Где и для чего используется калибры
Классификация и назначение калибров
Калибры – это измерительные инструменты, представляющие собой точную, эталонную копию одной из пары сопрягаемых деталей – винта, гайки, втулки и пр. Использование калибров позволяет объективно оценивать качество деталей, определять их годность или негодность по предельно допустимым размерам.
В настоящее время данный вид инструмента широко применяется при массовом производстве, а также для проверки деталей, у которых затруднен процесс контроля другими средствами измерения.
Преимущества и недостатки
Простота использования калибров позволяет при минимальных затратах времени определять годность контролируемых деталей. Этим обусловлены следующие преимущества применения эталонных деталей:
Недостатком данного способа является ограниченная возможность применения инструмента, например, только для одного типа, диаметра и шага резьбы. Также с его помощью невозможно определить числовое значение отклонений и для каждого из типа деталей необходим свой калибр.
В зависимости от поля допуска калибры подразделяются на:
По типу контролируемой поверхности калибры подразделяются на инструмент для гладких цилиндрических поверхностей, конусов, внутренних и наружных резьб, линейных размеров, зубчатых соединений и других параметров. Следующий критерий – это технологическое назначение измерительного инструмента. По данному критерию они подразделяются на рабочие и контрольные. Первые используются в процессе производства для контроля соответствия деталей требуемым размерам. Контрольные применяются для проверки рабочих калибров.
По количеству контролируемых элементов данный вид инструмента подразделяется на комплексный и простой. С помощью первого можно проверять соответствие нескольких поверхностей детали, простые могут измерять только одно значение. И ещё один критерий классификации – характер контакта. По данному значению калибры подразделяются на поверхностные, линейные и точечные.
ГОСТы
Термины и определения калибров регулирует ГОСТ 27284-87. Параметры калибров-пробок указаны в ГОСТ 14807-69 и ГОСТ 14827-69, калибров-скоб в ГОСТ 18358-93 и ГОСТ 18369-93. Для конусных калибров действует ГОСТ 24932-81. Также существуют и другие российские и зарубежные стандарты.
Классификация калибров для контроля деталей: особенности измерительного инструмента и ГОСТы
СОДЕРЖАНИЕ
Классификация калибров для контроля деталей: особенности измерительного инструмента и ГОСТы
В массовом и крупносерийном производствах годность деталей определяют, используя нормальные и предельные калибры. Калибром называют средство контроля, которое воспроизводит геометрию проверяемого изделия по заданным предельным линейным или угловым размерам. С помощью калибров проверяют:
В статье расскажем, какие бывают виды калибров, как с их помощью проводить измерение деталей и какие нормативные документы регулируют использование этих метрологических инструментов.
Назначение калибров
Калибры — один из первых измерительных инструментов, который применяется при производстве сопрягаемых деталей (вала и втулки, винта и гайки и пр.). Такая область применения стала причиной появления понятия взаимозаменяемости по вхождению. При этом один калибр изготавливался как точная копия детали из пары, а вторая деталь из той же пары подгонялась к нему. Однако такой способ проверки был неточным, поскольку совпадение размеров определяли субъективно, на глаз.
С ростом серийного производства родилось понятие взаимозаменяемости. Оно отражало принцип выпуска деталей, которые при произвольном сочетании в рамках двух пределов образовывали функционирующий узел. Разность двух предельных размеров получила название допуска. При этом размер, соответствующий максимальному, назвали проходным пределом, а второй, соответствующий минимальному, — непроходным.
Введение понятия допуска и расширенной классификации предельных калибров позволили объективно оценивать качество деталей, сортируя их на годные и негодные (брак). Для контроля на производстве были разработаны нормативные документы, которые охватывали широкую номенклатуру предельных калибров и обозначали размеры и точные характеристики их разновидностей (калибров-пробок, калибров-скоб, калибров-втулок), которые использовались для контроля валов, отверстий, конусов и резьбовых соединений.
Со временем калибры были заменены пневматическими, а позднее электронными измерительными приборами и контрольными приспособлениями. Так что в настоящее время предельные калибры используют для проверки только тех деталей, контроль размеров которых затруднен: валов и отверстий малого диаметра, резьбовых деталей и т. п.
Преимущества и недостатки калибров
Благодаря простоте использования определять годность деталей могут рабочие невысокой квалификации.
Калибры, виды и назначение. Контроль параметров макрогеометрии деталей калибрами
Калибры – средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным требованиям.
Калибры применяют для контроля деталей в массовом и серийном производствах. Калибры бывают нормальные и предельные.
Нормальный калибр – однозначная мера, которая воспроизводит среднее значение (значение середины поля допуска) контролируемого размера. При использовании нормального калибра о годности детали судят, например, по зазорам между поверхностями детали и калибра, либо по «плотности» возникающего сопряжения между контролируемой деталью и нормальным калибром. Оценка зазора, следовательно, результаты контроля в значительной мере зависят от квалификации контролера и имеют субъективный характер.
Предельные калибры – мера или комплект мер обеспечивающие контроль геометрических параметров деталей по наибольшему и наименьшему предельным значениям. Изготавливают предельные калибры для проверки размеров гладких цилиндрических и конических поверхностей, глубины и высоты уступов, параметров резьбовых и шлицевых поверхностей деталей. Изготавливают также калибры для контроля расположения поверхностей деталей, нормированных позиционными допусками, допусками соосности и др.
При контроле предельными калибрами деталь считается годной, если проходной калибр под действием силы тяжести проходит, а непроходной калибр не проходит через контролируемый элемент детали. Результаты контроля практически не зависят от квалификации оператора.
По конструкции калибры делятся на пробки и скобы. Для контроля отверстий используют калибры-пробки, для контроля валов – калибры-скобы.
По назначению калибры делятся на рабочие и контрольные.
Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления и приёмки. Такими калибрами на предприятиях пользуются рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК). Контрольные калибры используют для контроля жестких рабочих предельных калибров-скоб или для настройки регулируемых рабочих калибров.
Комплект рабочих предельных калибров для контроля гладких цилиндрических поверхностей деталей включает:
— проходной калибр (ПР), номинальный размер которого равен наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия;
— непроходной калибр (НЕ), номинальный размер которого равен наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.
В основу конструирования гладких калибров положен принцип Тейлора или принцип подобия, согласно которому проходные калибры должны являться прототипом сопрягаемой детали и контролировать в комплексе все виды погрешностей данной поверхности (проверка диаметра и погрешности формы, включая отклонения от прямолинейности оси отверстий). Это обеспечивает собираемость соединения. Непроходные калибры должны обеспечивать поэлементный контроль (контроль собственно размеров), следовательно, контакт между рабочими поверхностями калибров и контролируемой поверхностью должен быть точечным.
Полностью отвечающий принципу Тейлора рабочий калибр для контроля отверстия должен иметь проходную сторону в виде цилиндра с длиной, равной длине сопряжения или контролируемой поверхности (полная пробка), и непроходную сторону в виде неполной пробки в виде стержня со сферическими наконечниками. Рабочий калибр для контроля вала должен иметь проходную сторону в виде кольца с длиной, равной длине сопряжения или контролируемой поверхности, и непроходную сторону в виде скобы с ножевыми поверхностями. На практике из-за особенностей технологии изготовления и контроля часто наблюдается нарушение принципа Тейлора, например, калибры для контроля отверстий небольших диаметров изготавливают в виде полных пробок, а для контроля валов – в виде скоб.
Контроль размеров отверстий обычно производится проходными и непроходными калибрами-пробками, вставленными в общую рукоятку (рис. 3.77 а).
Калибры для валов обычно делают в виде скоб с плоскопараллельными рабочими поверхностями (рис. 3.77 б).
 б |  в |
Рис. 3.77. Эскизы калибров
Если проходной и непроходной калибры для контроля отверстий изготавливают в виде полных пробок, то непроходная пробка имеет меньшую длину, чем проходная. Для отверстий больших диаметров чаще используют калибры с рабочими поверхностями в виде неполной пробки, например листовая пробка с цилиндрическими рабочими поверхностями, причем длина рабочих поверхностей непроходной пробки существенно меньше, чем у проходной. Контроль каждой пробкой осуществляется в нескольких поперечных сечениях отверстия (контролируется как минимум два взаимно перпендикулярных сечения).
При контроле валов калибром-скобой и поверхность проверяют в нескольких сечениях по длине и не менее чем в двух взаимоперпендикулярных направлениях каждого сечения.
Если детали годные, то в соответствии с названием проходные калибры (ПР) должны проходить через контролируемые поверхности под действием собственного веса, а непроходные (НЕ) проходить не должны.
При контроле гладкими калибрами следует соблюдать ряд правил, в частности пользоваться только калибрами, предназначенными для данного случая (рабочие, как правило, используют новые проходные калибры, работники ОТК могут использовать частично изношенные калибры). Необходимо следить за чистотой измерительных поверхностей, не пытаться силой проталкивать проходные и непроходные калибры, во избежание нагрева не следует держать калибры в руках дольше, чем это необходимо.
Виды гладких нерегулируемых калибров для контроля цилиндрических отверстий и валов устанавливает ГОСТ 24851-81, в котором их различным конструктивным видам присвоены номера (1. 12) и соответствующие наименования.
Существуют три варианта исполнения гладких калибров:
2. Двухпредельные двусторонние калибры, которые несколько ускоряют контроль. Они предусмотрены для сравнительно небольших размеров: калибры-скобы до 10 мм и калибры пробки до 50 мм.
3. Односторонние двухпредельные калибры, которые компактнее и практически вдвое ускоряют контроль. Такие калибры предусмотрены для широкого диапазона размеров.
Односторонние скобы, начиная с размеров свыше 200 мм для контроля валов до 8-го квалитета включительно, обязательно должны снабжаться теплоизоляционными ручками-накладками.
Конструктивно гладкие калибры могут выполняться регулируемыми и нерегулируемыми.
Калибры для размеров свыше 500 мм, согласно ГОСТ 24852-81 применяют только для контроля деталей 9. 17-го квалитетов. Эти калибры имеют единую схему расположения полей допусков.
Для производительного и точного контроля внутренних размеров контроля калибров-скоб в процессе их доводки при изготовлении и для быстрого определения момента полного изнашивания используют гладкие контрольные калибры (рис. 3.77 в).
В комплект контрольных калибров входят три калибра, выполненные в виде шайб:
— контрольный проходной калибр (К-ПР);
— контрольный непроходной калибр (К-НЕ);
— калибр для контроля износа проходного калибра (КИ).
Контрольные калибры К-ПР и К-НЕ из-за малости допусков рабочих калибров, для контроля которых они предназначены, выполнены как нормальные, а не предельные калибры, и годность рабочих калибров определяется с применением субъективной оценки соответствия проверяемых размеров контрольным калибрам.
Калибр КИ предназначен для контроля допустимого износа проходной стороны и может рассматриваться как предельный калибр, контролирующий границу допустимого износа.
Контрольные калибры (при размерах до 180 мм можно использовать также блоки концевых мер) предназначены для ускорения проверки окончательных размеров проходной и непроходной сторон при изготовлении нерегулируемых или установке регулируемых скоб (К-ПР и К-НЕ), а также для контроля момента полного износа проходных калибров-скоб в процессе их эксплуатации (КИ).
Калибры для контроля калибров-пробок не изготавливают. Размеры калибров-пробок проверяют универсальными измерительными средствами, что для наружных поверхностей не представляет сложности.
Для всех калибров устанавливают допуски на изготовление, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашивается более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа.
Допуски на измерительные поверхности гладких калибров установлены стандартами ГОСТ 24853-81 (для размеров до 500 мм) и ГОСТ 24852-81 (для размеров от 500 мм до 3150 мм). Допуски рабочих поверхностей калибров значительно меньше допусков тех деталей, для контроля которых они предназначены, и апробированы многолетней практикой.
Для построения схем расположения полей допусков необходимо определять номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала (рис. 3.78).
Расположение полей допусков калибров по ГОСТ 24853-81 зависит от номинального размера детали (различаются схемы для размеров до 180 мм и свыше 180 мм и для квалитетов 6, 7, 8 и от 9 до 17).
Рис. 3.78. К определению номинальных размеров калибров
Стандартом установлены следующие нормы для калибров:
— Н – допуск на изготовление калибров для отверстия;
— Нs – допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями (для отверстия);
— Н1 – допуск на изготовление калибров для вала;
— Нр – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.
Износ проходных калибров ограничивают значениями:
— Y – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;
— Y1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.
Для всех проходных калибров поля допусков смещены внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и величину Z1 для калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, позволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск забракования годных деталей новым калибром.
Исполнительным называется размер калибра, по которому изготавливается калибр. При определении исполнительного размера калибра осуществляют замену номинального размера: за «новый» номинальный размер принимают предел максимума материала калибра с расположением поля допуска «в тело» детали. На чертежах рабочих калибров-пробок и контрольных калибров обозначают наибольший размер с отрицательным отклонением, равным ширине поля допуска, для калибров-скоб – наименьший размер с положительным отклонением.
Калибры широко применяют для контроля сложных поверхностей деталей, включая шлицевые и резьбовые. При этом для конструирования рабочих поверхностей калибров обязательно используют принцип Тейлора.
Например, для контроля шлицевых втулок рабочий проходной калибр изготавливают в виде шлицевого вала, что позволяет одновременно контролировать размеры по наружному и внутреннему диаметрам шлицевой втулки, а также взаимное расположение наружной и внутренней цилиндрических поверхностей втулки, шаг и направление шлиц, ширину впадин. Для контроля непроходных пределов (пределов минимума материала детали) используют комплект непроходных калибров, обеспечивающих проверку собственно размеров элементов шлицевой втулки. Диаметры контролируют пробками, причем для внутреннего диаметра применяют неполную или полную пробку, а для наружного диаметра шлицевой втулки используют неполную пробку. В комплект входит и рабочий калибр для контроля ширины шлиц.
Для контроля резьбы применяют рабочую проходную резьбовую пробку с резьбой полного профиля и длиной, равной длине резьбового сопряжения. В комплект непроходных калибров входят рабочий непроходной резьбовой калибр с укороченным профилем резьбы и уменьшенной длиной резьбовой части, а также гладкие калибры для контроля диаметра выступов. Непроходной резьбовой калибр должен свинчиваться с ответной деталью не более чем на полтора витка.
Калибры для контроля размеров деталей: классификация и правила использования
При изготовлении деталей механизмов важно, чтобы они точно подходили одна к другой, такую точность обеспечивает калибр. Рассмотрим, что такое калибры, для чего их применяют и их классификацию. Калибр в промышленности считается шаблонным инструментом, который используют при изготовлении сопрягающихся частей одного механизма.
Эти инструменты изготавливают в точности под размеры комплектующих, обеспечивают таким образом быструю сверку параметров и повышают выработку в условиях массовых производств. Каждый калибр предназначается для определенной детали, для сверки форм, фактических размеров, убеждения, что не нарушены допуски, обозначенные в чертежах. Калибры отличаются по видам изготавливаемых деталей, ими:
Назначение калибров заключается в замере правильности форм для точности сборки. Если различные части одного агрегата изготавливают на разных заводах, то важна совместимость всех деталей, а в конечном итоге — создание качественного продукта. То есть, калибры применяют для анализа соответствия деталей.
Калибровочные шаблоны бывают предельными и нормальными. У нормальных — единый размер, который получают на изготавливаемой детали. Изделие будет считаться годным, когда шаблон к нему плотно подходит. Чтобы пользоваться калибрами нормальными, контролерам необходима квалификация.
У предельных калибровочных шаблонов два размера: минимальный и максимальный. Инструменты этого типа разделены на две рабочих части: одна сторона для входа, а вторая не должна входить. Входной конец называют проходным с аббревиатурой ПР, противоположный — непроходным с аббревиатурой НЕ. Когда ПР не входит в деталь, то отверстие подгоняют под нужный размер, если НЕ проходит, то изделие бракуется. Откалиброванные детали полностью взаимозаменяемы, потому квалификация контролеров значения не имеет. Взаимозаменяемые детали легко собираются на местах сборки без необходимости пригонки.
Калибры применяют чаще в сравнении с нормальными, которыми только контролируют профильные части. Гладкими шаблонами проверяют диаметры, высоту, глубину. Шаблоны-пробки для отверстий и валов выполнены в форме стержня с цилиндрическими концами. С одного края размер наименьший, с другого — наибольший. Меньший край входит в деталь свободно. Если больший конец проходит, значит деталь бракованная.
К предельным видам относятся калибры-скобы, у которых также один конец проходной, другой непроходной; их применяют для контроля валов. Скоба на вал надевается на вал под своим весом. Если надевание происходит непроходной скобы — деталь бракуется.
Размеры калибров, которыми принято пользоваться на производстве, бывают как номинальными, так и фактическими. Это отличие объясняется тем, что шаблоны невозможно изготовить абсолютно точно, к тому же, они со временем изнашиваются. Шаблонами контролируют формы и размеры калибров, они еще называются контркалибрами. Допуски регламентируются Госстандартами.
Назначение калибров, минусы и плюсы
Калибровочные шаблоны используют для контроля, приемки и работы. Рабочим инструментом осуществляют контроль в процессе изготовления. Приемные использует заказчик. Контрольные применяют контролеры ОТК, наладчики оборудования. Ими также пользуются для установления степени износа поверхностей. Контрольные шаблоны имеют минимальные допуски, но несмотря на это, они искажают пределы допусков, поэтому становится целесообразным применять универсальные шаблоны. Это насадки, вставки в калибры-пробки по ГОСТу 5950-2000 или 801-78, изготовленные из стали У12А, У10А. Вставки диаметром больше 12 мм делают из стали 15, 20.
Недостатки калибров обусловлены отсутствием цифровых данных о размерах деталей; неизвестны погрешности измерений, так как они зависят не только от самого инструмента, но и от измеряемых деталей, шероховатости поверхностей, температурных деформаций.
Требования к калибрам
ГОСТом 2015-84 установлены требования к гладкости нерегулируемых калибров, при выборе которых исходят из принципа конструирования — подобия. Его сущность заключается в представлении формы, подобной изготавливаемой детали, которая должна точно сопрягаться с пазами, сечениями и прочими элементами в механизме агрегата. Валы проходят проверки при помощи непроходных скоб или колец, а отверстия — с помощью непроходных и проходных пробок. Отверстия проверяют при помощи пробок:
Допуски существуют в новых калибрах и контркалибрах. Когда в изношенных шаблонах допуски превышены, они бракуются и списываются. Допуски неточностей — это разница самого большого и самого малого размеров. Это значения, в пределах норм. Установленную разность исполнительных размеров изношенных колец или скоб называют допустимым износом калибра.
ГОСТы
ГОСТ 25548 82 — это действующий стандарт на территории РФ. Он определяет понятия по части эксплуатации и хранения калибров. Терминами они описываются в документации и технической литературе по стандартизации для получения положительных результатов.
Требования СТ-СЭВ-5617 соответствуют ГОСТу 272-84, что отображено в таблице: