	От 0.991 до 1.01
0.01	От 1.00 до 1.5
0.1	От 1.00 до 2.0
0.5	От 0.5 до 25.0
10	От 10 до 100

Концевые меры с такими градациями позволяют составлять блоки с размерами через 0.001. Блок концевых мер составляют с использованием свойства притираемости поверхностей, имеющих малую шероховатость, малые отклонения от плоскопараллельности и тонкую масляную пленку на поверхности. При обычной промывке концевых мер в бензине толщина пленки приблизительно равна 0.02 мкм. Для притирки концевых мер в блок одну меру накладывают на другую со смещением и под некоторым усилием сдвигают вдоль рабочей плоскости (рис.1.1, б). Благодаря молекулярному притяжению в присутствии тонкого слоя смазки сила сцепления концевых мер (в нормальном направлении к рабочим плоскостям) может быть равна нескольким кгс. Притираемость концевых мер должна соответствовать указанной в табл. 1.2.

Усилие сдвига концевых мер, которым в установленном порядке государственный Знак качества, для 1, 2 и 3-го классов должно быть не менее 100 Н - для мер твердого сплава. Совершенно обезжиренные или покрытые толстым слоем смазки концевые меры не притираются.

Длинные концевые меры (размером более 100 мм) имеют специальные отверстия для соединения мер в блок с помощью стяжек.

Таблица 1.2

Притираемость плоскопараллельных концевых мер длины

Классы концевых мер	Притираемость концевых мер к плоским стеклянным пластинкам	Притираемость друг к другу в блок двух концевых мер размером до 100 мм
0 1,2,3	Без интерференционных полос и оттенков Без интерференционных полос с допустимостью оттенков в виде светлых пятен, наблюдаемых в белом свете	Усилие сдвига от 29.4 до 78.5 Н

Инструментальная промышленность выпускает наборы концевых мер длины из твердого сплава восьми типов:

Таблица 1.3

Наборы концевых мер

№ 1 классов	1, 2 и 3 - 83 шт.
№ 2 >>	1,2 и 3 - 38шт.
№ 3 >>	1,2 и 3 - 112шт.
№ 4 >>	0 и 1 - 10 шт.
№ 5 >>	0 и 1 – 10 шт.
№ 6 >>	0 и 1 – 19 шт.
№ 7 >>	1,2 и 3 – 4 шт.	} Защитная мера
№ 8 >>	1, 2 и 3 – 4 шт.

Промышленность выпускает наборы принадлежностей к плоскопараллельным концевым мерам длины. В ГОСТ 4119 приведены параметры и размеры принадлежностей, а так же технические требования к ним.

Материалом для изготовления ПКМД служат хромистые закаленные стали, а так же применяют твердый сплав ВК6М.

В набор принадлежностей входят державки двух типов для крепления концевых мер и блоков, применяемых при проверочных и разметочных работах, а также основание для установки блоков при разметке. Для крепления блоков, включающих концевые меры размером более 100 мм, применяют стяжки с винтами, посредством которых свинчивают меры отверткой с нормированным усилением.

В набор включены различные боковики: плоскопараллельные, радиусные, центровой и чертильный, служащие для контроля наружных и внутренних размеров и разметочных работ. Необходимый для работы боковик накладывают на концевую меру или блок и скрепляют с помощью державок или стяжек. Требования к поверхностям боковиков оговорены в ГОСТ 4119.

Концевые меры длины поверяют при нормальных условиях измерения. Методы поверки разделяют на контактные и бесконтактные. Выбор методов и средств поверки концевых мер регламентируется ГОСТ 8.166.

В табл. 1.4 приведены средства, методы и погрешности поверки мер 1 - 5-го разрядов. Для поверки концевых мер класса 0 применяют концевые меры 2-го разряда.

Концевые меры длины 1-го разряда поверяют во ВНИИМ им. Д.И.Менделеева и других метрологических институтах страны. Концевые меры длины 2-го разряда хранят и применяют в метрологических институтах страны, ЛГН и лабораториях предприятий.

На каждый поверяемый набор концевых мер длины выдается свидетельство о государственной поверке, подписанное государственным поверителем. Свидетельство снабжается приложением (аттестатом), в котором приводится действительный размер каждой концевой меры длины. По действительному размеру концевой меры можно вводить поправку в результаты измерений.

Меры длины подразделяют на образцовые и рабочие. Образцовые меры предназначены для хранения единицы длины. С их помощью производят проверку и градуировку мер низшего разряда измерительных приборов и систем. Рабочие концевые меры используют для измерения изделий, установки приборов (например, оптиметров, микрометров) на ноль при методе сравнения, для разметочных работ и т.п.

Рабочие штриховые меры длины используют в штангенинструментах, длиномерах, компараторах, универсальных измерительных микроскопах, координатно-расточных станках. Все меры подразделяют на однозначные и многозначные. Однозначная мера воспроизводит длину одного размера; например, плоскопараллельная концевая мера длины. Многозначная мера воспроизводит ряд длин различного размера; например, линейка с миллиметровыми подразделениями, шкалы микрометра.

МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

При расчете учитывают имеющиеся в наборе размеры концевых плоскопараллельных мер. Первой мерой берут ту, которая совпадает несколькими (или одной) последними цифрами с размером блока. Затем из размера блока вычитают размер выбранной меры и берут вторую меру, совпадающую несколькими (или одной) последними цифрами с остатком. Дальней­ший расчет производится в той же последовательности, что обеспечивает наименьшее количество мер в блоке: такой расчет сокращает время на составление блоков, уменьшает износ концевых мер и повышает точность блоков.

Таблица 1.7