Рис.1

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
МИКРОМЕТРИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ. СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ПОВЕРКА
1. Цель работы
Ознакомиться с устройством микрометрического инструмента, его
техническими
и
метрологическими
данными.
Произвести
измерения
микрометрическим инструментом. Поверить микрометрический инструмент.
Оформить результаты измерений протоколом установленной формы, обработать
результаты измерений, дать заключение о годности инструмента.
2. Применяемые приборы и оборудование
Микрометр гладкий типа МК по ГОСТ 6507—78, нутромер
микрометрический по ГОСТ 10—75, глубиномер микрометрический по ГОСТ 7470—
78, образцовые средства поверки по ГОСТ 17215—71, ГОСТ 15985—70 и инструкции
135—63.
3. Общие сведения
К
микрометрическим
инструментам
относятся
микрометры,
микрометрические нутромеры и микрометрические глубиномеры, применяемые для
измерений наружных и внутренних размеров, а также для измерения высот,
уступов, глубин и т. п.
Микрометры с ценой деления 0,01 мм должны изготовляться в соответствии с
требованиями ГОСТ 6507—78 следующих типов: МК —гладкие для измерения
наружных размеров изделий; -МЛ —листовые с циферблатом для измерения
толщины листов и лент; МТ — трубные для измерения толщины стенок труб; МЗ
— зубомерные для контроля длины общей нормали зубчатых колес с модулем от 1
мм; МГ — микрометрические головки; МП — микрометры для проволоки.
Существует ряд конструкций микрометров, выпускаемых зарубежными
фирмами, которые оснащают числовым механизмом. Цифровой отсчет увеличивает
точность отсчета и повышает производительность измерений.
Основные параметры и размеры микрометров типа МК должны
соответствовать требованиям табл. 1 ГОСТ 6507—78.
Микрометрические нутромеры должны изготовляться с пределами измерения 50—
75, 75—175, 75—600, 150—1250, 600—2500, 1250—4000 и 2500—6000 мм.
Нутромеры с пределом измерения до 2500 мм должны поставляться с микрометрической
головкой, а свыше 2500 мм — с микрометрической головкой, оснащенной индикатором
часового типа 0 (цена деления 0,01 мм).
Микрометрические глубиномеры выпускают двух классов точности— 1 и 2 с
пределами измерений от 0 до +150 мм, которые обеспечиваются применением
сменных измерительных стержней. Глубиномер имеет узел микрометрической
подачи, как и у гладкого микрометра. В комплект глубиномера входят
установочные меры, выполненные в виде цилиндров с отверстием и плоскими
измерительными торцами; число и размеры установочных мер зависят от числа и
размеров сменных измерительных стержней.
1
4. Порядок выполнения работы
Измерения микрометрическим инструментом. Измерительные поверхности
инструментов должны быть промыты авиационным бензином марки Б-70 и
протерты чистой мягкой хлопчатобумажной тканью. Затем по шкалам
инструмента проверяют нулевой отсчет или производят настройку на нуль шкалы.
Рис.1
При соприкосновении измерительных поверхностей микрометров между
собой или с поверхностями установочной меры нулевой штрих барабана должен
совпадать с продольной риской стебля, а скос барабана — подойти без зазора к
нулевому штриху стебля. Если штрихи не совпадают, то необходимо закрепить
микрометрический винт стопором, разъединить барабан с микровинтом, совместить
нулевое деление с продольной риской стебля, закрепить и снова поверить нулевое
положение.
Настройку головки микрометрического нутромера на нуль производят по
специальной установочной мере (рис. 1). Головку 2, соединенную с наконечником
5, помещают между рабочими поверхностями меры 1, причем измерительную
поверхность наконечника прижимают левой рукой к нижней рабочей поверхности
меры. Правой рукой, покачивая верхнюю часть головки, поворачивают барабан,
находя кратчайшее расстояние между губками меры, измерительные поверхности
головки должны касаться рабочих поверхностей меры с легким трением. После
этого микрометрический винт закрепляют зажимным винтом, а головку с
наконечником вынимают из меры. Если нулевое деление барабана не совпадает с
продольным штрихом стебля, ослабляют гайку, барабан поворачивают до
совпадения нулевого штриха с продольным штрихом стебля и снова затягивают
гайку на конце микровинта. После установки головки с наконечником на нуль,
его вывинчивают из микрометрической гильзы и к ней присоединяют
необходимое количество удлинителей для расширения пределов измерения
нутромеров.
Установку нулевого положения глубиномера осуществляют следующим
образом. В отверстие шпинделя микрометрического винта вставляют
соответствующий стержень. Основание глубиномера прижимают к плоской
стеклянной пластине либо к плоскости поверочной плиты, либо к торцевой
плоскости установочной меры. Вращая микрометрический винт за трещотку, измерительный стержень приводят в соприкосновение с поверочной плитой,
прокрутив три раза трещоткой. Если нулевой штрих барабана не установится
2
против продольной риски стебля, следует произвести установку на нуль так же,
как и у микрометров.
При отсчетах по шкалам микрометрических инструментов необходимо
руководствоваться следующими правилами: по шкале стебля отсчитывают
микрометровые и полумиллиметровые деления, расположенные левее скоса
барабана, сотые доли миллиметра определяют по штриху барабана,
совпадающему с продольной риской стебля. Если продольный штрих окажется
между штрихами шкалы барабана, на глаз оценивают часть интервала (обычно до
Vs интервала, т. е. до 0,002 мм). Скос на барабане для шкалы сотых долей
миллиметра приближает ее к шкале стебля и тем предохраняет от внесения
значительной погрешности из-за параллакса шкалы.
При измерении гладким микрометром следует руководствоваться
следующим. При измерении небольших изделий микрометр закрепляют в стойке,
а изделие держат левой рукой. Изделие вводят между измерительными
плоскостями микрометрического винта и пятки. Вращая микрометрический винт
правой рукой, при помощи трещотки приводят измерительные поверхности
микрометра в соприкосновение с изделием. Вращение прекращают после
трехкратного действия трещотки и производят отсчет по шкалам микрометра.
При измерении микрометром диаметра цилиндрической детали, ее нужно
проворачивать между измерительными поверхностями для получения правильного размера, при этом линия измерения должна быть перпендикулярна к
образующим и проходить через центр изделия. При измерении расстояния между
параллельными плоскостями линия измерения должна быть перпендикулярна к
плоскости. Если стойка отсутствует, скобу микрометра прижимают двумя
пальцами правой руки к ладони, а двумя другими пальцами (большим и
указательным) вращают микрометрический винт; изделие поддерживают левой
рукой.
Средние и большие изделия устанавливают на поверочную плиту, а
микрометр поддерживают двумя руками. При измерении отводят измерительную
поверхность микрометрического винта, помещают измеряемую деталь, слегка
прижимают пятку к поверхности изделия, а затем доводят трещоткой микровинт
да
соприкосновения с деталью, проверяют отсутствие перекоса,. стопорят микровинт
и производят отсчет. Каждый размер необходимо измерить не менее трех раз. За
результат измерения принимают среднее арифметическое трех отсчетов.
Производя измерения микрометрическим глубиномером, следует учесть,
что при ввинчивании микровинта показания не уменьшаются, как у микрометра, а
увеличиваются. Поэтому цифры на шкале стебля и барабана указаны в обратном
порядке: на стебле цифры возрастают справа налево, а на барабане- по часовой
стрелке. Измеряемую деталь устанавливают на поверочную плиту. Глубиномер
основанием устанавливают на поверхность детали. Левой рукой основание слегка
прижимают к поверхности изделия, а правой рукой при помощи трещотки в конце
хода измерительного стержня доводят его до соприкосновения с другой
поверхностью детали и закрепляют стопорное приспособление. Производят
3
отсчет по шкалам. Измеряют каждый размер не менее трех раз, а затем
подсчитывают среднее арифметическое трех отсчетов.
Перед измерением нутромер настраивают на размер контролируемой
детали, для чего от контролируемого размера необходимо отнять нижний предел
измерения микрометрической головки с наконечником и подобрать
соответствующий удлинитель (если необходимо — несколько удлинителей),
считая от большего к меньшему. Сумма нижнего предела измерения микрометрической головки с наконечником и удлинителей должна быть меньше
требуемого размера, но не более чем на разность между пределами измерения
микрометрической головки
линия
измерения
Рис.2
На рис. 2 показана схема измерения нутромером диаметра отверстия. При
измерении цилиндрического отверстия линия измерения должна располагаться по
наибольшему размеру в плоскости, перпендикулярной к оси отверстия и по
наименьшему размеру в плоскости осевого сечения. Следовательно,
микрометрическую голов ку устанавливают на такой размер, чтобы общая длина
нутромера приблизительно соответствовала номинальной длине проверяемого
изделия. Затем нутромер помещают между измерительными поверхностями
проверяемой детали.
Левой рукой измерительную поверхность наконечника прижимают к одной
из поверхностей измеряемой детали, а правой, осторожно вращая барабан,
перемещают микрометрический винт головки (слегка покачивая при этом
нутромер) до соприкосновения с поверхностью детали. Если при покачивании
нутромера ощущается легкое трение при соприкосновении измерительных
поверхностей
микрометрической
головки
с
измеряемой
деталью,
микрометрический винт закрепляют зажимным винтом. Затем проверяют усилие
покачивания, которое должно быть с легким трением, после чего нутромер
выводят из проверяемого отверстия и производят отсчет по шкалам.
Следовательно, при измерении диаметра цилиндрического отверстия
покачивание производится в плоскости его поперечного сечения (определяется
наибольший размер) и в плоскости продольного сечения (определяется
наименьший размер). Оба эти значения размера диаметра отверстия должны быть
равны
При измерении расстояния между параллельными плоскостями правильное
положение измерительных поверхностей, т. е. отсутствие перекоса обеспечивает
наименьшие показания. Результаты измерений записывают в протокол.
4
Поверка микрометра типа МК осуществляется по инструкции 135—61.
При поверке температура окружающей среды должна соответствовать указанной
в табл. 1. Микрометр и установочные меры должны быть промыты авиационным
бензином марки Б-70, протерты хлопчатобумажной салфеткой и размещены на
поверочной плите за 1 ч до проведения поверки. Микрометр, установочные и
концевые меры при поверке следует брать хлопчатобумажной салфеткой.
Таблица 1
Верхние пределы измерений микрометров, мм
Допускаемые отклонения
температуры от 20° С ° С
установочных
микрометров
мер
До 150
±4
±3
Более I5O до 500
±3
±2
»
±2
±1
500 » 1600
1. При внешнем осмотре проверяют отсутствие на наружных поверхностях
микрометра вмятин, заусенцев, ржавчины и забоин. Штрихи шкал должны быть
ровными и четкими.
2. При опробовании необходимо убедиться, что подвижные части
микрометра перемещаются легко, без заеданий, не ощущается трения барабана о
стебель, микрометрический винт легко вращается при помощи трещотки, не
Наблюдается
проскальзывания
трещотки
при
повороте
свободного
микрометрического винта, а стопор надежно закрепляет микровинт.
3. Шероховатость измерительных поверхностей микрометра определяют при
выпуске из производства микроинтерферомет- ром МИИ-4. Шероховатость
поверхностей по ГОСТ 2789—73 на базовой длине 0,25 мм Rа≤0,08 мкм.
4. Измерительное усилие микрометра может быть определено весовым и
динамометрическим методами.
При определении усилия весовым методом микрометр устанавливают
между отметками 20 и 25 мм шкалы, после чего укрепляют в жесткой стойке.
Микрометрический винт должен быть установлен вертикально. В исходном
положении измерительная поверхность микрометрического винта почти касается
плоской поверхности площадки весов. Вращая трещоткой микрометрический
винт, приводят его измерительную поверхность в контакт с плоской площадкой
весов и после проскальзывания трещотки определяют измерительное усилие по
шкале циферблатных весов.
Универсальная стойка к циферблатным весам для определения
измерительного усилия микрометров и измерительных головок состоит из
основания, стержня и кронштейна. При помощи резьбового кольца стержень
свободно может перемещаться в вертикальном направлении. Для того, чтобы он
не проворачивался вокруг своей оси, на нем имеется продольная канавка, в
которую входит конец стопорного винта. Резьбовое кольцо, перемещающее
стержень, укрепляется в отверстии крышки тремя винтами, концы которых
свободно входят в проточку кольца. В верхней части стержня жестко крепится
универсальный кронштейн, на одном конце которого имеются разжимные губки с
5
головкой зажйадного винта для крепления микрометрического инструмента, а на
другом конце — разжимное отверстие с переходными втулками и зажимным
винтом для крепления различных рычажно-зубчатых и оптических головок.
Микрометр зажимается между губками и укрепляется винтом, а затем резьбовой
втулкой опускается вместе со стержнем и кронштейном на плоскую площадку
весов до момента срабатывания трещотки, т. е. до ее проскальзывания.
Динамометрический
метод
определения
измерительного
усилия
микрометров осуществляется при помощи специальных динамометров.
Динамометр вставляют между измерительными поверхностями микрометра.
Вращая микрометрический винт за трещотку до ее проскальзывания и
поддерживая при этом динамометр, замечают, находится ли торец скоса гайки
динамометра между рисками на наконечнике, определяющем допускаемые
пределы измерительного усилия.
5. Отклонение от плоскостности измерительных поверхностей микрометров
поверяют плоскими стеклянными пластинами класса 2 (ГОСТ 2923—75).
Отклонение
от
плоскостности
не
должно
превышать
трех
интерференциональных полос (не бодее 0,9 мкм). Плоскую стеклянную
пластину ПИ60 накладывают на измерительную поверхность неподвижной пятки
либо микрометрического винта и стараются получить наименьшее число интер
ференционных полос. Определяют число полос на каждой из двух измерительных
поверхностей и выбирают худшую из них, т. е. такую, которая имеет большее
отклонение от плоскостности. Отклонение от плоскостности определяют путем
подсчета интерференционных полос или колец.
6. Параллельность плоских измерительных поверхностей микрометров с
пределом измерения до 100 мм поверяют при отпущенном стопорном винте
интерференционным методом плоскопараллельными стеклянными пластинами
(ГОСТ 1121—75) и специальными штихмассами у микрометров с пределами измерений свыше 100 мм.
Пределы допускаемых отклонений от параллельности измерительных
поверхностей микрометров не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
Таблица 2
Верхний предел
диапазона
измерениq
микрометров типа
МК,
мм
Допускаемые
отклонения
от
Допускаемое изменение
Предел допускаемой
параллельности
плоских
показаний микрометров
погрешности микрометров,
измерительных
от изгиба скобы при
мкм, для классов точности
поверхно стей, мкм, для
усилии 9,8Н
классов точности
25
1
±2
2
±4
1
1,5
2
2
2
50
±2,5
±4
2,0
2
2
75; 100
±2,5
±4
3,0
3
3
125; 150
±3,0
±5
3,0
4
4
175; 200
±3,0
±5
3,0
4
5
6
225 ; 250
±4,0
±6
4,0
6
6
275; 300
±4,0
±6
5.0
8
6
400
±5,0
±8
5,0
8
8
500
±5,0
±8
7,0
10
10
600
±6,0
±10
7,0
12
12
Плоскопараллельные пластины в зависимости от толщины бывают четырех
типоразмеров; ПМ15, ПМ40, ПМ65 и ПМ90. Рабочие размеры (толщина) пластин
отличаются друг от друга на величину, соответствующую ¼ оборота
микрометрического винта Пластины каждого типоразмера комплектуются в наборы по четыре штуки, например: 15,12; 15,25; 15,37; 15,5D и т. д.
Плоскопараллельную пластину устанавливают (зажимают) между
измерительными поверхностями микрометра и добиваются такого их взаимного
расположения, при котором была бы наименьшая сумма полос на обеих
измерительных поверхностях. Так как применяются четыре пластины, то
получается четыре суммы. Нужно выбрать наибольшую из них для
характеристики отклонения от параллельности микрометра.
Отклонение от параллельности пластин не должно превышать 0,6; 0,8 и 1,0
мкм соответственно для пластин ПМ15, ПМ40 и ПМ65, ПМ90.
7. Положение края скоса барабана относительно нулевого штриха
определяют при начальной установке микрометра. При нулевом отсчете
начальный штрих шкалы стебля должен, быть виден целиком. Расстояние от
торца конической части барабана до ближайшего края штриха не должно
превышать 0,15 мм. Для определения положения торца скоса барабана
микрометр устанавливают в нулевое положение, после чего, вращая микрометрический винт, совмещают торец барабана с краем нулевого (начального)
штриха стебля. Отсчет производят по шкале барабана.
8. Основную погрешность микрометров класса 1 определяют концевыми
мерами класса 1 или образцовыми мерами 4-го разряда, а микрометров класса 2
— концевыми мерами класса 2 или образцовыми мерами 5-го разряда. При этой
поверке следует пользоваться набором концевых мер № 20 по ГОСТ 9038—73
Перед поверкой нужно проверить нулевую установку микрометра, укрепив его в
стойке.
Основную погрешность микрометров определяют через 5 мм: по шкале
стебля и через 1/4 часть оборота шкалы барабана, т. е. по точкам, равномерно
расположенным как по шкале стебля, так и по шкале барабана микрометра.
7
Пределы
измерений микрометров,
мм
Рекомендуемые точки шкалы в которых производится поверка, мм
0-25
5,12; 10,24; 15,36; 21,5; 25,0
25-50
50-75 и т.д.
31,12;35,24; 41,36; 45,5; 50,0
55,12; 60,24; 65,36; 71,5; 75,0 и т. д
Концевые меры помещают между измерительными поверхностями
микрометра, укрепленного в стойке, и трещоткой доводят их до соприкосновения
друг с другом, а затем, прокрутив три раза трещоткой, производят отсчеты по
шкалам микрометра. Полученные показания записывают в протокол и
сравнивают с допускаемыми отклонениями.
Поверка нутромера и глубиномера
Микрометрические нутромеры поверяют по ГОСТ 17215—71, а
глубиномеры — по ГОСТ 15985—70 Нутромеры и глубиномеры поверяют так же,
как и гладкие микрометры. Некоторые отличительные особенности поверки
рассмотрены ниже.
Основную погрешность микрометрической головки нутромера и
микрометрической головки с присоединенными к ней удлинителями можно
определять на горизонтальном оптиметре или оптико-механической машине
методом сравнения с концевыми мерами 5-го разряда по ГОСТ 8.166—75.
При определении погрешности на горизонтальном оптиметре микрометрическую
головку поверяют в следующих пяти точках:
Пределы
измерений микрометров,
мм
50 и 75
150
Рекомендуемые точки шкалы в которых проводят
поверку, мм
2,50; 5,12; 7,36; 10,24; 13,00
5,12; 10,24; 15,36; 21,50; 25,00
Основную погрешность можно определять и на оптико-механической машине
методом непосредственной оценки (с учетом поправок на шкалу прибора) при
условии, что температура помещения (в котором проводится поверка) будет
находиться в пределах (20±2)°С.
Отсчеты по шкалам прибора производят после того, как изменения
показаний, наблюдаемые в отсчетном устройстве, не будут превышать 0,001 мм в
течение 10 мин.
При поверке нутромера методом сравнения прибор необходимо снабдить
сферическими наконечниками с радиусом сферы 14—20 мм, при поверке методом
непосредственной оценки — двумя плоскими наконечниками.
Основная погрешность микрометрического нутромера не должна превышать
следующих значений:
Измеряемые размеры, мм
От 50 до 125
Св 125 до 200
» 200 » 325
» 325 » 500 и т. д.
Предел допускаемой погрешности, мкм
±4
±6
±8
± 10 и т. д.
8
Изменение размера микрометрической головки при зажатом и
освобожденном стопорном винте определяют в одной из поверяемых точек путем
измерения ее размера сначала при освобожденном, а затем при зажатом
стопорном винте. Допускаемая разность размеров не должна превышать ±0,002
мм.
Отклонение от плоскостности измерительных поверхностей основания
глубиномеров определяют плоской стеклянной пластиной типа ПИ100 класса 2 по
ГОСТ 2923—75 интерференционным методом. Допускается отклонение 0,9 мкм.
Плоскую стеклянную пластину накладывают по короткому и длинному ребру
основания и определяют отклонение от плоскостности не по количеству полос на
измерительной поверхности (как у гладкого микрометра), а по прогибу
интерференционных полос. Для определения числового значения отклонения от плоскостности в микрометрах следует мысленно соединить крайние точки полосы а и b—
на рис. 3 и определить размер стрелы прогиба. Значение стрелы прогиба умножают на
длину полуволны (для белого света 0,3 мкм).
Основную погрешность глубиномеров определяют с любым из его
измерительных стержней не одним, а двумя блоками концевых мер 5-го разряда по
ГОСТ 8.166—75 одинакового номинального значения. Глубиномер и концевые
меры устанавливают на плоскую стеклянную пластину либо поверочную плиту
класса 0 и поверяют нулевую установку, а затем погрешность определяют в пяти
точках, равномерно расположенных по длине шкалы стебля и шкалы барабана
(те же точки, что и у гладкого микрометра).
Рис.3
Основная
погрешность глубиномера
указанных в табл. 3.
не должна
превышать значений,
Таблица 3
Предел допускаемой погрешности,
мкм, для класса точности
Измеряемые размеры, мм
1
До 100
Св 100
±3
±4
9
2
±5
±6
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ №1
Измерения изделий микрометрическим инструментом
3 а вод – изготовитель __________________ Заводской номер_________________
Предел измерения__________________ Концевые меры длины класса________________
Цена деления______________________ разряда________________________
Предельная погрешность измерения
Температура окружающей среды—°С
____________________________________ Номер измеряемого изделия______________
Эскиз микрометрического инструмента
Схема
измерения
изделия
1. Результаты измерений гладким микрометром и микрометрическим
нутромером
№ п/п
ОбознаСечения, перпендикулярные оси
чения
по черI
II
III
тежу
Направления
1
2
1
2
1
Предельные Заклюразмеры по
чение
чертежу, мv о годности
2
Заключение о годности________________________________________________________
Фамилия учащегося______________ Группа_______________________________________
Дата выполнения работы__________ Дата сдачи работы_____________________________
Подпись учащегося_____________ Оценка____________________
Подпись преподавателя___________________________
10
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
ИНДИКАЕОРЫ ЧАСОВОГО ТИПА.
СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ПОВЕРКА.
1. Цель работы
Ознакомиться с устройством индикаторов часового типа, их техническими и
метрологическими данными. Произвести измерения индикаторами часового типа. Поверить
индикаторами. Оформить результаты измерений протоколом установленной формы,
обработать результаты измерений, дать заключение о годности индикаторов.
2. Применяемые приборы и оборудование
Индикаторы часового типа(ГОСТ5577-68); приспособления к индикаторам, поверочная
плита(ГОСТ10905-75),центра, детали, соответствующих номеров и другие средства поверки.
3. Общие сведения
Индикаторы часового типа относятся к рычажно-механическим измерительным приборам.
Отличительной особенностью этих приборов является наличие стрелки. Принцип действия
рычажно-механических приборов основан на преобразовании незначительного
перемещения измерительного стержня при помощи передаточного механизма в более
значительное и удобное для отсчѐта перемещение стрелки по шкале.
В зависимости от устройства передаточного механизма рычажно-механические
измерительные приборы в основном можно разделить на приборы с зубчатой, рычажнозубчатой и пружинной передачей.
Индикаторы относятся к приборам с зубчатой передачей. По ГОСТ 577-68 они делятся на
два типа: ИЧ-с перемещением измерительного стержня параллельно шкале (рис.1), ИТ-с
перемещением измерительного стержня перпендикулярно шкале(рис2). Индикаторы имеют
цену деления шкалы 0,01мм и выпускаются с пределами измерения 0-5 и 0-10мм при
диаметре корпуса 60мм, а также с пределами измерения 0-2 и 0-3мм при диаметре корпуса
42мм (малогабаритные).
11
Осевой
измерительный стержень связан с радиальным измерительным стержнем
промежуточным угловым рычагом с передаточным отношением, равным 1.
Основные технические и метрологические характеристики индикаторов различных
моделей приведены в табл.1. Выпускаются также индикаторы моделей ИЧ25 и ИЧ50 с
пределом измерения 25 и 50 мм и др.
Индикаторы имеют сравнительно большие погрешности, в основном вследствие биения
триба и зазоров в его опорах. Погрешность обратного хода (реверсирования) равна для
классов 0и1 соответственно2и3мкм.
4.
Порядок выполнения работы
Измерения с помощью индикатора часового типа. Индикаторы широко используются не
только в измерительных лабораториях, но и в производственных условиях. Они применяются
для относительных измерений, т.е. для измерений методом сравнения с концевыми мерами,
либо с образцами, по которым настраивают прибор.
На рис.3 показано измерение индикатором радиального биения вала и торцевого биения
зубчатого колеса. На рисунке: 1-вал; 2,5,8-индикаторы; 3-пределы; 4-зубчатое колесо; 6валик; 7-центр.
Индикаторы, как правило, применяются в комплекте с различными приспособлениями,
стойками и штативами. Устанавливают индикатор так, чтобы линия измерения и ось
измерительного стержня совпадали, т.е. ось измерительного стержня располагалась
перпендикулярно к исследуемой поверхности либо оси. В этом случае будет соблюдѐн
принцип компарирования (принцип Аббе).
Поверка индикаторов часового типа. При проведении поверки необходимо соблюдать
следующие условия: температура окружающей среды (20±5)°С; изменение температуры в
течение 1 ч не должно превышать 2°С.
1.При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие индикатора требования
ГОСТ577-68. Штрихи и цифры должны быть чѐткими, с ровными краями. Стекло должно
быть прозрачным, чистым, без пузырей, царапин и других дефектов, искажающих отсчѐт.
Конец стрелки должен перекрывать короткие штрихи шкалы не менее чем на 0,3мм и не
более чем на 0,8мм их длины. На рабочих поверхностях прибора не должно быть царапин,
забоин и следов коррозии.
2. При опробовании необходимо убедиться, что перемещение подвижных частей
индикатора происходит плавно, без задержек и заеданий. Стрелка должна быть посажена
на ось плотно. При резких передвижениях измерительного стержня или при его остановке
стрелка не должна проворачиваться на оси. При снятии давления с измерительного стержня
вдоль оси стрелка должна возвращаться в исходное положение и в нерабочем состоянии
индикатора находиться слева от оси измерительного стержня на расстоянии 20-25 делений
у индикатора с пределом измерения 0-5 и 0-10мм и на расстоянии10-15 делений у
индикатора с пределом измерения 0-2мм.
12
При установке индикатора по указателю на любое число полных оборотов отклонение
большой стрелки от нуля не должно превышать 15 делений.
Общий ход измерительного стержня должен превышать рабочий ход не менее чем на
0,5мм у индикаторов с пределом измерения 0-5 и 0-10мм и не менее чем на 0,3мм у
индикаторов с пределами 0-2мм. Плавность перемещения измерительного стержня
определяют на приборе ППИ-3 либо на микрометрическом приспособлении медленным
перемещением микровинта. При этом наблюдают за движением стрелки, которое должно
быть без задержек и скачков.
3. Шероховатость измерительной поверхности наконечника определяют сличением с
образцами шероховатости. Она должна составлять Ra≤0,08.
4. Высоту расположения стрелки рад шкалой определяют по параллаксу стрелки
относительно штрихов шкалы, производя поворот прибора вокруг оси, параллельной
стрелке, приблизительно на угол 45°. При этом параллакс не должен превышать 0,5
деления. Высота расположения стрелки над шкалой не должна превышать 0,7мм.
5. Наибольшее измерительное усиление и колебание измерительного усилия на всѐм
пределе измерения определяют на циферблатных весах типа ВНЦ-2 при помощи
специальной стойки с микрометрической подачей.
Для того, чтобы определить измерительное усилие индикатора, его зажимают в отверстии
переходной втулки кронштейна. Затем при помощи резьбового кольца измерительный
стержень индикатора приводят в соприкосновение с концевой мерой 8-10мм, уложенной на
плоской площадке весов; при вращении резьбового кольца с начала движения стрелки и в
пределах числа оборотов индикатора определяется минимальное и максимальное усилия
пружины индикатора по показаниям стрелки весов. Таким образом, равномерно опуская
индикатор (совершая прямой ход) и поднимая его (совершая обратный ход), определяют по
шкале наибольшее и наименьшее усилия отдельно при прямом и обратных ходах
измерительного стержня.
Наибольшая разность(при прямом и обратном ходах
измерительного стержня)
наибольшего и наименьшего измерительного усилия дает колебание измерительного
усилия на всѐм пределе измерения индикатора.
Колебание измерительного усилия при изменении направления движения измерительного
стержня определяют следующим образом. Опуская с помощью кольца индикатор и
наблюдая за перемещением стрелки, производят первый отсчѐт по шкале весов
измерительного усилия при нахождении стрелки поверяемого индикатора примерно на
середине всего интервала измерения индикатора. Затем измерительный стержень
индикатора продолжают перемещать в том же направлении ещѐ на 1-2мм, после чего
изменяют направление движения индикатора, медленно поднимая его вверх и наблюдая за
стрелкой.
Второй отсчѐт измерительного усилия производят по шкале весов в тот момент, когда
стрелка вновь вернѐтся в ту же точку шкалы, где был взят первый отсчѐт.
Разность двух полученных отсчѐтов измерительного усилия при изменении направления
движения измерительного стержня.
Наибольшее измерительное усилие, колебание измерительного усилия, определѐнное
раздельно при прямом и обратном ходах, колебание измерительного усилия при изменении
направления движения измерительного стержня не должны превышать значений,
указанных в табл.2 ГОСТ577-68.
6.Изменение показаний индикатора при нажиме на стержень в направлении,
перпендикулярном
его
оси
определяют
приспособлением,
полазанным
на
рис.4а,тарированным на усилие 2-3Н (200-300гс).Индикатор должен быть укреплѐн в
жѐсткой стойке, в микрометрическом приспособлении или на приборе. При этом индикатор
устанавливают в исходное положение с предварительным перемещением (натягом)
измерительного стержня, равным 0,5 мм для индикаторов ИЧ02 и 1 мм для индикаторов
13
ИЧ05 и ИЧ10. Точную установку стрелки в исходное положение производят после одноили двукратного предварительного арретирования измерительного стержня индикатора.
Изменение показаний индикатора под действием бокового усилия определяют с четырѐх
сторон динамометрическим приспособлением (рис.4,б).
Изменение показаний индикатора при нажиме на стержень
в направлении,
перпендикулярном его оси с усилием, равным 2-2,5Н (200-250гс), не должно превышать 0,5
деления шкалы.
7.Размах показаний индикатора определяют на микрометрическом приспособлении или на
приборе так же, как и в предыдущей поверке, пятикратным
арретированием
измерительного наконечника. При арретировании измерительный стержень поднимают в
пределах 0,5-0,6 рабочего хода индикатора и свободно опускают под действием
измерительного усилия. Размах показаний определяют как разность между наибольшим и
наименьшем из десяти полученных отсчѐтов. Она не должна превышать 0,003мм.
Результаты определения размаха показаний записывают по следующей форме:
Предел
Количество
измерений
начальный
измерения
средний
конечный
размах
1
2
3
4
5
8.Основную погрешность индикатора определяют на микрометрическом приспособлении (
с использованием узла микрометрической подачи, основная погрешность которого и
мѐртвый ход не должны превышать ±0,002 мм), на приборах 2ПКИ и ППИ-3 на всѐм
пределе измерения, в пределах любого 1 мм (оборота) и на участке 0,1мм.
14
Индикаторы поверяют при помощи специального микрометра (рис.5), у которого вместо
неподвижной пятки имеются стопорный винт и втулка. Индикатор 1 помещают в
приспособление 2 и, вращая микрометрический винт 3, устанавливают стрелку индикатора
на нулевую отметку шкалы так, чтобы она расположилась параллельно линии измерения (с
наибольшим натягом). При такой установке (стрелка на нуле шкалы индикатора) против
продольной риски стебля может находиться любое оцифрованное деление шкалы барабана
микрометра. Показания индикатора сравнивают с показаниями микрометрической пары
класса 1.
Основную погрешность индикатора на всѐм пределе измерения и на одном обороте
определяют через 0,2мм при прямом и обратном направлениях, вращая микрометрический
винт только в одну сторону. Вращая его через 20 делений, следят за перемещением стрелки
по шкале. Определяют погрешность индикатора в каждой поверяемой точке и показания и
показания записывают в табл.2. В этой таблице приведены погрешности индикатора ИЧ05,
полученные при поверке на всѐм пределе измерения (наибольшая погрешность 16мкм).
Под погрешностью в каждой точке понимают разность между отсчѐтами по индикатору в
данной точке и отсчѐтом по микрометру.
Необходимо последнее показание, полученное при прямом ходе, записать как первое
показание при обратном ходе. Знак погрешности в каждой точке при обратном ходе такой
же, как если бы отсчѐт производился при прямом ходе.
Под основной погрешностью индикатора в пределах данного участка понимают сумму
абсолютных значений наибольших
положительной и отрицательной погрешностей,
выявленных на данном участке при прямом т обратном ходах измерительного стержня.
Поверку в пределах одного оборота проводят, как правило, на худшем обороте, который
выбирают на основании результатов поверки на всѐм пределе измерения (таблю3).
Наибольшая погрешность на одном обороте 10мкм.
15
Таблица 3
Номер оборота
Прямой ход
0
20
40
0
-9
-6
3
60
-3
80
-1
Отметки шкалы
Обратный ход
0
20
40
-1
-1
-2
60
-3
80
-8
0
+1
Участок 0,1мм (нормированный) выбирают, как правило, на втором обороте. Поверку на
нѐм проводят через 0,01мм при прямом и обратном направлениях (табл.4). Наибольшая
погрешность на нормированном участке 6 мкм.
9. Погрешность обратного хода (погрешность реверсированная) можно определять на
микрометрическом приспособлении или приборе ППИ-3 .
Погрешность обратного хода на микрометрическом приспособлении определяют
следующим образом. Стрелку индикатора устанавливают в нулевое положение (стрелка
расположена параллельно линии измерения ), а против продольной риски стебля
устанавливают на шкале барабана любое оцифрованное
деление. Плавно вращая
микровинт, перемещают измерительный стержень внутрь корпуса до начала пятого
оборота. При точном совмещении соответствующего штриха барабана с продольным
штрихом стебля производят первый отсчѐт по шкале поверяемого индикатора. Затем
продолжают перемещать измерительный стержень дальше внутрь корпуса; при этом
стрелка проходит ещѐ 5-10 делений шкалы, после чего медленно и плавно изменяют
направление перемещения измерительного стержня. Теперь измерительный стержень
перемещают в обратном направлении (наружу). При точном совмещении того же штриха
барабана с продольной риской стебля производят второй отсчѐт по шкале индикатора в
начале пятого оборота (данном примере предел измерения индикатора 0-5мм).
Таблица 4
Направление
хода
Прямой
Обратный
Порядковые номера штрихов нормированного участка
1
0
-2
2
-1
-3
3
-2
0
4
-2
0
5
-3
-1
6
-2
-4
7
-1
-3
8
0
-2
9
+1
-1
10
+2
+1
11
+1
-
Погрешность обратного хода будет равна разности первого и второго отсчѐтов по шкале
индикатора, полученных в одной и той же точке поверяемого индикатора при прямом ходе
измерительного стержня и после изменения направления движения измерительного
стержня.
Погрешность обратного хода (реверсирования) не должна превышать 2 и 3 мкм для
классов 0 и 1 соответственно.
Поверка индикатора часового типа на приборе ППИ-3. Поверку основной погрешности
индикатора часового типа можно производить, используя также приборы 2ПКИ и ППИ-3.В
табл.5 приведены основные технические характеристики приборов.
характеристика
Приспособление с
микрометрической
головкой класса 1
Предел измерения, мм.
Цена деления
отсчѐтного устройства,
мм.
0-25
0,01
(по шкале поверяемого
индикатора)
Увеличение
наблюдаемого
изображения
поверяемого
индикатора
1*
Таблица 5
Числовое значение характеристики для приборов
2ПКИ
0-10
0,01
ППИ-3
0-10
0,01
1*
2,6*
16
Допускаемая
погрешность
показаний, мм
±0,002
±0,002
0,003на всѐм пределе
измерения;
0,002 на любом участке
1мм.
привод
от руки
электрический
электрический
2.Результаты измерений микрометрическим глубиномером
№ п/п
Измеряемый
элемент
Предельные
размеры по
чертежу, мм
Результат
измерения
погрешность
Определение
глубины
Заключение о годности __________________________________________________________
Фамилия учащегося_____________ Группа_____________________________
Дата выполнения работы_________ Дата сдачи работы___________________
Подпись учащегося______________ Оценка____________________________
Подпись преподавателя____________________________________
Протокол № 2
Поверка гладкого микрометра
Завод-изготовитель______________
Заводской номер_____________________
Предел измерения_______________
Концевые меры длины класса__________
Цена деления___________________
разряда_____________________
Погрешность поверки____________
Температура окружающей среды_____°С
17
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4
НУТРОМЕРЫ ИНДИКАТОРНЫЕ.
СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ.ПОВЕРКА.
1. цель работы
Изучить устройство индикаторных нутромеров, их технические и метрологические данные.
Произвести измерения индикаторным нутромером. Поверить индикаторный нутромер.
Оформить результаты измерений протоколами установленной формы, обработать результаты
измерений и дать заключение о годности нутромеров.
2. Применяемые приборы и оборудование
Индикаторные нутромеры с ценой деления 0,01мм по ГОСТ868-72,приспособления к
нутромерам, поверочная плита по ГОСТ10905-75, средства поверки по ГОСТ8.099-73 и другие
рекомендуемые средства поверки.
3. Общие требования Индикаторные нутромеры применяют для измерения внутренних
размеров . Их изготовляют со следующими пределами измерения: 6-10; 10-18; 18-50; 50-100;
100-160; 160-250; 250-450; 450-700; 700-1000мм.
На рис.1 показана конструкция индикаторного нутромера для отверстий свыше 18мм. В
корпусе 12 закреплена втулка9, в которую ввернут регулируемый неподвижный
измерительный стержень 11, имеющий доведѐнную сферическую поверхность и закрепляемый
после установки на размер гайкой 10.В направляющей другого конца втулки помещѐн
измерительный стержень 14, перемещение которого через рычаг 8, вращающийся на оси, и
стержень 7, передаѐтся индикатору 1. Измерительные контакты рычага образуются
запрессованными в него шариками 13. Измерительное усилие создаѐтся совместным
действием индикатора и пружины 2. Стержень 7 заключѐн в трубку 6, на которую надевается
теплоизоляционная втулка 3. В отверстие корпуса нутромера вставлены направляющие
стержни центрирующего мостика 4. Действием пружин 5 мостик в свободном состоянии
выдвигается вперѐд до упора в ограничитель. При введении нутромера в контролируемое
отверстие центрирующий мостик, прижимаемый пружинами к поверхности отверстия,
устанавливает линию измерения в плоскости осевого сечения.
Пределы измерений, глубина измерения и перемещение измерительного стержня
нутромеров должны соответствовать указанным в табл.1 ГОСТ868-72.
18
4.Порядок выполнения работы
Измерения индикаторным нутромером производят методом сравнения. В качестве образца
для настройки могут быть применены концевые меры, установочные скобы, кольца и т.д.
Перед измерением нутромер нужно настроить на требуемый размер, т.е. установить в нулевое
положение по блоку концевых мер, соответствующему номинальному размеру
контролируемого отверстия. В зависимости от этого размера из комплекта к нутромеру
необходимо выбрать измерительный стержень нужного размера и завинтить в корпус
нутромера. Блок концевых мер класса 2 по ГОСТ 9038-73 устанавливают между боковинами и
закрепляют в державке зажимным устройством. Сменный измерительный стержень
вывинчивают до тех пор, пока стрелка индикатора не сделает одного полного оборота. Эта
операция- создание предварительного натяга прибору – обеспечивает надѐжный контакт
измерительных поверхностей пятки и измерительного стержня с деталью и гарантирует
высокую точность измерений.
При работе нутромером необходимо иметь в виду, что при увеличении размера стрелка
индикатора поворачивается против часовой стрелки, а при уменьшении- по часовой стрелке.
При установке на нуль, так же, как и при измерении, нутромер, необходимо покачивать
(рис. 2), чтобы определить его правильное положение, отвечающее наименьшему расстоянию
между боковинами 6 и 7, помещѐнными в струбцинку 8 и зажатыми стопорным винтом 9.
Этому наименьшему расстоянию, равному блоку концевых мер 10, будет соответствовать
крайнее левое положение стрелки, т.е. наименьшее показание по индикатору. К этому
делению подводят нулевой штрих шкалы индикатора 4, вращая ободок индикатора либо,
сменный измерительный стержень 2. Индикатор зажимается в корпусе нутромера стопорным
винтом 5. Более точную установку на требуемый размер осуществляют по аттестованному
установочному кольцу. При этом исключается погрешность, вносимая неточным
расположением центрирующего мостика 1. После установки сменный измерительный
стержень закрепляют контргайкой и, проверив правильность нулевой установки, переставляют
нутромер в контролируемое отверстие. Нутромер нужно поддерживать рукой за термоизолятор
3. Покачивая нутромер в отверстии, определяют отклонение от размера, на который он был
настроен.
Отклонения, полученные при прямом ходе, т.е. при вращении по часовой стрелке,
отнимают(так как измеряемое отверстие меньше настроенного размера), а отклонения,
полученные при движении против часовой стрелки, прибавляют (размер отверстия больше
настроенного размера) к блоку концевых мер.
Отверстия измеряют не менее чем в трѐх сечениях, перпендикулярных к оси отверстия, и не
менее чем в двух взаимно перпендикулярных направлениях в каждом сечении. Полученные
результаты заносят в протокол (табл.1) и определяют годность изделия. После измерения
необходимо проверить по блоку концевых мер, не сбилась ли нулевая установка нутромера.
19
Таблица 1
направление
отсчѐт
Овальность
1
1/2
60,55/60,53
0,02
2
3
1/2
1/2
60,56/60,54
60,52/60,50
0,02
0,02
сечение
конусность
бочкообразность
или вогнутость
Заключение о
годности
Схема
измерения
отверстия
Изделие
бракуется(0,04
не укладывается
в допуск)
0,04
Поверяют индикаторные нутромеры по ГОСТ8.099-73. Условия поверки должны
соответствовать нормальным условиям выполнения линейных измерений по ГОСТ8.050-73 по
IX ряду нутромеров с пределами измерений до 100мм и VIII ряду для нутромеров с пределами
измерений свыше 100мм.
Перед поверкой нутромер и принадлежности должны быть промыты чистым авиационным
бензином марки Б-70, протѐрты чистой салфеткой и разложены на поверочной плите в
помещении, где проводится поверка.
1. При внешнем
осмотре необходимо убедиться в соответствии нутромера требованиям ГОСТ868-72.
Наружные металлические поверхности нутромеров должны иметь надѐжное
противокоррозийное покрытие. На них не должно быть дефектов (забоин, трещин, следов
коррозии и т.д), влияющих на эксплуатационные свойства нутромеров либо портящих их
внешний вид.
Измерительные поверхности стержней должны быть оснащены твѐрдым сплавом. Нутромеры
должны иметь ручки из металла с малой теплопроводимостью .
2. Опробованием проверяют взаимодействие частей нутромера. Сменные измерительные
стержни должны ввинчиваться в корпус нутромера от руки и надѐжно крепиться.
Индикатор также должен быть надѐжно закреплѐн в корпусе нутромера. Перемещения
подвижного измерительного стержня нутромера и стрелки индикатора должны быть
плавными.
3. Радиусы сфер определяют предельными калибрами- радиусными шаблонами.
Измерительные поверхности стержней должны иметь радиусы сфер, указанные в табл.4
ГОСТ868-72.
4. шероховатость измерительных поверхностей стержней и опорных поверхностей
центрирующих мостиков определяют визуально сравнением с помощью лупы
увеличением2,5-4* (ГОСТ7594-75)с соответствующими образцами
шероховатости(ГОСТ9378-75). Шероховатость измерительных поверхностей стержней
должна быть не ниже Ra≤0,16мкм, а опорных поверхностей центрирующих мостиков не
ниже Ra≤0,63мкм.
5. Перемещение измерительного стержня определяют непосредственно по шкале нутромера,
установленного в микрометрическом приспособлении в начале от его крайнего положения
(с момента начала движения стрелки индикатора) до совпадения нанесѐнной на нѐм риске с
торцом корпуса нутромера и далее от этого положения до упора. Перемещение
измерительного стержня должно соответствовать значениям, приведѐнным в табл.1
ГОСТ868-72.
6. Измерительное усилие нутромера и центрирующего мостика определяют настольными
циферблатными весами типа ВНЦ-2, для чего нутромер закрепляют в стойке так, чтобы
рабочие поверхности измерительного стержня и мостика находились над плоской
площадкой весов.
При поверке измерительного усилия стержня для того, чтобы мостик 1 не соприкасался с
площадкой весов 3, на неѐ укладывают концевую меру 2 (рис.3), уравновешивают, после чего
постепенно нажимают на нее, перемещая кронштейн стойки с закреплѐнным в нѐм
нутромером. В момент, когда стрелка индикатора начала перемещаться, снимают показания по
20
шкале весов. Показания снимают также в середине и конце диапазона перемещения стрелки
индикатора.
Усилие центрирующего мостика определяют аналогичным способом с той лишь
разницей, что вместо одной меры укладывают на чашку две концевые меры одного размера
либо специальную прокладку шириной и высотой не менее 20мм, которая служит для
исключения контакта измерительного наконечника с поверхностью чашки весов.
После уравновешивания прокладки определяют усилие центрирующего мостика,
наблюдая перемещение мостика в пределах его рабочего хода.
Измерительное усилие нутромера и усилие центрирующего мостика должны
соответствовать значениям, указанным в табл.2 ГОСТ-868-72.
У нутромеров с верхним пределом измерений 450мм и более усилие центрирующего
мостика определяют, непосредственно нагружая мостик симметрично расположенными гирями
равной массы. При этом масса гирь должна быть меньше усилия, указанного в ГОСТ868-72, на
значение массы мостика (270г- у нутромера 450-700; 680г- у нутромера 700-1000).
7. Погрешность нутромера, вносимую неточным расположением центрирующего
мостика, определяют на нижнем пределе измерений. У нутромеров с верхним пределом
измерений до 250мм эту погрешность определяют по кольцу (см.приложение 2 к ГОСТ8.00973) и блоку концевых мер (ГОСТ9038-73) с боковиками. Разность размеров контролируемого
кольца и размеров блока концевых мер не должна превышать 0,02мм.
В нутромере закрепляют сменный измерительный стержень, соответствующий нижнему
пределу измерения. Номинальный внутренний диаметр кольца должен быть равен нижнему
пределу измерений поверяемого нутромера.
Разность размеров диаметра кольца и блока концевых мер, закреплѐнного между
боковинами, определяют:
Для колец диаметром до 13,5мм- на горизонтальном оптиметре с электроконтактной
головкой;
Для колец диаметром от 13,5 до 150мм- на горизонтальном оптиметре (ГОСТ5405-75) с
приспособлением для внутренних измерений;
Для колец диаметром от 13,5 до 160мм- на оптико-механической машине с
приспособлением для внутренних измерений.
Горизонтальный оптиметр с приспособлением для внутренних измерений либо оптикомеханическую машину настраивают по соответствующему блоку концевых мер, а затем
определяют диаметр кольца, т.е. разность их размеров. Указанную разность определяют также
поверяемым нутромером.
Отклонение от определѐнной разности на вышеперечисленных средствах измерений и
отклонение, отсчитанное по нутромеру, не должно превышать 1/3 деления шкалы индикатора.
У нутромеров с верхним пределом измерений более 250мм погрешность, вносимую
неточным расположением центрирующего мостика, определяют только по кольцу. Для этого
нутромер вводят в кольцо вначале с отключенным центрирующим мостиком и измеряют
диаметр отверстия в определѐнном сечении. После этого измеряют тот же диаметр с
центрирующим мостиком. Разность отсчѐтов не должна превышать 1/3 деления шкалы
индикатора.
8. Размах показаний нутромера 1 (рис.4) определяют на приспособлении с
микрометрической головкой 2 (ГОСТ6507-78). Для этого микрометрический винт головки
21
устанавливают десять раз в одно и то же положение, подводя винт каждый раз с одной и той же
стороны и производя каждый раз отсчѐт по шкале индикатора.
Наибольшая разность между показаниями нутромера определяет размах показаний и не
должна превышать 1/3 деления шкалы индикатора.
9. Основную погрешность нутромера определяют на приспособлении, что и в п.8,
методом сравнения показаний нутромера с показаниями микрометрической головки класса
точности 1. Микрометрическую головку необходимо дополнительно аттестовать на участке,
равном 9,6 мм и в девяти точках через 1,2мм и на этом участке определять основную
погрешность нутромера. Индикатор нутромера должен быть аттестован на соответствие классу
1 по ГОСТ 577-68.
Поверяемый нутромер укрепляют в приспособлении таким образом, чтобы стержень
был сосен микрометрическому винту. В начальном положении предварительно перемещают
стержень(натяг) индикатора нутромера примерно на 1мм. Затем стрелку нутромера
устанавливают на нулевой штрих шкалы. Микрометрический винт головки перемещают через
интервалы, указанные в табл.2, отсчѐт производят по поверяемому нутромеру.
Погрешность определяют при прямом ходе измерительного стержня.
Пределы
измерения
-10 10-18
18-50
50-100; 100-160;
160-250
250-450; 450-700;
700-1000
Таблица 2
Интервалы, через которые определяют основную погрешность
В пределах всего перемещения
измерительного стержня
На любом участке 1мм
На любом участке 0,1мм
0,05
0,1
0,3
0,5
0,1
0,1
0,1
0,02
-
Участки хода стержня, на которых определяют основную погрешность в пределах 1 и
0,1мм, выбирают на основании результатов определения погрешности нутромера на всѐм
пределе измерения. Эти участки должны содержать наибольшую алгебраическую разность
отклонений в показаниях нутромеров по сравнению с другими участками.
Основная погрешность нутромеров не должна превышать значений, указанных в табл.3
ГОСТ868-72.
Пример заполнения протокола по определению основной погрешности нутромеров на
всѐм диапазоне измерений приведѐн в табл.3, на участке в 1мм- в табл.4.
Поверяемые
интервалы
Отсчѐты по
индикатору
0,0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
0,0
0,298
0,600
0,898
1,200
1,497
1,800
Погрешность
поверяемого
интервала
-0,002
-0,002
-0,003
-
Поверяемые
интервалы
Таблица 3
Отсчѐты по
индикатору
2,1
2,4
2,7
3,0
3,3
3,6
3,9
2,099
2,401
2,701
3,000
3,302
3,600
3,901
Погрешность на всѐм диапазоне равна (-0,003)-(+0,002)=0,005мм.
22
Погрешность
поверяемого
интервала
-0,001
+0,001
+0,001
+0,002
+0,001
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5
РЫЧАЖНЫЕ СКОБЫ ТИПА СР. СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
ПОВЕРКА.
1. Цель работы
Изучить устройство рычажных скоб типа СР, их технические и метрологические данные.
Произвести измерения рычажной скобой. Поверить еѐ. Оформить результаты измерений
протоколами установленной формы, обработать результаты измерений и дать заключение о
годности рычажной скобы.
2.Применяемые приборы и оборудование
Рычажная скоба типа СР (ГОСТ 11098-75),концевые меры длины, класса2 (ГОСТ903873),детали, подлежащие измерению, образцовые средства поверки согласно ГОСТ8.359-79 и
другие рекомендуемые средства поверки.
3.Общие сведения
Рычажные скобы типа СР выпускаются шести пределов измерения:0-25; 25-50; 50-75; 75100; 100-125; и 125-150мм. Предел измерений по шкале отсчѐтного устройства ±0,14мм, цена
деления 0,002мм.
В отличие от рычажных микрометров скобы предназначены для измерения методом
сравнения наружных размеров и отклонения изделий от правильной геометрической формы.
Рис. 1
Отсчѐтным устройством рычажных скоб служит рычажно-зубчатый передаточный
механизм (рис1.). Перемещение подвижной пятки 2 осуществляется переставной пяткой 4 через
деталь 3 либо арретиром 10. движение подвижной пятки передаѐтся на рычаг 5 ,
заканчивающийся зубчатым сектором, находящимся в зацеплении с трибом 6. Вращение триба
передаѐтся стрелке 9, движущейся вдоль шкалы 8. Одностороннее зацепление зубчатой
передачи обеспечивается волоском 7, а измерительное усилие скобы пружиной 1.
В рычажных скобах новой конструкции применяется отсчѐтное устройство с двухрычажной
передачей (рис.2), состоящее из двухрычажной синуснокулисной передачи и представляющее
собой слегка изменѐнную конструкцию измерительного механизма однооборотной рычажнозубчатой измерительной головки 2 ИГ.
23
Рис. 2
4. Порядок выполнения работы
Измерение рычажными скобами производится методом сравнения с концевыми мерами.
Перед измерением и поверкой концевые меры и измерительные поверхности скоб промывают
бензином марки Б-70 и насухо протирают чистой мягкой тканью. Скобы должны быть
разложены на металлической плите в помещении, в котором производится поверка, и
выдержаны в нѐм не менее 1 ч. При поверки скобу следует брать за теплоизоляционные
накладки, а концевые меры и переставную пятку- полотняной либо капроновой салфеткой.
Блок концевых мер, необходимый для настройки скобы, подбирают либо по номинальному
размеру изделия, либо по среднему размеру изделия
А=Dном +(ВО+НО/2),
Где А- размер блока концевых мер; Dном – номинальный размер изделия; ВО- верхнее
отклонение ; НО-нижнее отклонение.
Настройку скоб производят по концевым мерам. Размер детали и отклонение от правильной
геометрической формы определяют, измеряя деталь (если она целендрическая) в трѐх сечениях,
перпендикулярных к оси, и в двух направлениях. Сравнивают результаты измерений с
данными чертежа либо техническими условиями на деталь и дают заключение о годности.
Действительное значение измеряемого размера
D=А+a,
Где a- величина отсчѐта по шкале скобы с соответствующим знаком.
Форма записи результатов измерений приведена в протоколе №1.
Рычажные скобы типа СР поверяют по ГОСТ8.359-79.
Температура помещения, в котором поверяют скобы, должна соответствовать требованиям
ГОСТ8.359-79.
1. При внешнем осмотре необходимо убедиться, что на наружных поверхностях скоб нет
дефектов, ухудшающих внешний вид и влияющих на их эксплуатационные качества. Наружные
металлические поверхности скоб, за исключением подвижной и переставной пяток, должны
быть окрашены или иметь антикоррозионное покрытие. Отсчѐтное устройство должно быть
закрыто чистым прозрачным стеклом без дефектов, препятствующих отсчѐту показаний или
ухудшающих внешний вид скобы.
2. При опробовании проверяют взаимодействие частей. Подвижная пятка и механизм
отсчѐтного устройства должны перемещаться плавно, без скачков и заеданий;
подвижная пятка не должна поворачиваться при перемещении. Стопорные винты
отсчѐтного устройства и переставной пятки, а также механизм отводки (арретира)
должны действовать надѐжно.
При отводе подвижной пятки стрелка должна выходить за пределы шкалы влево. Конец
стрелки должен перекрывать короткие штрихи шкалы не менее чем на 0,3 и не более 0,8 их
длины.
Скобы должны быть снабжены указателями пределов допуска. Концы указателей должны
перекрывать короткие штрихи шкалы не менее чем на 0,3-0,8 их длины.
24
3. Шероховатости измерительных поверхностей определяют визуально сравнением с
образцами шероховатости. Шероховатость измерительных поверхностей пяток должна
быть не ниже Ra≤0,04 мкм по ГОСТ2789-73.
4. Измерительное усилие скоб определяют с помощью настольных циферблатных весов
либо специальных динамометров (см.лабораторную работу №3), либо с помощью
рычажных динамометров.
Измерительное усилие и колебание его должны соответствовать значениям, указанным в
ГОСТ11098-75.
5. отклонение от плоскостности измерительных поверхностей определяют
интерференционным методом с помощью плоской стеклянной пластины, для чего
пластину накладывают на измерительную поверхность и добиваются получения
наименьшего количества интерференционных полос независимо от того, будут ли
полосы прямыми, изогнутыми, кольцевыми, их должно быть не более двух.
6. Отклонение от параллельности измерительных поверхностей скоб определяют
плоскопараллельными пластинами. Для этого пластины помещают между
измерительными поверхностями пяток при нулевом показании измерительного
устройства. Для определения отклонения от параллельности подсчитывают сумму
интерференционных полос, наблюдаемых между измерительными поверхностями пяток
и поверхностями стеклянной пластины. Допускаемые отклонения от параллельности не
должны превышать значений, указанных в ГОСТ11098-75.
7. Несоосность измерительных пяток рычажных скоб с пределами измерений до 50мм не
должна превышать 0,005мм. Еѐ определяют с помощью приспособления(рис.3),
представляющего собой цилиндр. Цилиндр насаживают одним концом на подвижную
пятку скобы так, чтобы переставная пятка входила в отверстие на другом его конце.
Если несоосность больше допускаемой, то представленная пятка в отверстие цилиндра
не войдѐт . В этом случае скобу бракуют.
8.
Размах показаний скоб с пределами измерений 0-25мм определяют путѐм
контактирования подвижной и переставной пяток, а скоб с верхним пределом
измерений свыше 25мм- путѐм неоднократного измерения концевой меры при тех
положениях стрелки на шкале: нулевом и двух крайних штрихах
Положительного и отрицательного участков. В каждом положении подвижную пятку
арретируют не менее десяти раз. Разность между наибольшим и наименьшим показаниями в
данном положении принимают за размах показаний. Он не должен превышать 1/3 цены
деления шкалы.
9. Основную погрешность скобы типа СР с ценой деления 0,002мм определяют по
плоскопараллельным концевым мерам длины 4-го разряда. Погрешность в диапазоне
измерений ± 10 дел. От нулевого штриха определяют через 5 дел, а в диапазоне
свыше±10 дел.- через 10 дел.
10.Основная погрешность скоб в интервале шкалы ±10 дел. От нулевого штриха не должна
превышать ±0,001мм, а в интервале шкалы свыше ±10 дел. От нулевого штриха не
более±0,002мм.
25
При определении основной погрешности скобы типа СР с диапазоном измерений (0-25)мм
и пределом измерения отсчѐтного устройства ±0,14мм применяют концевые меры длиной 1;
1,02;1,04; 1,06; 1,08; 1,10; 1,12; 1,13; 1,14; 1,15; 1,16; 1,18;1,20; 1,22; 1,24; 1,26; 1,28мм.
По концевой мере 1,14мм, которую помещают между измерительными поверхностями
пяток, устанавливают на отсчѐтном устройстве показание, равное нулю. Переставную пятку
закрепляют стопором. Подвижную пятку отводят арретиром, концевую меру 1,14мм удаляют, а
между измерительными поверхностями пяток последовательно устанавливают
соответствующие концевые меры. Если в начале поверяют положительный участок шкалы, то
помещают меру 1,15мм, затем 1,16мм и т.д., производя при каждой установке отсчѐт по шкале
(см. таблицу).
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ №1
Измерение деталей рычажной скобой типа СР
Завод-изготовитель____________________ Заводской номер_____________________
Предел измере6ния ____________________ Погрешность измерения_________________
Цена деления шкалы___________________ Температура окружающей среды_________ºС
Принципиальная схема скобы СР
Схема измерения деталей
Результаты измерений
Заключение о годности________________________________________________
Фамилия учащегося_________________ Группа____________________________
Дата выполнения работы______________ Дата сдачи работы_________________
Подпись учащегося___________________ Оценка___________________________
Подпись преподавателя_________________________________________________
Пример
записи результатов определения основной погрешности
скоб типа СР с диапазоном измерения 0-25мм.
Поверяемый
участок,
шкалы, дел.
0
(0+5)
(0+10)
(0+20)
(0+30)
(0+40)
(0+50)
(0+60)
(0+70)
Плоскопараллельная концевая
мера, мм
Номинальное
Действительное
значение
значение
1,14
I0=1,1408
1,15
I1=1,1504
1,16
I2=1,1613
1,18
I3=1,1810
1,20
I4=1,2003
1,22
I5=1,2198
1,24
I6=1,2410
1,26
I7=1,2600
1,28
I8=1,2805
Разность
действительных
значений мер
∆Iі=Iі-I0, мкм
0
+10,1
+21,0
+40,7
+60,0
+79,5
+100,7
+119,7
+140,2
Показания
скобы Xі , мкм
X0=0
X1=+10,0
X2=+20,2
X3=+40,8
X4=+60,8
X5=+80,0
X6=+101,0
X7=+119,7
X8=+140,0
Основная
погрешность
скобы δі=Xі-∆Iі,
мкм
0
-0,1
-0,8
+0,1
+0,8
+0,5
+0,3
0,0
-0,2
Аналогично поверяют отрицательную часть шкалы, но между измерительными поверхностями устанавливают
уже соответственно концевые меры длины 1,13; 1,12мм и т.д. Следовательно, при нулевой установке по мере
1,14мм поверяют как положительный, так и отрицательный участок шкалы.
26
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6
Головка измерительная пружинная типа ИГП (микрокатор).
Способы эксплуатации. Поверка.
1. Цель работы
Изучить устройство измерительной пружинной головки типа ИГП (микрокатора), еѐ
техниче6ские и метрологические данные. Произвести измерения деталей головки типа ИГП.
Поверить головку. Оформить результаты измерений протоколами установленной формы,
обработать результаты измерений, дать заключение о годности головки.
2. Применяемые приборы и оборудование
Измерительная пружинная головка типа ИГП (ГОСТ6933-81), стойка типа С-I или С-II по
ГОСТ 10197-70, средства поверки по ГОСТ8.248-77 и другие рекомендуемые средства поверки;
подлежащие измерению.
3. Общие сведения
Пружинные измерительные головки применяют для высокоточных линейных измерений
деталей методом сравнения с концевыми мерами и для определения отклонений изделий от
правильной геометрической формы и расположения поверхностей.
Отечественная промышленность выпускает головки, основные параметры которых должны
соответствовать ГОСТ6933-81.
Приборы с пружинными передачами обладают высокой точностью, стабильностью и
надѐжностью показаний. Они отличаются простотой конструкции и имеют повышенную
точность благодаря отсутствию погрешностей из-за мѐртвых ходов, трения и износа.
Применение плоских пружин и мембран взамен обычных опор скольжения и вращения
обеспечивает их надѐжную работу в условиях пыли , влаги и вибраций.
Чувствительным элементом головок является плоская пружина лента, закреплѐнная по
концам и скрученная в середине. Если такую пружину растягивать, то еѐ средняя часть будет
раскручиваться. Прикрепив к середине пружины стрелку и расположив рядом шкалу, можно
отсчитать по ней весьма малые перемещения.
Принцип действия головки основан на зависимости между растяжением тонкой скрученной
металлической ленты и поворотом еѐ среднего сечения относительно продольной оси.
Толщина лент, применяемых в головках, берется в пределах 4-8мкм и шириной 0,08-0,12мм.
Наиболее подходящим по прочности и упругим свойствам материалом для изготовления лент с
такими размерами является бериллиевая бронза.
На рис. 1 показана конструктивная схема узла пружинной передачи головки. Скрученная
лента 1 одним концом закреплена на неподвижной упругой пластинке 15 в точке А, а другим - в
точке В. Концы ленты крепятся штифтами. Места крепления заливаются щелочным лаком.
Пружина 7 посредствам второй плоской пружины 6 и винта 5 присоединена к верхнему концу
измерительного штока 9 и винтом 8 к каркасу 10 в средней части ленты укреплена лѐгкая
стеклянная стрелка 2 толщиной от 0,05-0,08мм. Пластинка 15 закреплена между планками 11 и
12 , прикреплѐнными к кронштейну корпуса двумя винтами 13. Винты 13 и 14(винт14
27
расположен сверху) дают возможность регулировать натяжение скрученной ленты.
Перемещение измерительного штока 9 посредством устройства из плоских пружин 6 и 7
преобразуются в растяжение ленты 1, в результате чего стрелка 2 отклонится в сторону,
поэтому по шкале можно отсчитать показания.
Для успокоения стрелки применѐн масляный демпфер, выполненный в виде втулки 3, через
которую пропущена скрученная лента 1 с направленным на ней щелочным шариком 4. масло,
находящиеся в втулке, затормаживает вращение щелочного шарика при раскручивании ленты,
что обеспечивает быстрое успокоение стрелки.
4.Порядок выполнения работы
Измерения с помощью головки типа ИГП. Высокая чувствительность механизма головки
требует бережного обращения с прибором и предохранения его от ударов, особенно по
измерительному стержню. Подъѐм и опускание6 измерительного стержня с помощью арретира
следует производить плавно. Измерительный наконечник следует снимать или устанавливать,
передвигая его только вдоль оси измерительного стержня, не допуская его поворотов на
стержне(штоке) во избежание повреждений пружинной подвески. Перед началом работы на
приборе необходимо провернуть винт влево и тем самым освободить стрелку, выведя еѐ за
левый край шкалы.
Головку укрепляют в кронштейне на стойке типа С-1 или С-II , на измерительный стержень
прибора одевают наконечник. Для измерений применяют ножевидные, плоские или
сферические в зависимости от формы детали. Измерительные наконечники должны
изготовляться типа НГ по ГОСТ11007-66; со сферической (R=5мм для головок с ценой деления
0,1-2мкм иR=1,6мм для головок с ценой деления 5 и 10 мкм), плоской (D=3мм) и
ленточной(1,6*8мм) измерительными поверхностями. Для головок с ценой деления 0,1мкм
наконечники должны быть классов: 0,2; 0,5; 1и 2 мкм- класса 1, а 5и 10 мкм класса 2.
Прибор в нулевое положение устанавливают следующим образом по чертежу измеряемой
детали или по маркировки определяют еѐ номинальные и предельные размеры и подсчитывают
размер блока из концевых мер, по которому прибор должен быть установлен на 0. при подсчѐте
размера блока следует учитывать знаки, допускаемые отклонения и пределы измерений по
шкале.
Наиболее правильной является установка на 0 по блоку с размером, соответствующим
середине поля допуска или с размером, близким к нему. Показания прибора в этом случае
равны (с учѐтом знака) отклонениям от размера блока. Класс или разряд концевых мер,
применяемых для настройки прибора( для установки на 0 шкалы), подбирают в зависимости от
требуемой точности измерения (см.таблицу).
Тип
головки
10ИГП
0,01
5ИГП
0,005
Перемещение
измерительного
стержня, мм
Тип стойки
(по
ГОСТ1019778)
Класс
концевых
мер
±0,20
Погрешности для интервалов размеров, мкм
1-3 3-6 6618- 30- 50- 8010
18
30
50
80
120
120180
5
5
5
5
5
5
5
5
5
3
3
3
3
3
3
3
5
5
3
±0,15
С-II
2ИГП
0,002
±0,06
2
1
1
1
2
2
2
2
2
2
1ИГП
0,001
±0,03
1
0,5
0,5
1
1
1
1
1
1
1
05ИГП
0,0005
±0,015
Разряд 2
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,7
0,5
С-I
28
На рисунке 2,а показана установка пружинной головки в стойке С-II, на рис.2б- настройка
прибора для измерения по концевым мерам. Блок концевых мер должен быть притѐрт к
измерительной поверхности столика 5 прибора. Винт 3 должен быть при этом отпущен и
столик вращением гайки 4 микроподачи направлен в нижнее положении. Отпустив винт 2
кронштейна на стойке и вращая поддерживающую гайку 7, опускают кронштейн 8 вместе с
головкой 1 до тех пор, пока измерительный наконечник не коснѐтся свободной измерительной
поверхности блока.
Опускать кронштейн следует плавно, не допуская удара наконечника о блок. В момент
касания наконечника стрелка прибора начнѐт перемещаться. Постепенно вращая гайку 7,
стрелку доводят примерно до 0 штриха шкалы. После этого кронштейн закрепляют в данном
положении стопорным винтом 2. Окончательная установка стрелки прибора на 0 производится
вращением гайки 4. Столик 5 вместе с блоком поднимают до тех пор, пока стрелка прибора не
совместится с нулевым штрихом шкалы. После этого винтом 3 закрепляют положение столика.
В головке для более точной установке на 0 можно немного сместить шкалу прибора.
Нулевую установку прибора проверяют, арритируя наконечник. Установив прибор на 0
арретиром 6 приподнимают наконечник прибора и, удалив блок концевых мер помещают на
его место объект измерений.
Если измеряемая деталь имеет цилиндрическую форму, то еѐ следует во избежание перекоса
при измерении плотно прижимать двумя пальцами к столику и, слегка прокатывая под
измерительным наконечником, следить за движением стрелки.
Показание прибора может быть или положительным или отрицательным соответственно
тому, сместится ли стрелка вправо или влево от нулевого штриха. Наибольшее показание
прибора (с учѐтом знака) будет соответствовать отклонению размера диаметра
цилиндрического объекта от установочной меры или блока концевых мер.
После окончания измерения проверяют, сохранилась ли нулевая установка прибора. Для
этого под измерительный наконечник снова устанавливают блок концевых мер. Ошибка в
положении стрелки не должна превышать половины деления шкалы. В противном случае
прибор снова устанавливают на 0 и измерение повторяют.
Если шкала прибора имеет указатели допусков, то их устанавливают друг от друга на
расстоянии, равном допуску, и располагают против делений шкалы, соответствующих
предельным отклонениям от размера установочной меры.
При измерении годного изделия стрелка должна находиться между указателями.
Заключение о годности детали дают, сверяя действительный размер с предельными размерами
по чертежу.
Измерительные пружинные головки типа ИГП поверяют по ГОСТ8.248-77 при условии
выполнения линейных измерений по ГОСТ8.050-73 для следующих рядов:
29
ряд
0,1-1,0
IX
2,0-10,0
XII
Все наружные поверхности должны быть очищены от пыли и смазки. Измерительные
поверхности наконечника, концевых мер и стойка должны быть промыты бензином марки Б-70
и протѐрты чистой хлопчатобумажной тканью.
1. Внешний осмотр. Наружные поверхности головки, за исключением измерительных
поверхностей, должны иметь надѐжное противокоррозийное покрытие. На наружных
поверхностях головок не должно быть дефектов, ухудшающих их внешний вид или влияющих
на их эксплуатационные качества. Лицевая сторона шкалы должна быть светлой с четкими
штрихами и цифрами. Каждое пятое деление должно быть отмечено удлиненным штрихом, а
каждое десятое – соответствующим числом. Стекло, закрывающее шкалу, должно быть
прозрачным, чистым и не иметь дефектов, препятствующих отсчѐту показаний или
ухудшающих внешний вид прибора.
2. При опробовании определяют взаимодействие частей головки. Ход движущихся частей
головки в любом положении измерительного стержня должен быть плавным и без заеданий.
Пределы перемещения шкалы при установке в нулевое положение должны составлять не менее
шести делений шкалы.
Измерительный наконечник должен надежно закрепляться на измерительном стержне, а
стрелка передвигаться свободно, без заеданий и возвращаться в исходное положение вне шкалы
слева. Измерительный стержень головки должен перемещаться плавно, без заеданий и толчков.
Высоту расположения стрелки над шкалой проверяют, наблюдая за параллаксом относительно
штрихов шкалы, при повороте прибора вокруг оси, параллельно стрелке, приблизительно на
угол 45°. При этом параллакс не должен превышать одного деления шкалы.
3. измерительное усилие головок определяют в двух крайних положениях измерительного
стержня, соответствующих наименьшему и наибольшему показаниям шкалы. Для поверки
измерительного усилия применяю настольные циферблатные весы с ценой деления 2 г. Для
пружинных головок размеров 01ИГП, 02ИГП, 05ИГП и 5 г для головок типоразмеров 1ИГП.
В кронштейн стойки С-II закрепляют головку так, чтобы измерительный стержень был
перпендикулярен поверхности чашки весов и чтобы между поверхностью чашки весов и
измерительным стержнем оставался небольшой зазор. Затем головку опускают с помощью
гайки, расположенной на стойке, до тех пор, пока стрелка прибора не придет в движение. В
этот момент отсчитывают показания по шкале циферблатных весов. Таким же образом
производят отсчет при крайнем правом положении стрелки.
Цена деления головок, мкм
Измерительное усилие можно определять с помощью приспособления и набора гирь от 1 до
500 г.
На рис. 3,а показано определение измерительного усилия при вертикальном расположении
оси головки. На рис. 3,б – при горизонтальном расположении. На гильзу микрокатора,
установленного в стойке С-II, укрепляют приспособление, к рычагу которого подвешивают
гири необходимой массы до тех пор, пока стрелка не сдвинется с места.
Усилие определяют при двух крайних показаниях шкалы головки.
30
Измерительное усилие и колебание измерительного усилия не должно превышать значение,
указанных в ГОСТ 6933-81.
4. Измерения показаний головки при нажатии на измерительный стержень в направлении,
перпендикулярном его оси, определяют при помощи динамометрического приспособления.
Головку закрепляют в стойке, на столик которой помещают концевую меру. Сферический
измерительный наконечник головки приводят в контакт с мерой. Совмещают стрелку с нулевой
отметкой шкалы.
Нажимают концом рычага приспособления последовательно с четырех сторон на
измерительный стержень головки с усилием, указанным в ГОСТ 6933-81, и наблюдают за
показанием головки.
Изменение показаний по шкале не должно превышать, указанным в ГОСТ 6933-81.
5. Шероховатость наружной поверхности гильзы определяют сравнением с образцами
шероховатости. Шероховатость Ra не должна превышать 0,63 мкм по ГОСТ 2789-73.
6. Основную погрешность головок определяют по ГОСТ 8.248-77 концевыми мерами длины
парным методом. Для головок с ценой деления 2, 5 и 10 мкм основную погрешность
определяют в трех положениях: вертикальном и двух горизонтальных.
Для головок сценой деления шкалы 0,1; 0,2; 0,5 и 1 мкм основную погрешность определяют
в вертикальном положении, если головка не работает – в горизонтальном.
Для определения основной погрешности в вертикальном положении головку со
сферическим наконечником закрепляют на вертикальной стойке С-I (для головок с ценой
деления менее 1 мкм) и С-II (для головок с ценой деления 1 мкм и более).
Концевые меры и их количество должны быть такими, чтобы поверка осуществлялась в
отметках шкалы, указанных в табл.3 ГОСТ 8.248-77. разряд мер также должен соответствовать
указанному в этой таблице.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7
ОПТИМЕТРЫ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ. НАСТРОЙКА.
СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
1. Цель работы
Изучить устройство вертикальных и горизонтальных
оптиметров, их
технические и метрологические данные. Измерить изделия оптиметрами
Оформить результаты измерений протоколами установленной формы, обработать
результаты измерений и дать заключение о годности изделия
2. Применяемые приборы и оборудование
Вертикальные и горизонтальные оптиметры, приспособления к оптиметрам
для наружных и внутренних измерений, плоскопараллельные концевые меры
длины (ГОСТ 9038—73), гладкие калибры.
3. Общие сведения
Оптиметры предназначены для линейных измерений (поверки концевых мер
длины 5-го разряда и высокоточных изделий) методом сравнения с концевыми мерами
длины 4 и 5-го разрядов
31
Краткие технические данные оптиметров приведены в табл 1
Оптиметры с ценой деления шкалы 0,001 мм нормально работают в помещении
с температурой воздуха (20±2)°С и относительной влажностью не более 80%, а
оптиметры с ценой деления шкалы 0,0002 мм — при температуре (20±1)°С
Конструктивная схема оптиметра построена на использовании принципа
автоколлимации в сочетании с качающимся зеркалом Этот принцип основан на
свойстве объектива превращать пучок лучей, исходящих из источника света,
расположенного в фокусе объектива, в пучок параллельных лучей и затем собирать
этот пучок, отраженный плоским зеркалом, в том же фокусе
Применение оптического рычага дает возможность удлинить большое плечо
рычага, не увеличивая при этом габаритных размеров прибора и его массы
Практически, не имея массы, оптический рычаг может быть удлинен в небольшом
пространстве путем повторного зеркального отражения
Основным узлом оптиметров является оптиметровая часть, заключенная в
согнутую под углом 90° оптическую трубку.
Оптическая схема оптиметра показана на рис 1 Лучи света попадают в систему
оптиметра через осветитель, отражаясь от зеркала 6 и призмы 7. Призма смещена в
отношении оптической оси системы так, что лучи света, отраженные от нижней
наклонной поверхности призмы, попадают в систему оптиметра уже заведомо
смещенными в отношении главной оптической оси. В фокальной плоскости объектива
2, перпендикулярно к оптической оси, расположена сетка 4 Сетка представляет собой
стеклянную плоскопараллельную пластинку со шкалой и индексом, причем деления
шкалы, смещенное в отношении центра пластинки, нанесены на одной ее половине (со
стороны осветительной призмы), а индекс — на другой. Центр сетки и фокус объектива 2 должны совпадать Лучи света, отраженные призмой 7, освещают шкалу,
проходят через угловую призму 3, объектив 2 и параллельным пучком падают на
зеркало 1. Вследствие явления автоколлимации отраженный от зеркала / поток
лучей объективом 2 спроецирует изображение шкалы на окулярную сетку 4 по
другую сторону оптической оси симметрично самой шкале.
Таблица I
Чистовое значение параметра для оптиметров
Параметр
вертикальных
Цена деления
горизонтальных
0,001
0,001
0,0002
0,001
±0,1
±0,1
±0,025
±0.1
180
200
160
500
длин
-
-
-
13,5— 400
диаметров
-
-
-
13,5—150
-
-
-
1—13,5
Диапазон показаний, мм
Верхний предел измерения наружных
размеров, мм
Пределы измерения внутренних
размеров, мм.
а) с помощью приспособлений с
дугами:
б) с помощью электроконтактной
головки
32
Измерительное усилие, при
измерениях, Н, не более
наружных
внутренних
Пределы регулирования
измерительного усилия, Н
Погрешность показания из
мерительного устройства на любом
участке шкалы, мкм:
от 0 до 0,06 мм
св. ±0,06 мм
2,0
2,0
-
2,0
-
-
-
2,5
-
-
0,5—1,5
-
±0,2
-
±0,2
±0,3
-
±0,3
±0,2
±0,3
от 0 до 0,015 мм
-
-
±0,07
-
св. ±0,015 мм
-
-
±0,1
-
-
-
-
Погрешность показаний при
внутренних измерениях с помощью
электроконтактной головки, мкм
Предел основной допускаемой
погрешности измерения, мкм
Наибольшая масса измеряемой детали,
кг
±0,2
±(0,4+L/200) ±(0.1+L/500)
3
3
3
10
В таблице L — измеряемая длина в миллиметрах
В окуляр 8 наблюдают не саму шкалу, а, ее изображение. Зеркало 1
опирается на три шариковые опоры, одна из которых — измерительный штифт 9
Осевое перемещение измерительного штифта приводит к наклону зеркала l на
некоторый угол θ и соответственно перемещению изображения шкалы в фокальной
плоскости по отношению к неподвижному указателю. Шторками 5 устанавливаются
пределы измерения изделия.
Рис.1
33
Перемещение изображения шкалы пропорционально перемещению
измерительного штифта
Механические и оптические соотношения всей рычажно-опти-ческой системы
оптиметра подобраны таким образом, что видимое в окуляр смещение шкалы на
одно деление соответствует осевому перемещению измерительного штифта на
0,001 мм
Суммарное увеличение оптиметра u=iv, где v — увеличение окуляра,
принимаемое обычно равным 12, i — передаточное отношение рычажно-оптической
системы, равное 80 Следовательно, и u= 960, т е при перемещении измерительного
штифта (наконечника) на 1 мкм изображение шкалы сместится на одно деление,
которое в поле зрения представляется равным примерно 1 мм (0,96 мм),
На рис 2 показан вертикальный оптиметр ОВ-1 Он состоит из трубки 9, в
которой смонтирована рычажно-оптическая система, н вертикальной стойки
Трубка оптиметра укреплена в кронштейне 13, перемещение которого по
вертикальной колонке 12 осуществляется гайкой 15 Положение кронштейна на. колонке фиксируется винтом 14, а положение трубки оптиметра в кронштейне —
винтом 10 Осевое перемещение измерительного стержня с наконечником 7
осуществляется арретиром 8 На основании 1 стойки смонтирован измерительный
стол, состоящий из микрометрической винтовой пары — винта и гайки 2, осуществляющих
перемещение
верхней
плоскости
стола
6.
Положение
микрометрического винта фиксируется стопором 3 Верхняя плоскость стола
опирается на винты 4, с помощью которых она устанавливается перпендикулярно к
линии измерения. Винты укреплены в основании стола 5. Шкалу оптиметра
наблюдают через окулятор 11/.
Усовершенствованной моделью оптиметра ОВ-1 является экранный оптиметр. В
нем вместо окуляра применяют экран, на который проецируется шкала прибора, и по
шкале отсчитывают показания прибора. Несколько изменена и оптическая схема
прибора.
Горизонтальный оптиметр ИКГ представлен на рис. 3
Оптиметр имеет основание 1 с регулировочными винтами 2.
В основании укреплен
горизонтальный вал 5. Вдоль
вала перемещаются- крон- ' штейны 6 и 20 с пинолью 9 и
трубкой оптиметра 18. Пиноль и трубка оптиметра
укрепляются в кронштейнах стопорными винтами 10 и 19
соответственно. Перемещения измерительного стержня
пиноли с наконечником
12 осуществляются узлом
микрометрической подачи 5, а положение измерительного
стержня фиксируется стопором 7.
Рис.2
34
Положение измерительного стержня пиноли по отношению линии измерения регулируется винтами 11, находящимися в вертикальной и горизонтальной плоскостях
Осевое перемещение измерительного стержня трубки оптиметра осуществляется
арретиром 17. Предметный стол 13 смонтирован на основании прибора. Вращая маховик 4, можно перемещать предметный стол вверх и фиксировать положение
стопорным винтом 3. Можно поворачивать стол эксцентриком 15 вокруг
горизонтальной оси на некоторый угол, рукояткой 16 вокруг вертикальной оси, а
рукояткой 14 перемещать верхнюю плоскость стола в плоскости, перпендикулярной к
линии измерения.
Горизонтальный оптиметр ИКГ-3 имеет более жесткое и массивное основание и
предметный стол Перемещение верхней плоскости стола осуществляется узлами
микрометрической по- дачи, а перемещение измерительной и пинольной бабок —
реечной подачей. В оптиметре расширены пределы измерения, произведены и
другие усовершенствования.
Рис.3
4. Порядок выполнения работы
Настройка вертикального оптиметра Перед измерением на оптиметре
необходимо отрегулировать измерительные наконечники, и настроить оптиметры на
нужный размер
Выбор наконечников зависит от формы изделия и необходимости иметь
наименьший контакт измерительного наконечника с поверхностью изделия с тем,
чтобы уменьшить влияние погрешности формы на погрешность измерения, для
получения более достоверного результата измерения В вертикальном оптиметре
используют измерительные сферические, плоские и ленточные наконечники по ГОСТ
11007—66
При измерении цилиндрических деталей С номинальными размерами,
равными или большими 3—5 мм, целесообразно применять сферические
35
наконечники радиусом 10—14 мм, а с номинальными размерами, равными или
меньшими 3—5 мм, — плоские измерительные наконечники
На вертикальном оптиметре могут сочетаться измерительные поверхности
сферического наконЪчника с ребристой или плоской поверхностью стола, два
сферических наконечника, плоский наконечник с плоским либо с ребристым
столом
Изделия на вертикальном оптиметре измеряют, как правило на плоско'м либо ребристом столе, а
концевые меры длины поверяют на наклонном столике со сферическим наконечником.
Верхняя плоскость основного стола 6 (см. рис. 2) должна быть
перпендикулярна к оси измерительного стержня, или параллельна плоскости
наконечника, в чем необходимо убедиться перед началом работы. Если
поверхность стола перекошена по отношению к линии измерения, ее необходимо
установить правильно.
Для проверки взаимной перпендикулярности плоскости стола и оси
перемещения измерительного штифта на штифт надевают плоский наконечник 7
диаметром не менее 3 мм и устанавливают трубку оптиметра 9 (см. рис. 2) так,
чтобы измерительная
Рис.4
ось проходила через центр стола (через середину центрального, ребра).
Определяют размер и характер перекоса в направлении, перпендикулярном к оси
вращения 0В (на рис. 4 А и В — регулировочные винты стола, О — шаровая
опора). Для этого-концевую меру размером 5—10 мм 4-го разряда устанавливают
на столе в положение 1, т.е. перпендикулярно к линии ОВ а край наконечника
устанавливают на край меры и отсчитывают показания по шкале. Подняв
арретиром измерительный наконечник, поворачивают меру на 180°, устанавливают
ее в положение II, стараясь также установить меру по прямой, перпендикулярной
к воображаемой прямой ОВ, и снова отсчитывают показания.
Абсолютное значение разности между отсчетами (с учетом их знаков) при
положениях I и II Меры и является перекосом в направлении, перпендикулярном
к оси 05, устраняемым вращением регулировочного винта Л Направление вращения
регулировочного винта определяется по разности отсчетов если разность отсчетов
(положения I—II) отрицательная, то винтом А стол надо поднимать, если разность
отсчетов положительная, то стол следует опускать.
Размер h в мкм, на который поднимается или опускается стол, определяют по
формуле
h=40n/d,
где п — перекос стола, мкм; d — диаметр наконечника, мм
36
Перекос стола устраняют следующим образом. Приподняв арретиром
измерительный наконечник, перемещают меру на середину стола, следя при этом за
показаниями шкалы оптиметра Винтом А опускают или поднимают стол на
размер h и закрепляют винты.
Также устраняют перекос в направлении, перпендикулярном к оси .вращения
О А винтом В, помещая концевую меру сначала в положение III, т е. около винта
В, а затем в положение IV. По окончании регулировки снова проверяют
правильность установки стола во всех направлениях Если показания по шкале
одинаковы, то стол установлен правильно
Перекос стола может быть настолько велик, что для его устранения
необходимо кроме регулировочных винтов применять и микрометрическую подачу
измерительного стола.
Поясним установку стола на конкретном примере. Возьмем измерительный
наконечник диаметром 8 мм. Отсчет при положении I составляет —2 мкм, при
положении II —48 мкм.
Разность п = —2—(—48) = +46 мкм, отсюда
h=(40*46)/8=+230 мкм
Результат получился положительным, следовательно винтом А нужно
опустить стол на 230 мкм Стол опускают дважды, для чего меру помещают под
наконечник оптиметра и поднимают шкалу до +100 мкм, вращая
микрометрический винт подъема стола, а затем винтом А опускают стол на 200
мкм, т е до показания шкалы оптиметра— 100 мкм
Вращая микрометрический винт, снова поднимают шкалу примерно до
деления +30, а винтом Л опускают стол еще до 30 мкм, т. е почти до нулевого
показания шкалы.
Настройка вертикального оптиметра с круглым накладным столиком
со сферической опорой. Если один сферический наконечник находится на
измерительном стержне, а другой — на накладном круглом столике, их следует
установить соосно На плоский стол оптиметра помещают круглый накладной
столик и слегка притирают его к поверхности основного стола. Для фиксации
положения круглого столика на него накладывают установочную сетку с
четырьмя регулировочными винтами (по два, диаметрально расположенных). Для
того, чтобы обеспечить центрирование круглого накладного столика, винты
установочной сетки должны быть вывинчены одинаково В этом убежда-ются
предварительно, перевернув сетку. Затем сеткой покрывают стол оптиметра и
привинчивают винты к боковой поверхности стола. Следовательно, сместить
накладной столик в плоскости основного стола и одновременно иметь его
фиксированное положение, можно только при одинаковом вращении двух диаметрально расположенных винтов. Этим обстоятельством и пользуются при
регулировке двух сферических наконечников.
Отжимая стопорный винт 14 (см. рис. 2) на кронштейне и вращая гайку /5,
опускают кронштейн с трубкой оптиметра до соприкосновения сферических
наконечников оптиметра и столика. Остающийся между сферическими
наконечниками небольшой просвет можно ликвидировать с помощью
37
микрометрической подачи стола, для чего отжимают стопорный винт 3 и вращая
гайку 2, приводят обе сферические поверхности в соприкосновение и по шкале
оптиметра устанавливают ее изображение в среднее положение. Затем винт 3
зажимают.
Правильность
взаимного
расположения
наконечников
можно
проверить по
движению
шкалы,
вращая два
диаметрально
рас
положенных регулировочных винта сетки в одну сторону. При
этом все четыре винта должны быть плотно привинчены к боковой поверхности
стола.
Регулировочные
винты
сетки
вращают
в
том
направлении,
1
при вращении в котором происходит подъем изображения шкалы. Тогда нижний
наконечник,
в
контакте
с
которым
находится
верхний, перемещаясь со столиком по поверхности основного стола, будет поднимать
верхний наконечник. При подъеме измерительного штифта 9 (см. рис.1) зеркало 1
поворачивается, а следовательно и поднимается шкала. Когда верхние точки
наконечников соприкоснутся, шкала совершит максимальный подъем,
т. е. против указателя шкалы установится максимальная точка
подъема. Максимальную точку возврата шкалы нужно зафиксировать, прекратив
вращение
регулировочных
винтов
сетки.
Вот
поэтому и говорят, что при регулировке двух сферических наконечников на
соосность ищут максимальную точку возврата шкалы. Если регулировочные винты
продолжать
вращать
в
том
же
направлении, то наконечник оптиметра, пройдя максимум, начнет опускаться; то
же
самое
произойдет
и
со
шкалой.
Те
же
операции проводят и с другой парой винтов. Теперь сферические
наконечники установлены соосно.
После регулировки наконечников отжимать стопорный винт . 14
кронштейна нельзя, чтобы не сбить настройку. Трубку оптиметра можно
перемещать за счет ее смещения в отверстии кронштейна при отжатом стопорном
винте 10 (см. рис. 2).
Измерения на вертикальном оптиметре производят, как правило, на основном
плоском столе либо на ребристом столике оптиметра. Круглый накладной столик,
о настройке которого шла речь выше, применяется для проверки концевых мер
длины. Перед измерениями на измерительный стержень оптиметра надевают
соответствующий наконечник 7 (см. рис. 2) и укрепляют на трубке оптиметра
арретир 8.
Измерения на оптиметрах производят методом сравнения с концевыми
мерами длины путем контакта измерительного наконечника с поверхностью
концевых мер, по которым шкала устанавливается в нулевое положение.
На нужный размер оптиметр настраивают концевыми мерами, равными
номинальному размеру измеряемой детали.
Стол оптиметра, наконечник и концевые меры тщательно промывают
бензином марки Б-70 и протирают мягкой тканью. Концевые меры притирают
друг к другу, а затем нижней измерительной плоскостью блока притирают к столу
оптиметра. Вращая зеркало 6 осветителя (см. рис. 1)/ направляют лучи света в
38
осветительную систему оптиметра. В оптиметрах с проекционным экраном
включают освещение. Отпустив стопорный винт 3 (см. рис. 2) и вращая гайку 2,
переводят стол в самое нижнее положение, а затем, отпустив стопорный винт
кронштейна 13 и вращая гайку крепления кронштейна 15, переводят трубку
оптиметра в нижнее положение до соприкосновения измерительного наконечника 7
с верхней поверхностью блока.
Момент касания наконечника будет заметен по 'движению изображения
шкалы. Опускать трубку оптиметра с кронштейном следует гайкой 15. Это
предохраняет оптиметр и плоскость стола от повреждения. Кронштейн следует
опускать плавно, не допуская удара наконечника о блок. При этом необходимо следить, чтобы торцовая плоскость гайки 15 все время соприкасалась с кронштейном,
поддерживая его. Постепенно вращая гайку 15, опускают трубку оптиметра и
подводят нулевой штрих шкалы к неподвижному указателю. После этого
кронштейн закрепляют стопорным винтом 14.
Окончательно приводят шкалу в нулевое положение следующим образом:
несколько раз осторожно, плавно арретируют измерительный стержень на
поверхность блока концевых мер; отпускают стопорный винт микрометрической
подачи и, вращая гайку 2 (см. рис. 2) устанавливают нулевое деление шкалы против
неподвижного указателя. После этого винтом 3 фиксируют положение стола.
Несколько раз арретируют измерительный стержень, проверяя нулевую установку.
Установив окончательно шкалу на нуль, арретиром 5 отводят наконечник и, убрав
со стола блок концевых мер, вместо него устанавливают объект измерения.
Отпускают арретир и помещают наконечник на поверхность детали. При контакте
наконечника с поверхностью детали изображение шкалы сместится относительно
указателя. Смещение нулевого (или принятого за нулевой) штриха шкалы
относительно неподвижного указателя является отклонением измеряемого размера
от размера блока концевых мер. Отклонение может быть положительным и
отрицательным.
Если деталь имеет цилиндрическую форму, то во избежание перекоса следует плотно двумя
пальцами правой и левой руки прижимать ее к столу и, прокатывая под наконечником, следить
за движением шкалы. Наибольшее показание по шкале будет соответствовать размеру диаметра
изделия.
В каждой точке отсчет следует производить не менее трех раз, принимая за
результат среднее арифметическое значение. Измерения производят в трех
сечениях, перпендикулярных к оси детали и двух взаимно перпендикулярных
направлениях.
Действительный размер диаметра пробки будет равен размеру блока
концевых мер и показанию прибора с учетом знака.
Деталь снимают со стола, отведя арретиром наконечник. Снова
устанавливают под наконечник блок концевых мер. Арре-тируя несколько раз,
проверяют не сбилась ли нулевая уста- новка. Ошибка в положении нулевого
штриха допускается не более ±0,2 мкм.
39
Рис 5
Показания по шкале отсчитывают по отношению к неподвижному указателю,
а десятые доли деления, т. е. десятые доли микрометра, отсчитывают на глаз,
мысленно разделив интервал между делениями на десять частей.
Измерения можно производить не только на плоском, но и на ребристом столе. В этом
случае меру и деталь следует располагать поперек стола. Среднее ребро столика должно быть
расположено под измерительным наконечником оптиметра.
Настройка горизонтального оптиметра (рис. 5, а, б ) . Для измерений на
горизонтальном оптиметре наконечники выбирают так, чтобы контакт между
изделием и наконечником был наименьшим. Поэтому при измерении изделий с
плоскими поверхностями следует пользоваться сферическими наконечниками, а
при измерении изделий с цилиндрическими поверхностями диаметром до 3—5
мм — плоскими или ленточными наконечниками. Как правило, в горизонтальном
оптиметре используют либо два сферических наконечника, либо два плоских.
Наконечники надевают на -измерительные штифты пиноли и трубки оптиметра и
устанавливают их соосно.
В случае применения двух плоских или ленточных наконечников их
измерительные поверхности должны быть установлены параллельно друг к другу.
После надежного закрепления наконечников на измерительных штифтах 11,
пинольную 9 и измерительную 5 бабки сдвигают по направляющим станины /,
вращая маховики 8 и 15 соответственно так, чтобы между наконечниками можно
было установить концевую меру от 1 до 2 мм. Закрепляют бабки стопорными
винтами 7 и 16 и регулируют положение наконечников, наблюдая за движением
изображения шкалы в поле зрения окуляра оптиметра 17. Микрометрическим
винтом 2 пиноли 3 при отжатом стопорном винте 4 устанавливают изображение
40
шкалы приблизительно на нулевое деление, закрепляют стопорный винт 4 пиноли
и находят минимальное расположение наконечников. Для этого, наблюдая в
окулятор, следует поочередно поворачивать отверткой регулировочные винты 10
до тех пор, пока не получится наименьший отсчет по шкале. Если окажется, что
при вращении регулировочных винтов 10 не хватит пределов шкалы, необходимо,
отжав стопорный винт 4, микрометрической подачей привести шкалу в нулевое
положение, снова зажать стопорный винт и продолжать вращать винты как
вертикально, так и горизонтально расположенные, добиваясь наименьшего
показания по шкале. На этом регулировку плоских наконечников можно считать
законченной.
Регулировку двух сферических наконечников производят аналогично с той
лищь разницей, что вращение регулировочных винтов 10 пиноли следует
прекратить, когда по шкале прлучится наибольший отсчет. Движение
измерительного наконечника и шкалы такое же, как и при настройке
вертикального оптиметра, но ось здесь расположена горизонтально.
Измерения наружных размеров на горизонтальном оптиметре проводят
методом сравнения с концевыми мерами. Концевые меры подбирают по
номинальным размерам изделия. Бабки с трубкой оптиметра и пинолью
перемещают вдоль • станины на такое расстояние, чтобы концевая мера 13
была свободно размещена между наконечниками. Мера должна быть
установлена на глаз посередине «плавающего» столика и закреплена струбциной 12, а сам «плавающий» столик — посередине основного стола оптиметра.
Оставив бабки незакрепленными, вводят концевую меру на линию измерения
при помощи механизма стола (см рис. 5,5). Освободив винт 20 и поворачивая
маховик 21, поднимают стол 6 (см. рис. 5, а) на требуемый уровень и закрепляют его; затем микрометрическим винтом 18 перемещают верхнюю часть
стола так, чтобы середина меры стала против наконечников. После этого
перемещают бабку с пинолью до соприкосновения наконечника пиноли с
измерительной поверхностью меры и закрепляют ее зажимным винтом 7 (рис.
5,а). Измерительную бабку перемещают до соприкосновения наконечника с
концевой мерой и закрепляют зажимным винтом 16. Отжимают стопорный винт
4 и микрометрическим винтом 2 устанавливают изображение шкалы
приблизительно на нулевое деление и закрепляют винт 4. При этом необходимо
следить за тем, чтобы во время подачи микрометрического винта, стопорный
винт был отжат.
Концевую меру устанавливают на линию измерения оптиметра. Для этого
стол с концевой мерой маховичком 19 при открепленном стопоре 22
поворачивают до тех пор, пока в окуляре оптиметра не будет наблюдаться
наименьший отсчет по шкале В этом положении стопор 22 закрепляют Затем
маховичком 14 поворачивают стол и определяют минимальный отсчет по
шкале.
Положение концевой меры считается правильным, если при качании и
повороте стола получается один и тот же отсчет в пределах 0,2 мкм. При таком
положении концевой меры вращением микрометрического винта 2 при
отжатом винте 4 изображение шкалы устанавливают на нулевое деление и
41
закрепляют винт 4. Если при этом будет наблюдаться небольшое смещение
изображения шкалы, его устраняют тем же микрометрическим винтом, либо
принимают его за нуль. В правильности установки на нулевое деление следует
убедиться, произведя трехкратное арретирование.
После соответствующей выдержки при определенной температуре
концевую меру снимают и на стол помещают измеряемое изделие. Если
изделие имеет форму плитки, т. е. имеет плоские поверхности, то для
нахождения наименьшего отсчета маховичками 14 и 19 по шкале находят
минимальную точку возврата шкалы. Полученный отсчет будет представлять
собой разность размеров измеряемого изделия и концевой меры.
Необходимо иметь в виду, что при изменении положения наконечников в
процессе измерения их нужно отводить арретиром оптиметра, а не вытягивать
меру либо деталь, находящиеся под действием наконечников, с линии измерения.
При измерении цилиндрических деталей, например, различных валиков,
калибров-пробок, ось калибра может быть параллельна плоскости стола
(горизонтальна) и перпендикулярна к плоскости стола (вертикальна). В первом
случае после того как калибр, закрепленный на столе, введен между наконечниками 11, перемещают стол в вертикальном направлении до получения наибольшего
отсчета и закрепляют в этом положении; затем вращают стол маховичком 14, т. е.
в горизонтальной плоскости до получения наименьшего отсчета. Эти действия
повторяют до тех пор, пока наибольший отсчет при перемещении стола в
вертикальном направлении и наименьший отсчет при вращении стола не будут
совпадать в пределах 0,2 мкм. Полученный отсчет покажет разность размеров
измеряемого калибра и концевой меры, по которой производилась настройка
шкалы оптиметра.
Во втором случае, когда калибр установлен в вертикальном положении,
наибольший отсчет получают, перемещая стол вдоль горизонтальной плоскости
микрометрическим винтом 18, а наименьший, перемещая стол вокруг
горизонтальной оси с помощью маховичка 19.
При измерении внутренних размеров на горизонтальном оптиметре в
качестве образцовой меры применяют скобу, составленную из блока концевых
мер и специальных боковичков, притираемых к блоку с обоих концов, и
закрепляемую в специальной державке.
Измерения проводят в следующем порядке. На измерительных штифтах
трубки оптиметра и пиноли закрепляют плоские наконечники и устанавливают их
параллельно друг другу, как было описано выше. К горизонтальному оптиметру
прилагают специальное приспособление ИП-8 для измерения внутренних размеров
деталей с гладкими поверхностями, которое состоит из двух держателей,
измерительных дуг и арретира (см. рис. 5, а).
В комплект приспособления входят две пары измерительных дуг: одна —меньшего размера—
для измерения внутренних диаметров от 13,5 до 26,5 мм; вторая —большего размера —для измерения
внутренних диаметров от 26,5 мм.
На трубку оптиметра и пиноль надевают до упора и закрепляют винтами
держатели вместе с установленными на них дугами. Кронштейны сдвигают так,
чтобы выступ дуги держателя пиноли вошел в паз дуги держателя трубки
42
оптиметра. Если при этом обнаружится перекос, надо освободить зажимные винты "и повернуть держатели так, чтобы выступ и паз совместились, а дуги заняли
вертикальное положение. Изображение шкалы трубки оптиметра должно
находиться в это время с правой стороны поля зрения окуляра.
На стол устанавливают образцовую скобу (державку с укрепленными в ней
мерами и боковиками) и закрепляют прижимом; перемещают стол и вводят скобу
на линию наконечников дуг так, чтобы они находились между боковиками скобы,
почти касаясь их, а «плавающая» часть стола находилась в среднем положении.
Затем кронштейны раздвигают и закрепляют в положении, в котором
наконечники будут касаться боковиков, а изображение шкалы переместится в
левую сторону поля зре-' ния окуляра. Микрометрическим винтом 2
устанавливают изображения шкалы на нулевое деление и закрепляют винт 4, Точную установку образцовой скобы производят, поворачивая ее вокруг
вертикальной оси. Находят наименьший отсчет по шкале, а затем наименьший
отсчет при повороте вокруг горизонтальной оси. Когда наименьшие отсчеты по
шкале будут одинаковыми (в обоих случаях в пределах 0,5 мкм), вращением
микрометрического винта 2, устанавливают шкалу на нулевое деление;
трехкратным арретированием проверяют постоянство установки, после чего
пиноль окончательно закрепляют винтом 4.
С помощью арретира отводят наконечник трубки оптиметра, опускают стол
и на место образцовой скобы помещают измеряемое изделие. Закрепляют кольцо
на столе, а затем поднимают на линию измерения. Арретиром отводят дугу
трубки оптиметра влево и концы обеих дуг вводят внутрь кольца, Затем арретир
отпускают, при этом измерительные наконечники дуг приходят в контакт с
внутренней поверхностью кольца. Перемещая стол в горизонтальной плоскости
микрометрическим винтом, находят наибольший отсчет по шкале. Поворачивая
стол вокруг горизонтальной оси, находят наименьший отсчет по шкале.
Повторяя эти действия, добиваются совпадения отсчетов в пределах 0,5 мкм.
Арретируя несколько раз, следует убедиться в постоянстве показаний по шкале.
Отсчет, произведенный по шкале, показывает разность между размерами
измеряемого кольца и образцовой скобы. Кольцо снимают и снова устанавливают
образцовую скобу, чтобы убедиться, не сбилась ли нулевая установка. На этом
измерения на оптиметре считают законченными. Результаты измерений заносят в
протокол.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ
Измерения калибра-пробки на вертикальном оптиметре
Краткие технические данные вертикального оптиметра
3авод- изготовитель___________________ Заводской номер___________________
Предел измерения______________________ Погрешность измерения ________________
Цена деления шкалы____________________ Температура окружающей среды—°С
43
Концевые меры разряда__________________ Номер измеряемого изделия______________
класса_____________________________
Оптическая схема оптиметра
Оптическая схема оптиметра
Заводской номер.
Размеры калибра-пробки
ПР
НЕ
предельные
наибольший
изношенные
предельные
наименьший
наибольший
наименьший
Размер блока концевых мер для проходного калибра ПР __________мм
Размер блока концевых мер для непроходного калибра НЕ_________мм
Результаты измерения
а
б
I
б
II
а
б
II
III
а
III
б
конусность
направление
I
а
отсчет
сечение
конусность
овальность
отсчет
направление
сечение
Бочкообразность или
вогнутость
овальность
Непроходная
Проходная
Бочкообразность
или вогнутость
а
б
а
б
Заключение о годности калибра пробки.______________________________________
Фамилия учащегося _________
Дата выполнения работы
Группа____________________.
____ Дата сдачи работы ___________________
Подпись учащегося__________ Оценка_______________________________
Подпись преподавателя____________________________
44
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8
ДЛИНОМЕРЫ ОПТИЧЕСКИЕ. НАСТРОЙКА.
СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
1. Цель работы
Изучить устройство оптических вертикальных и горизонтальных
длинномеров, их технические и метрологические данные. Настроить
вертикальный оптический длинномер и измерить на нем изделия. Оформить
результаты измерений протоколами установленной формы, обработать
результаты измерений и дать заключение годности.
2. Применяемые приборы и оборудование.
Вертикальный оптический длинномер типа ДВО либо ДВЭ (ГОСТ 14028-68),
приспособления к оптическому длинномеру, концевые меры длины (ГОСТ 903873), изделия, предназначенные для измерения.
3. Общие сведения
Оптические вертикальные и горизонтальные длинномеры предназначены для
точных измерений линейных размеров методом непосредственного отсчеты по
шкалам (в пределах до 100 мм) и методом сравнения с концевыми мерами (при
размерах свыше 100 мм). В конструкции длинномеров соблюден компараторный
принцип (принцип Аббе): измеряемая длина является прямолинейным
продолжением шкалы прибора, поэтому при измерении больших размеров малые
наклоны измерительного стержня не сказываются на результатах измерений.
По расположению линии измерения оптические длинномеры делятся на
вертикальные и горизонтальные. В соответствии с ГОСТ 14028-68 оптические
длинномеры изготовляют следующих типов: вертикальные оптические
(окулярные) типа ДВО (ИЗВ-2), вертикальные с проекционным экраном типа
ДВЭ (ИЗВ-3) и горизонтальные с проекционным экраном типа ДГЭ (ИКУ-2).
Технические и метрологические характеристики выпускаемых длинномеров
приведены в табл.2 ГОСТ 14028-68.
В основу оптической схемы длинномера ДВЭ (рис.1) положен принцип
продольного компаратора: измеряемая длина является прямолинейным
продолжением миллиметровой шкалы прибора, плоскость делений которых
совпадает с осью и направлением движения измерения стержня. Лучи света от
лампы 20 через конденсатор 19, светофильтр 18, осветительные линзы 17 и
зеркало 16 освещают миллиметровую шкалу 14 с защитным стеклом 15.
изображение штрихов шкалы объективом 13 через прямоугольные призмы 12, 11,
дополнительные линзы 10 и плоскопараллельную пластинку 9 проецируют на
сетку 7, на которой нанесена шкала десятых долей миллиметра и индекс. На
лимбе 8 нанесена шкала тысячных долей миллиметра. Лимб 8 и сетка 7 находятся
в фокальной плоскости объектива 5. Изображение миллиметровых штрихов,
десятых и тысячных долей миллиметра, а также индекс переносится коллективом
6, зеркалом 4, объективом 5 на экран 2 с помощью зеркал 3 и 1.
45
На рис. 2 показан оптический вертикальный длинномер типа ДВЭ (ИЗВ-3) с
проекционным устройством для отсчета и оптическим микрометром. На рисунке:
1 – ребристый измерительный стол; 2, 4 и 6 – стопорные винты; 3 и 5 –
маховички.
Пример отсчета при помощи оптического микрометра приведен на рис. 3. На
экране длинномера одновременно видны два штриха миллиметровой шкалы,
обозначенных цифрами «91» и «92»; неподвижная шкала десятых долей
миллиметра с десятью биссекторами и оцифровкой от «0» до «8»; круговая шкала
для отсчета сотых, тысячных и десятитысячных долей миллиметра и
неподвижный индекс. Для снятия отсчета необходимо ввести маховичком
ближайший миллиметровый штрих в биссектор шкалы десятых долей
миллиметра так, чтобы штрих оказался точно посередине этого биссектора.
Индексом для отсчета целых миллиметров служит нулевой биссектор шкалы
десятых долей миллиметра. Миллиметровый штрих «92» прошел только нулевой
биссектор десятых долей миллиметра, а ближайший меньший штрих «91» прошел
всю шкалу десятых долей миллиметра, поэтому отсчет будет равен 92 мм плюс
длина отрезка от штриха «92» до нулевого биссектора шкалы десятых долей
миллиметра.
Отсчет по шкале десятых долей миллиметра можно производить в том
случае, если миллиметровый штрих будет располагаться посередине
соответствующего биссектора. Этого можно добиться, вращая маховичок 5 (см.
рис. 2) при открытом стопоре 6. При этом будет смещаться и микрометровая
шкала. Стопорный винт 6 после установки снова закрепляют. Следовательно,
отсчет по двум шкалам будет равен 92,1 мм.
46
Сотые, тысячные и десятитысячные доли миллиметра отсчитывают по
микрометровой шкале; индексом для отсчета по ней служит указатель шкалы с
ценой деления 0,001 мм.
На рис. 3 четвертый штрих микрометровой шкалы прошел указатель и еще
некоторую часть интервала между четвертым и пятым делением. Эту часть
интервала определяют на глаз; она равна примерно 0,7 мкм. Окончательный
отсчет равен 92,1047 мм.
4. Порядок выполнения работы
При выборе наконечника нужно следить, чтобы контакт между измеряемым
изделием и наконечником был наименьшим: для измерения изделий с плоскими
поверхностями следует применять сферический наконечник; для измерения
изделий с цилиндрическими поверхностями – ножевидный наконечник, который
следует устанавливать перпендикулярно к образующей цилиндра. Наконечник
необходимо надеть на измерительный штифт и закрепить стопорным винтом.
Во всех случаях, когда приходится пользоваться плоским или ножевидным
наконечником, необходимо на ребристый стол 1 (см. рис. 2) устанавливать столик
СТ-5, выверять параллельность плоскости его наконечника рабочей плоскости
столика и помещать на него столик СТ-6.
Детали небольшой массы и малой толщины измеряют и измерительным
усилием 1,2 Н без грузовой шайбы. Для измерения изделий, требующих большего
измерительного усилия, на измерительный стержень навинчивают грузовую
шайбу.
Настройка оптического длинномера и измерения на нем методом
непосредственного отсчета по шкалам. Перед измерениями необходимо все
шкалы установить в нулевое положение, для чего следует освободить винт 4 (см.
рис.2) и опустить измерительный стержень до тех пор, пока наконечник не
коснется плоскости стола. Произведя трехкратное арретирование с помощью
маховичка 3, убедиться в постоянстве контракта и снять первый (начальный)
отсчет при помощи оптического микрометра.
Для удобства измерений посредством маховичка, находящегося на правой
боковой стороне головки длинномера, и маховичка 5 при открепленном
47
стопорном винте 6 устанавливают нулевой отсчет. Для этого, вращая маховичок,
устанавливают индекс на нулевое деление микрометровой шкалы, затем
маховичком 5 подводят нулевой штрих миллиметровой шкалы на середину
двойного нулевого биссектора шкалы десятых долей миллиметра и закрепляют
микрометр в таком положении стопорным винтом 6. подняв измерительный
стержень, на ребристый стол помещают измеряемое изделие, опускают
измерительный стержень до контакта наконечника с изделием и снимают второй
отсчет. Сняв деталь со стола, снова проверяют нулевую установку.
Если изделие имеет цилиндрическую форму, его необходимо медленно
прокатать по столу под наконечником и произвести максимальный отсчет по
шкале. Размер изделия определяется разностью отсчетов, полученных при
контакте наконечника с поверхностью изделия и стола.
Для повышения точности измерений отсчеты необходимо повторить не менее
трех раз, вычислить среднее значение и прибавить к нему приведенную в
аттестате шкалы поправку с учетом ее знака.
Примеры подсчета результатов измерений приведены в таблице.
Среднее значение
Поправка по аттестату
Среднее значение отсчета с
отсчета, мм
шкалы, мм
учетом поправки, мм
1. 12,2727
+0,0003
12,2730
45,8738
- 0,0012
45,8726
87,1035
+0,0010
87,1045
Поправки при измерениях следует вводить до подсчета результата
2. 72,5793
+0,0009
72,5802
17,9356
0,0011
17,9345
Результат измерения (разность) – 54,6457 мм
В таблице: 1 – при измерениях с начальным отсчетом, равным нулю; 2 –
при измерениях с начальным отсчетом отличным от нуля (нахождение разности
отсчетов).
Настройка оптического длинномера и измерения на нем методом
сравнения с концевыми мерами длины. Измерения методом сравнения на
длинномере можно производить в пределах до 250 мм. Пределы измерения
изменяют, премещая измерительную головку длинномера по направляющим
вертикальной стойки маховиком, расположенным на правой боковой стороне
корпуса головки, при отжатом стопорном винте 2 (см. рис.2). Затем стопорный
винт 2 зажимают.
На стол длинномера 1 под измерительный наконечник можно установить
концевые меры длиной от 100 до 150 мм, выбираемые в зависимости от
номинального размера изделия, и настроить его шкалы на нулевой отсчет. При
этом на нуле должен находиться указатель микрометровой шкалы, а нулевой
миллиметровый штрих – посередине нулевого биссектора шкалы десятых долей
миллиметра.
Измерительный стержень при определении размера опускают до контракта
наконечника с поверхностью концевой меры и снимают первый (начальный)
отсчет, несколько раз арретируя наконечник.
48
Концевую меру убирают со стола, устанавливают изделие, опускают
измерительный стержень до контакта наконечника с изделием и снимают второй
отсчет, также арретируя наконечник. Изделие снимают и снова устанавливают
концевые меры, проверяя нулевую установку.
Размер изделия определяется разностью отсчетов, полученных при контакте
наконечника с поверхностью изделия концевой меры.
Для повышения точности измерений отсчеты следует повторять не менее
трех раз и вычислять среднее значение, к которому прибавлять приведенную в
аттестате на шкалу поправку с учетом ее знака.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ
Измерения деталей на оптическом длинномере
Завод-изготовитель___________ Концевые меры______разряда_______
Предел измерения____________ Температура воздуха_____________ С
Цена деления шкалы__________ Номер измеряемой детали__________
Погрешность измерения_______ Заводской номер___________________
ан
1.
2.
3.
ан ср
ак
1.
2.
3.
ан ср
аср
ан
ак
2
аср
А
Поправка по
аттестату шкалы С
Определение нулевого
положения
Показания прибора
с учетом аср
Результаты измерений, мм
Показания
прибора
Среднее значение
отсчета с учетом
поправки С, мм
Оптическая схема длинномера
Предельные размеры по чертежу:
Схема измерения детали
1.
2.
3.
Аср
Заключение о годности детали:_________________________________
Фамилия учащегося________________ Группа______________________
Дата выполнения работы____________ Дата сдачи работы____________
Подпись учащегося_________________ Оценка_____________________
Подпись преподавателя_______________
49
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9
МИКРОСКОПЫ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ.
НАСТРОЙКА. СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
1. Цель работы
Изучить устройство инструментальных микроскопов, их технические и
метрологические данные. Настроить микроскоп. Измерить на микроскопе
линейные и угловые размеры изделий. Оформить результаты измерений
протоколом установленной формы, обработать результаты измерений и дать
заключение о годности.
2. Применяемые приборы и оборудование
Микроскоп инструментальный типа БМИ (ГОСТ 8074-71), приспособления к
микроскопу, детали, предназначенные для измерения.
3. Общие сведения
Инструментальные микроскопы – оптико-механические измерительные
приборы, предназначенные для измерения линейных и угловых размеров изделий
в прямоугольных и полярных координатах.
В соответствии с ГОСТ 8074-71 инструментальные микроскопы изготовляют
следующих типов: ММИ – малый инструментальный микроскоп; БМИ – большой
инструментальный микроскоп; БИМ – бинокулярный инструментальный
микроскоп.
С целью повышения точности наведения и исключения погрешностей из-за
субъективности оператора стали применять фотоэлектрические микроскопы, а в
качестве отсчетных устройств – устройства с цифровым отсчетом. Такой
инструментальный микроскоп с электронным цифровым отсчетом типа БМИ-1Ц
имеет дискретность отсчета 0,001 мм.
В микроскопе БИМ в отличие от микроскопа БМИ перемещения изделий в
продольном и поперечном направлениях отсчитывают по наблюдаемым на
экранах изображениям шкал продольного и поперечного ходов стола. Вместо
окулярного микроскопа в визирной части применен бинокулярный микроскоп,
облегчающий работу оператора и повышающий точность наведения. Взамен
сменных окулярных головок использованы кассеты, легко заменяемые путем
установки их в паз корпуса тубуса.
Технические и метрологические характеристики инструментальных
микроскопов приведены в табл. 1 ГОСТ 8074-71.
Оптическая схема большого инструментального микроскопа типа БМИ, с
помощью которого наблюдают изображения измеряемых объектов в окуляре и на
экране, приведена на рис. 1. Лучи от источника света (лампы накаливания 12 В,
35 Вт) 14 с помощью осветителя, состоящего из параболической конденсорной
линзы 13 и линзы 12, проходят светофильтр 11, отражаются от зеркала 10,
проходят линзу 9 и освещают объект, находящийся на предметном стекле 8 стола
или в центрах. Изображение контура объекта с помощью одного из сменных
50
микрообъективов 15, 16, 17 или 7 и оборачивающей призмы 6 проецируется в
фокальную плоскость окуляра 3 угломерной головки микроскопа. Штриховая
сетка 4 и лимб 5 головки жестко связаны между собой и могут вращаться на
любой угол вокруг оптической оси окуляра. Сетка служит для наведения на
изображение контура измеряемого изделия или штрихов измерительных ножей.
Углы по лимбу отсчитывают по отсчетному микроскопу 19. лимб подсвечивается
зеркалом 18 при дневном свете или от специального осветителя, входящего в
комплект прибора. При фотографировании изображения объекта на окуляр
надевают фотонасадку с дополнительной отрицательной линзой 2 и матовым
экраном 1. На этот же окуляр надевают и проекционную приставку.
Микроскоп БМИ имеет литое чугунное основание, по направляющим
которого перемещается измерительный стол; на основании смонтирована колонка
с кронштейном и тубусом, в нижней части основания установлена осветительная
система и воздушный демпфер. Общий ход измерительного стола в продольном
направлении составляет 150 мм (125 мм при перемещении вручную; 25 мм – с
помощью узла микрометрической подачи продольного хода). Шаг
микрометрического винта 1 мм, цена деления шкалы барабана 0,005 мм, пределы
измерения 0-25 мм. В поперечном направлении стол может перемещаться на 50
мм (из них 25 мм за счет узла микрометрической подачи поперечного хода).
Измерительный стол имеет два приспособления – продольное и поперечное – для
концевых мер.
Путем установки концевой меры соответствующего размера между
микровинтом и измерительным упором можно фиксировать положение стола.
51
Стол прижимается к сферическим торцам микровинтов пружинами под
постоянным усилием. Для предотвращения удара стола по микровинту у
микроскопов БМИ продольная и поперечная каретки имеют пневмодинамические
тормоза – воздушные димпферы, ограничивающие максимальную скорость
движения стола.
Верхняя часть стола микроскопа с предметным стеклом может
поворачиваться вокруг вертикальной оси, что обеспечивает точное совмещение
линии измерения с направлением продольного и поперечного перемещения стола.
С помощью маховика стол может поворачиваться на 360 и стопориться в нужном
положении рукояткой. На верхней плоскости стола размещены центровые бабки.
Угол поворота стола определяется по шкале лимба, нанесенной на боковой
поверхности стола, и нониусу с отсчетом 3 .
В центральную часть стола вставлено предметное стекло, обеспечивающее
возможность совмещения снизу при наблюдении в микроскоп контура изделия на
освещенном фоне при измерении теневым методом. В осветительное устройство
входит лампа, конденсор, светофильтр и диафрагма, отверстие которой
регулируется поворотам кольца. Лампа вынесена из корпуса микроскопа, что
улучшает условия ее охлаждения и уменьшает температурные погрешности
вследствие нагревания прибора.
Тубус микроскопа установлен на кронштейне, перемещающемся по
вертикальным направляющим колонки, которая маховиком может наклоняться
около горизонтальной оси на 12,5 в обе стороны для установки микроскопа под
углом, равным углу подъема измеряемой резьбы. Угол наклона определяется по
шкале маховика. Ось наклона колонки совпадает с линией центров,
устанавливаемых на столе микроскопа при измерении тел вращения.
Вращением
маховика
кремальеры
осуществляется
вертикальное
перемещение кронштейна, необходимое для фокусировки микроскопа, которое
фиксируется винтом. Пружинный тормоз удерживает кронштейн при
освобожденном винте, исключая возможность падения кронштейна и
повреждения объектива микроскопа. На кронштейне имеется отверстие для
крепления проекционной насадки ПН-7, на экране которой получается
изображение, обычно наблюдаемое в окуляр.
Микроскоп имеет механизм точной фокусировки, осуществляемой
вращением рифленого кольца путем перемещения тубуса микроскопа по
цилиндрическим направляющим кронштейна. Сверху на тубусе микроскопа
укреплена сменная головка с окуляром и отсчетным микроскопом.
Основными видами сменных окулярных головок являются угломерная,
револьверная (профильная), головка с дугами разной кривизны и головка
двойного изображения. Все окулярные головки имеют увеличение 10х.
52
Угломерная головка (рис. 2, а, б) является наиболее универсальной, поэтому
чаще всего применяется на инструментальных микроскопах. Головка
смонтирована в круглом корпусе, в центре которого установлен окуляр 2. сбоку
установлен отчетный микроскоп 3, снизу – лампочка и зеркало для освещения
шкалы. Градусная шкала 12 и окулярная сетка 6 установлены в оправах, которые
тщательно сцентрированы и закреплены на зубчатом колесе 10 с конической
цапфой, обеспечивающей точное центрирование и посадку без зазоров в
соединительную трубку 5. снизу в трубку ввернута оправа с защитным стеклом
11, предохраняющим окулярную сетку от загрязнения. Нижний конец трубки
имеет сферическую поверхность для центрирования в отверстии тубуса
микроскопа.
Окулярную сетку 7 вращают маховиком 1. на окулярной сетке (рис.2, в)
нанесены две сплошные линии под углом 60 , пунктирный крест и четыре
параллельные пунктирные линии, отстоящие от центральной на расстояниях,
соответствующих 0,3 и 0,9 мм. Центр пересечения штрихов сетки 6 и центр
окружности делений градусной шкалы должны совпадать с геометрической осью
вращения. Сетку и лимб юстируют с крепежными винтами.
Объектив 9 отсчетного микроскопа 3 дает действительное обратное
изображение делений градусной шкалы в плоскости окулярной сетки 7, на
которой нанесена минутная шкала, рассматриваемая вместе с наложенным на нее
изображением градусной шкалы через окуляр 8, поле зрения которого при отсчете
30 26 показано на рис.2,г.
Подсветка отсчетного микроскопа осуществляется зеркалом 4. окуляры всех
окулярных головок и отсчетных микроскопов имеют возможность осевого
перемещения для коррекции дефектов зрения – близорукости и дальнозоркости в
пределах 5 дптр.
53
4. Порядок выполнения работы
Настройка микроскопа. Микроскоп рекомендуется устанавливать в
затемненном помещении на специальный прочный стол высотой около 600 мм
(при работе сидя) или около 950 мм (при работе стоя). Температура помещения, в
котором установлен прибор, должна составлять (20 3) С, относительная
влажность не более 70 %.
Микроскоп устанавливают в горизонтальное положение по уровню с
точностью до 1 регулировочными винтами, находящимися внизу основания.
Измерять на микроскопе можно несколькими методами: в проходящем и
отраженном свете, с помощью проекционного приспособления как в
прямоугольных, так и полярных координатах. Метод измерения зависит, в первую
очередь, от конфигурации измеряемого объекта и технических условий на него.
Перед работой микроскоп следует настроить, т.е. выбрать его увеличение
(соответствующий объектив), отцентрировать лампу осветителя, установить
деталь, подобрать соответствующее отверстие диафрагмы, произвести
фокусировку предмета и его визирование. Если измерения будут производиться в
полярных координатах, то дополнительно необходимо отцентрировать круглый
стол.
Увеличение объектива следует выбирать в зависимости от требуемого
значения поля зрения. При всех других равных условиях следует пользоваться
возможно большим увеличением, имея в виду существование зависимости между
увеличением объектива и значением поля зрения (увеличение обратно
пропорционально полю зрения). Чем больше увеличение объектива, тем меньше
поле зрения. При увеличении 1х, 1,5х, 3х и 5х поле зрения основного микроскопа
равно 21; 14; 7 и 4,2 мм. Поэтому без особой необходимости не следует
стремиться к большому увеличению, так как в поле зрения может оказаться
слишком малая часть измеряемого объекта.
При измерении углов, стороны которых будут пересекать все (или почти все)
поле зрения следует предпочесть малое увеличение. При работе с профильными
головками следует принять увеличение, указанное на шкале профилей.
Получение правильных результатов при измерении зависит также от хорошей
освещенности поля зрения, поэтому при каждой установке осветителя следует
проверять расположение его лампы. Устройство для центрирования лампы
устанавливают примерно в центре стекла предметного стола так, чтобы матовое
стекло было сверху. Отверстие ирисовой диафрагмы должно быть открыто
полностью. Стол передвигают и устанавливают так, чтобы в продольном и
поперечном направлениях он находился в среднем положении, а колонка
микроскопа была бы установлена вертикально. После включения освещения на
матовом стекле должно появиться изображение нити накаливания. Если лампа
отцентрирована правильно, то изображение спиральной нити накала лампы
окажется резким и центрированным. В противном случае отжимают стопорный
винт крепления фонаря, а осветитель передвигают вдоль оси, чтобы получилось
оптимальное освещение. Затем винт опять зажимают и регулировочными винтами
осветителя, смещая фонарь в радиальном направлении, устанавливают
изображение нити накала посередине матового стекла.
54
К микроскопу прилагают осветители различной конструкции. Выбор
осветителя зависит от того, как будут производиться измерения: в проходящем
снизу свете, отраженном свете (деталь освещается снизу) или с помощью
проекционного устройства, когда в основание микроскопа установлен
специальный осветитель.
Точность увеличения изображения предмета зависит от подбора отверстия
диафрагмы. При освещении измеряемого предмета снизу вследствие дифракции
света оператору в большинстве случаев видны контуры предмета, искаженные
ходом лучей, обтекающих данный предмет.
Изменение размеров изображения предмета в зависимости от степени
открытия диафрагмы меньше нормального размер изображения предмета
увеличивается, а при диаметре диафрагмы больше нормальной – уменьшается.
Чтобы избежать погрешностей, вызванных неправильной установкой диафрагмы,
следует при измерении цилиндрических предметов и резьб пользоваться
таблицей, в которой указаны нужные диаметры измеряемого изделия и
диафрагмы. Однако, пользуясь таблицей, можно сделать неверный вывод, что
размер диафрагмы устанавливается в зависимости от размера измеряемого
предмета. На самом деле, на выбор диафрагмы влияет только форма предмета (в
данном случае кривизна).
Наружный диаметр
Диаметр диафрагмы, мм,
измеряемого
при угле профиля резьбы
изделия, мм
30
55
60
0,5
22,3
25,8
26,3
1
18,8
21,7
22,1
2
15,8
18,2
18,6
3
14,3
16,5
16,8
4
13,3
15,3
15,6
5
12,5
14,5
14,8
7,5
11,3
13,1
13,4
10
10,5
12,2
12,4
15
9,5
11,0
11,2
20
8,9
10,3
10,5
25
8,4
9,7
9,9
30
8,0
9,3
9,4
40
7,5
8,6
8,8
50
7,1
8,2
8,3
100
5,9
6,9
7,0
200
5,0
5,8
5,9
Отметим, что таблица не содержит данных, необходимых при измерении
плоских предметов прямоугольной формы (шаблоны, предметы с отверстиями и
т. п.). Поясним сказанное примером. Произведем установку диафрагмы при
измерении двух предметов, размеры которых D и L равны (рис.3). При
измерении диаметра цилиндра L (рис.3,а) диафрагму устанавливают в
зависимости от размера D. При измерении размера L(рис.3,б) установить ту же
диафрагму нельзя, несмотря на равенство размеров D и L. В этом случае
55
диафрагму следует выбирать по размеру d=2r. При измерении плоского предмета
прямоугольной формы, размером L, как бы ни велик был этот размер, форма
предмета в точках визирования остается неизменной, поэтому и здесь на размер
раскрытия диафрагмы влияет форма предмета, а не его длина.
Ориентировочно можно считать, что наилучшими диаметрами диафрагмы
при измерении плоских предметов являются 10; 16 и 18,5 мм при объективе
увеличением 1х, 3х и 5х соответственно. Более точно размер раскрытия диафрагмы
можно подобрать, вращая кольцо с накаткой осветителя, добиваясь при этом
резкого изображения при хорошей освещенности.
Фокусировка – получение резкого изображения измеряемого предмета в
передней фокальной плоскости окуляра, где расположена окулярная сетка, если
наблюдение ведут непосредственно в окуляр. Если же измерение ведут с
помощью проекционной насадки, то резкое изображение предмета должно быть
получено на экране. При фокусировке вначале настраивают окуляр по глазу,
вращая кольцо с накаткой окуляра так, чтобы окулярная сетка была видна с
наибольшей резкостью, и только после этого, перемещая кронштейн с
микроскопом по направляющим колонки, фокусируют его на предмет, т.е.
получают четкое изображение предмета.
При неправильной фокусировке появляется погрешность вследствие
параллакса при перемещении глаза наблюдателя перед окуляром.
При измерениях важно правильно разместить колонку. Она должна быть
установлена перпендикулярно к плоскости предметного стола, особенно при
измерении плоских предметов, высота которых отличается от высоты центров
микроскопа.
При измерении расстояния между точками, расположенными на поверхности
плоскопараллельного предмета, наклон колонки микроскопа на некоторый угол
не внесет погрешности в результат измерения только в том случае, если при
визировании обеих точек положение колонки не изменится.
В случае измерения предметов ступенчатой формы фокусировку необходимо
производить, перемещая микроскоп по колонке. Если колонка не будет
расположена перпендикулярно к плоскости стола, могут возникнуть
значительные погрешности измерения.
56
На рис.4 дан пример измерения расстояния l между точками А и В на
ступенчатом предмете при постоянном наклоне на угол . Погрешность,
вызванная наклоном колонки
l=Н tg .
Из формулы видно, что на погрешность измерения расстояния между
точками А и В влияют в основном только высота Н и угол .
На точность измерения влияет правильная установка и визирование
измеряемого предмета на столе микроскопа. Изделие не может быть установлено
на столе микроскопа произвольно. Оно должно быть правильно ориентировано по
отношению продольного либо поперечного перемещения предметного стола, а
также по отношению угломерных шкал.
Измеряемый объект помещают на стекло предметного стола или закрепляют
в центрах, или же в У-образной подставке (входят в комплект прибора).
Проверяют надежность установки изделия, закрепленного в центрах, так как в
случае его падения может быть повреждена оптика.
В зависимости от конфигурации предмета (плоская либо цилиндрическая
форма) измеряют линейный либо угловой размер и т. д. В любом случае
визирование изделия должно быть произведено правильно по отношению оси
отсчетных устройств, т.н. осуществлено правильное ориентирование измеряемых
объектов по отношению отсчетных устройств и индексов окулярной сетки.
При измерениях в данном случае используется окулярная головка как
наиболее универсальная.
Визирование исследуемого предмета на микроскопах можно вести по точке
пересечения пунктирных линий и самой пунктирной линией (вертикальной либо
горизонтальной). Пунктирные линии угломерной окулярной головки имеют
толщину до 9 мкм, поэтому результат измерений в значительной мере будет
зависеть от того, как правильно наведена штриховая линия по краю изделия.
Например, при установке штрихов, как показано на рис.5,а, полученный результат
будет больше действительного; если штрихи установлены, как показано на рис.
5,б полученный результат будет меньше. Следовательно, нужно наводить
штриховую линию на край изображения изделия так, чтобы ось штрихов точно
57
совпадала с краем изделия, т.е. чтобы половина пунктирной линии совпадала с
изделием, а вторая половина попадала бы на освещенное поле (рис.5,в).
Измерение изделий на микроскопе
Измерение линейных размеров плоских деталей. Деталь устанавливают на
стекле предметного стола и прижимают струбцинкой с двух противоположных
сторон, не подлежащих измерению, чтобы она не совмещалась во время работы.
Вращая кольцо окуляра с накаткой, добиваются резкого изображения штрихов
сетки окулярной головки. Фокусируют деталь. Для этого освободив стопорный
винт 10 (см. рис.2) производят грубую фокусировку, т.е. перемещают кронштейн
с микроскопом по направляющим колонки, чтобы получить резкое, отчетливое
изображение детали, и закрывают стопорный винт. Окончательной резкости
изображения достигают, вращая кольцо 6 с накаткой. Резко нужно наводить
только верхнюю кромку изделия.
Необходимо проверить линейные размеры 17,55 и 17,75 мм, а также угловой
размер 7 3 (рис.6). для того, чтобы найти размеры 17,55 и 17,75 необходимо
выставить деталь параллельно продольному перемещению предметного стола, и,
перемещая микрометрический винт поперечного хода, определить искомый
размер. Выставить деталь параллельно продольному ходу – это значит одну из
сторон детали, например, ab (желательно, большего размера) визировать по
перекрестию нитей (точке) так, чтобы перекрестие по крайней мере дважды
установилось на сторону на сторону ab детали. В поле зрения окуляра наблюдают
незначительную часть детали, поэтому, чтобы видеть ребро детали ab полностью,
необходимо переместить стол в продольном (поперечном) направлении. Глядя в
окуляр и смещая стол деталью, всегда можно перекрестие переместить на сторону
детали в одной точке. Чтобы добиться установки детали по отношению к
неподвижному перекрестию в двух крайних точках, поворачивают стол
маховиком в одном из крайних положений, например в точке b. Если, перемещая
стол с деталью в продольном направлении, мы убедимся, что перекрестие
(неподвижная точка) установилась дважды в крайних положениях на стороне ab,
то можно утверждать, что ребро ab детали выставлено параллельно продольному
перемещению предметного стола. Если окажется, что во втором крайнем
положении перекрестие сместилось со стороны ab, т.е. имеет место перекос ребра
детали по отношению продольного перемещения, следует повторить поворот
стола. При этом также перемещают стол в поперечном направлении (в данном
случае точка а) и устанавливают перекрестие угломерной головки на сторону ab.
58
Допустим, что угломерная шкала установлена в нулевое положение.
Ориентировочно, вращая стол с деталью маховиком при открытом стопорном
винте, устанавливают в пределах поля зрения изображение стороны ab
параллельно горизонтальной пунктирной линии окулярной сетки. Точную
установку производят по перекрестию пунктирных линий. Для этого, перемещая
стол вручную, наблюдают, расположилось ли перекрестие и в другой крайней
точке на стороне ab. Если перекрестие смещено с контура детали, то имеет место
перекос ее по отношению продольного перемещения стола. Перекос можно
ликвидировать, если поворачивать стол вместе с деталью. Следовательно, во
втором крайнем положении детали, поворачивая стол маховиком, ликвидируют
часть имеющегося просвета. Затем стол возвращают в первоначальное положение.
Так как стол повернут, то сместился и контур детали, т.е. отошел от перекрестия,
поэтому стол перемещают в поперечном положении и снова совмещают
перекрестие с контуром детали. Передвигают стол с деталью во второе крайнее
положение. При этом может случиться, что после произведенных перемещений и
поворотов деталь будет установлена правильно; в противном случае все
необходимо повторить.
После установки детали снимают первый отсчет по поперечном4у узлу
микрометрической подачи, а затем перемещают стол с деталью в поперечном
направлении до соприкосновения с другой стороной и снимают второй отсчет по
микрометрическому винту поперечного хода. Такие измерения проводят не менее
трех раз и подсчитывают среднее арифметическое значение, которое принимают
за действительный размер. Так определяют размер 17,75 мм. Аналогично
определяют размер 17,55, проверив предварительно расположение стороны cd
параллельно продольному ходу. Оба размера определяют с погрешностью 3 мкм.
Измерение угловых размеров плоских деталей. Угловые размеры измерим
на детали, показанной на рис.7 и проверим угол =7 3 . Для этого воспользуемся
предыдущей установкой стороны ab, выставленной параллельно продольному
перемещению предметного стола. Если при измерении линейных размеров
угломерная шкала головки была в нулевом положении, то при измерении угловых
размеров необходимо пользоваться поворотом лимба и отсчетным микроскопом,
не поворачивая стол, на котором установлена деталь.
Проверив параллельность стороны ab детали при перемещении стола в
продольном направлении при нулевом показании угломерной шкалы,
передвигают стол в поперечном направлении до соприкосновения со стороной ef
детали и устанавливают перекрестие окулярной сетки в вершину искомого угла ,
т.е. в точку f. Вращая маховик угломерной шкалы отсчетного микроскопа,
переводят ту же самую горизонтальную пунктирную линию перекрестия
окулярной сетки на сторону ef и устанавливают ее так, чтобы ребро детали делило
толщину пунктирной линии пополам. Производят отсчет по угломерной шкале
отсчетного микроскопа, предварительно настроенного на резкое изображение
штрихов вращением диоптрийного кольца. Измерения проводят не менее трех
раз. За результат принимают среднее арифметическое значение из полученных
отсчетов, сто и будет действительным размеров угла. Так как первый отсчет был
нулевым, то непосредственно по угломерной шкале отсчитывают искомый угол.
59
Угловые размеры определяют с точностью 1. погрешность показаний
прибора при измерении углов с помощью круговой шкалы окулярной угломерной
головки по данным завода-изготовителя составляет 1 .
Измерение деталей, установленных в центрах микроскопа. На стол
микроскопа устанавливают бабку с центрами и прижимают ее винтами к столу.
Ось центров (воображаемая прямая) должна быть параллельна продольному ходу
предметного стола. В центре помещают контрольный валик и по его образующей,
пользуясь перекрестием окулярной сетки, устанавливают линию центров
параллельно продольному ходу. Снимают контрольный валик и вместо него
помещают деталь и производят измерения. Если деталь без центров, ее
устанавливают на У-образных подставках. Маховиком получают резкое
изображение детали. Совмещают поперечным микровинтом перекрестие
окулярной сетки с образующей цилиндра. Производят первый отсчет по барабану
поперечного микровинта. Этом же микровинтом переводят изображение детали, и
устанавливают деталь противоположной стороной (образующей) к перекрестию.
Производят второй отсчет по барабану поперечного микровинта. Разность
отсчетов будет равна диаметру цилиндра измеряемой детали. Например, первое
показание микровинта 22,895 мм; второе показание 8,440 мм; разность, т.е.
диаметр цилиндра, 22,895 мм – 8,440 мм = 14,455 мм.
Для получения более достоверного результата производят не менее трех
измерений каждого размера и находят среднее арифметическое результата
измерений.
Для получения изображения без искажений диафрагму осветителя следует
установить на диаметр, указанный в таблицах. Если размер детали превышает
предел измерения микрометрического винта; то между пяткой микровинта и
столом прибора устанавливают концевые меры.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ
Измерения линейных и угловых размеров плоских изделий на
инструментальном микроскопе
Завод-изготовитель_____________ Заводской номер________________
Пределы измерения линейных и угловых размеров_________________
Цена деления линейных и угломерных шкал_______________________
Погрешность измерения линейных и угловых размеров______________
Температура воздуха_____________ С
Номер измеряемой детали_______________________________________
Оптическая схема микроскопа БМИ
Схема измеряемой детали
1. Результаты измерений линейных размеров (высоты h1, h2…)
Предельные Заключение о
Отчеты по микроскопу
Разность,
размеры по
годности
60
мм
1-й
чертежу
детали
2-й
Аср=
2. Результаты измерений угловых размеров
Отчеты по угломерной шкале
Предельные размеры по
окулярной головки
Разность,
чертежу
мм
1-й
2-й
Сср=
Заключение о годности детали___________________________________
Фамилия учащегося___________________ Группа___________________
Дата выполнения работы_______________ Дата сдачи работы_________
Подпись учащегося_______________ Оценка____________________
Подпись преподавателя____________
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10
МИКРОСКОПЫ УНИВЕРСАЛЬНЫЕ. НАСТРОЙКА.
СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
1. Цель работы
Изучить устройство универсальных микроскопов, их технические и
метрологические данные. Настроить микроскоп и измерить линейные и угловые
размеры изделий на нем. Оформить результаты измерений протоколам
установленной формы, обработать результаты измерений и дать заключение о
годности изделий.
2. Применяемые приборы и оборудование
Микроскоп
универсальный
типа
УИМ-200Э
(ГОСТ
14968-68),
приспособления к микроскопу, изделия, предназначенные для измерения.
3. Общие сведения
Универсальные измерительные микроскопы – оптико-механические
измерительные приборы, предназначенные для измерений линейных и угловых
размеров изделий в прямоугольных и полярных координатах, в частности,
резьбовых изделий, режущего инструмента, профильных шаблонов, лекал,
кулачков, конусов, метчиков и др.
61
В соответствии с ГОСТ 14968-69 универсальные микроскопы выпускают
трех типов: УИМ-200 (УИМ-21) – универсальный (окулярный); УИМ-200Э
(УИМ-23) – универсальный измерительный (экранный) и УИМ-500Э (УИМ-24) –
универсальный измерительный (экранный). Основные технические и
метрологические характеристики универсальных микроскопов представлены в
табл.2 ГОСТ 14968-69.
Универсальный микроскоп УИМ-200Э представляет собой измерительный
прибор с отсчетными устройствами проекционного типа.
Измерительные каретки прибора могут перемещаться в горизонтальной
плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях (продольном и
поперечном). На каретке продольного хода устанавливается измеряемое изделие,
на каретке поперечного хода смонтирована визирная система прибора.
В процессе измерения наблюдают изображение измеряемого изделия на
экране проектора или в поле зрения бинокулярной насадки и, перемещая каретки,
наводят штриховые линии сетки визирной системы на изображение изделия.
Размер перемещения кареток в продольном и поперечном направлениях
определяют по наблюдаемым на экране изображениям продольной и поперечной
шкал.
Микроскоп (рис.1) состоит из следующих основных частей: основания,
кареток продольного и поперечного хода, визирной системы, колонки и
осветительного устройства. Основание 17 представляет собой литой корпус,
внутри которого расположены основные части оптической системы. Основание
несет на себе каретку 12 продольного хода, на которую устанавливаются
измеряемые изделия, и каретку 1 поперечного хода. Вместе с кареткой
поперечного хода перемещается визирная система и осветительное устройство.
Раствор диафрагмы осветительной системы меняется кольцом 9. Направляющие
11 и 20 представляют собой твердозакаленные полированные угольники, по
которым катаются точные шарикоподшипники кареток.
Каретка продольного хода 12 имеет цилиндрическое направляющее ложе, в
которое устанавливаются центровые бабки 10. Опорные плоскости 16 служат для
установки приспособлений: предметного плоского или круглого стола,
струбцинок для ножей и др.
62
Каретка поперечного хода 1 несет на себе колонку, центральное
осветительное устройство и оправу шкалы поперечного хода. На каждой каретке
имеется стеклянная шкала для отсчета перемещения в продольном и поперечном
направлениях. Для закрепления кареток в определенном положении служат
тормозные рукоятки 18. При отжатых винтах каретки можно легко передвигать
вдоль направляющих. Точная подача кареток производится с помощью
микрометрических винтов 13 (в продольном направлении) и 19 (в поперечном
направлении) при закрепленных тормозных винтах. Положение кареток
отсчитывают по шкалам продольного и поперечного хода, изображения которых
проецируются на матовое стекло экрана 8, смонтированного на основании.
Визирная система состоит из микроскопа, угломерной головки и двух
сменных насадок: проекционной 5 с экраном и бинокулярной. Бинокулярной
насадкой пользуются при измерениях в отраженном свете с помощью ножей, а
также при измерении отверстий бесконтактным методом.
Кронштейн 6 с визирной системой перемещается по высоте вдоль
направляющих колонки: грубое перемещение производится вращением маховика
3; кронштейн закрепляется в любом положении винтом.
В верхней части тубуса 7 визирной системы установлена штриховая
угломерная головка, в корпусе которой помещена стеклянная пластинка со
штриховыми линиями, видимыми на экране проектора.
Штриховые линии служат для наводки на контур измеряемого изделия.
Штриховую пластинку можно поворачивать на 360 маховичком; вместе с
пластинкой поворачивается градусный лимб, изображение штрихов которого
можно наблюдать на отсчетном экране одновременно с изображением минутной
шкалы.
Угломерная головка отъюстирована так, что при отсчете нуля шкалы лимба
горизонтальная штриховая линия сетки головки совпадает с направлением
движения каретки продольного хода.
Для освещения поля зрения углового отсчетного экрана служит осветитель.
Колонка смонтирована на каретке поперечного хода и может наклоняться
вместе с проектором в обе стороны от вертикального положения на угол 12 30
посредством маховика 2. осветительное устройство визирной системы жестко
соединено с колонкой. Свет от лампы проходит через конденсор, заключенный в
кожух, направляется в тубус осветительного устройства, отклоняется зеркалом
вверх и попадает в объектив визирной системы. На конце тубуса осветительной
системы, расположенной под объективом, устанавливаются съемные
осветительные насадки: одна с надписью «1х» - при работе с объективом 1х,
другая с надписью «1,5х» - при работе с объективом 1,5х, третья – с объективом 3х
и 5х и четвертая с надписью «П» - при работе с оптическими приспособлениями
для измерения диаметров отверстий. Кроме центрального осветительного
устройства, имеется ряд дополнительных осветителей.
63
4. Порядок выполнения работы
Настройка и измерения на микроскопе
Настройка универсального микроскопа производится аналогично
настройке инструментального микроскопа, описанной в лабораторной работе
№12.
Измерения на универсальном микроскопе можно производить проекционным
(теневым) методом и методом осевого сечения.
При измерении проекционным методом в проходящем свете изделие
помещают на предметный стол или укрепляют в центрах на пути световых лучей,
идущих из центрального осветителя, и в поле зрения визирной системы
наблюдают его теневое изображение. Для визирования по краю детали в
плоскости изображения имеется сетка, состоящая из нескольких штриховых
линий.
При измерении методом осевого сечения к изделию вплотную придвигают
измерительные ножи с тонкими рисками, нанесенными параллельно лезвию ножа.
Поверхность ножа с риской определяет плоскость измерений. При этом методе
штриховые линии окулярной сетки наводят не по теневому контуру изделия, а по
риске ножа. Методом осевого сечения измеряют в основном детали,
установленные в центрах микроскопа.
Измерение линейных и угловых размеров плоских изделий
проекционным методом. Принципиально методика измерения линейных и
угловых размеров на универсальном микроскопе не отличается от методики
измерения на инструментальном микроскопе. Отличие в основном состоит в
конструктивных особенностях и точности отсчетных устройств.
Отсчеты по шкалам, вынесенным на экран, производят следующим образом.
На отсчетном экране 8 (см. рис.1) одновременно можно наблюдать изображения
штрихов миллиметровых шкал продольного и поперечного ходов, шкал десятых
долей миллиметра, круговых вращающихся шкал и неподвижных индексов.
Отсчеты по миллиметровым шкалам производят оптическими микрометрами.
Изображения штрихов миллиметровых шкал на экране (рис.2) отсчетного
проекционного устройства обозначены цифрами, например «192» - на шкале
продольного хода и «97», «98» - на шкале поперечного хода. Индексом для
отсчета целых миллиметров служат нулевые биссекторы шкал десятых долей
миллиметра. Штрих «192» прошел нулевой биссектор, а ближайший большой
штрих еще не дошел до него. отсчет равен 192 мм плюс отрезок от штриха «192»
до нулевого биссектора. В этом отрезке число десятых долей миллиметра будет
64
обозначено цифрой последнего пройденного штрихом биссектора сетки десятых
долей миллиметра.
Чтобы произвести отсчет по шкалам оптического микрометра, необходимо
маховиком 14 и 15 установить изображение миллиметрового штриха точно
посередине между линиями ближайшего двойного штриха шкалы десятых
десятых долей миллиметра. При этом круговая шкала тысячных долей
миллиметра переместится. По числу делений шкалы, пройденных
миллиметровым штрихом от нулевого положения, отсчитывают десятые доли
миллиметра. Сотые и тысячные доли миллиметра отсчитывают по круговым
шкалам относительно неподвижных индексов. По пройденной части деления
круговой шкалы относительно индекса оценивают на глаз десятитысячные доли
миллиметра. На рис.2 показаны следующие отсчеты по шкалам: 192,6603 по
шкале продольного хода; 98,0305 мм по шкале поперечного хода.
В аттестатах на шкалы кареток продольного и поперечного ходов даны
поправки на неточность делений шкал, которые вводят при особо точных
измерениях.
Измерение угловых размеров (рис.3). Изделие помещают на стекло
предметного стола. Перемещая каретки продольного и поперечного ходов,
изображение изделия вводят в поле зрения визирной системы. Устанавливают
перекрестие сетки в вершину угла (точку d), а угломерную шкалу – в нулевое
положение. Горизонтальную линию перекрестия наводят на край изображения
этой стороны угла и проверяют ее совмещение по всей длине стороны cd.
Снимают первый отсчет по шкале угломерной головки. В данном случае это
будет нулевой отсчет. Маховиком угломерной шкалы поворачивают штриховую
сетку, производят наводку на вторую сторону измеряемого угла этой же
штриховой линии и снова снимают отсчет по шкале угломерной головки. На
экране 4 (см.рис.1) одновременно наблюдают изображение штрихов лимба и
минутной сетки для отсчета дробных частей градуса.
Вид поля зрения на экране 4 показан рис.4, где штрихи лимба обозначены
цифрами «345» и «346». Цена деления интервалов сетки по вертикали 10 ; цена
деления интервалов сетки по горизонтали 1 . Значение градусов определяют по
штриху, который расположился в пределах минутной сетки (в данном случае –
штрих «345»). Индексом для отсчета долей градуса служит тот же штрих.
Значение измеряемого угла составляет сумму размера целого числа градусов
и отрезка от нулевого биссектора до точки пересечения градусного штриха с
65
серединой биссектора минутной сетки (в данном случае – в отрезке последнего
пройденного вертикального биссектора десятки минут обозначены числом «40»).
Минуты отсчитывают в горизонтальном направлении сетки там, где
градусный штрих лимба расположился точно посередине биссектора.
На рис.4 градусный штрих расположился между 7 и 8-м делениями сетки, что
соответствует отсчету 7,2, т.е. окончательный отсчет будет равен 345 47 12 . В
нашем примере при расположении горизонтальной пунктирной линии на стороне
cd в положении I (см. рис.3) угломерная шкала была установлена в нулевое
положение. Затем, вращая маховиком угломерной шкалы, переводят ту же самую
пунктирную линию на сторону ad, т.е. отмеряют угол
(положение II). От
точности установки пунктирной линии на сторонах cd и ad зависит точность
измерения искомого угла
изделия. Производят второй отсчет по угломерной
шкале. Например, отсчет будет равен 121 (121-градусный штрих пересекает
минутную сетку от нулевого штриха 35,4 ), следовательно окончательно получим
121 35 24 . Отсюда угол также равен 121 35 24 , так как первый отсчет был
нулевым.
Измерение изделий, установленных в центрах, методом осевого сечения.
При методе осевого сечения используются измерительные ножи (ГОСТ 7013-67) с
тонкими рисками, нанесенными параллельно лезвию ножа, на которые наводятся
штриховые линии сетки. Применение измерительных ножей требует установки
специального осветительного приспособления, представляющего собой насадку с
полупрозрачной пластинкой, устанавливаемую на конце оправы объектива.
Благодаря применению такой пластинки часть лучей, идущих из центрального
осветительного устройства в объектив, отражается и освещает поверхность ножа с
риской, наблюдаемой в поле зрения визирной системы. Контур измеряемого
изделия наблюдают с помощью бинокулярной насадки, устанавливаемой вместо
проекционной. Затем измеряемое изделие помещают в центра, фокусируют,
придвигают к нему возможно ближе опорные планки и закрепляют их. Помещают
измерительный нож под ножедержатель и, действуя двумя руками (одной
отжимают ножедержатель, другой передвигают нож), подводят его к изделию так,
чтобы между контуром изделия и лезвием ножа был узкий параллельный просвет.
Затем приводят лезвие ножа в полное соприкосновение с изделием; при этом не
должно наблюдаться просвета по всей длине лезвия ножа. Ножами можно
измерять изделия с хорошо отшлифованными или доведенными поверхностями.
При измерении линейных размеров способ наведения штриховых линий
сетки угломерной головки на тонкую риску ножа исключает трудности и
неточности, возникающие при установке непосредственно на теневой контур
изделия. Для облегчения наводки и повышения ее точности линии перекрестия
сетки сделаны штриховыми. При измерении нужно следить, чтобы риска ножа
лежала как можно точнее посередине штриховой линии по всей длине.
Риски на ножах удалены от лезвия на различные расстояния: 0,9 мм у левых и
правых больших ножей; 0,3 мм у левых и правых малых ножей; 0,3 мм у прямых
ножей. Поэтому на штриховой сетке угломерной головки нанесены четыре линии,
66
параллельные средней линии сетки, удаленные от нее на расстояния,
соответствующие 0,3 и 0,9 мм (при 3х-м увеличении объектива).
При измерении линейных размеров методом осевого сечения поступают
следующим образом: после того, как ножи придвинули к измеряемому изделию,
одну из штриховых линий совмещают с риской ножа и производят отсчет по
шкале поперечного хода. При этом средняя штриховая линия совместится с
линией касания ножа и контура изделия (рис.5). Затем перемещают каретку
поперечного хода, производят такую же наводку на противоположную сторону
изделия, используя вторую штриховую линию, удаленную на такое же расстояние
от средней штриховой линии, и снимают второй отсчет по той же шкале. При
этом методе измерения размер перемещения каретки равен размеру изделия.
Для измерения конусов предусмотрены специальные прямые ножи, у
которых измерительная риска располагается параллельно образующей конуса.
Использование методов осевого сечения при измерении конусных изделий
(калибров) пояснено в лабораторной работе №32.
5. Обработка результатов
ПРОТОКОЛ
Измерения линейных и угловых размеров плоских изделий на универсальном
микроскопе
Завод-изготовитель___________ Заводской номер________ Тип_____
Пределы измерения линейных и угловых размеров________________
Цена деления линейных и угловых шкал_________________________
Увеличение_________________________________________________
Погрешность измерения линейных и угловых размеров____________
Температура окружающей среды__ С Номер измеряемого изделия___
Принципиальные схемы линейных и
угловых шкал, проектируемых на
экран
Схемы измерения изделий
67
1. Результаты измерений линейных размеров h, мм
Отсчет по шкале оптического
Разность
микрометра
размеров, мм
1-й
2-й
Предельные
размеры по
чертежу
Аср=
Заключение о годности______________________________________
2. Результаты измерений угловых размеров в угловых единицах
Отсчет по угломерной шкале головки
Предельные
Разность
размеры по
размеров
1-й
2-й
чертежу
аср=
Заключение о годности изделия________________________________
Фамилия учащегося__________ Группа_________________________
Дата выполнения работы____________ Дата сдачи работы_________
Подпись учащегося_______________ Оценка____________________
Подпись преподавателя____________
68
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11
ПРОЕКТОРЫ ИЗМЕРИТЕЬНЫЕ. НАСТРОЙКА.
СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
1. Цель работы
Изучить устройство измерительных проекторов, их технические и
метрологические данные. Настроить проекторы, измерить на них линейные и
угловые размеры изделий. Оформить результаты измерений протоколом
установленной формы, обработать результаты измерений и дать заключение о
годности изделий.
2. Применяемые приборы и оборудование
Проектор измерительный типа ПИ-600 по ГОСТ 19795-74, приспособления к
микроскопу, изделия, предназначенные для измерения.
3. Общие сведения
измерительные проекторы – оптико-механические измерительные приборы,
предназначенные для измерения и контроля линейных и угловых размеров в
проходящем и отраженном свете. Проекторы используют прежде всего для
контроля изделий со сложным контуром, которые трудно измерить на
инструментальных или универсальных микроскопах: сложных шаблонов,
радиусных лекал, кулачков, профилей зубчатых, червячных и резьбовых изделий,
режущего инструмента, штамповочных деталей и пр.
В соответствии с ГОСТ 19795-74 проекторы изготовляют следующих типов:
ПИ-250, ПИ-360 и ПИ-600.
Наиболее универсальным является проектор ПИ-600 (БП). Разработан и
серийно выпускается прибор БП-3Ц, аналогичный прибору ПИ-600, но цифровым
отсчетом перемещений стола.
Основные технические и метрологические данные проекторов представлены
в табл. 1 и 2 ГОСТ 19795-74.
Оптическая схема проектора ПИ-600 (рис.1) состоит из осветительной и
проекционной систем. Осветительная система служит для освещения объекта
измерения, а проекционная – образует изображение объекта на экране. Для
69
измерения в проходящем снизу свете осветитель устанавливается в основании
стола. Лучи света проходят через осветитель А, состоящий из лампы 1, линз
постоянного конденсора 2 и 3, теплофильтра 4, линз сменного конденсора 5 и 6,
линзы 10 и зеркала 11, попадают на предметное стекло 12 измерительного стола,
на котором установлена измеряемая деталь. При работе с объективом
увеличением 20х и 50х выключается сменный конденсор 5, 6 и включается
соответственно конденсор 7, 8, 9. Все сменные конденсоры несут апертурную
диафрагму. Контур измеряемой детали объективом 14, призмой 15 и зеркалами 13
и 16 проецируется на экран 17.
Проектор может работать в проходящем свете не только с подсветкой внизу,
но и сбоку. Для этого достаточно поставить осветитель в вертикальное
положение, предварительно выключив из оптической системы зеркало 13,
повернув револьверу зеркал в горизонтальное положение.
При измерении в отраженном свете вместо зеркала 13 поворотом револьвера
включают полупрозрачное зеркало, над которым на фланце револьвера
устанавливается корпус лампы осветителя с помещенными в нем лампой 1 и
постоянным конденсором с линзами 2 и 3 и теплофильтром 4.
Общий вид проектора ПИ-3 представлен на рис.2. Он состоит из станины 3,
измерительного стола с предметным стеклом 1, механизма вертикального
перемещения измерительного стола 4, осветителя с кронштейном 5 и экрана,
установленного на откидном столе 2. В станине 3 имеется патрубок, в который
помещают сменные объективы и два фланца для крепления кронштейна
осветителя и механизма вертикального перемещения измерительного стола.
Измерительный стол с предметным стеклом перемещают от руки или
микрометрическими винтами в продольном и поперечном направлениях, а также
поворачивают вокруг вертикальной оси. Конструкция стола аналогична
конструкции стола микроскопа БМИ. Стол также можно перемещать в
вертикальном направлении с помощью механизма в виде винтового соединения,
закрепленного в нижней части станины. Стол поднимают и опускают с помощью
штурвала.
70
Дополнительно к прибору прилагают центровую бабку и У-образные
подставки, устанавливаемые на измерительном столе. Они служат для измерения
цилиндрических изделий, имеющих центры, а также изделий без центров.
Достоинством конструкции измерительного стола проектора является
возможность его поворота с основанием и осветителем вокруг вертикальной оси
на угол 20 . Углы поворота отсчитываются по специальной шкале с ценой
деления 1 .
4. Порядок выполнения работы.
Настройка проектора и измерение деталей
Измерение деталей, спроецированных на экран проектора, можно проводить
методом непосредственной оценки, при котором значение величины определяют
по отсчетным устройствам проектора (1-й метод) и методом сравнения
увеличенного изображения измеряемого изделия, проецируемого на экран, с
теоретическим профилем, вычерченным в таком же увеличенном масштабе (2-й
метод).
В зависимости от конфигурации измеряемой детали пользуются
проецированием ее контура в проходящем, либо отраженном свете.
Оптическая схема, приведенная на рис.1, дает возможность представить, как
проецируется изображение измеряемого объекта лучами, проходящими снизу: на
светлом поле экрана получается темное изображение объекта. В отраженном
свете изображение измеряемого объекта на экране строится лучами, отраженными
гот объекта: пучок лучей падает на измеряемый объект сверху, отражается от него
и направляется объективом на экран.
Как правило, на проекторах измеряют изделия сложного контура, поэтому
наиболее применимым методом контроля формы м размеров изделий является 2-й
метод. При этом для удобства контроля формы изделий чертежи обычно
вычерчивают с двумя контурами по двум предельным размерам изделий.
Годность изделия определяют по расположению его контура относительно
контура предельных размеров.
Погрешность при измерении изделий сравнением с его увеличенным
изображением на чертеже больше, чем при измерении микрометрическими
винтами, смонтированными на основании стола. Она составляет при увеличении
10х в проходящем свете приблизительно 18 мкм (для изделий размером до 200
мм) при условии, что увеличенный чертеж выполнен на стекле. Погрешность, что
увеличенный чертеж выполнен на стекле. Погрешность измерения в отраженном
свете на 25% больше, чем в проходящем.
Измерения в проходящем снизу свете методом непосредственной оценки
Настройка проектора. Проходящий снизу свет применяют при измерении
плоских тонких деталей, контур которых не перекрывается какими-либо
выступающими частями. Объектив и револьвер устанавливают следующим
образом. Выбирают увеличение (10х, 20х или 50х), а затем поворачивают
револьвер до упора так, чтобы зеркало 13 (см. рис.1) было обращено вниз к
предметному стеклу стола. Поворачивая диск, включают конденсор,
соответствующий установленному объективу. При этом в окне патрубка должно
71
быть видно соответствующее число, показывающее увеличение выбранного
объектива. Совмещают риску, нанесенную под числом 10, 20 или 50, с нижним
срезом окна.
Перед началом измерений проверяют совмещение штрихов патрона и
крышки корпуса лампы, центрируют лампу осветителя винтом, расположенным в
корпусе осветителя перпендикулярно к его оси. Корпус измерительного стола
перемещают до соприкосновения с соответствующим упором плиты. Остальные
упоры (с обозначением 20х и 50х) откидывают вверх.
Измерительный стол перемещают по высоте до получения на экране
изображения креста предметного стекла. Микрометрическими винтами
приближают изображение центра креста измерительного стола к перекрестию
экрана или совмещают с ним. Перед регулировкой положения экрана стопорный
винт, находящийся внизу экрана, ослабляют.
Устанавливают изображение креста измерительного стола относительно
линии перекрестия экрана неоднократным перемещением стола в крайние
положения. В случае непараллельности экран поворачивают вокруг вертикальной
оси и закрепляют маховичок.
Измерение линейных размеров. Деталь устанавливают на стекло
предметного стола и закрепляют ее. Измерительный стол устанавливают в
положение, соответствующее нулевому отсчету по градусному лимбу и нониусу,
при котором Т-образные пазы стола будут параллельны направлениям движения
салазок. Поворачивая микрометрические винты, перемещают проекцию
измеряемой детали приблизительно на середину экрана. Вращая штурвал,
добиваются резкого изображения детали на экране и закрепляют стол рукояткой.
Если размеры измеряемой детали превышают 25 мм, пользуются концевыми
мерами.
Методика измерения аналогична рассмотренной на инструментальных и
универсальных микроскопах: одну из измерительных сторон детали выставляют
вручную параллельно измерительному направлению. Для этого, вращая
измерительный стол рукояткой, устанавливают сторону детали параллельно
одному из измерительных направлений, например, поперечному. Пользуясь
микрометрическими винтами, совмещают теневой контур детали с линией
перекрестия экрана и проверяют расположение перекрестия в двух крайних
точках на измеряемой стороне (рис.3). из рисунка видно, что деталь выставлена
по стороне ab параллельно продольному ходу. Высоту h детали измеряют при
поперечном перемещении стола с деталью, отсчет производят по поперечному
узлу микрометрической подачи. Первый отсчет производят на стороне ab, второй
– на стороне cd. Разность отсчетов даст требуемую высоту h.
72
Измерение угловых размеров. Настройка проектора аналогична настройке
инструментального микроскопа, описанной в лабораторной работе №19.
Совмещают проекцию оси вращения измерительного стола с перекрестием
экрана. Стекло предметного стола отъюстировывают так, чтобы центр креста,
нанесенного на нем, совпал с осью вращения измерительного стола. Достигается
это перемещением стекла установочными винтами стола и одновременным
поворотом стола. Не смещая микрометрические винты, деталь устанавливают на
измерительном столе так, чтобы вершина ее измеряемого угла совпала с осью
вращения стола, т.е. с центром перекрестия предметного стола (при этом
проекция вершины измеряемого угла на рис.3 должна совпадать с центром
перекрестия экрана). Вращая стол рукояткой вокруг вертикальной оси,
совмещают теневой контур одной из сторон угла – стороны ed с одной из
штриховых линий перекрестия экрана и отсчитывают первое показание по
круговой шкале стола и нониусу. Продолжая вращать измерительный стол,
совмещают теневой контур второй стороны угла – сторону ea измеряемого угла –
с указанной линией перекрестия экрана и производят второй отсчет по круговой
шкале и нониусу. Разность полученных отсчетов даст искомый угол .
Измерения следует производить не менее трех раз и подсчитать среднее
арифметическое.
Измерения методом сравнения детали с чертежом (рис. 4)
При измерении изделий, контур которых не перекрывается выступающими
частями, прибор устанавливают и настраивают для измерения в проходящем
снизу свете; для измерения изделий, контур которых перекрыт, либо необходимо
проверить правильность произведенной разметки на заготовке изделия, прибор
устанавливают и настраивают для работы в отраженном свете. Выбирают и
устанавливают объектив в зависимости от значения поля зрения и требуемого
увеличения. Чертеж накладывают и укрепляют на экране, а деталь размещают на
измерительном столе.
После фокусировки контур измеряемой детали совмещают с чертежом,
вращая и перемещая измерительный стол микрометрическими винтами.
Если не удалось совместить теневой контур измеряемой детали по всему ее
периметру с чертежом и в случае необходимости получения количественной
оценки имеющихся отклонений, поступают следующим образом. Если
направление имеющихся отклонений параллельно направлениям перемещения
продольных или поперечных салазок измерительного стола, то их значения
можно определить по разности соответствующих отсчетов микрометрических
винтом. В противном случае наибольшие отклонения измеряют на экране
образцовой стеклянной шкалой. Для получения действительного отклонения
необходимо полученное показание по образцовой стеклянной шкале разделить на
соответствующее увеличение объектива.
В большинстве случаев на чертеже обозначен двойной контур, один из
которых соответствует наибольшим предельным размерам контролируемого
объекта, а другой – наименьшим. Контур правильно изготовленной детали
должен располагаться между этими двумя исполненными на чертеже контурами.
73
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ
Измерения линейных и угловых размеров плоских изделий на проекторе
Завод-изготовитель________ Заводской номер__________Тип_____
Цена деления шкалы барабана микровинтов____ Увеличение_______
Пределы перемещения измерительного стола___________________
Погрешность измерения________________________________
Отсчет по нониусу поворотного стола_______________________
Температура окружающей среды___________ С
Номер измеряемого изделия_______________
Принципиальная оптическая схема
Схема измерения изделия
проектора
1. Результаты измерений линейных размеров h, мм
Отсчет по шкале
Предельные размеры по
микрометрических винтов
Разность,
чертежу, мм
мм
1-й
2-й
hср=
Заключение о годности изделия_______________________
2. Результаты измерений угловых размеров , угловые градусы
Отсчет по угломерной шкале
стола и нониусу
1-й
2-й
Разность
угловых
размеров
Предельные размеры по
чертежу
ср=
Заключение о годности изделия____________________________
Фамилия учащегося_____________ Группа_________________
Дата выполнения работы__________ Дата сдачи работы___________
Подпись учащегося____________ Оценка_____________
Подпись преподавателя______________
74
После настройки прибора на измерительную позицию устанавливают проверяемую деталь и производят отсчет по
шкале после установления показаний прибора. Таким образом определяют диаметр отверстия и отклонения от
геометрической формы в трех сечениях, перпендикулярных к оси, и двух диаметрально противоположных
направлениях в каждом сечении.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 18
ПОВЕРКА ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КОНЦЕВЫХ МЕР ДЛИНЫ 5-ГО РАЗРЯДА НА
ОПТИМЕТРАХ
1. Цель работы
Изучить общие вопросы поверки концевых мер на оптиметрах. Поверить концевые меры длины. Обработать
результаты поверки, оформить результаты измерений протоколом установленной формы, дать заключение о
годности.
2. Применяемые приборы и оборудование
Оптиметр вертикальный и горизонтальный по ГОСТ 5405—75, набор образцовых концевых мер длины 4-го
разряда или класса 2 по ГОСТ 9038—73 и ГОСТ 8.166—75, образцовые средства поверки по ГОСТ 8.166—75 и
ГОСТ 8.306—78, набор концевых мер длины по ГОСТ 9038—73.
3. Общие сведения
Плоскопараллельные концевые меры длины являются основными средствами для измерения линейных размеров.
Методы и средства поверки концевых мер длины обусловлены государственной поверочной схемой для средств
измерений длины (ГОСТ 8.020—75), ГОСТ 8.166—75 и ГОСТ 8.306—78.
Предельные отклонения длины концевых мер от номинальной при температуре 20 °С и отклонения от плоско
параллельности измерительных поверхностей не должны превышать значений, указанных в табл. 1 (для мер
классов 00; 0; 1; 2 и 3). Пределы допускаемых погрешностей измерений длины образцовых концевых мер в
микрометрах и отклонения от плоско параллельности образцовых концевых мер длины не должны превышать
допусков, установленных для мер соответствующих разрядов и приведѐнных в табл. 2.
4. Порядок выполнения работы
В настоящей лабораторной работе рассмотрены методы и средства поверки концевых мер 5-го разряда на
вертикальном и горизонтальном оптиметрах по образцовым мерам 4-го разряда.
Поверка концевых мер 5-го разряда. Общие требования.
Температура помещения, в котором следует поверять концевые меры 5-го разряда класса 3, должна составлять
(20±4)°С для концевых мер размером от 4,5 до 10,0 мм; (20±3)°С и (20±2)°С для концевых мер размером от 10 до
30 мм и от 30 до 100 мм соответственно — см. ГОСТ 8.166—75 и ГОСТ 8.050—73.
Относительная влажность воздуха в помещении должна быть в пределах (58 ±20)%.
75
Перед проведением поверки следует очистить меры от смазки, промыть бензином марки Б-70 по ГОСТ 1012—72 и
протереть чистой сухой салфеткой из мягкой льняной или хлопчатобумажной ткани без ворса; плоские стеклянные
пластины промыть ректификованным этиловым спиртом по ГОСТ 18300—72 и протереть салфеткой.
Промывать и смазывать меры необходимо в специальном помещении с вытяжным шкафом.
По притираемости концевые образцовые меры длины должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8.166—75.
После проверки притираемости перед последующими поверками, концевые меры (поверяемые и исходные)
необходимо выдержать на рабочем месте в течение следующего времени:
номинальные значения концевых мер длины, мм
время выдержки перед поверкой, ч
До 4,5
0,3
Св. 4,5 до 10,0
0,6
» 10,5 » 50,0
1,0
» 50,0 » 100,0
1,5
В рабочем помещении не рекомендуется располагать объекты измерения с отклонением температуры на
поверхности изделий от нормальной более чем 1,5; 2,5; 3,5; 5°С соответственно для мер рядов I—Ш; IV—VIII;
IX—XI; XII—XIV по ГОСТ8.050—73.
Применяемые для поверки концевых мер вертикальные и горизонтальные оптиметры необходимо настроить так,
как указано в лабораторной работе № 9
При измерении концевых мер длиной до 10 мм на вертикальных контактных приборах используют столик со
сферическим наконечником. При измерении концевых мер длины от 10 до 100 мм следует применять столик с
возвышающимся средним ребром. Середина ребра должна быть установлена соосно с измерительным
наконечником прибора. Концевые меры от 10 до 100 мм поверяют, как правило, на горизонтальных оптиметрах.
Кроме оптиметров могут быть использованы оптикаторы с ценой деления 0,2—0,5 мкм.
1. При внешнем осмотре устанавливают отсутствие на нерабочих поверхностях концевых мер забоин, пятен
ржавчины и других дефектов, портящих их внешний вид. На измерительных поверхностях концевых мер 3, 4 и 5го разрядов и классов 1, 2, 3, 4 и 5, находящихся в эксплуатации и вышедших из ремонта, допускаются заметные
на глаз царапины, следы снятой коррозии, расположенные на расстоянии не менее 2 мм от центра измерительной
поверхности, при условии, что эти дефекты не ухудшают притираемости мер. На измерительных поверхностях
концевых мер классов 2 и 3 допускаются незначительные царапины {не более двух длиной 5 мм), исчезающих при
изменении
угла зрения.
2. Шероховатость поверхностей концевых мер можно определять на интерференционном микроскопе типа МИИ4 и оценивать по критерию Rz или профилографом по ГОСТ 19299—73 или профилометром по ГОСТ 19300—73 и
оценивать по критерию Ra.
При измерении и оценке шерохватости поверхности следует пользоваться методикой, описанной в ГОСТ 14026—
68 (см. лабораторные работы № 55 и 57).
Шероховатость измерительных поверхностей концевых мер всех классов должна составлять Rz 0,063мкм на
базовой длине 0,08 мм по ГОСТ 2789—73. Шероховатость нерабочих поверхностей концевых мер должна быть
Rа^0,63 мкм на базовой длине 0,8 мм по ГОСТ 2789—73.
3. После промывки перед проверкой притираемости концевые меры к пластины необходимо выдержать в
поверочном помещении не менее 20 мин. Концевые меры номинальных размеров до 5 мм притирают к плоской
стеклянной пластине нижней измерительной поверхностью. Затем, не снимая их с пластины, к ее свободной
верхней поверхности притирают другую стеклянную пластину.
Концевые меры от 5 до 100 мм притирают к пластине вначале одной, а затем другой измерительной поверхностью
и наблюдают качество притирки.
Во избежание нагрева стеклянных пластин пользуются поочередно несколькими стеклянными пластинами, меняя
их через каждые 2—3 мин.
4. Неплоскостность концевых мер в свободном (непрнтертом) состоянии, выпускаемых из роизводства,
определяют на интерференционном компараторе Кестерса.
76
Для поверки неплоскостности мер, выпускаемых из ремонта, применяют контактный интерферометр типа ИКВ,
вертикальный оптиметр и специальное приспособление типа СП (рис. 1) для установки на него концевой меры.
Причем, не плоскости ость этих мер следует определять одновременно с проверкой притираемости. Меру
размещают в гнезде приспособления типа СП (рис. 1,а) на три точечные опоры, а приспособление устанавливают
на плоский стол прибора. Середину измеряемой поверхности меры подводят под измерительный наконечник и
показания прибора приводят к нулю. После трехкратного арретирования производят отсчет n1. Затем, подняв
арретиром наконечник прибора, выдвигают приспособление с мерой из-под наконечника прибора, меру
поворачивают в гнезде и кладут вверх противоположной измерительной поверхностью (рис 1,б). Приспособление с мерой снова устанавливают на приборе так, чтобы середина измерительной поверхности меры находилась
под наконечником и после арретирования производят отсчет n2.
Неплоскостность меры в свободном состоянии, мкм
n=(n2-n1)/2,
Неплоскостность измерительных поверхностей концевых мер не должна превышать значений, указанных в табл.
4 ГОСТ9038—73.
5. Срединную длину, отклонение длины от номинальной и отклонение от плоскопараллельности концевых мер 5го разряда до 100 мм определяют по ГОСТ 8.166—75 с помощью оптикатора c ценой деления 0,2—0,5 мкм,
вертикальных и горизонтальных оптиметров, а концевых мер от 100 до 1000 мм —на концевой измерительной
машине методом сравнения.
При определении отклонения от плоскопараллельности, срединной длины, и отклонения длины от номинальной
концевых мер 3—5-го разрядов и концевых мер классов точности 1—5 контактным методом показания
отсчитывают в следующих точках: 0 по образцовой концевой мере в средней точке (нулевой начальный отсчет); по
поверяемой концевой мере в средней точке — отсчет c1, в четырех угловых точках —отсчеты a, b, d ней снова в
средней точке —отсчет с2; по образцовой концевой мере в средней точке—повторный отсчет (нуль конечный 0').
Расхождение между начальным и конечным отсчетами (0 к и 0к), а также между отсчетами с1 и с2 при поверке
концевых мер 3 и 4-го разрядов и концевых мер классов точности 1 и 2 не должны превышать 0,06 мкм, а при
поверке концевых мер 5-го разряда и концевых мер классов точности 3—5 —0,4 мкм. Если расхождения
превышают указанные значения, измерения следует повторить.
По полученным отсчетам вычисляют отклонение от плоско-параллельности, отклонение срединной длины и
отклонение длины от номинальной поверяемой концевой меры.
Из отсчетов (начального, конечного) 0H, 0K, с1 и с2 находят средние значения отсчетов 0ср и сср и разность
срединных длин поверяемой и образцовой концевых мер Δlс по формулам:
0ср=(0н+0к);
сср=(с1+с2)/2
; Δlс=ССР-0ср.
Средние значения отсчетов 0ср и сср (также как и сами отсчеты) при поверке концевых мер 3 и 4-го разрядов и
концевых мер классов точности 1 и 2 округляют до 0,01 мкм; при поверке концевых мер 5-го разряда и концевых
мер классов точности 3—5—-до 0,1 мкм.
Определяют отклонение от плоскопараллельности h как наибольшую разность между двумя отсчетами из
полученных пяти: ccp, a, b, d и е. Вычисляют отклонение срединной длины от номинальной (ΔLпов) и срединную
длину (Lпoв) поверяемой концевой меры по формулам:
ΔLпов=ΔLобр+Δlc3 ; Lпов=L+ΔLпов,
где ΔLобр — отклонение срединной длины образцовой концевой меры от номинальной, мкм; L—номинальная
длина поверяемой концевой меры, мм.
Отклонение длины поверяемой концевой меры от номинальной ΔLном вычисляют следующим образом. Из
отсчетов сср, а, b, d и е выбирают два, наибольший и наименьший (с учетом знаков), а затем вычисляют
соответственно две разности между взятыми отсчетами по поверяемой и отсчетом 0" по образцовой
мере и получают значения lmax и lmin
Отклонение длины концевой меры от номинальной Lном вычисляют как наибольшее по абсолютному значению по
одной из формул:
ΔL’ном=ΔLобр+Δlmax; ΔL”ном=ΔLобр+Δlmin
Поверка концевых мер на вертикальном оптиметре. При поверке концевых мер до 10 мм на оптиметр
устанавливают столик со сферической опорой. После регулировки на соосность наконечников на столик
помещают исходную концевую меру так, чтобы она опиралась на сферическую опору возможно ближе к середине
своей нижней измерительной поверхностью и одним из краев находилась на поверхности кольцевого пояса столика.
Измерительный наконечник оптиметровой трубки приводят в контакт с верхней измерительной поверхностью
меры, открывая стопорный винт кронштейна возле трубки. Трубку опускают настолько, чтобы остался небольшой
просвет между мерой и наконечником, и закрывают стопорный винт. При этом стопорный винт кронштейна на
стойке должен быть закрыт, чтобы не сбить регулировку измерительных наконечников. Затем при открытом
стопорном винте стола посредством микрометрической подачи гайкой поднимают столик до тех пор, пока против
указателя не установится нуль шкалы оптиметра. Закрывают стопорный винт. Измерительный наконечник
арретируют три — пять раз и, убедившись, что показания остаются постоянными в пределах 0,2 мкм, делают
отсчет по исходной мере (нуль начальный) в десятых долях деления шкалы (рис. 2). В качестве нулевого отсчета
принимают наиболее часто встречающееся показание. Если этот отсчет не совместится с нулевым делением
шкалы, допускается устанавливать показание прибора на нулевое деление. Затем арретиром поднимают
77
измерительный наконечник и, не меняя установки прибора, располагают проверяемую меру на столе так, чтобы
под наконечником была подведена средняя точка проверяемой меры. Опустив измерительный наконечник,
производят отсчет с1 по срединной точке поверяемой меры и отсчеты по четырем угловым точкам a, b, d и е (см.
рис, 2), расположенным на расстоянии 1—2мм от боковых нерабочих граней меры. Снова в средней точке
поверяемой меры берут отсчет с2. На этом поверка меры закончена.
Для того чтобы проверить, не сбилась ли нулевая установка шкалы оптиметра, исходную образцовую меру
устанавливают под наконечник оптиметра и производят второй конечный нулевой отсчет (0к) в ее средней точке.
Если отсчеты 0к, с1 и с2 будут отличаться от отсчета 0 более чем на 0,4 мкм, необходимо произвести повторную
поверку меры.
По отсчетам 0H, 0K, c1, с2, a, b, d и е определяют отклонение действительного значения срединной длины
поверяемой меры ΔLпов от номинального значения, отклонение от плоскопараллельности измерительных
поверхностей h и отклонение длины меры в любой точке от ее номинального значения ΔLном.
По полученным данным поверяемой мере присваивают разряд и класс.
Пример обработки результатов поверки концевых мер на вертикальном оптиметре приведен ниже. Расчет
произведен по формулам, приведенным на с. 168.
0 ср
lc
0
0, 2
2
0 .6
0 ,1 мкм ;
0 .1
c ср
0 ,5 мкм ;
L пов
0 ,3
0 ,5
0 , 2 мкм ;
l min
0 .3
0 .1
0 .2 мкм ;
h
l max
0 .4
0 ,7
2
0 .6 0 .3
0,6 мкм ;
0 .3 мкм ;
0 .6 0 .1
0 .5 мкм ;
LN
0 .3 0 .2
0 .1 мкм .
LN
0 .3 0 .5
0 .2 мкм ;
Следовательно, концевая мера длины L = 8 мм удовлетворяет требованиям, предъявляемым к концевым мерам 5-го
разряда (ГОСТ 8.166—75) и концевым мерам класса точности 3 (ГОСТ 9038—73).
Поверка концевых мер на горизонтальном оптиметре. Перед поверкой концевых мер на горизонтальном оптиметре
определяют, установлены ли соосно сферические измерительные наконечники, расположенные на измерительных
штифтах трубки оптиметра и пинали. Одновременно исходную и поверяемую меры номинальных размеров от 10
до 100 мм устанавливают на столике узкими нерабочими поверхностями и закрепляют так, чтобы их
одноименные измерительные поверхности находились в одной плоскости.
Перемещая столик, середины измерительных поверхностей исходной меры располагают против змерительных
наконечников. Оба кронштейна при этом должны быть раздвинуты настолько, чтобы была исключена
78
возможность повреждения измерительных наконечников и поверхностей мер при перемещении стола. Осторожно
сдвигают кронштейны и приводят в контакт измерительные поверхности наконечников и меры так, чтобы верхний
плавающий столик оптиметра занял среднее положение, а шкала оптиметра находилась в поле зрения. Кронштейны закрепляют на горизонтальном валу стопорными винтами. Вращая микрометрический винт пиноли (при
отпущенном стопорном винте), передвигают измерительный штифт пиноли до получения показания шкалы в
пределах ±10 мкм. Стопорный винт закрепляют.
Поворачивая столик вокруг вертикальной оси рукояткой и вращая эксцентрик вокруг горизонтальной,
устанавливают меру по отношению линии измерения, т. е. определяют минимальное показание по шкале
оптиметра. Вращая микровйнт пиноли, устанавливают показания оптиметра в пределах ±1 мкм, закрепляют
стопорный винт пииоли и повторно поворачивают и наклоняют столик с мерами, определяя правильное положение
исходной меры для установки нулевого показания. При этом не следует забывать, что при использовании
Микровинта пиноли, стопорный винт должен быть открыт и соответственно после его применения закрыт.
Арретирование и установка на нуль производятся так же, как при поверке на вертикальном оптиметре.
Убедившись, что показания остаются постоянными в пределах 0,2 мкм, делают нулевой (0) отсчет по исходной
мере. Затем осторожно, чтобы не сбить наконечники, переводят их в среднюю точку поверяемой меры.
По поверяемой мере отсчеты следует произвести дважды в средней точке с1 и с2 и по четырем крайним точкам а, b,
d и е.
Затем снова производят отсчет по середине поверяемой меры с2. и, возвратившись к исходной мере, второй раз,
производят конечный нулевой отсчет 0k.
Перед каждым отсчетом выравнивают стол с мерой рукояткой и эксцентриком, находят минимальное показание по
шкале. После поверки по полученным результатам меру необходимо аттестовать, т. е. присвоить ей разряд и класс.
Так как поверку производили по исходным мерам 4-го разряда на оптиметрах и были выдержаны нормальные
условия поверки, то поверяемым мерам можно присвоить 5-й разряд при условии, что отклонение от
плоскопараллельности не отличается от допускаемого.
Для того, чтобы присвоить поверяемой мере разряд, необходимо воспользоваться данными табл. 2 из ГОСТ
8.166—75.
В нашей лабораторной работе отклонение от плоскопараллельности h = 0,3 мкм, а в ГОСТ 8.166—75 для мер с
номинальным значением до 10 мм это отклонение составляет 0,6 мкм. Следовательно, нашей поверяемой мере
можно присвоить 5-й разряд.
Класс концевым мерам длины присваивается по результатам поверки: по отклонению размера меры от
номинального значения и по отклонению от плоскопараллельности. Для этого необходимо воспользоваться табл.3
из ГОСТ 9038—73. В нашей лабораторной работе Lном= +0,2 мкм, а отклонение от плоскопараллельности h=+0,3
мкм. Пользуясь табл.3 ГОСТ 9038—73 определяем предельные отклонения мер для класса точности 3: от
номинального значения и от плоскопараллельности они соответственно равны 0,8 и 0,3 мкм. Следовательно, нашей поверяемой мере (при поверке на оптиметре) можно присвоить класс 3.
Класс точности набора концевых мер, находящегося в эксплуатации, определяют по мерам низшего класса,
входящих в набор. Для концевых мер, находящихся в эксплуатации, допускается аттестация некомплектных
наборов мер специального назначения, при условии; что количество недостающих или забракованных мер не
превышает 10 % всех мер набора и что такой набор может быть применен в соответствии с его назначением.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ
Поверка плоскопараллельных концевых мер длины 5-го разряда на оптиметрах вертикальном и
горизонтальном
Оптиметр
Меры образцовые
Меры поверяемые
Завод-изготовитель____________ Завод-изготовитель _____________ Завод-изготознтель___________
Заводской номер ____________ Заводской номер________________ Заводской номер ____________
Предел измерения______________ Количество мер_________________Количество мер_______________
Цена деления ________________ Класс_________________________ Класс_______________________
Разряд _______________________ Разряд_______________________
Температура окружающей среды __________°С Погрешность измерения_______________
79
Заключение о годности либо причина забракования (дать пояснение как мере присваивается разряд и класс)
_____________________________________________________________________________________________
Фамилия учащегося ___________
Группа__________________________
Дата выполнения работы ________
Дата сдачи работы________________
Подпись учащегося_______________ Оценка___________________________
Подпись преподавателя______________________
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 19
ПОВЕРКА ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КОНЦЕВЫХ МЕР ДЛИНЫ 3 и 4-ГО РАЗРЯДОВ НА
КОНТАКТНОМ ИНТЕРФЕРОМЕТРЕ
1. Цель работы
Изучить общие вопросы поверки концевых мер на контактных интерферометрах, устройство контактных
интерферометров, их технические и метрологические данные. Настроить интерферометр. Поверить концевые меры
длины. Обработать и оформить результаты поверки протоколом установленной формы, дать заключение о
годности.
2. Применяемые приборы и оборудование
Интерферометры контактные с переменной ценой деления типа ИКВ или ИКВЭ, набор образцовых концевых мер
длины 2 или 3-го разрядов по ГОСТ 8.166—75, интерференционный микроскоп МИИ-4, пластины плоские для
интерференционных измерений ПИ60 по ГОСТ 2923—75, стол со сферической опорой, наконечники
измерительные НГС-20В класса 1 по ГОСТ 11007—66, арретир и струбцинки для установки мер,
3. Общие сведения
Концевые меры длины 3 и 4-го разрядов поверяют по образцовым концевым мерам 2 и 3-го разрядов на
контактных интерферометрах или на оптикаторах типа 01П по ГОСТ 10593—74 —см. ГОСТ 8.020—75 и ГОСТ
8.166—75.
Отечественная промышленность выпускает контактные интерферометры пяти типов: ИКД — двойной окулярный
вертикальный контактный; ИКД-3 — двойной экранный вертикальный контактный; ИКВ— окулярный
вертикальный контактный; ИКВЭ — экранный вертикальный контактный; ИКГ — окулярный горизонтальный
контактный. Контактные интерферометры применяют для измерения линейных размеров с высокой точностью ме-
80
тодом сравнения с концевыми мерами.
Технические и метрологические характеристики интерферометров ИКВ и ИКВЭ следующие.
Наибольшая длина измеряемого объекта
150 мм
Ход стола
5 мм
Ход измерительного стержня не менее
0,5 мм
Число делений шкалы от нулевого штриха
.
±50 мм
Измерительное усилие (юстируемое)
от 0,75 до 2,75 Н
Измерительное усилие (установленное)
1,5 Н
Колебание установленного измерительного усилия в пределах показаний шкалы
0,02—0,03 Н
Присоединительный диаметр трубки
28h7 мм
Присоединительный диаметр измерительного стержня 5D
Количество сменных шкал для интерферометра ИКВЭ 3 шт.
Погрешность показаний не превышает цены одного деления шкалы и 0,7 деления шкалы для интерферометров ИКВ и ИКВЭ
Действие контактного интерферометра основано на принципе двухлучевой интерференции света, возникающей без
участия измеряемого объекта и действующей как масштабный механизм высокой чувствительности.
Шкалу прибора градуируют на любую цену деления, изменяя ширину интерференционных полос в пределах их
четкости, поэтому цена деления шкалы переменная. Чаще всего интерферометр настраивают на цену деления 0,05;
0,1 и 0,2 мкм.
Оптическая схема интерферометра приведена на рис.1 Световой поток от источника света I проходит конденсор 2
и направляется непосредственно или через светофильтр 3 на светоделительную пластину 4, на которой разделяется
на два пучка. Горизонтальный пучок света отражается от поворотного зеркала 12, а вертикальный — от
подвижного зеркала 10, закрепленного на измерительном стержне 9. Одинаковые оптические условия в двух
лучках создаются компенсатором 11. Встречаясь на разделительной грани светоделительной пластины 4, пучки
интерферируют при небольшой разности хода. Объектив 5 проецирует интерференционную картину в
плоскость шкалы 8. Вертикально расположенные интерференционные полосы и изображение шкалы наблюдают
одновременно через окуляр 7, который можно перемещать около оси шарнира 6 в пределах поля изображения и
устанавливать около любого штриха шкалы. Светофильтр 3 включают при градуировке шкалы 8. При этом в
поле зрения наблюдают большое число черных полос на зеленом фоне — это интерференционная картина в
монохроматическом свете. Длина волны пропускания светофильтра гравируется на оправе светофильтра.
При измерениях фильтр выключают. Интерференционная картина в белом свете, т. е. при выключенном
светофильтре, содержит черную ахроматическую полосу, а по сторонам от нее симметрично — три—четыре
окрашенные полосы на общем светлом фоне. Ширину и направление полос интерференционной
картины можно изменять, поворачивая зеркало 12 вокруг горизонтальной и вертикальной осей.
При измерениях зеркало 10 перемещается строго по оси стержня. Подъем или опускание зеркала 10
вызывает пропорциональное и увеличенное перемещение интерференционной картины в плоскости шкалы 8.
При этом наиболее отчетливая и единственная черная ахроматическая полоса интерференции белого света,
расположенная вдоль штрихов шкалы 8, служит подвижным указателем положения измерительного
стержня.
81
На рис. 2 показан интерферометр ИКВ, состоящий из интерференционной головки 1 и вертикальной стойки 2 со
сменным столом 3, на котором снизу расположены регулировочное винты 6. Сменный стол укрепляют на штоке,
перемещающемся во втулке при вращении микровинта 5. Такое перемещение необходимо для установки
образцовой меры под наконечник прибора и совмещения ахроматической черной полосы с нулевым штрихом
шкалы. После этого закрывают стопорный винт 4 микроподачи. Головка 1, укрепленная в кронштейне 7,
перемещается по направляющим колонки при помощи реечной подачи маховиком 8. Головка состоит из камеры,
отсчетного микроскопа 10 и осветителя 11. В камере расположены узел измерительного стержня и Светофильтр.
Рукоятка служит для введения фильтра в оптическую систему прибора. Основное зеркало вокруг горизонтальной и
вертикальной осей вращается двумя винтами. Микроскоп присоединен к передней стенке камеры и состоит из
объектива, окуляра и стеклянной пластины— шкалы. Винт 9 служит для перемещения объектива при фокусировке
интерференционной картины. Окуляр имеет диоптрийное перемещение- Осветитель 11 смонтирован на
вертикальной стойке и состоит из лампы и конденсорной линзы. Предусмотрены юстировочные подвижки
конденсорной линзы в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Принципиальная оптическая схема и устройство прибора ИКВЭ аналогичны прибору ИКВ. Отличие заключается в
том, что с целью повышения точности, производительности и удобства пользования, интерференционная картина в
интерферометре ИКВЭ проецируется на экран со шкалой. Интерферометр комплектуется тремя сменными
шкалами, градуированными в микрометрах с постоянной ценой деления, вместо одной шкалы с переменной ценой
деления. Сменные шкалы, присоединяемые как кассеты, вводят в поле зрения, поворачивая специальную рукоятку.
Принципиальная схема интерферометра ИКД построена таким образом, что на линии измерения установлены
окулярная и специальная встречные трубки. На столе между подвижными наконечниками трубок помещают
образцовую, а затем поверяемую меру. Разность их размеров определяют при условии, чтобы в момент отсчета по
шкале окулярной трубки, на сетке специальной трубки было всегда нулевое показание, что достигается
перемещением стола прибора вдоль линии измерения.
4. Порядок выполнения работы
Условия подготовки к поверке и ее проведения изложены в лабораторной работе № 26.
Концевые меры 3 и 4-го разрядов на интерферометре ИКВ следует поверять при температуре 20 °С, Отклонение
температуры помещения от нормальной не должно превышать значений, указанных в ГОСТ 8.166—75.
Согласно ГОСТ 8.166—75 образцовые концевые меры длины 3 и 4-го разрядов должны притираться к плоской
стеклянной пластине класса 1 (ГОСТ 2923—75) всей измерительной поверхностью без интерференционных полос.
Допускаются оттенки в виде светлых пятен.
Интерферометр должен быть установлен в помещении с минимальными вибрациями. Для уменьшения влияния
вибрации рекомендуется подкладывать под основание прибора амортизаторы (губчатую резину).
Прибор должен быть защищен от попадания света. Интерферометр ИКПВ снабжается комплектом ребристых
столов и движками для перемещения концевых мер длины.
Для поверки концевых мер длины на интерферометр устанавливают ребристый стол со сферическим
наконечником. Радиальная юстировка с целью совмещения вершины сферического наконечника стола с вершиной
сферического наконечника трубки достигается винтами 6 стола (см. рис., 2).
Градуировка шкалы контактного интерферометра (см. рис. 3) Шкалу контактного интерферометра градуируют
путем совмещения произвольно выбранного количества интерференционных полос (интервалов) в фильтрованном
свете с соответствующим количеством делений шкалы, определяемым по формуле
0 .5 k
n
i
где n — количество делений шкалу, в которое нужно поместить к — интерференционных полос (интервалов),
чтобы получитьтребуемую цену деления шкалы i.
Коэффициент 0,5 учитывает, что длине волны λ света, пропускаемого светофильтром в микрометрах, указанному в
аттестате на интерферометр, соответствуют две интерференционные полосы, наблюдаемые в фильтрованном
82
свете. Иначе говоря, интервал между двумя полосами на экране соответствует высоте воздушного слоя, равной λ
/2.
Когда измерительный стержень находится в самом нижнем нерабочем положении, черная ахроматическая полоса
должна находиться на отрицательном участке шкалы.
Для градуировки шкалы выключают светофильтр и, поднимая измерительный стержень интерферометра,
переводят на середину шкалы зону наиболее отчетливых интерференционных полос. Намечают любой штрих,
находящийся возле нулевого деления, и от него отсчитывают n делений. Рекомендуемая цена деления i=0,1 мкм.
Количество интерференционных полос, выбираемых для настройки шкалы, в зависимости от цены деления может
быть 8; 16 или 32.
Приведем расчет. Принимаем i=0,1 мкм; число интерференционных полос к=16; длину волны света λ = 0,55 мкм.
Для того, чтобы обеспечить требуемую цену деления шкалы (i = 0,1 мкм), следует определить, в каком количестве
делений n нужно уложить количество интерференционных полос k=16 по формуле, приведенной на стр. 177.
Подставив числовые значения, получим
0 .5 0 .55 16
n
44
0 .1
Если при первом и последующих отсчетах по шкале, количество делений, на которых расположатся 16 полос,
будет отличаться от расчетного (больше либо меньше), необходимо изменить ширину полос для получения
расчетного значения (рис. 3), Направление интерференционных полос, если имеет место их перекос, можно
устранить винтом интерференционной головки. По окончании градуировки шкалы, светофильтр выключают и по
подвижной черной ахроматической полосе производят отсчет по неподвижной шкале десятых и сотых долей
микрометра.
Поверка концевых мер 3 или 4-го разряда и рабочих мер классов 1 и 2. Методика определения шероховатости
измерительных поверхностей концевых мер, поверка притираемости, определение неплоскостности
измерительных поверхностей мер в свободном (непритертом) состоянии, внешний осмотр в основном изложены в
лабораторной работе № 18.
Следует добавить, что при внешнем осмотре на измерительных поверхностях концевых мер класса 1, выпускаемых
из производства, не должно быть заметных на глаз царапин, следов коррозии и других дефектов, нарушающих их
эксплуатационные свойства и портящих их внешний вид.
Срединная длина концевых мер 3 и 4-го разрядов, отклонение длины от номинальной и отклонение от
плоскопараллельности определяют на контактных интерферометрах одновременно, используя стол со сферической
вставкой или плоский стол с выступающим ребром.
При поверке концевых мер до 10 мм исходную и поверяемую меры помещают рядом на основной стол прибора в
гнезда прилагаемого к прибору держателя поперек ребер основного стола, так, чтобы поверяемая мера была ближе
к оператору.
При поверке концевых мер свыше 10 мм меры помещают каждую в отдельности в прилагаемые к прибору
держатели поперек ребер основного стола. Середину исходной меры устанавливают под измерительный
наконечник прибора. Отжав стопорные винты кронштейна на вертикальной стойке, с помощью реечной подачи
маховиком 5 (см. рис. 2) осторожно опускают, кронштейн 7 с интерференционной головкой до получения
незначительного просвета между измерительным наконечником и поверхностью исходной меры. Затем, отжав
стопорный винт 4 микровинтом 5 устанавливают показания прибора приблизительно на нуль. Арретируют
измерительный наконечник три— пять раз и, убедившись, что показания остаются постоянными в пределах 0,02
мкм, делают отсчет по исходной мере 0н (нуль начальный) в десятых долях деления шкалы. В качестве отсчета 0н
принимают наиболее часто повторяющееся показание прибора.
Если Он не совпадает с нулевым делением шкалы, допускается винтом отсчетного микроскопа 12 (см. рис. 2)
переместить шкалу и установить показание прибора на нулевое деление. Затем производят пять отсчетов по
поверяемой мере: в средней точке поверяемой меры с1 и в четырех угловых точках a, b, d и е {на расстоянии 1—2
мм от боковых нерабочих граней). В средней точке поверяемой меры делают отсчет с 2, а в средней точке
исходной отсчет 0к (нуль конечный). Перед каждым отсчетом меру арретируют. Все полученные отсчеты заносят в
протокол. Если отсчеты 0н 0К ,с1 и с2 отличаются друг от друга более, чем на 0,06 мкм, то они считаются
неверными и поверку следует повторить.
По полученным данным вычисляют отклонение действительного значения срединной длины поверяемой меры
ΔLпов от номинального значения, отклонение меры от плоскопараллельности измерительных поверхностей к и
отклонение длины меры в любой точке от ее номинального значения.
Отклонение действительного значения срединной длины поверяемой меры от номинального значения определяют
по формулам, приведенным в лабораторной работе № 18.
Отклонения от плоскопараллельности и длины концевых мер от номинального значения рабочих мер классов 1 и 2
не должны превышать значений, установленных ГОСТ 9038—73. Отклонения от плоскопараллельности
83
образцовых концевых мер 3 и 4-го разрядов не должны превышать значений, установленных ГОСТ 8Л66—75.
Отдельные элементы мер рассчитывают и аттестовывают так же, как в лабораторной работе № 18.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ
Поверка плоскопараллельных концевых мер длины 3 и 4-го разрядов на контактном интерферометре
Интерферометр
Образцовые меры
Поверяемые меры
Завод-изготовитель___________ Завод-изготовитель____________ Завод-изготовитель___________
Заводской номер ____________ Заводской номер _____________ Заводской номер ____________
Предел измерений____________ Количество мер________________ Количество мер______________
Цена деления _______________ Класс________________________ Класс______________________
Разряд _____________________ Разряд
___________________
Температура окружающей среды ________°С. Погрешность измерения
Заключение о годности (указать разряд и класс) или указать причину забракования. Пояснить, как
присваивается мере разряд и класс __________________________________________________________
Фамилия учащегося_______________
Группа__________________________
Дата выполнения работы___________ Дата сдачи работы________________
Подпись учащегося_______________
Оценка__________________________
Подпись преподавателя______________________
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 20
ПОВЕРКА ВЕРТИКАЛЬНЫХ
И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ОПТИМЕТРОВ
1. Цель работ
Изучить методику поверки вертикальных и горизонтальных оптиметров. Поверить оптиметры. Обработать
результаты поверки и оформить их протоколом установленной формы.
2. Применяемые приборы и оборудование
Оптиметр вертикальный и горизонтальный по ГОСТ 5405—75, приспособления к оптиметрам, образцовые
средства поверки по ГОСТ 8.270—77 и другие рекомендуемые средства поверки.
3. Общие сведения
Согласно ГОСТ 5405—75 оптиметры изготовляются следующих типов: по положение оси измерения —
вертикальные и горизонтальные: по способу отсчета—экранные и окулярные.
Вертикальные оптиметры могут быть с ценой деления шкалы 0,2 и 1 мкм и соответственно с пределом измерения
±25 и ±100 мкм, а горизонтальные —с ценой деления шкалы 1 мкм и пределом измерения по шкале ±100 мкм.
Наибольшие наружные размеры измеряемых изделий: у вертикальных оптиметров 100 и 200 мм; у горизонтальных
оптиметров — 500 мм.
Нормы точности: вертикальные оптиметры должны соответствовать указанным в табл. 2 ГОСТ 5405—75.
4. Порядок проведения работы
Оптиметры поверяют по ГОСТ 8.270—77.
Горизонтальные оптиметры должны быть установлены по уровню, а концевые меры длины, предназначенные для
их поверки, выдержаны на рабочем месте не менее 4 ч.
Температура помещения, в котором проводят поверку, должна быть (20±2)°С и (20±1)°С для оптиметров с ценой
деления 1 и 0,2 мкм соответственно.
Поверка вертикального оптиметра
1. При внешнем осмотре на наружных поверхностях прибора должно быть установлено отсутствие коррозии и
механических повреждений, влияющих на его эксплуатационные свойства.
84
2. При опробовании устанавливают надежное действие стопорных винтов. Микрометрическая подача
измерительного стола должна обеспечивать плавное осевое перемещение измерительного стержня в обе стороны.
Для этого на измерительный стержень надевают измерительный наконечник, проверяют его крепление и,
перемещая измерительное устройство по вертикальной стойке, опускают наконечник на поверхность стола оптиметра либо на концевую меру размером 8—10 мм, установленную на столе. Действуя микрометрической
подачей, следят за движением изображения шкалы в поле зрения окуляра либо на экране как в прямом, так и
обратном направлениях. Перемещение шкалы должно быть плавным, без скачков и заеданий. Все подвижные
части оптиметра также должны перемещаться плавно.
У оптиметров с экраном при крайних положениях измерительного стержня в поле зрения должно оставаться пять
— семь делений шкалы, у оптиметров с окуляром—15—20 делений (для оптиметров, выпускаемых из
производства и 'ремонта); два — семь делений у оптиметров с экраном и не менее пяти делений у оптиметров с
окуляром (для оптиметров, находящихся в эксплуатации).
Указатель в поле зрения должен быть параллельным изображению штрихов шкалы и перекрывать штрихи шкалы
не менее чем на 0,5 длины коротких штрихов.
Поперечное смещение изображения относительно указателя при перемещении изображения шкалы в пределах
±100 делений не должно превышать ОД у оптиметров, выпускаемых из производства и ремонта, и 0,25 длины
короткого штриха у оптиметров, находящихся в эксплуатации.
Измерительные наконечники для оптиметров должны быть типа НГ класса 1 по ГОСТ 11007—66; стойки
(основание, кронштейн и измерительный стол) типа С-1 по ГОСТ 10197—70. Стойку поверяют по ГОСТ 8.167—
75.
3. Шероховатость рабочих поверхностей плоского и ребристого столов определяют при помощи
микроинтерферометра типа МИИ-4 или профилометра по ГОСТ 19300—73. Методика измерения
шероховатости поверхности изложена в лабораторных работах № 42 и 44. Шероховатость рабочих поверхностей
столов не должна превышать значений, указанных в табл. 2 ГОСТ 5405—75.
4. Отклонение от плоскостности рабочих поверхностей измерительных столов определяют с помощью плоской
стеклянной пластины (ГОСТ 2923—75) интерференционным методом. Пластину диаметром 120 мм класса 2
накладывают на поверхность стола и получают наименьшее число интерференционных полос. Отклонение от
плоскостности не должно превышать значений, указанных в табл. 2 ГОСТ 5405—75.
Плоскостность рабочей поверхности ребристого столика и столика со сферической вставкой проверяют
интерференционным методом специальной стеклянной пластиной, имеющей паз
глубиной не менее 0,1 мм. Пластину накладывают на измерительный стол так, чтобы сферическая вставка
(чашеобразного столика) либо расположенное выше ребро ребристого столика поместилось в паз пластины, и
определяют отклонение от плоскостности.
5. Измерительное усилие и колебание измерительного усилия при наружных измерениях определяют
граммометром, либо специальным приспособлением и граммовыми гирями 2-го класса. Приспособление
укрепляют на трубке оптиметра, как указано на рис.1 Гири необходимой массы подвешивают к рычагу
приспособления и уравновешивают их усилием измерительного стержня оптиметра.
При использовании граммометра прикладывают усилие к наконечнику измерительного устройства оптиметра до
получения показания, близкого к нижнему пределу измерения оптиметра, а затем — до получения показания,
близкого к верхнему пределу измерения. Разность показаний граммометра, соответствующая нижнему и верхнему
пределу измерения по шкале оптиметра, определяет колебание измерительного усилия. Наибольшее показание
граммометра определяет измерительное усилие. Измерительное усилие и колебание измерительного усилия
должны соответствовать значениям,
указанным в ГОСТ5405—75.
6. Изменение показаний прибора при закреплении измерительного стола определяют следующим образом. На
измерительный стержень надевают сферический наконечник и приводят его в соприкосновение с измерительным
столом. В иоле зрения окуляра шкала находится в среднем положении. Приводят в действие зажимной винт стола
и наблюдают изменение показаний прибора, которое не должно превышать значений, указанных в ГОСТ 5405—
75.
85
7. Изменение показаний прибора при нажатии на измерительный стержень измерительного устройства в
направлении, перпендикулярном к оси стержня, определяют граммометром либо специальным
динамометрическим приспособлением с тарированным усилием. Прибор устанавливают по концевой мере
размером 8—10 мм 4-го разряда класса 2 (при поверке оптиметров с ценой деления шкалы 1 мкм) или 3-го разряда
класса 1 (при поверке оптиметров с иеной деления шкалы 0,2 мкм) на отметку шкалы, близкую к нулевой. Затем
щупом граммометра к измерительному стержню прикладывают усилие 2Н в двух взаимно перпендикулярных
направлениях и наблюдают изменение показаний прибора. Таким же образом производят измерения и с помощью
специального приспособления. Изменение показаний оптиметра при нажатии на измерительный стержень в
направлении, перпендикулярном к оси, после снятия усилия не должно превышать значений, указанных в ГОСТ
5405—75.
Отклонение от параллельности плоскости наконечника диаметром 8 мм относительно плоскости измерительного
стола определяют при помощи концевой меры длины размером примерно 8—10 мм, по методике, изложенной в
лабораторной работе № 9, Наибольшая разность показаний оптиметра, . определяющая отклонение от
параллельности плоскости наконечника относительно плоскости стола, не должна превышать значений, указанных
в ГОСТ 5405—75.
9. Превышение среднего ребра круглого ребристого стола над остальными ребрами и сферической вставки
круглого стола над его рабочей поверхностью определяют с помощью специальной меры, имеющей
соответствующий паз, расположенный посредине меры. Это превышение составляет разность показаний
оптиметра при установках концевой меры на проверяемом столе в положениях 1 и 2 (рис. 2), Превышение
среднего ребра (сферической вставки) круглого стола должно соответствовать значениям, указанным в ГОСТ
5405—75.
10. Вариацию показаний измерительного устройства определяют как наибольшую разность показаний прибора
при десятикратном арретировании сферического наконечника по концевой мере размером 8—10 и 100 мм класса 2
(ГОСТ 9038—75), 4-го разряда (ГОСТ 8.166—75) для оптиметров с ценой деления шкалы 1 мкм и размером
8—10 мм класса 1, 3-го разряда (для оптиметров с ценой деления шкалы 0,2 мкм). Вариация показаний
измерительных устройств оптиметров не должна превышать значений, указанных в ГОСТ 5405—75.
11. Основную погрешность измерительного устройства определяют парным методом по концевым мерам 2 и 3-го
разрядов соответственно у оптиметров с ценой деления шкалы 0,2 и 1 мкм. При поверке измерительного
устройства вертикального оптиметра применяют сферический наконечник и регулируемый стол со сферической
вставкой.
Основную погрешность определяют на следующих участках шкалы: у оптиметров с ценой деления шкалы 1 мкм
от 0 до ±0,060 мм и от 0 до ±0,100 мм; у оптиметров с ценой деления шкалы 0,2 мкм от 0 до ±0,010 мм и от 0 до
±0,020 мм.
У оптиметров с ценой деления шкалы 0,2 мкм дополнительно следует определять основную погрешность на
участках шкалы от 0 до ±0,015 мм и от 0 до ±0,025 мм.
На каждом участке шкалы прибор поверяют тремя парами концевых мер, т. е. четырьмя мерами, с разностью длин
мер в каждой паре, равной поверяемому интервалу.
Сущность парного метода поверки шкалы заключается в том, что один и тот же интервал шкалы поверяют
несколькими парами мер для получения более достоверного результата измерений. При этом вторая мера первой
пары должна быть первой мерой второй пары, а вторая мера второй пары — первой мерой третьей пары.
Например, для поверки прибора на участке шкалы от 0 до ±0,06 мм применяют концевые меры размерами 1,0;
1,06; 1,12 и 1,18 мм, из которых составляют последовательно три пары: 1,0 и 1,06; 1,06—1,12; 1,12—1,18 мм.
Поверку проводят следующим образом. Прежде всего регулируют сферические наконечники измерительного
устройства и круглого стола со сферической вставкой. Важно помнить, что нельзя открывать стопорный винт
кронштейна на вертикальной стойке, а измерительное устройство перемешать за счет его смещения в самом
кронштейне.
Шкалу измерительного устройства устанавливают на нуль по первой концевой мере 1,0 мм. После трехкратного
86
арретирования делают первый отсчет а1, который заносят в протокол. Затем, отведя арретиром измерительный
стержень в верхнее положение, подставляют под наконечник вторую меру первой пары 1,06 мм и после
трехкратного арретирования записывают второй отсчет а 2 по первой паре. При этом стопорный винт микрометрической подачи стола должен быть зажат. После этого, не снимая со стола меры 1,06 мм отжимают
стопорный винт микрометрической подачи стола, перемещают стол с мерой микрометрической подачей и
устанавливают по мере 1,06 мм шкалу оптиметра на нуль.
Аналогичным образом производят последующие отсчеты по другим парам мер. Результаты поверки записывают в
протокол.
Основную погрешность измерительного устройства оптиметра в мкм на поверяемом участке шкалы определяют по
формуле
ri ( L n L1 ) 1000
i
3
где L1 и Ln - действительные значения длины (по свидетельству) первой и последней меры ряда, по которым
поверен участок шкалы, мм; —алгебраическая сумма разностей длин второй и первой мер трех пар (по
показаниям оптиметра), мкм.
Основная погрешность измерительного устройства оптиметра не должна превышать значений, указанных в ГОСТ
5405—75.
Пример записи результатов измерений и их обработки при определении основной погрешности оптиметра в
диапазоне от 0 до 0,06 мм (поверка производилась парным методом)
L n L1 1.17992 1.00001 0.17991 мм
По полученным данным необходимо дать заключение о годности оптиметра.
Поверка горизонтального оптиметра
Внешний осмотр (1) и опробование (2) проводят так же, как при поверке вертикального оптиметра.
3. Параллакс указателя относительно штрихов шкалы оптиметра с окуляром, возникающий из-за несовпадения
плоскости изображения шкалы и указателя, определяют, наблюдая кажущееся смещение изображения штрихов
шкалы относительно указателя при перемещениях глаза наблюдателя относительно окуляра. Смещение не должно
превышать значений, указанных в табл. 2 ГОСТ 5405—75.
4. Определение отклонения от параллельности плоских наконечников диаметром 8 мм при перемещении
кронштейна по направляющим по существу сводится к поверке прямолинейности направляющих основания, так
,как основной причиной нарушения параллельности наконечников является непрямолинейность их перемещения
по направляющим основания. Непрямолинейность определяют автоколлиматором и плоским зеркалом. Зеркало
укрепляют на проверяемом кронштейне, а автоколлиматор устанавливают на поверочной плите, на которой
должен находиться и горизонтальный оптиметр. При поверке горизонтального оптиметра можно устанавливать
автоколлиматор на основании поверяемого оптиметра.
Направляющие поверхности оптиметра поверяют шаговым методом, перемещая кронштейн с зеркалом на всю
длину направляющих основания. Через каждые 50 мм кронштейн закрепляют и снимают показания
автоколлиматора. Отклонение от параллельности наконечника Δli в микрометрах в измеряемой автоколлиматором
плоскости (вертикальной или горизонтальной) вычисляют по формуле
(1)
l i 0 .04 A
где А — наибольшая разность показаний автоколлиматора в угловых секундах.
Параллельность наконечника при перемещении кронштейна по направляющим проверяют в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях (при вертикальном и горизонтальном положении шкалы автоколлиматора,
поворачивая оптический микрометр) и по формуле (1), вычисляя отклонения от параллельности l1 и l2 в каждой
из них.
Отклонение от параллельности плоскости наконечника при перемещении кронштейна по направляющим At в
микрометрах вычисляют по формуле
2
2
li
l1
l2 .
Отклонения не должны превышать значений, указанных в табл. 2 ГоСТ5405-75
5. Несоосность осей посадочных отверстий измерительного устройства и пиноли определяют калибром.
Кронштейны с измерительным устройством и пинолию перемещают новения измерительных наконечников и
87
(2)
закрепляют на основа нии. Снимают измерительное устройство и пииоль, и вместо них в отверстия кронштейнов
вводят калибр, который должен од повременно проходить в отверстия обоих кронштейнов. ноетъ посадочных
отверстий для измерительного устройства и пиноли не должна превышать значения, указанного в табл. 2 ГОСТ
5405—75.
6. Усилие
трогания предметного стола оптиметра при его продольном перемещении определяют
граммометром либо динамометром. Для установки верхней плоскости стола в горизонтальное положение
используют брусковый уровень 0,01 мм/м, который помещайте на стол. Верхнюю (плавающую часть)
стола по уровню устанавливают в горизонтальное положение, пользуясь возможностью поворота стола вокруг
горизонтальной оси с помощью эксцентрика. К верхней части стола граммометром (рис. 3) прикладывают усилие,
направленное по линии измерения в сторону пиноли, и по показанию граммометра,. соответствующему началу
перемещения стола, определяют усилие трогания. Это усилие вдоль линии измерения не должно превышать 0,4 Н.
7. Измерительное усилие измерительного устройства и колебание измерительного усилия определяют так же, как у
вертикального оптиметра. Наибольшее показание граммометра либо приспособления, нагружаемого гирями, даст
значение измерительного усилия. Измерительное усилие и его колебание не должны превышать значений,
указанных в табл.2 ГОСТ 5405—75.
8.. Изменение показаний, прибора при нажатии с усилием 2Н на измерительный стержень измерительного
устройства и пиноли в направлении, перпендикулярном к оси стержня, определяют граммометром либо
динамометром и концевой меры длины размером 8—10 мм. После регулировки сферических наконечников, между
ними помещают концевую меру 10 мм. Отрегулировав ее положение поворотами стола, устанавливают шкалу на
нулевое деление. Затем щупом граммометра либо рычагом динамометра к измерительным стержням
измерительного устройства и пиноли последовательно прикладывают усилие 2 Н в двух взаимно
перпендикулярных направлениях и наблюдают изменение показаний прибора. Оно не должно превышать
значений, указанных в табл. 2 ГОСТ 5405—75.
9. Разность между максимальным и минимальным отсчетами при повторных регулировках взаимного положения
измерительных наконечников измерительного устройства и пиноли определяют по показаниям поверяемого
прибора при контакте плоских измерительных наконечников диаметром 8 мм. Измерительный стержень
пиноли должен быть закреплен зажимным винтом. Действуя поочередно регулировочными винтами пиноли,
определяют наименьшие показания (точки возврата) прибора. Точки возврата при действии каждым
регулировочным винтом определяют не менее четырех раз и снимают отсчеты.
Разность между наибольшим и наименьшим отсчетами при действии одним и тем же регулировочным винтом не
должна превышать значения, указанного в табл. 2 ГОСТ 5405—75. Наибольшая разность между отсчетами при
последовательном действии обоими регулировочными винтами не должна превышать значения, также указанного
в этой таблице.
10. Вариацию показаний измерительного устройства определяют сферическими наконечниками и концевой мерой
размером 100 мм, закрепленной на столе. После регулировки сферических наконечников и правильной установки
меры по отношению линии измерения, измерительный наконечник десять раз арретируют по концевой мере.
Наибольшая разность показаний прибора при 10-кратном арретировании принимается за размах показаний
измерительного устройства. Размах не должен превышать значений, указанных в табл. 2 ГОСТ 5405—75.
Размах показаний горизонтального оптиметра при наружных измерениях определяют концевой мерой размером
100 мм, закрепленной на столе прибора. Для этого предметный стол с мерой вращают вокруг вертикальной и
горизонтальной осей и определяют наименьшее показание по шкале оптиметра. Перед отсчитыванием показания
арретируют измерительный наконечник.
Наибольшая разность показаний не должна превышать значений, указанных в табл. 2 ГОСТ 5405—75.
11. Основную погрешность горизонтального оптиметра определяют так же, как и погрешность вертикального.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ № 1
Поверка вертикального оптиметра
Завод изготовитель_______________________ Заводской номер_________________
Цена деления шкалы______________________ Предел измерения прибора_________
Предел измерения по шкале _______________ Температура помещения _________ °С
88
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 23
ПОВЕРКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МИКРОСКОПОВ
1. Цель работы
Изучить методику поверки измерительных микроскопов. Поверить инструментальный микроскоп, обработать
результаты измерений, оформить их протоколом установленной формы, дать заключение о годности микроскопа.
2. Применяемые приборы и оборудование
Микроскоп инструментальный по ГОСТ 8074—71, приспособления к микроскопу, средства поверки по ГОСТ
8.003—71, другие рекомендуемые средства поверки.
,
3. Общие сведения
Технические и метрологические характеристики инструментальных микроскопов приведены в ГОСТ 8074—71.
4. Порядок выполнения работы
Инструментальные микроскопы поверяют по ГОСТ 8.003—71 в помещении с температурой (20±1)ºС.
1. При внешнем осмотре убеждаются в отсутствии дефектов, влияющих на эксплуатационные свойства
микроскопа и ухудшающих его внешний вид. Надписи должны быть четкими, штрихи шкал и отсчетных
устройств резкими и контрастными. На оптических деталях приборов не должно быть затеков, царапин и других
дефектов. Освещенность поля зрения микроскопа, проверяемая люксметром, должна быть не менее 10 лк.
89
2. При опробовании необходимо убедиться, что все подвижные части прибора двигаются без скачков и заеданий,
зажимные устройства действуют надежно, тубус не опускается под действием собственного веса. Узлы
микрометрической подачи должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к микрометрическим парам
отсчетных устройств (см. лабораторную работу № 2).
3. Центрировку осветительной системы микроскопа проверяют коллиматором и гладким контрольным
калибром. Коллиматор, входящий в комплект микроскопа, представляет собой трубку, имеющую с одной
стороны линзу и диафрагму, а с ' другой — матовое стекло. Для определения равномерности освещения поля
зрения коллиматор устанавливают на предметное стекло диафрагмой вниз и полностью раскрывают диафрагму
микроскопа. При этом видимое поле зрения должно быть максимально заполнено изображением спирали
лампы осветительной системы, а изображение спирали должно быть расположено по диаметру поля зрения.
4. Совпадение величины изображения одного деления градусной шкалы с 60 делениями минутной шкалы
отсчетного микроскопа окулярной головки определяют совмещением одного из штрихов градусной шкалы с
начальным штрихом минутной шкалы. При этом конечный штрих минутной шкалы не должен выходить за
пределы толщины соседнего штриха градусной шкалы. Штрихи минутной шкалы должны быть резкими и контрастными и расположены без заметного на глаз перекоса относительно штрихов градусной шкалы.
5. Совпадение плоскостей изображения штрихов градусной и минутной шкал проверяют визуально при
нескольких положениях угломерной шкалы (например, 0°, 90°, 180° и 270°). При перемещении глаза
наблюдателя перед окуляром отсчетного микроскопа штрихи минутной и градусной шкал не должны иметь
кажущегося смещения относительно друг друга более чем на 1/4 деления минутной шкалы.
6. Перпендикулярность продольного и поперечного перемещений измерительного стола проверяют лекальным
угольником УЛ класса 0 по ГОСТ 3749—77. Угольник устанавливают на стекло предметного стола и
выравнивают так, чтобы длинная сторона угольника была направлена параллельно продольному ходу (рис, 1,а), а
перекрестие нитей находилось в вершине угла угольника (рис. 1,6). Для этого стол вместе с угольником
перемещают в левое крайнее положение и наблюдают за перекрестием. Если перекрестие расположилось в другом
крайнем положении на ребре угольника, значит сторона ab выставлена параллельно продольному ходу стола. Если
во втором положении перекрестие сместилось со стороны ab, то стол в этом положении следует поворачивать,
ликвидируя частично просвет, образовавшийся между перекрестием и ребром угольника. В первом положении, в
случае необходимости, стол снова перемещают, чтобы поперечной подачей установить перекрестие на сторону
угольника. Возвращаются во второе положение и поворачивают стол до тех пор, пока перекрестие не будет установлено в двух крайних положениях на ребре угольника.
Центр перекрестия штриховой сетки совмещают с изображением второго ребра угольника. Перемещают стол на
предельный размер в поперечном направлении (рис. 1,6), и в случае смещения перекрестия с ребра угольника
измеряют отклонение продольным микрометрическим винтом (переместив перекрестие на сторону угольника) или
определяют угол перекоса по угломерной шкале штриховой окулярной головки.
Отклонение от перпендикулярности не должно превышать значения, указанное в табл. 2 ГОСТ 8074—71.
7. Основную погрешность окулярной угломерной головки определяют угловой мерой, установленной на стекле
предметного стола микроскопа. Угловую меру 60° или 90º класса I устанавливают на измерительном столе так,
чтобы перекрестие штриховой окулярной пластины расположилось в вершине угла угловой меры, а одна из
измерительных поверхностей была параллельна продольному перемещению предметного стола — положение I
(рис. 2, а) и производят отсчет по угломерной шкале.
При поверке угломерной шкалы необходимо пользоваться одной пунктирной линией КК штриховой сетки. Вращая
маховичок угломерной головки, переводят пунктирную линию на другую измерительную поверхность угловой
меры , (положение II на рис. 2, б) и производят второй отсчет по угломерной шкале. Разность отсчетов по лимбу
90
угломерной головки (кассеты) не должна отличаться от значения угла меры белее чем на 1'.
8. Совпадение центра перекрестия штриховой сетки с осью вращения лимба определяют лекальной
линейкой
типа ЛД-0-125 по ГОСТ 8026—75, которую устанавливают на стекло предметного стола так, чтобы
ребро ее было выставлено параллельно продольному ходу. Перекрестие окулярной сетки должно находиться на
ребре линейки. Вращая маховичок угломерной головки, следят за положением перекрестия штриховой сетки по
отношению ребра линейки. Смещение перекрестия в поле зрения не должно быть более 0,001 мм.
9. Перпендикулярность пунктирных линий штриховой сетки угломерной головки или угломерной кассеты
определяют лекальной линейкой ЛД-0-125, установленной параллельно продольному перемещению предметного
стола. Маховичком угломерной головки и микрометрическими винтами совмещают горизонтальную
пунктирную линию перекрестия штриховой сетки с изображением ребра линейки и производят отсчет по угломерному микроскопу. Затем вращением маховичка поочередно устанавливают вертикальную линию
перекрестия штриховой сетки на изображение ребра линейки и вновь производят отсчет по угломерному
микроскопу. Разность отсчетов должна быть равна 90°±0,1'.
10. Прямолинейность движения измерительного стола в продольном направлении поверяют лекальной линейкой
ЛД-0-125, установленной параллельно продольному движению предметного стола. Стол перемещают на
предельную длину и следят за , отклонением ребра линейки от центра перекрестия сетки. Отклонение измеряют
микрометрическим винтом. Оно не должно превышать значения указанного в табл. 2 ГОСТ 8074—71.
Такую же установку производят и для поперечного хода, установив лекальную линейку в поперечном
направлении.
11. Параллельность горизонтальной линии перекрестия штриховой сетки продольному ходу измерительного
стола при нулевом положении угломерной шкалы также определяют по лекальной линейке ЛД-0-175,
установленной ранее параллельно продольному движению предметного стола. Угломерную шкалу окулярной
головки устанавливают на нулевое деление, а ребро лекальной линейки подводят к горизонтальной линии
перекрестия окулярной сетки. Перемешают стол с лекальной линейкой на предельную длину и следят за
положением ребра линейки по отношению горизонтальной пунктирной линии сетки.
Отклонение от параллельности горизонтальной линии перекрестия штриховой сетки продольному ходу
измерительного стола не должно быть более 1'.
12. Качество изображения микроскопа проверяют по лекальной линейке и угловой мере, устанавливаемых
поочередно на измерительный стол микроскопа, добиваясь резкого изображения ребра линейки и угловой меры.
Качество изображения считают удовлетворительным, если изображение ребра линейки в пределах 0,7. поля зрения
будет резким, без искажений, а изображение угла 90° (измеряют по лимбу угломерной головки) угловой меры
будет отличаться от угла 90º, образуемого штрихами перекрестия штриховой сетки, не более чем на 3'.
13. Основную погрешность прибора определяют образцовой стеклянной шкалой 2-го разряда, имеющей пять
интервалов с 9 ценой деления 25 мм. Интервал, заключенный между штрихами 50 и 75 мм, разделен на 25 частей с
ценой деления 1 мм. В свою очередь этот интервал разделен на 10 частей с ценой деления 0,1 мм.
Погрешность
аттестации не должна превышать 0,0005 мм.
Микрометрические винты и угломерную1 шкалу окулярной головки устанавливают на нулевые деления. На стекло
предметного стола помещают образцовую шкалу и устанавливают ее либо по специальной риске, либо по концам
штрихов параллельно продольному (поперечному) ходу измерительного стола. Микрометрическим винтом точно
совмещают изображение нулевого штриха штриховой шкалы с вертикальной пунктирной линией сетки
угломерной головки (перекрестие расположено приблизительно посередине штриха шкалы). Производят первый
отсчет по шкале барабана микрометрического винта, например, 0,005 мм. Микрометрическим винтом перемещают
измерительный стол. Пользуясь визирным микроскопом, совмещают вертикальную пунктирную линию с
изображением следующего штриха штриховой шкалы и вновь производят отсчет, например, 1,007 мм в интервале
0—1 мм. Действительное же расстояние, пройденное по шкале вертикальным пунктирным штрихом от нулевого
штриха до первого, по свидетельству равно 1,0009 мм. Если бы начальное показание на шкале барабана было 0, то
отсчет был бы равен 1,002. Учитывая погрешность образцовой шкалы, погрешность микровинта будет равна
(+1,002) — (+1,0009) = +0,0011 мм. Таким же образом определяют погрешность на всех интервалах от 0 до 25 мм.
При совмещении пунктирной линии (центра перекрестия) с изображением штриха штриховой шкалы изображение
штриха необходимо подводить строго с одной стороны для исключения мертвого хода микрометрического винта.
Разность отсчетов на любом участке измерения, считая от нуля, не должна отличаться от действительного
значения измеренного интервала штриховой шкалы более чем на ±0,003 мм.
Действительные значения интервалов штриховой шкалы при определении основной погрешности
инструментального микроскопа необходимо учитывать по свидетельству.
Основную погрешность микроскопов, выпускаемых из производства и ремонта, определяют через 1 мм. У
микроскопов, выпускаемых из производства, дополнительно определяют основную погрешность на одном из
оборотов микрометрических винтов через 0,1 мм. Основную погрешность инструментальных микроскопов,
находящихся в эксплуатации, определяют через 5 мм.
Пример подсчета основной погрешности инструментального микроскопа приведен в таблице. Наибольшая
основная погрешность показаний при измерении микрометрическими винтами составляет ±0,003 мм.
14. Мертвый ход микрометрических винтов измерительного стола микроскопа определяют одновременно с
основной погрешностью микроскопа, сравнивая показания винтов при прямом и обратном ходах, считывая
показания через каждые 5 мм. Разности между соответствующими показаниями при прямом и обратном ходах
91
характеризуют мертвый ход микрометрического винта, который должен быть не более 0,002 мм.
15. При определении основной погрешности прибора концевыми мерами длины их устанавливают на стекло
предметного стола микроскопа так, чтобы шкала была параллельна продольному ходу измерительного стола.
Микрометрическим винтом совмещают вертикальную пунктирную линию сетки микроскопа с изображением
одного из штрихов шкалы и снимают отсчет по микрометрическому винту продольного хода. Между микрометрическим винтом и упором основания стола 1 (рис. 3, а) поочередно помещают концевые меры 2 размером 25; 50;
75; 100 и 125 мм. В окуляр наблюдают перемещение стола со шкалой и совпадение соответствующего деления
образцовой шкалы с вертикальной пунктирной линией (перекрестием) сетки.
В случае, когда пунктирная линия не дойдет, либо перейдет соответствующее деление шкалы, т. е. в случае
перекоса концевой меры на угол в по отношению продольного хода (рис. 3,б), отклонение деления шкалы от
пунктирной штриховой линии сетки измеряют микрометрическим винтом. Погрешность определяют для
Продольного и поперечного микровинтов при трех положениях (например, 0, 10 и 20 мм).
Основная погрешность инструментального микроскопа при измерении концевыми мерами с учетом поправок
штриховой шкалы по свидетельству не должна превышать значений, указанных в табл. 2 ГОСТ 8074-71.
16. Прямолинейность движения тубуса микроскопа и перпендикулярность направления перемещения тубуса
относительно плоскости предметного стекла измерительного стола при нулевом положении колонки определяют
раздельно посредством реечного и винтового механизмов. Микроскоп устанавливают в нулевое положение по
шкале наклона колонки 4 (рис. 4). Поверку производят при помощи специальной оправки 1, ввинчиваемой в тубус
вместо объектива. Оправка состоит из корпуса, оси, и хомутика, который одевается на тубус микроскопа. В отверстии корпуса оправки закрепляют рычажно-зубчатый индикатор 5 с ценой деления 0,002 мм.
При поверке применяют лекальный угольник 2 класса точности 0. Отклонение от плоскости и прямолинейности
рабочих наружных граней угольника не должно превышать 0,001 мм. Точность аттестации угла между рабочими
гранями ±4".
Поверочный угольник 2 установлен на стекле предметного стола 3 и закреплен струбциной. Индикатор 5
закреплен в оправе, находящейся на тубусе микроскопа. Угольник подводят к индикатору так, чтобы наконечник
92
индикатора коснулся нижней части длинной стороны угольника, дают индикатору небольшой натяг, арретируют
измерительный стержень и производят первый отсчет по шкале индикатора. Передвигают тубус с индикатором
реечным механизмом микроскопа из крайнего нижнего положения в верхнее и следят за показаниями индикатора,
наконечник которого касается рабочей поверхности угольника, Поверку производят в двух взаимно
перпендикулярных направлениях, меняя положение оправки.
Отклонение от прямолинейности движения тубуса микроскопа и перпендикулярности направления перемещения
его относительно плоскости предметного стола при перемещении реечным механизмом не должно превышать
значений, указанных в табл. 2 ГОСТ 8074—71. Оно должно быть не более 2' (0,03 мм) на длине перемещения
тубуса 50 мм для микроскопов типа ММИ и не более 1' (0,03 мм) на длине перемещения тубуса 100 мм для
микроскопов типов БМИ.
Прямолинейность движения тубуса микроскопа и перпендикулярность направления перемещения тубуса
относительно предметного стекла при перемещении винтовым механизмом проверяют аналогично.
17. Боковое смещение точки наводки микроскопа при его наклоне относительно оси колонки с тубусом 1 (рис. 5)
на предельный угол проверяют для случаев закрепления объекта наводки в центрах и призме для бесцентровых
предметов. Контрольный валик с лезвием 2 закрепляют в центрах 3, помещенных на столе 4 микроскопа. Колонку
устанавливают в нулевое положение и совмещают вертикальную линию штриховой сетки с изображением лезвия
валика. Затем колонку наклоняют на предельный угол в ту или другую сторону от нулевого положения.
Продольным микрометрическим винтом или отсчетным проекционным устройством при продольном
перемещении измерительного стола измеряют смещение изображения лезвия валика относительно вертикальной
линии штриховой сетки. При закреплении валика в центрах 3 смещение не должно превышать 0,004 мм для
микроскопов типов ММИ и 0,005 мм для микроскопов типов БМИ, а при закреплении валика в призме смещение
изображения лезвия не должно превышать 0,01 мм для микроскопов всех типов.
18. Проверка соосности внутренних и наружных центров в горизонтальной плоскости при различных расстояниях
между ними. При расстоянии между центрами 20 мм поверку проводят контрольным валиком. Валик закрепляют в
центрах, и по его образующей линию центров выставляют параллельно продольному перемещению предметного
стола. Снимают валик и, установив расстояние между центрами 20 мм, фокусируют микроскоп на образующую
конуса валика. Перекрестие сплошных штрихов (с углом 60°) угломерной головки совмещают с вершиной одного
из центров и производят первый отсчет по поперечному микрометрическому винту. Перемещают стол, и в
перекрестие сплошных нитей вводят с другой стороны второй центр. Производят второй отсчет по поперечному
микровинту. Разность отсчетов не должна превышать 0,01 мм.
19. Параллельность рабочей поверхности стола и предметного стекла плоскости перемещения стола в
продольном и поперечном направлениях можно проверять специальным приспособлением (оправкой),
ввинченным в тубус микроскопа вместо объектива и укрепленным на нем рычажно-зубчатым индикатором с
ценой деления 0,002 мм. Тубус опускают так, чтобы наконечник индикатора коснулся поверхности предметного
стекла (плиты стола) в одном из его крайних положений, и производят отсчет по индикатору. Переместив стол в
противоположное крайнее положение, снова производят отсчет по индикатору. Проверку производят в
продольном и поперечном направлениях в двух положениях стола: 0 и 90°.
Разность показаний не должна превышать для поверхности стола 0,02 мм на всей длине хода стола, для плоскости
предметного стекла 0,04 мм на длине 90 мм.
20. Измерительное усилие кареток стола, прикладываемого к микрометрическим винтам, определяют
динамометром. Крючок динамометра закрепляют за столик и тянут за кольцо. В момент, когда столик начнет
перемещаться, производят отсчет по шкале динамометра. Измерительное усилие кареток стола должно лежать в
пределах 10—30 Н.
Угловые призматические меры
результаты измерений и оформить их протоколом установленной формы, присвоить мерам разряд и класс либо
указать причину забракования.
2. Применяемые приборы и оборудование
Гониометр Г5 по ГОСТ 10021—74, автоколлимационный прибор АПУ-3, контактный прибор КПУ-3, средства
поверки по ГОСТ 8.175—75, набор поверяемых угловых мер класса 2 по ГОСТ 2875—75.
3. Общие сведения
Угловые призматические меры (ГОСТ 2875—75) предназначены для передачи размера единицы плоского угла от
эталонов к образцовым и рабочим угловым мерам и приборам, поверки, градуировки угловых мер и угломерных
приборов и измерения углов изделий.
93
Призматические угловые меры изготовляются пяти, типов: 1—с одним рабочим углом и срезанной вершиной; 2 —
остроугольные с одним рабочим углом; 3 —с четырьмя рабочими углами; 4 — многогранные призматические
меры с равномерным угловым шагом; 5 — с тремя рабочими углами (мера МУСЛ).
По точности изготовления угловые меры типов 1, 2 и 3 относятся к трем классам точности: 0,.1 и 2; многогранные
призмы 4-го типа —к четырем классам точности: 00; 0; 1 и 2; меры 5-го типа — к классу точности 1.
Технические и метрологические характеристики угловых мер приведены в табл. 1.
ГОСТ 8.175—75 устанавливает четыре разряда образцовых призматических угловых мер: 1, 2, 3 и 4. Меры этих
разрядов по точности изготовления должны удовлетворять требованиям, предъявленным к соответствующим
классам, указанным в табл. 2 ГОСТ 8.175—75.
Отклонение рабочих углов от номинального значения рабочих угловых мер класса 2 можно определять на
гониометрах 4-го разряда (в качестве образцовых гониометров 4-го разряда применяются гониометры Г5),
автоколлимационных приборах типов АКУ и АПУ-3, контактном приборе типа КПУ-3.
Технические и метрологические характеристики гониометра Г5 следующие.
Увеличение труб с окуляром-кубом при f = 9,8 мм
Поле зрении труб, не менее
Фокусное расстояние объективов зрительной трубы и коллиматора f
Увеличение микроскопа
Цена деления лимба
Цепа деления шкалы оптического микрометра (компенсатора)
Предел допускаемой погрешности измерения одним приемом из трех наведений
40,9*
0°30'
400,6 мм
53*
20'
1"
5"
Оптическая система гониометра Г5 (рис. 1) включает: оптические системы зрительной трубы 3, 4; коллиматора 1,
2, и 3 и отсчетного устройства. Зрительная труба и коллиматор представляют собой телескопические системы с
внутренней фокусировкой.
Оптическая система, отсчетного устройства гониометра состоит из осветительной системы, лимбовой части,
клинового компенсатора (оптического микрометра) и отсчетного микроскопа.
Осветительная система отсчетного устройства содержит лампу накаливания 19, свет от которой через зеленый
светофильтр 17 и призму 16 освещает участок лимба 15. Освещенные штрихи лимба 15 через призмы 12 и 18
проецируются объективом 14 на противоположный участок лимба 15 в перевернутом виде. Объектив 11 через
94
призмы 13, 8 и элементы оптического микрометра 9, призму 10 переносят изображение противоположного участка
лимба в плоскость диафрагмы поля зрения. Изображения шкалы оптического микрометра и противоположных
участков лимба передается через призмы 10 и 5, объектив 6 и окуляр 7 отсчетного микроскопа и рассматривается
через окуляр 7.
Элементы оптического микрометра выполнены в виде двух пар оптических клиньев (рис. 2). На рисунке А 1 и А2 —
два тонких клина с одинаковыми малыми углами α, установленные на расстоянии l друг от друга основаниями в
противоположные стороны; В — прямоугольная призма и С —пластинка со шкалой, скрепленная с клипом А2 и
перемещающаяся вместе с ним. Плоскость этой шкалы совмещена с изображением делений лимба гониометра.
Клин A1 неподвижен, а клин А2 может перемещаться в направлении, параллельном ходу лучей. Главный луч а
пучка, пройдя через клинья А1, и А2 (луч а1), остается параллельным своему прежнему направлению, но
оказывается смещенным на размер х=δl, где δ — угол отклонения луча одним клином. При перемещении клина А2
на отрезок Δl в положение А2' луч а пойдет по направлению а2, а изображение штриха лимба в плоскости
пластинки С сместится из положения S1 в положение S2.
Компенсатор рассчитывают так, чтобы при ΔХ, равной расстоянию между изображениями двух соседних штрихов
лимба, на отрезке Δl перемещения шкалы С укладывалось заданное число N ее делений. Если P1 — цена деления
лимба, то цена деления шкалы компенсатора Р2=Р1/N.
Изображение штрихов лимба, а также подвижную шкалу С рассматривают в отсчетный микроскоп. В поле зрения
окуляра микроскопа одновременно проецируются два диаметрально противоположных участках лимба. При этом
вместо одиночных клиньев А1 и А2 используют две пары клиньев А1 А3 и А2, А4. Клинья А3 и A4, установленные
над клиньями А1 и А2 основаниями в другую сторону, на рисунке показаны пунктиром.
Пучок лучей, образующий изображение одного участка лимба, проходит через клинья A1 и А2, а пучок лучей,
дающий изображение противоположного участка лимба, — через клинья А3 и A4. Перемещение пары клиньев А2 и
А4 вызывает смещение в противоположные стороны изображений обоих участков, что позволяет совмещать
изображения штрихов лимба. Вид поля зрения отсчетного микроскопа показан на рис. 3. В левом окошке
диафрагмы видны прямое и обратное изображения противоположных участков лимба и вертикальный индекс, а в
правом окошке — деления шкалы компенсатора (шкала С на рис. 2) и горизонтальный индекс. Поворачивая
маховичок компенсатора, совмещают друг с другом верхние и нижние изображения штрихов и только после этого
производят отсчет по шкалам отсчетного микроскопа. Цена деления лимба гониометра 20', но поскольку прямые и
обратные изображения штрихов при повороте лимба движутся навстречу друг другу, то для взаимного
перемещения верхних и нижних изображений на один интервал лимба достаточно повернуть его на угол, равный
10'. Такое же перемещение изображений штрихов лимба достигается при перемещении шкалы компенсатора на
600 ее делений вращением маховика компенсатора, и, следовательно, цена деления его шкалы равна 1". При
отсчете число градусов будет равно видимой ближайшей левой от вертикального индекса цифре. Число десятков
минут равно числу интервалов, заключенных между верхним штрихом, соответствующим отсчитанному числу
градусов, и нижним оцифрованным штрихом, отличающимся от верхнего на 180°.
Число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра в правом окошке по левому ряду чисел. Число десятков
секунд в. том же окошке — по правому ряду чисел.
Число единиц секунд равно числу делений, заключенных между штрихами, соответствующими отсчету десятков
секунд, и неподвижным горизонтальным индексом. Положение шкал, показанное на рис. 3, соответствует отсчету
95
0°15'57".
Технические и метрологические характеристики прибора АПУ-3 следующие.
Пределы измерения
Наибольшая разность сравниваемых углов
Цена деления шкалы
Предел допускаемой погрешности показании
на участке шкалы 0—10'
Предельная погрешность сравнения угловых мер одинакового номинала
1'—100°
10'
2"
±5"
±3"
Оптическая схема автоколлимационного прибора АПУ-3 показана на рис. 4. Основным измерительным элементом
является автоколлимационная система, состоящая из объектива 3 и автоколлимационного окулярного микрометра
8.
Лучи света от осветителя 1, пройдя через призму 2, на поверхности которой нанесен штрих 2а, и объектив 3,
падают на измерительную поверхность угловой меры 4, которая другой своей поверхностью опирается на два
неподвижных упора 5. Отразившись от поверхности меры и пройдя через объектив, лучи дают изображение
штриха в плоскости пластины 7, на которой нанесен крест 7а. Крест и автоколлимационное изображение штриха
рассматривают через окуляр микрометра 8. Пластину 7 перемещают микровинтом 6. При замене одной
сравниваемой меры другой (сплошная и пунктирная линии) в случае неравенства их рабочих углов изображение
штриха переместится на размер Δh, зависящий от разности сравниваемых угловых мер и фокусного расстояния f
объектива автоколлиматора. Его измеряют при помощи узла 6 микрометрической подачи. Искомая разность углов
Δα может быть определена из уравнения
h
2f
— (в радианах);
1 .03 10 5
h
f
— (в угловых секундах),
лежащего в основе осуществляемого при помощи прибора метода измерения.
Технические и метрологические данные прибора КПУ-3 следующие.
Пределы измерения
10"-100"
Наибольшая разность сравниваемых углов
3'
Цена делении шкалы отсчетного устройства
10"
Предел допускаемой погрешности показаний на участке шкалы:
от 0 до +60"
±3"
от —90" до +90"
±5"
Предельная погрешность сравнения угловыхмер одинакового номинала +3"
Основным измерительным элементом прибора КПУ-3 является система (рис. 5), состоящая из змерительной
головки 1 и жестко связанного с ней шарикового упора 2. Эта система может перемещаться строго параллельно
предыдущему положению в направлении оси измерительной головки (на рис. 5 показано стрелками). При
измерениях наконечник измерительной головки и шариковый упор прижимаются к рабочей поверхности меры 3,
которая другой своей поверхностью опирается на два неподвижных упора 4. Как видно из рисунка, при замене
одной из сравниваемых мер другой (сплошная и пунктирная линии) измерительный наконечник перемещается на
размер Δh зависящий от разности Δα сравниваемых углов и от расстояния l между измерительным наконечником и
шариковым упором и не зависящий от относительного смещения сравниваемых мер вдоль неподвижных упоров 4.
96
Отсюда следует, что искомая разность углов может быть определена из уравнения
h
l
5
(в радианах);
= 2,06· 10
h
l
— (в угловых секундах),
I
лежащего в основе осуществляемого при помощи прибора метода измерения.
4. Порядок выполнения работы Поверка угловых мер класса 2
Угловые меры класса 2 поверяют по ГОСТ 8.175—75.
1. При внешнем осмотре проверяют соответствие внешнего вида, маркировки и комплектности требованиям
ГОСТ 2875—75. Металлические меры должны быть размагничены, а их измерительные поверхности доведенными
или полированными. Поверхности мер не должны иметь следов коррозии, забоин и других дефектов. На
измерительных поверхностях допускаются царапины (не более двух длиной до 5 мм), исчезающие при изменении
угла зрения.
2. Притираемость угловых мер классов 1 и 2 и образцовых мер 3 и 4-го разрядов проверяют плоской стеклянной
пластиной ПИ80 класса 2 по ГОСТ 2923—75. Угловую меру притирают последовательно всеми измерительными
поверхностями к плоской стеклянной пластине. Притираемость считается удовлетворительной, если мера под
действием собственной массы не отрывается от пластины при горизонтальном положении меры. На
измерительных поверхностях не должны наблюдаться интерференционные полосы. Для рабочих мер класса 2 и
образцовых мер 4-го разряда допускаются оттенки в виде желтых пятен в рабочей зоне измерительной
поверхности.
3. Отклонение от плоскостности измерительных поверхностей угловых мер типов 1, 2 и 3 определяют
интерференционным методом плоской стеклянной пластиной по искривлению интерференционных полос. Для
поверки мер класса 2 и образцовых мер 3 и 4-го разрядов выбирают стеклянную пластину класса 2.
Отклонение от плоскостности (завалы) измерительных поверхностей угловых мер типов 1, 2 и 3 должны быть не
более 0,6 мкм на расстоянии 3 мм от коротких ребер.
Отклонение от плоскостности основания и верхней поверхности угловых мер типов 1, 2 и 3 определяют лекальной
линейкой типа ЛД класса 0 по ГОСТ 8026—75 сравнением с образцами просвета, составленными из концевых мер
класса 1.
Пределы допускаемых отклонений от плоскостности не должны превышать значений, указанных в табл. 1.
4. Шероховатость измерительных поверхностей угловых мер всех типов определяют на интерферометре типа
МИИ (например, ММИ-4). Шероховатость измерительных поверхностей угловых мер типов 1, 2 и 3 должна быть
в пределах R z 0.080 мкм на базовой длине 0,08 мм по ГОСТ 2789—73.
Шероховатость нерабочих поверхностей угловых мер определяют сравнением с рабочими образцами
шероховатости поверхности по ГОСТ 9378—60. Шероховатость нерабочих поверхностей угловых мер Rа=0,5 мкм
на базовой длине 0,8 мм по ГОСТ 2789—73.
Шероховатость определяют выборочно при выпуске из производства и ремонта по нормам предприятияизготовителя.
5. Отклонение от перпендикулярности измерительных поверхностей угловых мер типов 1, 2 и 3 определяют на
гониометре Г5 сравнением с исходной угловой мерой. На гониометре устанавливают окулярный микрометр с
окуляром Гаусса.
Перед поверкой угловых мер на гониометре необходимо убедиться в том, что визирная ось зрительной трубы
перпендикулярна к оси вращения алидады. Для этого специальную стеклянную плоскопараллельную пластинку,
имеющуюся в комплекте прибора, следует установить на столик гониометра. Юстировочными винтами стола
добиться, чтобы ее полированная грань была перпендикулярна к визирной оси зрительной трубы. При правильной
установке автоколлимационное изображение марки, полученное от грани пластинки, совпадет с перекрестием
сетки зрительной трубы. Повернув алидаду при неподвижном столике на 180º, проверить совпадение перекрестия
сетки с автоколлимационным изображением, полученным от противоположной грани пластинки по вертикали.
При несовпадении необходимо произвести юстировку столика с мерами винтами столика и юстировочным винтом
зрительной трубы, исправляя каждым половину несовпадения. Установку производить до тех пор, пока не будет
точного совмещения. Затем проверить совпадение перекрестий при повороте трубы и столика с лимбом на 90°.
После окончания юстировки можно приступить к поверке угловых мер. Угловую меру типа 3 с двугранным углом
90° между основанием и измерительными поверхностями (с допускаемым отклонением от номинального значения
±3" и шириной измерительных поверхностей не менее 5 мм) устанавливают основанием вверх на столик
гониометра, который регулируют до появления автоколлимационного изображения от одной из сторон исходной
меры в середине поля зрения окуляра. На исходную меру устанавливают поверяемую меру основанием так, чтобы
одна из ее измерительных поверхностей была параллельна стороне исходной меры, от которой получено
автоколлимационное изображение.
В поле зрения окуляра зрительной трубы наблюдают автоколлимационные изображения от соответствующих
измерительных поверхностей исходной и поверяемой мер.
Отклонение от перпендикулярности будет иметь положительный знак, если автоколлимационное изображение от
грани меры располагается ниже автоколлимационного изображения от образцовой (исходной) меры и
отрицательной, если это изображение выше.
97
Разность отсчетов, полученных при наведении на горизонтальные линии автоколлимационных изображений,
является отклонением от перпендикулярности измерительной поверхности поверяемой меры к основанию.
Пределы допускаемых отклонений от перпендикулярности измерительных поверхностей к нижнему основанию
меры приведены в табл. 1.
6. Пирамидальность угловых мер типов 3, 4 и 5 определяют на гониометре. На зрительную трубу гониометра
устанавливают окулярный микрометр с окуляром Гаусса. Поверяемую меру помещают на столик
гониометра, который юстируют по двум взаимно перпендикулярным направлениям, и производят отсчет по
окулярному микрометру, наводя перекрестие окуляра последовательно на оба автоколлимационных изображения.
Отсчеты должны быть одинаковыми. Затем, поворачивая столик, последовательно устанавливают все
измерительные поверхности поверяемой меры против объектива зрительной трубы и производят отсчет в
вертикальной плоскости от всех измерительных поверхностей.
За пирамидальность меры принимают наибольшую разность между отсчетами по окулярному микрометру.
Пирамидальность угловых мер не должна превышать значений, указанных в табл. 1.
7. Отклонения рабочих углов угловых мер класса 2 от номинального значения можно определять на гониометре
Г5. автоколлимаиионном приборе АПУ-3 и контактном приборе КПУ-3.
Определение отклонения рабочих углов на гониометре Г5.
Поверяемую меру устанавливают на столик прибора так, чтобы одна из граней располагалась перпендикулярно к,
одному из котировочных винтов наклона столика. Находят изображение перекрестия, и винтом микроподачи
столика совмещают вертикальную нить сетки зрительной трубы с автоколлимационным изображением
перекрестия, отраженным от одной из измерительных поверхностей меры. В этом случае первая измерительная
поверхность меры будет установлена перпендикулярно к оси зрительной оси (положение 1 на рис. 6). Затем
поворачивают столик с лимбом или алидаду с трубкой и находят автоколлимационное изображение от второй
измерительной поверхности меры (положение 11). Юстируя столик, т. е. действуя винтами наклона столика,
совмещают горизонтальные линии перекрестий обоих автоколлимационных изображений с горизонтальной
линией перекрестия сетки окуляра. Рабочий угол поверяют следующим образом: при совмещении вертикальной
нити сетки окуляра с автоколлимациониым изображением перекрестия от первой измерительной поверхности
производят отсчет а1 по отсчетному микроскопу. Повернув столик с лимбом или алидаду с трубкой до совмещения
вертикальной нити сетки окуляра с изображением, полученным от второй измерительной поверхности (положение
11), производят отсчет а2.
Действительное значение угла α поверяемой меры вычисляют по формуле α = 180°— β ,где β = a1 — a2.
Угловые меры с четырьмя и более рабочими углами поверяют замкнутым циклом, т. е. отсчет по каждой
измерительной поверхности будет являться вторым отсчетом для предыдущего угла и первым — для
последующего. Сумма поверенных рабочих углов между соседними гранями (у мер типа 3) или между нормалями
к ним (у призм) должна быть равна 360°. Отклонение от этого значения (невязку) делят на число рабочих углов и
результат алгебраически вычитают из каждого измеренного значения угла. Невязка не должна превышать ±1", в
противном случае, измерения необходимо повторить.
При измерениях проводят не менее двух независимых совмещений перекрестия автоколлимационного
изображения марки с перекрестием окуляра, причем, при каждом совмещении производят не менее трех отсчетов
по лимбу при помощи отсчетного микроскопа, пользуясь шкалой оптического микрометра.
Отклонения рабочих углов от номинальных значений не должны превышать значений, указанных в табл. 1.
Пример обработки результатов поверки угловых мер класса 2 на гониометре Г5 при номинальном угле поверяемой
меры 15°01' дан в табл. 2.
Исходя из приведенных данных мере можно присвоить класс 2, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 2875—75.
98
Определение отклонения рабочих углов на автоколлимационном приборе АПУ-3. Отклонение рабочих углов от
номинального значения рабочих угловых мер класса 2 на приборе АПУ-3 определяют сличением с образцовыми
угловыми мерами 4-го разряда в следующем порядке. На ребристую поверхность стола, повернутую так. чтобы
сработал фиксатор, помещают образцовую меру 4-го разряда, прижимают ее к упорам и укрепляют плоской
пружиной. Затем стол поворачивают до появления в поле зрения окуляра автоколлиматора изображения установочного штриха, отраженного от измерительной поверхности образцовой меры, и в этом положении стол
закрепляют стопорным винтом. Совмещают перекрестие окуляра (визирный штрих) с изображением
установочного штриха (рис. 7) и производят отсчет а1 по шкале барабана винтового окулярного микрометра в
делениях. Затем образцовую меру снимают, и на ее место устанавливают поверяемую меру. Снова совмещают перекрестие окуляра с изображением установочного штриха, отраженного от поверяемой меры и смещенного в поле
зрения окуляра по отношению первоначального положения на размер Δh. Производят отсчет а2. На рис. 7: I —
установочный знак; 2— визирный крест.
Действительное значение угла а поверяемой меры определяют по формуле
(a 2
a1 )
,
где η— цена деления отсчетного устройства; β — действительное значение угла образцовой меры.
У мер с четырьмя рабочими углами (рис. 8) одновременно поверяют два угла без перестановки меры на столе. При
этом вычисляют действительное значение угла, вершина которого расположена в направлении, противоположном
указанному стрелкой, нанесенной на верхней поверхности стола, изменяя знаки на обратные. Проводят не менее
двух измерений каждого поверяемого угла. Если разность двух отсчетов, полученных при двух независимых
измерениях, будет расходиться более, чем на 14" при поверке мер класса 1 или 4-го разряда, измерения следует
повторить. Это же требование можно отнести и к угловым мерам класса 2. На рис. 8: 1 — прямой знак; 2 —
обратный знак.
Действительное значение поверяемого угла вычисляют как среднее арифметическое значение разностей двух
результатов.
Пример обработки результатов поверки угловых мер класса 2 на автоколлимационном приборе АПУ-3 при
номинальном угле поверяемой меры 10° приведен в табл. 3.
Исходя из полученных данных мере можно присвоить класс 2 (удовлетворяет требованиям ГОСТ 2875—75).
Поверка угловых мер на контактном приборе КПУ-3. Отклонение рабочих углов угловых мер класса 2 от
номинального значения определяют сличением с образцовыми угловыми мерами 4-го разряда на контактном
приборе КПУ-3 в следующем порядке. Поворотную планку с указателем устанавливают по угломерной шкале
основания на номинальный размер сравниваемых угловых мер и закрепляют стопорным винтом. Затем образцовую
меру укладывают на столик прибора основанием (нерабочей поверхностью) и, отведя каретку с
отсчетнымустройством рукоятками, прижимают меру измерительными поверхностями к шариковым упорам
поворотной планки и неподвижному упору с шариком. Продолжая удерживать меру рукой и, поворачивая винт
микроподачи, устанавливают стрелку отсчетного устройства на нулевой штрих шкалы и производят
арретирование. Если после арретирования стрелка отошла от пуля и положение ее стабильно, то устанавливать ее
на нуль не обязательно, а следует произвести первый отсчет a1 (как условный нуль).
Образцовую меру заменяют поверяемой, отведя предварительно арретиром наконечник отсчетного устройства,
прижимают рукой меру к упорам и, сделав арретирование уже по поверяемой мере, производят отсчет а 2 с
точностью до десятых долей деления. Затем снова устанавливают образцовую меру и проверяют, не сбилась ли
нулевая установка.
Производят повторные измерения. Разность результатов двух измерений не должна превышать 10". В противном
случае измерения повторяют.
Действительное значение угла поверяемой меры определяют по формуле, приведенной на с. 236.
За действительное значение поверяемого угла принимают среднее арифметическое результатов двух или трех
измерений. При трех измерениях отклонение от среднего арифметического значения не должно превышать 1".
99
Меры 3-го типа с четырьмя рабочими углами поверяют аналогично. Отличие заключается в том, что при установке
меры на столик прибора ее подводят к крайнему и среднему упорам поворотной планки короткой стороной, а
длинная сторона касается упоров каретки прибора. Не переворачивая меры, можно проверить два рабочих угла,
остальные два угла проверяют, повернув меру и установив ее на столик прибора другим основанием.
Отклонения рабочих углов от номинального значения рабочих угловых мер класса 2 не должны превышать
значений, указанных в табл. 1.
Класс набора угловых мер, находящихся в эксплуатации, определяют по данным его поверки низшим классом
отдельной меры, входящей в набор. Набор угловых мер признают годным, если число забракованных мер не
превышает 10 % мер. Бракованные меры изымают из набора и маркируют как негодные.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ
Поверка угловых мер класса 2 на гониометре, автоколлимационном приборе АПУ-3 и контактном приборе
КПУ-3
.№ набора образцовых угловых мер
Завод-изготовитель _______________________.
________________________________
Разряд__________________________________
№ набора поверяемых угловых мер
Погрешность метода поверки _____________
_________________________________
Количество мер______Класс_________
Температура помещения_________°С
100
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 26
УГЛОМЕРЫ С НОНИУСОМ И ОПТИЧЕСКИЕ. СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ПОВЕРКА
1. Цель работы
Изучить устройство угломеров с нониусом и оптических, их. технические и метрологические данные. Произвести
измерения угломерами и поверить их. Обработать результаты измерений, оформить их протоколами
установленной формы и дать заключение о годности.
2. Применяемые приборы и оборудование
Угломеры с нониусом типа УН и УМ по ГОСТ 5378—66, угломеры оптические по ГОСТ 11197—73, образцовые
средства поверки по ГОСТ 13006—67, различные детали, подлежащие измерению.
3. Общие сведения
Углы различных изделий контактным методом измеряют простейшим угломерным инструментом — угломерами с
нониусом и оптическими.
Согласно ГОСТ 5378—66 угломеры с нониусом изготовляют двух типов: УН—для измерения наружных и
внутренних углов; УМ — для измерения наружных углов. Оптическими угломерами по ГОСТ 11197—73
измеряют наружные углы. Основные параметры и размеры угломеров приведены в табл. 1 ГОСТ 5378—66.
Основные технические данные оптических угломеров приведены в ГОСТ 11197—73.
Угломер типа УН (рис. I) состоит из основания 1 с градусной шкалой, на которой закреплена линейка 2. По
основанию перемещается сектор 4 с нониусом 9 и стопором 3. К сектору съемной державкой 8 крепится угольник
5, к которому державкой 7 присоединена съемная линейка 6. Так можно измерить углы от 0 до 50º. Для измерения
углов от 50 до 140° угольник 5 снимают и вместо него в державку 8 вставляют линейку 6. При измерении углов от
140º до 230° в державку 8 устанавливают угольник 5 со снятой державкой 7 и без линейки.
Внутренний угол определяют вычитанием от 360° показаний шкалы при снятой державке 8. Таким образом предел
измерения угломером равен 0—320°.
Углы, измеряемые угломером в пределах от 0 до 180° принято называть наружными, а углы свыше 180° —
внутренними, причем их отсчет также ведется от 0 до 180º. Поэтому пределы измерения угломера типа УН часто
указывают раздельно: для наружных углов 0—180°, для внутренних 40—180°.
Угломер типа УМ также состоит из основания с закрепленной на нем линейкой. Подвижная линейка вращается на
оси вместе с нониусом, снабженным узлом микрометрической подачи. На подвижной линейке державкой можно
закрепить угольник. Угломером можно измерять углы от 0 до 180°. Углы от 0 до 90° измеряют при установленном
угольнике, а углы свыше 90° — без угольника. В последнем случае к отсчету по шкале угломера следует
прибавлять 90°.
Отсчет по угловому нониусу производят аналогично отсчету по нониусу штангенинструмента. На угломере с
нониусом целое
число градусов отсчитывают по шкале основания слева направо по отношению нулевого штриха нониуса, число
минут отсчитывают по штриху нониуса, совпавшему со штрихом основной шкалы.
Оптический угломер (рис. 2,а) имеет цилиндрический корпус, которым жестко скреплена основная линейка 6 со
сквозным продольным пазом. Сменная линейка 1 может поворачиваться относительно основной и перемещаться в
продольном направлении. При больших углах поворота конец сменной линейки входит в паз основной. На верхней
101
крышке 3 установлена отсчетная лупа 5 увеличением 16х. Линейка 1 может быть зафиксирована в продольном
направлении поворотом рычага 2. Установленный угол этой линейки фиксируется поворотом кольца 4 с накаткой.
Прилагаемая к угломеру съемная подставка 8, фиксируемая винтом 7, имеет плоскую и призматическую рабочие
поверхности. Шкала угломера нанесена на стеклянной пластине 9 и состоит из четырех секторов по 90° с ценой
деления 1º. На стекле другой стеклянной пластины 10 нанесены прямая и обратная минутные шкалы с ценой
деления 5'. В поле зрения лупы 5 одновременно видны обе минутные шкалы и часть градусной шкалы. Целое
число градусов отсчитывают по делению шкалы, находящемуся в пределах минутной шкалы, минуты отсчитывают
по минутной шкале относительно градусной шкалы.
На рис. 2,6 показано поле зрения окуляра.
4. Порядок выполнения работы
Способы эксплуатации угломеров
Углы всевозможных сложных контуров, уступов и выемок измеряют путем различных комбинаций отдельных
измерительных звеньев угломера.
Перед измерением необходимо проверить нулевую установку угломера, для чего измерительные поверхности
линейки основания и съемной линейки совместить и при отсутствии просвета между ними проверить, совпал ли
нулевой штрих нониуса и основания.
Одной из измерительных поверхностей является поверхность основания угломера, которая совпадает с
диаметральной плоскостью шкалы основания. Второй измерительной поверхностью угломера, соприкасающейся с
измеряемым изделием, в зависимости от значения измеряемого угла, могут служить измерительные поверхности
линейки, угольника или сектора. Угломеры оснащены устройством точной подачи.
При работе с угломером деталь устанавливают между измерительными поверхностями инструмента,
предварительно настроенного на измеряемый размер. Окончательную установку до исчезновения просвета (если
он окажется) производят при помощи микрометрической подачи, после чего положение инструмента стопорят
гайкой и делают отсчет показаний по основной шкале и по шкале нониуса.
Измерение углов угломером типа УН показано на рис. 3 (рис. 3, а — измерение внутреннего угла; рис. 3, б, в —
измерение наружных углов).
Для измерения углов от 0 до 50° инструмент собирают полностью; к сектору присоединяют угольник, к которому
державкой прикрепляют линейку. При измерении наружных углов от 0 до 50° показания снимают по правой части
шкалы. Углы от 50 до 140° измеряют, удалив угольник и поставив вместо него в державку линейку так, чтобы
линейка была прижата к измерительной поверхности сектора угломера. Углы от 140 до 230º измеряют угломером с
угольником без линейки, а углы от 230 до 320° измеряют без угольника и линейки.
Измерение углов от 0 до 90° угломером типа УМ производят при установленном угольнике, а углов свыше 90° —
без угольника. В последнем случае к отсчету по шкале угломера следует прибавить 90°.
Правильность наладки измерительного инструмента на заданный угол и отсчета его значения можно проверить,
ориентируясь на один из углов, кратный прямому: 90°, 180° и 270°. Убедившись, в какой квадрат попал
измеряемый угол, можно примерно оценить его значение, а затем сделать правильный отсчет по основной шкале и
нониусу.
Угломер типа УН имеет ряд преимуществ перед другими: широкие пределы измерения, возможность измерять как
наружные, так и внутренние углы, возможность перемещения подвижной части с помощью зубчатого сектора и
трибки.
Недостатки угломера: сравнительно сложное устройство, наличие большого количества звеньев, затрудняющих
измерения и увеличивающих погрешность.
В отличие от угломера УН угломер УМ прост по устройству и более удобен в эксплуатации. Порядок работы после
наладки и принцип отсчета по угломеру УМ аналогичен угломеру УН.
Поверка угломеров
Угломеры поверяют по ГОСТ 13006—67.
1. При внешнем осмотре на наружных поверхностях деталей угломеров устанавливают отсутствие царапин,
забоин, следов коррозии и других дефектов, влияющих на точность измерений. Острые края деталей должны быть
притуплены, детали — размагничены; штрихи шкал и цифры должны быть отчетливыми и хорошо видимыми.
Штрихи нониуса должны перекрывать штрихи шкалы и при их совмещении составлять одну линию. При
совпадении первого штриха нониуса со штрихом шкалы основания последний штрих нониуса должен совладать с
соответствующим штрихом этой шкалы.
2. При опробовании необходимо убедиться, что подвижные детали угломеров надежно закреплены в требуемом
положении и перемешаются плавно. Мертвый ход микрометрической подачи не должен превышать 1/4 оборота.
102
При фиксации установленного угла стопорным устройством показания угломера не должны изменяться; у
оптических угломеров допускается изменение показаний не более чем на 0,5 ширины штриха.
У оптических угломеров не должно наблюдаться также параллакса шкалы; поле зрения лупы должно быть
зеленым (у угломеров с двумя нониусами). В поле зрения не допускаются точки, пузыри, выколки, царапины и
другие дефекты размером более 0,2 видимого расстояния между штрихами нониуса.
Размагниченность деталей угломера поверяют мелкими деталями (массой около 0,1 г), изготовленными из мягкой
стали.
3. Расстояние от верхней кромки нониуса до основания измеряют щупом класса точности 2 размером 0,22 мм.
При поверке угломеров, находящихся в эксплуатации, допускается пользоваться шупом размером 0,25 мм. Щуп
накладывают на верхнюю поверхность основания угломера вплотную к кромке нониуса. Край нониуса должен
быть на уровне или чуть ниже поверхности щупа, что определяется на глаз.
4. Отклонение измерительных поверхностей угломеров от плоскостности и прямолинейности определяют
методом световой щели лекальной линейкой типа ЛД класса 0. При ширине измерительных поверхностей
угломеров от 2 мм и более лекальную линейку накладывают по диагонали исследуемой поверхности. При наличии
у измерительной поверхности продольной прорези лекальную линейку накладывают вдоль каждой половины
поверхности и, кроме того, по общим диагоналям, перекрывая прорезь. При ширине поверхности менее 2 мм
измерение может быть произведено на плоской поверхности четырехгранной
линейки типа ЛЧ (отклонение от плоскостности линейки ЛЧ не должно превышать 0,001).
Просвет оценивают сравнением с образцом просвета, составленным из концевых мер класса точности 2 по ГОСТ
9038—73 и плоской стеклянной пластины типа ПИ60 по ГОСТ 2923—75, либо с помощью бруска для определения
значения просвета. Отклонение не должно превышать 0,003 мм при отсчете по нониусу 2' и 5'.
5. Шероховатость поверхностей нерабочих угломеров измеряют визуальным сличением с образцами
шероховатости, а измерительные поверхности съемной линейки — на профилометре по методике, изложенной в
лабораторной работе № 43 либо № 44.
Параметр Ra шероховатости измерительных поверхностей угломеров должен быть не более указанного в табл. 3
ГОСТ 13006—67.
6. Основную погрешность угломеров определяют путем их сравнения с угловыми мерами 4-го разряда или
класса точности 2 или блоков угловых мер (в этом случае меры должны быть 3-го разряда или класса 1).
Основная погрешность угломеров как при зажатом, так и при незажатом стопоре не должна превышать: ±2'
— у угломеров с отсчетом 2'; ±2,5' — у оптических угломеров с ценой деления минутной шкалы 5'; ±5'—-у
оптических угломеров с ценой деления 10' и угломеров с отсчетом по нониусу 5'.
Показания угломеров поверяют контактным методом, совмещая измерительные поверхности линеек без просвета с
измерительными поверхностями угловых мер.
Основную погрешность угломера типа УМ с отсчетом по нониусу 2' и 5' определяют съемным угольником при
углах 0°; 15°10'; 30°20'; 45°30'; 60°40'; 75°50'; 90° и без съемного угольника при угле 90°.
Поверку угломера типа УН производят в двух положениях; в положении при углах 0°; 15°10'; 30°20'; 45°30'; 50° в
положении при углах 50°; 60°40'; 75°50' и 90°.
Оптические угломеры поверяют в положениях: при 0° при углах 15°10'; 30°10' и 90°; при угле 45° с
последовательной установкой обеих линеек, входящих в комплект; при углах 45°30';
60°40'; 75°50'; 90°.
Оптические угломеры при угле 0° поверяют путем определения с помощью микрометра параллельности
поверхностей 1-1 и 2—2, а также поверхности 1-1 опорной поверхности подставки на длине короткой стороны. Во
втором случае при определении параллельности между опорной поверхностью подставки и измерительной
поверхностью микрометра прокладывают плоскопараллельную меру.
Пример оформления и обработки результатов поверки угломера типа УН с величиной отсчета по нониусу
приведен в таблице.
Из таблицы видно, что основная погрешность угломера находится в допуске.
Для определения параллельности измерительной поверхности 1—1 линейки плоскости призмы подставки в
последнюю укладывают цилиндрических валик (конусность которого не превышает 0,015 мм на длине 100 мм),
после чего определяют параллельность поверхности 1-1 образующей валика.
103
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ №1
Измерение углов изделий угломерами
Завод-изготовитель ______________
Отсчет по нониусу_________________
Заводской номер _________________
Инструментальная погрешность_____
Предел измерения_________________
Температура воздуха в
Цена деления основной шкалы______
помещении_______________________0 °С
Цена деления основной шкалы______
Номер измеряемой детали_________
Заключение о годности детали ______________________
Фамилия учащегося ______________
Группа_________________________
Дата выполнения работы ________
Дата сдачи работы_____________
Подпись учащегося______________
Оценка ________________________
Подпись преподавателя________________________
ПРОТОКОЛ № 2
Поверка угломеров с нониусом и оптических
Завод-изготовитель ______________
Основная погрешность___________
Заводской номер _________
Отсчет по нониусу
_____
Предел измерения _________________ Температура окружающей среды—°С
Схемы поверки угломеров
Заключение о годности _____________________________________________
Фамилия учащегося ______________ Группа ________________________
Дата выполнения работы_______
Дата сдачи работы ______________
Подпись учащегося _____________
Оценка________________________
Подпись преподавателя ___________________
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 27
УГОЛЬНИКИ ПОВЕРОЧНЫЕ 90°. СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ПОВЕРКА
1. Цель работы
Изучить устройство поверочных угольников с углом 90°, их технические и метрологические данные. Измерить
изделия угольниками и поверить их. Обработать результаты измерений, оформить их протоколом установленной
формы и дать заключение о годности.
2. Применяемые приборы и оборудование
Угольники поверочные 90° по ГОСТ 3749—77, плита поверочная класса 0 по ГОСТ 10905—75, средства поверки
по ГОСТ 8.408—80, изделия, подлежащие измерениям.
3. Общие сведения
Поверочные угольники применяются для измерений и разметки прямых углов, контроля перпендикулярности
104
расположения деталей при монтаже различного оборудования и для контроля точности различных изделий.
Поверочные угольники можно разделить на лекальные и слесарные. К лекальным относятся угольники УЛ —
лекальные, УЛП — лекальные плоские, УЛЦ — лекальные цилиндрические; к слесарным — УП — слесарные
плоские, УШ — слесарные с широким основанием. Измерительные поверхности лекальных угольников типа УЛ и
УЛП должны быть закруглены радиусом (0,2±0,1) мм.
Основные размеры угольников типов УЛ, УЛП, УП и УШ указаны в табл. 1 ГОСТ 3749—77. Основные размеры
угольников типа УЛЦ должны соответствовать указанным в табл. 2 ГОСТ 3749—77.
Угольники должны изготовляться трех классов точности — см. табл. 3 ГОСТ 3749—77.
4. Порядок выполнения работы
Для контроля изделий, т. е. для определения отклонения изделий от перпендикулярности могут быть использованы
как лекальные, так и слесарные угольники, а также угольники в сочетании с различными приспособлениями. Углы
изделия поверочными угольниками контролируют контактным методом путем оценки размера просвета между
угольником и контролируемым объектом сравнением с образцом просвета при помощи щупов и концевых мер.
Лекальные угольники образуют линейный контакт длинной стороны с плоскостью измеряемого изделия.
Слесарные угольники образуют поверхностный контакт с плоскостью измеряемого изделия.
При контроле угольниками по методу световой щели требуется, чтобы контакт был по возможности линейным, в
связи с чем при контроле точных углов применяют лекальные угольники, а при более грубых — слесарные.
При измерении прямого угла угольник накладывают на деталь или устанавливают таким образом, чтобы одна
сторона жестко (без просвета) прижималась к стороне детали, по размеру просвета другой стороны судят о
точности угла.
Погрешность, т. е. отклонение от перпендикулярности, определяют по размеру световой щели концевыми мерами
либо щупом.
Отклонение обозначают в долях миллиметра на определенной длине либо в долях градуса. Значения отклонений
приведены в таблице.
При контроле методом световой щели необходимо установить отсутствие просвета между измерительными
поверхностями или, если он имеется, его размер. При освещенности 100—150 лк просвет между плоской
поверхностью изделия и рабочей поверхностью лекальной линейки невооруженным глазом можно обнаружить,
начиная примерно с 1,5—2 мкм.
Для более точной оценки просветов применяют образец просвета, составленный из концевых мер различных
размеров, притертых к плоской стеклянной пластине, и лекальной линейки, которую накладывают на поверхность
крайних концевых мер одинакового номинального значения. Просвет, который нужно определить, сравнивают па
глаз с образовавшимися просветами и по идентичности просветов определяют его размер. Такое определение
можно выполнить с погрешностью порядка 1 —1,5 мкм при малых просветах (до 5 мкм) и порядка 2—3 мкм при
больших просветах (до 10 мкм). При просветах более 10 мкм используют щупы по ГОСТ 882—75.
Для оценки просвета более 1 мм применяют концевые меры длины. На одну из сторон измеряемого угла детали
устанавливают концевую меру i (рис. 1), к которой подводят до упора угольник. Пользуясь другой концевой мерой
2, определяют расстояние между верхней частью рабочей поверхности угольника и стороной измеряемого изделия.
Меру 2 подбирают либо по ощущению тугого контакта, либо по проскальзыванию меры между изделием и
угольником. Разность между размером концевых мер 1 и 2 является искомым размером просвета на длине l.
Можно производить измерения углов изделий, пользуясь специальными приспособлениями и образцовым
угольником.
Поверка угольников. Поверочные угольники с углом 90° поверяют по ГОСТ 8.408—80. Перед поверкой угольники
должны быть промыты авиационным бензином и протерты.
1. При внешнем осмотре должно быть обнаружено отсутствие на наружных поверхностях угольников вмятин,
царапин и других дефектов, ухудшающих их внешний вид или влияющих на эксплуатационные качества
угольников. На рабочей поверхности угольников должны быть нанесены: товарный знак предприятия, год
выпуска, номер стандарта.
2. Размагниченность угольника проверяют феррозондовым полюсоискателем ФП-1 или деталью из
105
низкоуглеродистой стали массой до 0,1 г, которая не притягивается к угольнику.
3. Шероховатость измерительных и опорных поверхностей угольников, выпускаемых из производства,
следует определять профилометрами или микроинтерферометром типа МИИ; после ремонта — путем сравнения с
рабочими образцами шероховатости. Измерительные поверхности угольников должны быть закруглены радиусом
(0,2±0,1) мм.
Методика определения шероховатости излагается в лабораторной работе № 42 либо № 43. Шероховатость
измерительных и опорных поверхностей угольников на базовой длине 0,25 мм по ГОСТ 2789—73 должна
соответствовать значениям, приведенным в табл. 10 ГОСТ 3749—77.
Шероховатость Ra боковых поверхностей корпуса у угольников типа УЛ на базовой длине 0,8 мм 0,63 мкм.
Шероховатость Ra боковых и торцовых поверхностей у угольников типов УЛП и УП на базовой длине 0,8
мм 0,63, у угольников типа УШ Rа 1,25 мкм.
4. Радиус закругления измерительных поверхностей угольников типов УЛ и УЛП проверяют двумя
предельными шаблонами радиусом 0,1 и 0,3 мм не менее чем в трех точках, равномерно расположенных по длине
контролируемой поверхности, либо с помощью специальной свинцовой пластины толщиной 1 мм, в торец
которой вдавливают измерительную поверхность угольника и инструментального микроскопа, на котором определяют радиус образовавшейся вмятины.
5. Отклонение от плоскостности контролируемой поверхности при поверке плоской стеклянной пластиной
класса 2 определяют путем подсчета интерференционных полос либо по искривлению интерференционных полос.
Если длина контролируемой поверхности превышает диаметр пластины, ее следует поверять по участкам, при
этом отклонение неплоскостности б на каждом участке не должно превышать /n2, где — допускаемое отклонение
от плоскостности на всей длине контролируемой поверхности; n — число участков. При определении отклонения
от неплоскостности лекальной линейкой се накладывают на контролируемую поверхность в продольном,
поперечном и двух диагональных направлениях.
Неплоскостность опорных поверхностей угольников типа УЛЦ поверяют не менее чем в четырех диаметральных
сечениях.
Непрямолинейность и неплоскостность определяют образцами просвета. Отклонение от плоскостности
измерительных и опорных поверхностей угольников типа УШ с высотой Я, равной 1000 и 1600 мм, угольника типа
УЛЦ поверяют специальными приспособлениями.
Прямолинейность измерительных поверхностей угольников типов УЛ, УЛП и УЛЦ поверяют линейками типа ЛЧ
класса О с широкой рабочей поверхностью. При поверке угольники следует поворачивать в плоскости опорной
поверхности на угол ±15° от среднего вертикального положения, наблюдая максимальный просвет.
Прямолинейность образующих угольников типа УЛЦ должна быть поверена не менее чем в шести местах,
равномерно расположенных по поверхности цилиндра.
Отклонения от плоскостности измерительных, поверхностей Б и В, а также отклонения от плоскостности и
параллельности опорных поверхностей Г и Ж на длине Я угольников типа УП и УШ не должны превышать
значений, указанных в табл. 5 ГОСТ 3749—77.
Отклонения от прямолинейности и измерительных поверхностей Б и В на длине H и L, а также отклонения от
плоскостности и параллельности опорных поверхностей Г и Ж на длине И угольников типов УЛ и УЛП не должны
превышать значений, указанных в табл. 6 ГОСТ 3749—77.
Отклонения от прямолинейности измерительных поверхностей Б на длине H, а также отклонения от плоскостности
опорных поверхностей Г угольников типа УЛЦ не должны превышать значений, указанных в табл. 7 ГОСТ 3749—
77.
Выпуклость опорных поверхностей угольников всех типов не допускается.
6. Параллельность опорных поверхностей угольников типов УЛП, УП и УШ поверяют относительно образцовых
поверхностей контактными измерительными приборами (оптиметрами, измерительными головками типа ИГ и
многооборотными индикаторами типа МИГ и др.).
При поверке угольников классов 0 и 1 в качестве образцовых поверхностей применяют поверочные плиты класса
01 (с учетом их отклонения от плоскостности), а для угольников класса 2 — поверочные плиты класса 0.
Поверяемый угольник 1 устанавливают на плите 2 (рис. 2). Сферический наконечник измерительной головки 4
приводят в контакт с верхней опорной поверхностью угольника. Перемещая стойку 3 с измерительной головкой
вдоль длинного, а затеи короткого ребер поверяемой
поверхности, определяют отклонение от параллельности как разность между максимальным и минимальным
отсчетом по шкале измерительной головки (в значения допускаемых отклонений от параллельности включены
допускаемые отклонения от плоскостности поверяемой поверхности).
7. Перпендикулярность измерительных поверхностей а к опорным поверхностям b у угольников типа УЛЦ
поверяют специальным приспособлением (рис. 3). На поверочной плите класса 0 укреплен цилиндрический ролик
106
(упор) и массивная стойка с отверстиями для установки микрометров с ленточным наконечником (в качестве
микрометров могут быть использованы пружинные измерительные головки типа ИГП и рычажнозубчатые головки
типа ИГ и МИГ с ценой деления 0,001 мм). Оси отверстий расположены на расстоянии, равном изменению размера
длинной стороны угольников. Поверяемый угольник располагают на плите и прижимают к упору. Измерительную
головку устанавливают в соответствующее отверстие и закрепляют стопорным винтом. Измерительный
наконечник головки приводят в соприкосновение с измерительной поверхностью угольника на расстоянии 2—3
мм от верхнего края. Рабочая поверхность ленточного наконечника должна быть параллельной образующей
цилиндрического упора (отклонение от параллельности не должно превышать 0,002 мм на длине плоскости
наконечника). Прижав угольник к упору, последовательно в точках 1, 2, 3, 4 производят отсчеты a1, a2, a3,а4
соответственно. Отклонение от перпендикулярности измерительных поверхностей к опорным определяют из
следующих соотношений:
3 a1
a2
1
a4
4
3a 3
3
a3
a1
a2
4
a4
3a 2
;
2
;
4
a1
a3
a4
a2
a3
4
3a 4
a1
4
;
.
Где Δ1— отклонение от перпендикулярности измерительной поверхности 3—1 к опорной поверхности 1—2; Δ2—
отклонение от перпендикулярности измерительной поверхности 2—4 к опорной поверхности 2—1; Δз—
отклонение от перпендикулярности измерительной поверхности 1—3 к опорной поверхности 3—4; Δ4 —
отклонение от перпендикулярности измерительной поверхности 2—4 к опорной поверхности 4—3.
Положительный результат указывает, что отклонение от перпендикулярности направлено в сторону увеличения
рабочего угла, отрицательный — в сторону его уменьшения.
Поверка должна быть проведена не менее чем в трех диаметральных сечениях угольника. Угольник считается
годным, если ни одно из отклонений не превышает допускаемого значения.
Перпендикулярность измерительных поверхностей а к опорным поверхностям и у угольников типов УЛ, УЛП, УП
и УI поверяют на приспособлении методом сличения с образцовым угольником. При поверке угольников с
плоской измерительной поверхностью (типов УП и УШ) ленточный наконечник заменяют сферическим.
В качестве образцовых угольников применяют: угольники класса 0 типа УЛЦ для поверки угольников 0 и 1
классов всех типов; угольники класса 1 или 0 (без учета их отклонений) для поверки угольников класса 2 типов УП
и УШ. Высота Н образцового угольника должна быть равна высоте поверяемого. Поверку проводят следующим
образом: образцовый угольник прижимают к упору, микромер (измерительную головку) устанавливают в
отверстие стойки, расположенное на высоте верхнего края угольника. Перемещая микромер в отверстии, подводят
его к стороне угольника (на 2—3 мм от ее верхнего края). Дав небольшой натяг, микромер устанавливают в
пулевое положение или положение, близкое к нулю, и зажимают стопорный винт крепления микромера.
Производят отсчет 1 по шкале измерительной головки. Затем, убрав образцовый угольник, к упору и микромеру
подводят поверяемый угольник, устанавливают его в то же положение и производят второй отсчет ζ 2.
Отклонение от перпендикулярности (Δ) определяют по формуле
2
1
0
,
где Δ0 —отклонение от перпендикулярности образцового угольника.
Для поверки рабочих углов угольников применяют прибор модели ПКУ (рис. 4), состоящий из чугунной литой
станины 1 со стойкой 2, на которой перемещается и устанавливается на необходимой высоте измерительная
каретка 3. На установочной плоскости станины закреплены две базовые линейки (правая и левая) которые могут
перемещаться в поперечном направлении (направляющие линейки), для установки угольников в зависимости от их
размеров. Поверяемый угольник 4 подводят к подвижным упорам (рычажной системе), соединенным с измерительным стержнем отсчетного устройства попеременно с правой и левой сторон прибора. Индикатор
измерительной каретки покажет отклонение угольника от прямого угла.
Разновидностью описанного приспособления является приспособление, которым можно определить отклонение от
перпендикулярности внутреннего угла В нижней части стойки такого приспособления имеется прямоугольный паз,
через который пропускают короткую сторону угольника, предварительно повернув его на 180º . Используя
предыдущую установку по образцовому угольнику, определяют отклонение от перпендикулярности внутренней
стороны поверяемого угольника.
Отклонение от перпендикулярности определяют по вышеприведенным формулам.
107
Отклонения от перпендикулярности измерительных поверхностей Б и В к опорным поверхностям Г и Ж для
угольников всех типов на длине Н не должны превышать значений, указанных в табл. 4 ГОСТ 3749—77.
8. Перпендикулярность боковых поверхностей угольников типов УП и УШ к опорной поверхности поверяют
на поверочной плите образцовым угольником с соответствующими размерами длинной стороны. К боковым
сторонам поверяемого угольника поочередно, то к одной, то к другой подводят образцовый угольник
измерительной поверхностью. При поверке угольников типов УШ под образцовый угольник предварительно
помещают поверочную линейку с широкой рабочей поверхностью.
Отклонение от перпендикулярности определяют по размеру зазора между боковой стороной поверяемого
угольника и рабочей гранью образцового угольника, измеряемого при помощи щупа или сличением с «образном
просвета». Это отклонение не должно превышать значений, указанных в табл. 8 ГОСТ 3749—77.
9. Прочность соединения линейки угольника типа УШ с основанием проверяют следующим образом.
Предварительно угольник устанавливают на приспособление, описанное в п. 7, и производят отсчет по шкале
измерительной головки. Установив прокладки, основание угольника закрепляют в тисках и к свободному концу
линейки подвешивают на 2—3 мин гирю массой 20, 30 или 40 кг (в зависимости от размера угольника). После
снятия нагрузки угольник вновь устанавливают на поверочную плиту, прижимают к упору и производят новый
отсчет по шкале измерительной головки.
Соединение линейки угольников типа УШ с основанием должно выдерживать статическую нагрузку, указанную в
табл. 11 ГОСТ 3749—77.
Угольник считается годным, если отсчет по шкале головки после приложения нагрузки не изменился.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ № 1
Измерение изделий угольниками 90°
Завод-изготовитель_________________ Заводской номер _________________
Тип угольника ____________________
Номер измеряемого изделия_________
Класс угольника _________
Температура воздуха в помещении______________°С
Отклонение от перпендикулярности образцового угольника на длине Н=___________мм, равно___________мкм
Заключение о годности детали _____________________________________
Фамилия учащегося ______________
Группа _________________________
Дата выполнения работы _____
Дата сдачи работы ______________
Подпись учащегося ______________
Оценка_________________________
Подпись преподавателя _______________________
ПРОТОКОЛ № 2
Поверка угольников 90°
Завод-изготовитель ______________
Заводской номер _________________
Тип угольника ____________________ Температура_________°С
Класс
_____________________________________________________________
Отклонение от перпендикулярности образцового угольника на длине H___________мм, равно___________мкм
Схемы поверки угольников
Результаты поверок
108
Заключение о годности .___________
Группа ____________________
Фамилия учащегося ______________
Дата сдачи работы___________
Дата выполнения работы ______
Оценка _________________________
Подпись учащегося ______________
Подпись преподавателя _______________________
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 28
ЛИНЕЙКИ СИНУСНЫЕ. СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ПОВЕРКА
1. Цель работы
.Изучить устройство синусных линеек, их технические и метрологические данные. Измерить изделия синусными
линейками. Поверить синусные линейки. Обработать результаты измерений и оформить их протоколами
установленной формы. Присвоить синусной линейке соответствующий класс либо указать причину забракования.
2. Применяемые приборы и оборудование
Линейки синусные по ГОСТ 4046—80, образцовые средства поверки по ГОСТ 8.165—75, деталь, подлежащая
измерению.
3. Общие сведения
Синусные линейки применяют для измерения тригонометрическим методом различных угловых изделий: угловых
шаблонов, угольников, конусов и т. д., а также для проведения лекальных работ.
Синусные линейки выпускают трех типов: I (ЛС) — синусные линейки без опорной плиты с одним наклоном; II
(ЛСО)—-синусные линейки с опорной плитой с одним наклоном; III (ЛСД)—синусные линейки с опорной плитой
с двумя наклонами.
Синусные линейки II типа с расстоянием между осями роликов 200, 300 и 500 мм выпускают с центрами.
Основные размеры синусных линеек приведены в табл. I ГОСТ 4046—80.
По точности изготовления синусные линейки выпускаются двух классов точности 1 и 2, Пределы допускаемых
погрешностей линеек при установке их на углы до 45° не должны превышать значений, указанных в табл. 2 ГОСТ
4046—80.
Синусная линейка представляет собой столик с плоской рабочей поверхностью с прямоугольными пазами, в
которых укреплены два цилиндрических ролика одинакового диаметра.
Оси роликов взаимно параллельны, а плоскость, касательная к нижним образующим обоих роликов, параллельна
рабочей поверхности линейки. К столику прикреплены боковые и упорная планки. Рабочие поверхности боковых
планок перпендикулярны к осям роликов, а упорная планка — параллельна их ОСЯМ.
Измерение углов на синусной линейке основано на тригонометрическом принципе (синусный метод). Если
поместить синусную линейку на поверочную плиту и под один из роликов установить концевые меры, то линейку
можно повернуть на определенный угол. Зависимость между углом а установки линейки, расстоянием L между
осями роликов и размером блока концевых мер следующая: h = Lsinα (рис.1,а).
Зависимость погрешности угла установки а от погрешности блока концевых мер h и погрешности расстояния δL
между осями роликов определяется формулой
2 10 5
L cos
h
L sin
.
(1)
Погрешность измерения на синусной линейке увеличивается с увеличением угла, поэтому на синусных линейках
рекомендуется измерять углы только до 45°.
4. Порядок выполнения работы
109
Измерение деталей на синусной линейке. На поверочную плиту класса точности 0 устанавливают синусную
линейку и штатив типа ШМ-1 с измерительной головкой с ценой деления 0,001 мм. На столик синусной линейки
помещают измеряемое изделие, подводят его к упорным планкам, предохраняющим его от смещения, и укрепляют
струбцинкой. Для установки на заданный угол под один из роликов подставляют блок концевых мер, размер
которого h= L sin α.
Отклонения определяют в линейных величинах, которые путем тригонометрических вычислений преобразуют в
угловые величины. Для получения большей точности установки линейки синус угла наклона необходимо
определять по таблицам Брадиса.
Блок концевых мер подбирают таким образом, чтобы верхняя плоскость у плоских деталей либо верхняя
образующая у конусов были расположены параллельно поверочной плите, т. е. при измерении, по существу,
определяют отклонение от параллельности верхних образующих изделий плоскости поверочной плиты.
На рис. 1,a показан пример измерения на синусной линейке угла при вершине наружного конуса. При измерении
использован микромер, укрепленный в штативе типа ШМ-1. Прежде всего необходимо подобрать блок концевых
мер для установки
угла конуса, равного 20°32'. База синусной линейки L=100 мм. По таблицам Брадиса определяем синус заданного
угла: sin 20°32' = 0,35075. Размер блока концевых мер h=100Х Х0,35075 = 35,075 мм. Подбираем концевые меры
для составления блока: 1,005+1,07 + 3,0 + 30 мм = 35,075 мм, Составленный из концевых мер блок подставляем
под ролик, возле которого расположена вершина измеряемого угла, получаем требуемый угол поворота синусной
линейки, а следовательно, и детали. Теперь необходимо убедиться в том, что верхняя образующая конуса
расположена параллельно поверочной плите. Для того, чтобы знак погрешности совпадал со знаком отклонения,
первый отсчет необходимо производить при вершине измеряемого угла.
Если на длине образующей конуса l (а не на расстоянии между осями роликов синусной линейки) разность
показаний микромера составит δh мм, то отклонение угла при вершине конуса
h
l
2 10 5 .
(2)
Конусность внутренних конусов измеряют, базируясь на их внутреннюю поверхность.
Измерения на синусной линейке выполняют в два приема, пользуясь микромером, укрепленным в штативе типа
ШМ.-1. Синусную линейку устанавливают под углом, равным половине угла конуса (рис. 1,6), а измеряемую
деталь (конусную втулку) — на синусную линейку нерабочей поверхностью и закрепляют струбциной. Для
отсчета используют рычажно-зубчатый или пружинный (малогабаритный индикатор), укрепленный в стойке.
Наконечник индикатора касается внутренней поверхности в двух крайних точках нижней образующей. Если
показания индикатора одинаковы, т. е. нижняя образующая параллельна поверхности поверочной плиты, значит
угол наклона нижней образующей по отношению оси конуса будет равен углу наклона линейки.
Затем линейку наклоняют под тем же углом в обратную сторону и проверяют положение верхней образующей.
Угол при вершине конуса равен сумме углов установки линейки и обнаруженных отклонений углов при первом и
втором измерениях. В случае наличия отклонений, погрешность угла определяют так же, как при измерении
конусности наружного конуса.
Поверка синусных линеек (на примере синусной линейки типа I). Синусные линейки поверяют по ГОСТ 8.165—
75.
Нормы точности синусных линеек приведены в ГОСТ 4046—80.
110
Для поверки используют автоколлимационный прибор АПСЛ, оптическая схема которого представлена на рис. 2.
Пучок лучей от источника 1, пройдя конденсор 2 и светофильтр 3, попадает на автоколлимационную марку 4 и
зеркало 5. Марка представляет собой пластинку, состоящую из двух склеенных между собой стекол, одно из
которых имеет серебряное покрытие. На этом покрытии награвированы два взаимно перпендикулярных штриха,
образующих перекрестие. Освещенное лампочкой это перекрестие светится на черном фоне. Зеркало 5 направляет
пучок лучей на призму-куб 6, склеенную из двух прямоугольных призм. В плоскости склейки нанесен слой,
отражающий часть света. Развернутое расстояние от светящегося перекрестия до объектива 11 равно фокусному
расстоянию последнего, поэтому лучи выходят из объектива параллельным пучком. Отразившись от зеркальной
поверхности (например, стола прибора либо меры МУСЛ 13, установленной на синусной линейке 14),
расположенной на пути, лучи пойдут в обратном направлении и соберутся в фокальной плоскости объектива,
образуя изображение перекрестия на пластине 8 с минутной шкалой. Положение этого изображения в поле зрения
автоколлиматора (рис. 3) отсчитывается по шкалам оптического микрометра, состоящего из линз компенсатора 7
(см. рис. 2), минутной 8 и секундной 9 шкал, наблюдаемых через окуляр 10, На объективную часть прибора
надевается специальный осветитель, состоящий из лампочки 12, светофильтра и зеркала.
Осветитель включают в момент отсчета. Отсчет производят после того, как вращением маховичка оптического
микрометра, совместят ось перекрестия с осью ближайшего штриха минутной шкалы, включат осветитель и
произведут отсчет по обеим шкалам.
Шкала автоколлиматора оцифрована таким образом, что при повороте измеряемого объекта по часовой стрелке,
автоколлимационное изображение перемещается снизу вверх (от нуля в сторону больших показаний) и наоборот.
К прибору прилагается мера МУСЛ (рис. 4).
Технические характеристики прибора АПСЛ следующие
Увеличение прибора
Поле зрения
Цена деления секундной шкалы автоколлиматора
Пределы измерения
Отклонение от плоскостности рабочей поверхности плиты не более
Перемещение кронштейна по высоте
32х
1°20'
1"
10'
I мкм
130 мм
При поверке синусной линейки необходимо соблюдать следующие условия: температура помещения должна быть
111
(20±2)°С; синусные линейки должны быть промыты авиационным бензином марки Б-70 и протерты чистой
салфеткой. Продолжительность выдержки в помещении перед поверкой: для синусных линеек массой до 10 кг не
менее 4 ч, а массой более 10 кг не менее 6 ч; в случае установки линеек на, металлической плите
продолжительность сокращается соответственно до 2 и 4 ч. При поверке синусную линейку и концевые меры
длины следует брать салфеткой.
1. При внешнем осмотре устанавливают соответствие синусной линейки требованиям ГОСТ 4046—80. На рабочих
поверхностях столика, роликов и упорных планок не должно быть забоин, раковин, коррозии, заусенцев и других
дефектов, влияющих на эксплуатационные качества синусных линеек. Упорные планки должны быть с
закругленными рабочими кромками, а нерабочие поверхности деталей линеек иметь защитное антикоррозийное
покрытие. Острые края всех деталей должны быть притуплены.
2. При опробовании проверяют качество сборки и размагниченность синусной линейки. Головки винтов
крепления роликов должны быть затянуты до отказа и надежно прикреплять ролики к столику и без люфта.
Шарниры должны обеспечивать надежное крепление столика к опорной плите линейки. Столик должен
поворачиваться относительно плиты плавно, без заеданий и качки. Размагниченность линейки проверяют деталями
из низкоуглеродистой стали массой до 0,1 г.
3. Отклонение от плоскостности рабочих поверхностей столика и опорной плиты определяют интерференционным
методом плоской стеклянной пластиной типов ПИ100 и ПИ120 класса 2 путем оценки искривления
интерференционных полос. Если пластина не полностью перекрывает поверяемую поверхность, то измерения
производят по отдельным участкам, на которых определяют отклонение от плоскостности по искривлению интерференционных полос. По результатам этих измерений определяют непрямолинейность по специальной методике.
Так как в настоящей лабораторной работе рассматриваются синусные линейки с небольшим расстоянием между
осями роликов, то достаточно ограничиться отсчетами одной установки пластины в продольном и одной
установкой в поперечном направлении.
Отклонение от плоскостности больших поверхностей рассматривается в лабораторной работе № 39.
Наибольшее по абсолютному значению отклонение от прямолинейности (при поверке малых поверхностей),
полученное по результатам измерений в продольном направлении в средней части поверхности, и в поперечном
направлении в средней части и у концов поверхности на расстоянии не более 5 мм от края служит мерой
неплоскостности поверхности.
Отклонение от плоскостности рабочих поверхностей столика и опорной плиты синусных линеек должны
соответствовать требованиям, указанным в ГОСТ 4046—80.
Для синусных линеек, выпускаемых из ремонта и находящихся в эксплуатации, допускается расширение
отклонения от плоскостности рабочих поверхностей столика и опорной плиты на 30 % относительно значений,
указанных в ГОСТ 4046—80 (для линеек класса 2).
4. Шерохватость поверхности столика, опорной плиты и роликов определяют сравнением с образцами
шероховатости или образцовыми деталями. Шероховатость рабочих поверхностей столика и опорной плиты
должна быть Ra 0,08 мкм по ГОСТ 2789—73, шероховатость цилиндрических поверхностей роликов должна
быть Ra 0,04 мкм по ГОСТ 2789—73.
5. Отклонение от параллельности рабочей поверхности столика синусной линейки и плоскости, касательной к
нижним образующим роликов определяют автоколлимационным методом. Синусную линейку с расстоянием
между осями роликов до 200 мм устанавливают на стол прибора АПСЛ таким образом, чтобы ее короткое ребро
касалось упора стола. Регулируя винтами положение стола прибора, находят автоколлимационное изображение
от плоскости стола и плоскости столика линейки.
Установку синусной линейки на стол прибора двумя роликами можно назвать «нулевой установкой», т. е.
установкой на «нулевой угол».
Непараллельность поверхности столика линейки и плоскости стола АПСЛ может быть вызвана неточностью
изготовления деталей линейки и се сборки, возникающей из-за погрешности диаметров и формы роликов,
расстояния между осями роликов, непараллельности поверхности столика плоскости опорной плиты и др.
Поверку следует проводить в двух плоскостях (перпендикулярной и параллельной оси роликов). В поле зрения
окуляра АПСЛ наблюдаются два изображения перекрестия, у которых не совпадают горизонтальные линии.
Несовпадение горизонтальных линий указывает на непараллельность обеих плоскостей (стола АПСЛ и столика
линейки). По шкале автоколлиматора определяют угол γ 1 соответствующий углу между поверхностью столика и
плоскостью, касательной к нижним образующим роликов (плоскость стола прибора), измеренному в плоскости,
перпендикулярной к осям роликов. Для измерения угла γ 1 между горизонтальными линиями перекрестия следует
совместить изображения перекрестия с серединой минутной шкалы прибора регулировочными винтами стола
АПСЛ; совместить горизонтальную линию одного из изображений перекрестия с ближайшим делением минутной
шкалы маховичком оптического микрометра; снять отсчет N1 по минутной и секундной шкалам микрометра;
совместить горизонтальную линию второго изображения перекрестия с ближайшим делением минутной шкалы
маховичком оптического микрометра; снять второй отсчет N 2 по минутной и секундной шкалам микрометра;
определить разность γ1=ΔN1=N2-N1, где γ1 — угол между плоскостью столика синусной линейки и плоскостью
стола АПСЛ.
Угол γ1 измеряют четыре раза при новых установках синусной линейки на столе прибора. За результат принимают
среднее арифметическое
112
N ch
1
N1
N2
N3
N4
4
.
Непараллельность h1 в микрометрах между поверхностью столика и плоскостью, касательной к нижним
образующим роликов, измеренную в плоскости, перпендикулярной к осям роликов, вычисляют по формулам:
4.84 10 3 L
h1
(3)
1,
где L — номинальное расстояние между осями роликов, мм или
h1
K1
1,
где К1 — коэффициент, значения которого для различных расстояний L указаны в табл. 1 приложения к ГОСТ
8.165—75.
Для определения непараллельности в плоскости, параллельной оси роликов, следует автоколлиматор повернуть в
кронштейне на 90, наблюдая при этом за положением перекрестия в поле зрения окуляра. Регулируя подъемными
винтами положение стола, находят автоколлимационные изображения марки, отраженные от стола прибора и
столика синусной линейки. Для того, чтобы определить, каким плоскостям соответствуют оба
автоколлимационных изображения, рекомендуется каким-либо непрозрачным предметом (например, бумагой)
экранировать последовательно обе отражающие поверхности. По аналогии с измерением угла γ 1 определяют угол
γ2 между поверхностью столика линейки и плоскостью, касательной нижним образующим роликов, измеренный в
плоскости, параллельной оси роликов.
Непараллельность h2 в микрометрах, соответствующую углу γ2 вычисляют по формулам:
h2
4.84 10
3
B
(4)
2,
где В— номинальный размер синусной линейки по короткому ребру, мм
или
(5)
h2 K 2 2 ,
где K2 —коэффициент, значения которого для различных размеров В указаны в табл. 2 приложения 9 к ГОСТ
8.165—75.
Отклонения от параллельности рабочей поверхности синусной линейки, определяемые параметрами h1 и h2,
должны соответствовать указанным в ГОСТ 4046—80.
6. Отклонение от параллельности рабочих поверхностей упорных планок относительно осей роликов определяют
на приборе АПСЛ. Синусную линейку с расстоянием L между осями роликов до 200 мм устанавливают на стол
прибора АПСЛ так, чтобы короткое ребро синусной линейки касалось упора стола, а автоколлиматор был
повернут в кронштейне на 90º и зажат винтом. Столик линейки наклоняют на угол 45°, подставив под ролик
соответствующий блок концевых мер (см. табл. 6 приложения 9 к ГОСТ 8.165—75) и устанавливают меру МУСЛ
также на угол 45°.
Многогранная мера МУСЛ представляет собой шестигранную угловую меру типа 5 (ГОСТ 2875—75), грани
которой образуют различные углы к основанию (рис. 4). Основные характеристики угловой меры МУСЛ
следующие.
Рабочие углы меры
Предел допускаемых отклонений рабочих углов
Предельная погрешность значений углов, записанных в аттестате меры
Допускаемая пирамидальность шести граней меры
Допускаемая непараллельность боковых сторон
Шероховатость
измерительных поверхностей
Предел допускаемых отклонений от плоскости не более:
измерительных поверхностей
остальных поверхностей
15, 30 и 45°
±10"
±1"
3"
2"
Rz 0,8 мкм
(на базовой длине 0,08 мм)
0,15 мкм
0,3 мкм
Регулируя установочные винты стола прибора АПСЛ, находят автоколлимационные изображения марки,
отраженные от поверхности стола и меры. Измеряют угол β между поверхностями стола и меры, значение
которого соответствует расстоянию между горизонтальными штрихами автоколлимационных изображений марки.
При этом отмечают положение вертикальных штрихов в изображениях марки, отраженных от стола прибора и
поверхности меры МУСЛ.
Отклонение h3 в микрометрах от параллельности рабочих поверхностей упорных планок относительно осей
роликов вычисляют по формулам:
h3
4 .84 10
3
B
cos a
2
,
(6)
где В— размер синусной линейки по короткому ребру, мм; γ2 — угол между поверхностью столика и плоскостью,
касательной нижним образующим роликов, измеренный в плоскости, параллельной осям роликов; α —угол
наклона линейки, равный 45°
h3 K 3
или
2 ,
где Кз — коэффициент, значение которого для различных размеров В указаны в табл. 2 приложения 9 к ГОСТ
8.165—75.
Знак «плюс» берут в том случае, когда наблюдается различное расположение вертикальных штрихов в
изображениях марки при измерении углов β и γ2 (т. е. когда, например, при измерении угла γ2 автоколлимационное
113
изображение марки, отраженное от плоскости стола, левее автоколлимационного изображения, отраженного от
столика синусной линейки, а при измерении угла β, наоборот, автоколлимационное изображение марки,
отраженное от плоскости стола, правее изображения, отраженного от плоскости меры МУСЛ).
Знак «минус» берут, когда расположение обоих автоколлимационных изображений марки при измерении углов β и
γ2 одинаковое. Значение параметра h3, вычисленного по формуле (6), должно соответствовать значениям,
приведенным в ГОСТ 4046—80.
7. Отклонение от перпендикулярности рабочих поверхностей боковых планок относительно осей роликов на длине
L определяют автоколлимационным методом. После поверки по п. 6 меру МУСЛ, не нарушая ее контакта с
рабочей поверхностью столика синусной линейки, передвигают и прижимают боковой гранью к поверхности
боковой планки. В этом положении меры измеряют угол β1 между горизонтально расположенной поверхностью
меры и плоскостью стола прибора.
Отклонение h4 в микрометрах от перпендикулярности рабочих поверхностей боковых планок относительно осей
роликов на длине L вычисляют по формулам:
h4
4 .84 10
L
3
cos a
1
2
,
(7)
где L — номинальное расстояние между роликами, мм; a — угол наклона линейки, равный 45°; γ2 — угол между
поверхностью столика синусной линейки и плоскостью, касательной нижним образующим роликов, измеренный в
плоскости, параллельной осям роликов в соответствии с п. 5,
или
h4 K 4
1
2 ,
где K4—коэффициент, значение, которого для различных расстояний L указаны в табл. 1 приложения 9 к ГОСТ
8.165—75.
Правило знаков такое же, как в п. 6.
Значение параметра h4 должно соответствовать значениям, указанным в ГОСТ 4046—80.
8. Разность диаметров парных роликов у синусных линеек I типа определяют на горизонтальном оптиметре или
оптико-механической машине сравнением с концевыми мерами длины. Цилиндрические ролики поверяют как
гладкие калибры в трех сечениях и двух взаимно перпендикулярных направлениях. При измерении применяют
сферические наконечники радиусом 14—20 мм. Разность диаметров парных роликов должна соответствовать
значениям, указанным в ГОСТ 4046—80.
9. Отклонения расстояния между осями роликов синусной линейки и параллельность их осей определяют на
горизонтальном оптиметре или оптико-механической измерительной машине сравнением с плоскопараллельными
концевыми мерами длины. Начальную установку оптиметра либо оптико-механической машины производят по
блоку концевых мер, размер которого равен сумме номинального расстояния L между роликами синусной линейки
и диаметра ролика. Сравнением с этим блоком определяют расстояние А между роликами синусной линейки,
измеренное в средней части наружных образующих.
Действительное расстояние Lд между осями роликов вычисляют по формуле
Lд
А
d1
d2
2
.
(8)
где d1 и d2 — действительные диаметры роликов, измеренных на горизонтальном оптиметре как гладкие калибры.
Отклонение от параллельности осей роликов на длине роликов в синусной линейке I типа определяют по
наружным образующим путем измерения расстояния А между роликами в трех сечениях—у концов и посередине
роликов. Отклонение от параллельности осей роликов равно наибольшей по абсолютному значению разности
между тремя полученными измерениями.
При начальной установке оптиметра либо оптико-механической измерительной машины по блоку концевых мер, а
также при измерениях делают такую выдержку, чтобы показания прибора в течение 10 мин не изменялись более
чем на 0,1 мкм; после этого производят отсчет по шкале оптиметра.
Отклонение действительного расстояния между осями роликов и его номинального значения, а также отклонение
от параллельности осей роликов должно соответствовать значениям, указанным в ГОСТ4046-80.
10. Погрешность синусных линеек с расстоянием L между осями роликов до 200 мм определяют на приборе АПСЛ
при установке на углы 15, 30 и 45°. Поверку проводят по угловой мере МУСЛ. Синусную линейку устанавливают
на стол прибора так, чтобы ее короткое ребро касалось упора стола. Синусную линейку на углы 15, 30 и 45°
устанавливают, подкладывая под один из роликов блок концевых мер, номинальную длину которого H в
миллиметрах определяют по формуле
H L sin a ,
(9)
где α— угол установки синусной линейки; L — номинальное расстояние между осями роликов. Номинальная
длина H блоков в зависимости от углов установки и расстояния между осями роликов синусной линейки, указана в
табл. 6 приложения 9 к ГОСТ 8.165—75. На рабочую поверхность столика синусной линейки ставят угловую меру
МУСЛ так, чтобы ее передняя грань упиралась в переднюю упорную планку. При этом другая грань меры в,
соответствии с углом установки будет расположена горизонтально. В поле зрения автоколлиматора наблюдают два
изображения марки: отраженное от стола прибора АПСЛ или от поверочной плиты и от горизонтально
расположенной грани меры МУСЛ; производят отсчеты c1 и α2 по шкале автоколлиматора в соответствии с этими
изображениями. По разности Θ =α1-α2 отсчетов определяют разность между углом установки синусной линейки и
114
соответствующим углом меры МУСЛ.
Погрешность ε синусной линейки вычисляют по формуле
(10)
где η— поправка к углу меры МУСЛ; δ —поправка к углу установки синусной линейки, вычисляемая по
формулам:
206 H д
L cos a
H
,
(11)
где H — длина блока; Hд —действительный размер блока с учетом поправок к концевым мерам длины,
входящим в него; L — расстояние между осями роликов (номинальное или действительное); α— угол установки
синусной линейки
K 8 ( H д H ),
или
где К8 — коэффициент, значения которого, в зависимости от угла а установки и расстояния L между осями
роликов, указаны в табл. 7 приложения 9 к ГОСТ 8.165—75.
Разность Hд — H выражена в микрометрах. Поправку на угол меры МУСЛ вычисляют по формуле
д
н
,
где αд — действительное значение угла меры МУСЛ, взятое из аттестата; αн—номинальное значение угла меры
МУСЛ.
Знаки «плюс» и «минус» в формуле (10) указаны для случая, когда блок концевых мер длины установлен под
роликом, расположенным ближе к стойке, несущей автоколлиматор. Если блок концевых мер расположен под
другим роликом, знаки меняют на противоположные.
Погрешность синусной линейки должна соответствовать значениям, указанным в табл, 2 ГОСТ 4046—80. Для
синусных линеек, выпускаемых из ремонта и находящихся в эксплуатации допускается увеличивать погрешность
при установке синусных линеек на углы 15, 30 и 45° на 30 % относительно значений, указанных в табл. 2 ГОСТ
4046—80 (для синусных линеек класса точности 2).
Пример определения погрешности автоколлимационным методом [Три установке синусной линейки с L = 100 мм на угол, равный 45°,
1. По табл. 6 приложения 9 к ГОСТ 8.165—75 находим номинальную длину H блока концевых мер в миллиметрах, необходимого для
установки линейки на угол α= 45°. Получим H=70, 7107 мм.
2. Определяем действительную длину Нд блока в миллиметрах, состоящего из мер 50; 19,5 и 1,21 мм, по свидетельству на меры: Hд=7094 мм.
3. Находим разность Нд-Н= -1,3 мкм.
4. Вычисляем поправку δ к углу установки синусной линейки. По табл. 7 приложения 9 к ГОСТ 8.165—75 K8 = 2,9", δ=К8(—1,3)= — 3,8".
5. Определяем поправку η меры МУСЛ на угол α, равный 45°. По аттестату αд=45°05,3", следовательно, η=5,3".
6. Разность Θ между углом установки синусной линейки и углом меры МУСЛ определяем по результатам измерений. Отсчет по шкале
автоколлиматора при наведении на изображение марки, отраженное от стола прибора АПСЛ: α1=4'42,0"; при наведении на грань меры
МУСЛ α2=4'46,2"; Θ= =—4,2"; ε=—4,2"+3,8"+5,3"=4,9".
Из приведенных расчетов видно, что погрешность при установке синусной линейки на угол α= 45° соответствует
значениям, указанным ГОСТ 4046—80 для линеек класса точности 1.
5. Обработка результатов измерений
ПРОТОКОЛ №1
Измерение угла изделия на синусной линейке
Технические данные синусной линейки типа_____________________
Завод-изготовитель _________ Заводской номер _________________
Расстояние между осями роликов, Отсчетное устройство типа ________
____________мм
Цена деления отсчетного устройстШирина линейки, ______________мм
ва, ___________________ мкм
Класс точности____________________ Температура окружающей среды—"С
Погрешность синусной линейки при установки на угол а ______________
Принципиальная схема измерения изделия на синусит; линейке
115
Заключение о годности______________________________________________
Фамилия учащегося ______________
Группа_________________________
Дата выполнения работы _________ Дата сдачи работы ______________
Подпись учащегося ______________ Оценка _________________________
Подпись преподавателя _______________________
ПРОТОКОЛ № 2
Поверка синусной линейки на автоколлимационном приборе АПСЛ
Завод-изготовитель______________ Заводской номер _________________
Предел измерения________._________
Основная погрешность прибора____
Цена деления секундной шкалы ______ Температура окружающей среды—°С
Цена деления минутной шкалы________
Заключение о годности______________________________
Фамилия учащегося ______________ Группа __________________________
Дата выполнения ______________
Дата сдачи работы ____________________
Подпись учащегося ______________
Оценка ________________________
Подпись преподавателя_______________________
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 31
ОПТИЧЕСКАЯ ДЕЛИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА. СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ПОВЕРКА
1. Цель работы
Изучить устройство оптических делительных головок, их технические и метрологические данные. Измерить
детали оптическими делительными головками. Поверить оптические делительные головки. Обработать
результаты измерений и оформить их протоколом установленной формы, дать заключение о годности.
2. Применяемые приборы и оборудование
Оптические делительные головки ОДГ по ГОСТ 90.16—77, плита поверочная размером 630x400 класса 1 по ГОСТ
10905—75, образцовые средства поверки согласно ГОСТ 8.046—73, изделия, подлежащие измерению.
3. Общие сведения
Оптические делительные головки предназначены для проведения угловых измерений и делительных работ.
По ГОСТ 9016—77 отечественной промышленностью выпускаются оптические делительные головки следующих
типов:
116
ОДГЭ-1 с ценой деления отсчетной шкалы
1"
ОДГЭ-2
»
»
»
»
2"
ОДГЭ-5
»
»
»
»
5"
ОДГЭ-20
»
»
»
»
20"
Головки должны быть оснащены отсчетным экраном.
В настоящей лабораторной работе рассмотрена оптическая делительная головка ОДГЭ-5 как одна из типичных
высокоточных и наиболее распространенных. Оптическая делительная головка с экраном ОДГЭ-5 является
точным оптическим прибором, позволяющим отсчитывать на экране угловые величины поворота относительно
своей оси или поворота корпуса головки относительно горизонтали. Она применяется для контрольноизмерительных работ, но может быть также использована на станках, когда требуется сообщить обрабатываемой
детали точный угол поворота или разделить деталь на части по окружности.
Технические и метрологические данные головки ОДГЭ-5 следующие: цена деления шкалы основного оптического
лимба 20'; цена деления шкалы поворота шпинделя вокруг своей оси 5"; линейное поле зрения на экране 0,44 мм;
цена деления бокового оптического лимба 1°; цена деления шкалы поворота корпуса головки относительно
горизонтали 1'; предельный угол установки шпинделя относительно горизонтали 90°; увеличение оптической
системы для отсчета по основному лимбу 25х; для отсчета по боковому лимбу 20х; наибольший диаметр
измеряемого в центрах изделия 290 мм, наибольшая длина измеряемого в центрах изделия 600 мм.
Принцип действия головки заключается в одновременном вращении вокруг одной и той же оси угломерного лимба
и закрепленного поверяемого изделия. Такой осью является шпиндель головки, на котором жестко закреплен
угломерный лимб.
Делительная головка устанавливается на станине и укрепляется винтом 6 (рис. 1). Основными узлами головки
являются шпиндель и стеклянный лимб, неподвижно укрепленный на шпинделе с круговой шкалой с интервалом
делений 20', Шпиндель вращается в подшипниках, закрепленных в корпусе головки. В нижней части корпуса
расположен червяк, сцепляющийся с червячным колесом, закрепленным на шпинделе. Червяк вращается
маховиком 12. Для зажима шпинделя служит электромагнитный тормоз, подключенный к тумблеру 3.
Электромагнит питается от выпрямителя, собранного в блок питания. При включении червяка нужно
одновременно вращать его маховик, чтобы сцепление произошло плавно, без ударов. Корпус, несущий шпиндель,
вращается в основании с помощью червячного сегмента и червяка с насадным маховичком. Отсчет производится
на одном экране 14 переключающим устройством 13.
При необходимости замены лампочки нужно вынуть вилку 15, освободить винт, видимый в отверстии кожуха
подсветки 4, а подсветку 2 заменить лампой. Освещенность на экране должна быть равномерной.
В конусное отверстие шпинделя вставляется оправка с конусом Морзе № 4, а в отверстие пиноли задней бабки —
центровая оправка 7 с конусом Морзе № 2. Пиноль вдоль оси перемещается посредством рукоятки 10.
Совмещение осей шпинделя делительной головки и конического отверстия пиноли задней бабки осуществляется
эксцентриком 9 и винтом 8.
Система отсчета углов поворота головки состоит из систем отсчета углов поворота шпинделя и углов поворота
корпуса головки, производимого после поворота переключателя 11. Углы поворота шпинделя отсчитывают по
экрану 14, поле зрения которого показано на рис. 2. На рис. 2, а показан отсчет 15°20' по верхней и отсчет 8'15" по
нижней шкалам. Если верхний указатель расположен в интервале между двойными делениями градусной шкалы
(рис. 2,б), то отсчитывается 1,5 деления, т. е. отсчет равен 15°38'15". На рис. 2, в показана шкала поворота корпуса
головки.
Градусная шкала лимба с ценой деления 20' спроецирована на экран. Кроме нее, на экран проецируется и шкала
компенсатора с ценой деления 5", приводимая в движение винтом 1 (см. рис. 1).
117
Для отсчета градусных делений и десятков минут служит неподвижный вертикальный указатель, расположенный в
верхней части экрана; десятки и единицы секунд отсчитывают по вертикальному неподвижному указателю,
расположенному в нижней части экрана. При вращении шпинделя, вращается лимб, поэтому на экране появляется
измененное изображение градусных делений. Шкала компенсатора приводится в движение вращением винта
компенсатора.
4. Порядок выполнения работы
Измерения на оптической делительной головке. При измерениях на оптической делительной головке
контролируемая деталь может быть закреплена непосредственно в коническом отверстии шпинделя, если она
имеет конусный хвостовик, но чаще всего деталь устанавливают и укрепляют в центрах шпинделя и задней бабки.
Для проверки правильности установки линии центров служит приспособление (рис. 3, а), состоящее из
цилиндрического валика 1, закрепленного в центрах головки и задней бабки, и двух хомутиков. Хомутик 3 жестко
закреплен в центре головки и имеет перемещаемый вдоль своей оси палец 2 с доведенной
торцевой поверхностью. Хомутик 4 установлен на оправке и имеет сменные разжимные гильзы, в которых может
закрепляться либо индикатор, либо микрокатор. Неправильная установка хомутиков на оправке вносит
дополнительные погрешности при измерении. При установке хомутиков, показанной на рис. 3,6, когда контакт
поводка и хомутика находится на расстоянии а от вертикальной плоскости, в которой лежит острие центра,
возникает Дополнительная ошибка при измерениях. Если а = 0, то погрешность также равна 0. Поэтому, во
избежание влияния перекоса, несоосности центров, необходимо деталь устанавливать так, как показано на рис. 3,
а, т. е. стремиться к тому, чтобы точка контакта поводка лежала в одной вертикальной плоскости с острием центра.
Правильность установки линии относительно оси вращения головки характеризуется изменением показаний
пружинной головки (микрокатора) с ценой деления 0,0005 или 0,001 мм, измерительный наконечник которой
упирается в подпятник при вращении шпинделя делительной головки вокруг своей оси.
Перед установкой детали в центрах необходимо убедиться, что линия центров параллельна базовым поверхностям
станины. В этом случае на станине устанавливают стойки с укрепленной измерительной пружинной головкой так,
чтобы ее измерительный наконечник касался образующей оправки валика, и производят измерения у обоих его
концов по двум диаметрально противоположным образующим при повороте оправки на 180°.
Погрешность определяется средним арифметическим значением результатов обоих измерений.
При измерениях на делительных головках применяют различные приборы: индикаторы, рычажно-зубчатые,
пружинные головки, оптические приборы, используемые как нулевые приборы, фиксаторы, используемые как
вспомогательные приспособления.
Поверка оптической делительной головки. Оптические делительные головки поверяют по ГОСТ 8.046-73.
Нормы точности оптических делительных головок должны соответствовать указанным в ГОСТ 9016—77,
Делительные головки следует поверять при температуре окружающей среды 20°С + 2°С (ОДГ-5) и 20°С + 3°С
(ОДГ-10, ОДГ-30, ОДГ-60) при относительной влажности не более 80%. Изменение температуры во время поверки
не должно превышать 0,5°С/ч (ОДГ-5) и 1°С/ч (ОДГ-10, ОДГ-30, ОДГ-60).
1. При внешнем осмотре устанавливают, что рабочие поверхности станины являются шаброванными и не
имеют раковин, грубых царапин, трещин, выбоин, следов коррозии, заусенцев, острых ребер.
Внешний вид головки и взаимодействие ее частей проверяют наружным осмотром и опробованием. На рабочих
опорных поверхностях головки и задней бабки не должно быть забоин, царапин, вмятин, следов коррозии,
нарушающих правильность посадки или крепления детали. Штрихи шкал и цифры должны быть четкими, резкими
и контрастными.
Все подвижные части головки должны иметь плавный ход, который должен сохраниться после снятия нагрузки и
растормаживания. Не допускаются радиальный и осевой люфты шпинделя и корпуса головки. Люфты маховиков
не должны превышать 1/80 части оборота, люфт микровинта вращения шпинделя — 1/4 части оборота,
2. Неплоскостность рабочих поверхностей станины и опорных поверхностей основания головки и задней
бабки определяют методом «пятен на. краску»: верхней поверхности — при помощи поверочной плиты Ш-1 —
118
630X400 по ГОСТ 10905—75, а боковой — при помощи поверочной линейки. Можно также использовать
оптическую линейку.
Рабочую поверхность поверочной плиты покрывают равномерным тонким слоем краски (берлинской лазури) и
тщательно растирают до получения голубого тона. Поверочную плиту накладывают на станину и слегка
перемещают. После снятия плиты расположение пятен должно быть равномерным. Количество пятен на квадрате
со стороной 25 мм должно быть не менее 20, разность числа пятен в любых двух квадратах не более 5.
Аналогично определяют неплоскостность боковой поверхности станины и неплоскостность опорных поверхностей
основания делительной головки и задней бабки.
3. Правильность выполнения конических отверстий шпинделя и пиноли задней бабки проверяют калибрамипробками методом «пятен на краску». Рабочие поверхности калибров-пробок конусов Морзе № 4 и 2 (степень
точности 4) по ГОСТ 2849—77 покрывают равномерным слоем краски и тщательно растирают до получения
голубого тона (слой краски 1,5—2 мкм). Краска должна равномерно покрывать всю поверхность конического
отверстия.
Калибры вводят соответственно в отверстие шпинделя и пи-ноли задней бабки и слегка проворачивают.
Прилегание конусных поверхностей отверстия и калибра пробки должно быть не менее 85 % при контакте по
большому диаметру.
4. Радиальное биение оси шпинделя проверяют при помощи контрольной оправки 01 (см. приложение I к ГОСТ
8.046—73). Ось шпинделя располагают горизонтально, и в отверстие шпинделя вставляют контрольную оправку.
На станине устанавливают стойку с миникатором так, чтобы его наконечник касался образующей оправки. При
плавном вращении шпинделя биение проверяют на расстоянии 40 и 120 мм от торца шпинделя. При этом ось
наконечника миникатора должна находиться в плоскости, перпендикулярной к оси оправки.
Радиальное биение не должно превышать значений, приведенных в ГОСТ 9016—77.
5. Торцевое биение шпинделя проверяют при помощи контрольной оправки 04 диаметром 150 мм (см.
приложение 4 к ГОСТ 8.046—73). Ось стержня миникатора вводят в контакт с оправкой перпендикулярно к
торцевой плоскости и, плавно поворачивая шпиндель, производят отсчет по шкале миникатора. Отклонение от
плоскостности рабочей торцевой плоскости не более 0,0005 мм, торцевое биение на диаметре 140 мм не
должно превышать 0,001 мм. Биение на расстоянии 70 мм от оси не должно превышать 0,003 мм.
6. Непараллельность оси головки шпинделя в ее горизонтальном положении боковым сторонам направляющих
сухарей и плоскости основания определяют при горизонтальном положении оси шпинделя при помощи
миникатора с ценой деления 0,001 мм по ГОСТ 14711—69 и штатива Ш-1-8 по ГОСТ 10197—70 с
упором 06. Шпиндель в горизонтальное положение устанавливают маховиком по шкале углов поворота
корпуса головки. Делительную головку закрепляют на станине таким
образом, чтобы направляющие сухари прижимались к правой стороне паза станины. В отверстие шпинделя плотно
вставляют контрольную оправку 01. Упор штатива прижимают к боковой рабочей поверхности станины или к
правой стороне паза. Наконечник миникатора касается оправки сбоку, т. е. в ее горизонтальной диаметральной
плоскости. Прижимая упор 06 к направляющей, перемещают его и отмечают показания миникатора. При
определении непараллельности оси шпинделя плоскости основания наконечник миникатора должен касаться
верхней образующей оправки. Перемещая штатив по станине, перпендикулярно к оси оправки, отмечают
показания миникатора в двух крайних точках по верхней образующей оправки. Отклонение не должно превышать
0,03 мм на 1000 мм.
7. Непараллельность линии центров головки и задней бабки плоскости основания определяют следующим
образом. В центрах головки и задней бабки закрепляют цилиндрическую оправку 03 (с конусностью и радиальным
биеннем не более 0,0005). Наконечник миникатора касается оправки в вертикальной диаметральной плоскости в
двух крайних точках образующей оправки при перемещении миникатора в направлении, перпендикулярном к оси
центров. Поверку проводят при максимально и минимально выдвинутой пиноли задней бабки. Отклонение не
должно превышать 0,002 мм на длине 100 мм.
8. При определении неперпендикулярности оси шпинделя головки при ее вертикальном положении плоскости
основания головки в сечении, перпендикулярном к линии центров, корпус головки поворачивают маховиком и
устанавливают по шкале угол 90°. В конусное отверстие шпинделя вставляют оправку 04. Под штатив с
миникатором подкладывают брусок высотой не менее 180 мм с доведенными поверхностями. Наконечник миникатора вводят в контакт с торцевой поверхностью оправки и отмечают показания по его шкале. Поворачивают
шпиндель на 180° и второй раз отсчитывают показания по шкале миникатора, т. е. производят измерения в
плоскости, перпендикулярной к линии центров.
Здесь кроме механической части поверяют и оптическую часть делительной головки.
Разность показаний пружинной головки на длине 140 мм не должна превышать 0,004 мм или 0,03 мм па 1000 мм
по ГОСТ 9016—77.
9. При проверке несоответствия интервала отсчетной шкалы интервалу наименьшего деления основного лимба
шкалу компенсатора маховичком 5 (см. рис. 1) устанавливают в нулевое положение. Микрометрическим винтом,
укрепленным на маховике, совмещают изображение штрихов лимба на экране и закрепляют шпиндель.
Маховичком 5 компенсатора пять раз совмещают штрихи и снимают отсчеты по шкале компенсатора. Затем
также пять раз компенсатором совмещают изображения соседних штрихов основного лимба. Эти операции
проводят при трех различных положениях лимба. Разность усредненных значений даст погрешность интервалов
шкалы, которая не должна превышать 3".
119
10. Основную погрешность показаний оптической делительной головки определяют авто коллиматором по ГОСТ
11899—77 и образцовой многогранной призмой по ГОСТ 2875—75 или теодолитом TI по ГОСТ 10529—79.
Погрешность показаний головки определяют путем сравнения углов поворота шпинделя с углами образцовой 18гранной призмы с помощью автоколлиматора АК-0,25. Шпиндель головки маховиком устанавливают по шкале
углов поворота корпуса головки в вертикальное положение {на угол 90°). В коническое отверстие шпинделя
помещают столик (рис. 4) с образцовой призмой класса 1, аттестованной с погрешностью 1". Столик состоит из
рабочей плиты 4, на которой укреплена образцовая призма 5, и основания. Основание может вращаться вместе со
шпинделем и зажиматься винтом 2. Регулировочными винтами 3 стола главное сечение призмы устанавливается
перпендикулярно к оси вращения делительной головки. Призма закрыта сверху колпаком, имеющим окна против
каждой рабочей плоскости призмы.
Автоколлиматор 1 устанавливают на станине так, чтобы ось визирования была перпендикулярна к измерительным
поверхностям граней приблизительно по центру призмы, а объектив автоколлиматора располагался на
минимальном расстоянии от столика. Направление оцифровки шкалы автоколлиматора должно совпадать с
направлением оцифровки лимба головки.
Призму необходимо располагать так, чтобы рабочие грани ее были параллельны оси вращения шпинделя и
перпендикулярны к оси автоколлиматора.
Совместную юстировку призмы и автоколлиматора производят следующим образом. Вращая шпиндель, подводят
а поле зрения автокаллимационное изображение марки от любой грани, а котировочными винтами
автоколлиматора и винтом оптического микрометра в вертикальном направлении, устанавливают его по среднему
делению шкалы. Снова поворачивают шпиндель на 180° я находят изображение от диаметрально
противоположной грани призмы.
Если изображения располагаются на разных участках шкалы автоколлиматора (имеет место расхождение), то
несовпадения марки и деления шкалы устраняются регулировочными винтами столика и автоколлиматора. Если
по одной оси регулировка произведена, то приступают к аналогичной регулировке по оси, перпендикулярной к
этой.
Юстировку производят до получения изображений от всех граней примерно на одной высоте (расхождение не
должно превышать 15").
После установки призмы по отношению линии измерения приступают к определению основной погрешности
делительной головки. Делительную головку устанавливают в нулевое положение и после совмещения
изображения от первой грани призмы с вертикальным штрихом среднего деления шкалы, закрепляют
автоколлиматор и производят отсчет по его шкале. Поворачивают шпиндель головки, пользуясь маховичком 12
(см, рис. 1) и его микроподачей на номинальный угол призмы (если на столике установлена 18-гранная призма, то,
следовательно, на угол 20°). Установку угла производят по шкале поворота шпинделя, которая проецируется на
экран 14. Если марка расположилась между делениями минутной шкалы, то, пользуясь микрометрическим винтом
оптического микрометра автоколлиматора, устанавливают марку на близлежащее минутное деление и производят
отсчет по шкале авто коллиматор а.
Аналогично эту погрешность определяют для всех углов образцовой призмы сначала при вращении шпинделя
головки в одном направлении на 360° (прямой ход) и в противоположном направлении (обратный ход), что
составляет один полный цикл. Таких циклов может быть четыре, каждый из которых отличается от предыдущего
смещением призмы относительно шпинделя на размер двух или трех угловых шагов (для уменьшения влияния
погрешности аттестации призмы).
Погрешности четырех циклов усредняются.
Маховичок отсчетного устройства при снятии отсчетов при прямом и обратном ходах необходимо вращать в
одном направлении.
Из результатов измерений при прямом a1 и обратном а2 ходах вычисляют среднее арифметическое аср.
Сумма абсолютных значений наибольшей положительной и наибольшей отрицательной погрешностей не должна
превышать значений, подсчитываемых по формуле
5
5 sin
где α — значение измеряемого или устанавливаемого угла.
120
2
,
Основная погрешность оптической делительной головки не должна превышать значений, указаных в п. 2.3 ГОСТ
9016—77.
Пример определения основной погрешности делительной головки ОДГЭ и обработки результатов измерений
показан в таблице.
11. Разность показаний головки при измерениях при прямом и обратном ходах определяют из результатов
измерений a1 и а2 по п .10. Эта разность согласно ГОСТ 9016—77 не должна превышать 2" для головки ОДГЭ-5.
По результатам поверки дается заключение о годности оптической делительной головки.
121