Учебные пособия. Обработка металлов

 Слесарное дело

 Е.М. Муравьев

Технический прогресс невозможен без и совершенствования техники измерения.

Метрология—это наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства.

Измерение — это нахождение значения физической величины опытным; путем с помощью специальных технических средств.

При измерении физическую величину сравнивают с одноименной величиной, принимаемой за единицу (длину с длиной, площадь с площадью и т.д.). Единицы физических величин регламентируются Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТ). В настоящее время рекомендуется применять во всех областях науки, техники и производства международную систему единиц СИ (система интернациональная)

Для контроля изготовления деталей, сборки и ремонта механизмов и машин используют различные измерительные средства — инструменты и приборы. К измерительным средствам относятся штангенинструменты, микрометры, калибры, лекальные линейки, поверочные плиты и др.

Основными характеристиками измерительных средств являются: деление и цена деления шкалы, начальное и конечное значения шкалы, диапазон показаний шкалы, пределы измерения.

Деление шкалы — расстояние между двумя соседними ее штрихами.

Цена деления шкалы — значение измеряемой величины, соответствующее двум соседним отметкам шкалы.

Начальное и конечное значение шкалы — наименьшее и наибольшее значения измеряемых величин, указанных на шкале прибора или инструмента.

Диапазон показаний шкалы — область значений шкалы,   ограниченная  ее  начальным   и   конечным   значениями.

Пределы измерения — наибольшая и наименьшая величины, которые можно измерить данным инструментом или прибором.

Для измерения физических величин используют различные методы. Под методом измерения понимают совокупность правил и приемов использования измерительных инструментов или приборов.

Различают прямые и косвенные методы измерения. При прямых методах измерения линейных величин размер получают непосредственно, пользуясь, например, линейкой, штангенциркулем, микрометром и т. д. При косвенных методах искомый размер получают вычислением по результатам прямых измерений. Например, размер длины окружности вычисляют по измеренному диаметру этой окружности.

Ни одно измерение не может быть произведено абсолютно точно. Даже при работе самыми точными измерительными инструментами неизбежна ошибка. Между измеренным значением величины и ее действительным значением всегда существует некоторая разница, которая называется погрешностью измерения.

Точность измерения характеризует качество измерений, отражает близость к нулю погрешности их результатов. Повышения точности измерения можно добиться путем повторного измерения с последующим определением среднего арифметического значения, полученного в результате нескольких измерений.

Линейные размеры в металлообработке принято указывать в миллиметрах без записи наименования. Если размер указан в других производных единицах, то его записывают с наименованием, например: 1 см, 1 м и т. д.

К наиболее распространенным инструментам для измерения линейных величин при обработке металлов относятся измерительные металлические линейки, штангенинструменты, микрометрические инструменты.

Измерительные металлические линейки применяются для грубых измерений. Они изготовляются с верхними пределами измерения до 150; 300; 500; 1000 мм. Цена деления может составлять 0,5 или 1 мм. Погрешность измерения 0,5 мм.

Штангенинструменты применяются для более точных измерений. К ним относятся штангенциркули, служащие для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин деталей и т. п. ( 31); штангенглубиномеры, предназначенные для измерения глубин глухих отверстий, измерения канавок, пазов, выступов ( 32); штангенрейсмусы, служащие для выполнения точной разметки и измерения высот от плоских поверхностей

Во всех указанных штангенинструментах применены нониусы, по которым отсчитываются дробные доли делений основных шкал.

Среди штангенинструментов наиболее широкое применение имеют шта н ген ц и р ку л и. Они бывают трех типов: ШЦ-1 (пределы измерений 0—125 мм и величина отсчета 0,1 мм); ШЦ-П (пределы измерений 0—200 и 0—320 мм, величина отсчета 0,05—0,1 мм); ШЦ-Ш (пределы измерений 0—500; 250—710; 320—1000; 500—1400; 800—2000 мм, величина отсчета 0,1 мм).

Если раздвинуть губки штангенциркуля на 0,1 мм, то первый штрих нониуса совпадает со вторым штрихом штанги. Если раздвинуть губки на 0,2 мм, то совпадут второй и четвертый штрихи, на 0,3 мм — третий и шестой и т. д.

Таким образом, при измерении штангенциркулем целые миллиметры отсчитываются непосредственно по шкале штанги до нулевого штриха нониуса, а дробные (в данном случае десятые) доли миллиметра — по шкале нониуса. При этом дробная величина (количество десятых долей миллиметра) определяется умножением величины отсчета (0,1 мм) на порядковый номер штриха нониуса (не считая нулевого), совпадающего со штрихом штанги. При чтении показаний штангенциркуль держат прямо перед глазами ( 34).

Штангенциркули более высокой точности отличаются от описанного градуировкой шкалы нониуса. Например, штангенциркуль с погрешностью измерений до 0,05 мм также имеет штангу с миллиметровой шкалой, а шкала нониуса длиной 39 мм разделена на 20 равных частей, и, следовательно, величина ее деления составляет 1,95 мм. В этом случае при установке на нуль первый штрих шкалы нониуса отстает от второго штриха шкалы штанги на 0,05 мм, второй штрих нониуса отстает от четвертого штриха штанги на 2X0,05=0,1 мм и т.д.

Рассмотрим устройство штангенинструментов на примере широко распространенного штангенциркуля ШЦ-I (см.  31). Он имеет, штангу /, на которой нанесена шкала с миллиметровыми делениями. На штанге имеются измерительные губки 2 и 7. По штанге перемещается подвижная рамка 3 с губками и жестко скрепленным с ней глубиномером 6. Рамка во время измерения закрепляется на штанге зажимом 4. Нижние губки 7 служат для измерения наружных размеров, а верхние 2 — внутренних.

На скошенной грани рамки-3 нанесена шкала 5, называемая нониусом. Шкала нониуса длиной 19 мм разделена на 10 равных частей, и, следовательно, величина каждого деления нониуса равна 1,9 мм (19:10=1,9). 'Разность между величинами двух делений штанги и одного деления нониуса составляет 0,1 мм" (2— 1,9 = 0,1 мм).

Правила обращения со штангенинструментами: при измерении деталей не допускать сильного зажима, так как может возникнуть перекос движка и показания будут неверными;

не допускать ослабления посадки и качки движка на штанге: это приводит к перекосу ножек и к ошибкам измерения;

категорически  запрещается   применять   штангенинструменты для измерения обрабатываемых заготовок на работающем станке;

регулярно проверять точность штангенинструмента;

по окончании работы штангенинструменты необходимо тщательно протереть, смазать и уложить в футляры;

во время хранения штангенинструментов их измерительные поверхности должны быть разъединены, а зажимы ослаблены.

Микрометрические инструменты позволяют производить измерения с погрешностью до 0,01 мм. К ним относятся микрометры для измерения наружных размеров ( 35, а), микрометры резьбовые со вставками для измерений среднего диаметра резьбы ( 35, б), микрометрические глубиномеры для измерения глубины пазов, отверстий и высоты уступов ( 35, в), микрометрические нутромеры для измерения внутренних размеров ( 35, г).

Принципиальное устройство всех указанных микрометрических инструментов основано на использовании одинакового измерительного   механизма -—микрометрического    винта.

Рассмотрим устройство наиболее распространенного микрометрического инструмента — микрометра для измерения наружных размеров с погрешностью до 0,01 мм ( 35). Он состоит из скобы / с пяткой 2 и втулки (стебля) 5, внутрь которой ввернут микрометрический винт 3; торцы пятки и микрометрического винта являются измерительными поверхностями. Винт жестко скреплен с барабаном 6. На стебле нанесена шкала с полумиллиметровыми (верхняя часть шкалы) и миллиметровыми (нижняя часть) делениями. На конической поверхности барабана также нанесена шкала, делящая окружность на 50 равных частей. Точный микрометрический винт 3 имеет шаг резьбы 0,5 мм. За один полный оборот он перемещается вдоль оси на 0,5 мм, за пол-оборота — на О.бХ'/г—О^б мм, а за одну пятидесятую часть оборота — на 0,5X "До = 0,01 мм.. Если коническая поверхность барабана микрометра разделена на 50 равных частей, то при повороте барабана на одно деление винт переместится в продольном направлении на 0,01 мм, при повороте на два деления — на 0,02 мм и т. д.

Так как излишний нажим винта на измеряемую деталь может привести к неточности измерения, для регулировки нажима микрометр имеет трещотку 7, Трещотка соединена с винтом так, что при увеличении измерительного усилия свыше 9 Н, она не вращает винт, а проворачивается с характерными щелчками. Для фиксирования полученного размера служит стопор 4.

Техника измерений микрометром заключается в следующем. Перед измерением проверяют нулевое положение микрометра. Вращением микрометрического винта за трещотку сводят измерительные поверхности до соприкосновения между собой или с установочной мерой (при пределах измерения не от нуля). Вращение прекращают после появления щелчков трещотки. Проверяют показания микрометра. Если нулевые штрихи на шкалах стебля и барабана не совпадают, то производят установку микрометра на нуль: при сведенных измерительных плоскостях стопорят микрометрический винт; отворачивают колпачок (гайку), прикрепляющий барабан к микрометрическому винту; освобождают барабан от сцепления с винтом; поворачивают его до совпадения нулевого штриха с продольным штрихом стебля и снова закрепляют барабан.

При измерении микрометр берут левой рукой за скобу, а большим и указательным пальцами правой руки вращают головку барабана до тех пор, пока измерительные поверхности микрометра не будут охватывать измеряемую часть детали. Затем вращением винта с трещоткой сводят измерительные поверхности до плотного соприкосновения их с измеряемой деталью и появления щелчков трещотки. После этого читают показания микрометра. Целые миллиметры и полумиллиметры отсчитывают по шкале стебля, а десятые и сотые доли миллиметра—по шкале скоса барабана ( 36).

Правила обращения с микрометрическими инструментами:

в процессе измерения барабан трещотки вращают плавно и не слишком быстро, так как резкая подача винта и сильный зажим измеряемой детали ведут к неправильным показаниям измерения и преждевременному изнашиванию винта;

при пользовании микрометрические   инструменты   кладут на сухую, чистую поверхность; нельзя  измерять микрометрическими   инструментами   нагретые детали, так как показания при этом  будут неточными; не   разрешается   измерять   микрометрами   грубо   обработанные и грязные поверхности деталей;

по окончании работы инструменты тщательно протирают, смазывают, стопоры ослабляют и несколько разводят измерительные поверхности;

хранят микрометрические инструменты в специальных футлярах,   в   сухих   помещениях,   при   определенной   температуре.