Теоретические основы и методические указания к выполнению самостоятельной работы по курсу физические основы измерений
Подождите немного. Документ загружается.
81
погрешностей, выявленных на данном участке при прямом и обратном
ходах измерительного стержня.
Поверку в пределах оборота проводят на худшем обороте,
выбираемом на основании результатов поверки на всем диапазоне
измерений. Нормированный участок выбирают, как правило, на втором
обороте. На последнем проводят поверку через 0,01 мм при прямом и
обратном ходах измерительного стержня.
Погрешность обратного хода (погрешность реверсирования)
определяют перемещением микровинта и измерительного стержня до
начала пятого оборота. При точном совмещении соответствующих
штрихов барабана с продольным штрихом стебля проводят первый отсчет
по шкале поверяемого индикатора. Продолжая медленное перемещение
еще на 5 – 10 делений шкалы, медленно и плавно изменяют направление
перемещения микровинта. При обратном перемещении микровинта штрих
барабана точно совмещают с тем же штрихом стебля, что и в первом
случае, и снимают второй отсчет по шкале индикатора.
Погрешность обратного хода определяют как разность первого и
второго отсчетов по шкале индикатора, полученных в одной и той же
точке поверяемого индикатора при прямом и обратном ходах стержня
индикатора. Погрешность обратного хода не должна превышать 2 и 3 мкм
соответственно для индикаторов классов 0 и 1.
Для поверки рычажно-зубчатых измерительных головок и
многооборотных индикаторов используют прибор ППГ-2 (рис. 6.9).
Прибор состоит из шарнирной рычажной системы 1, микрометрической
головки 2, эксцентрикового механизма переключения 4 с передаточным
отношением 1 : 10 и 1 : 20, подвешенного на пружинном параллелограмме
3. Диапазон измерения 1 и 2 мм, цена деления отсчетного устройства
0,0001 и 0,0002 мм, предел допускаемой погрешности на всем диапазоне
измерения соответственно 0,0005 и 0,001 мм.
82
Поверяемую головку устанавливают в стойку прибора так, чтобы
измерительный винт касался измерительной пятки прибора. Винтом
подачи устанавливают показание головки на нуль. Указатель на
поворотном диске совмещают с нулевым штрихом лимба. При ценах
делений прибора 0,2 и 0,1 мкм шкалу – лимб поворачивают соответственно
на 50, 100 делений шкалы, фиксируя при этом погрешность головки в
данной точке.
Основную погрешность определяют по разности показаний на
поверяемых отметках шкалы и нулевого показания. Размах показаний
головки определяют одновременно с определением основной погрешности
десятикратным арретированием измерительного наконечника на плоскость
наконечника прибора в нулевом и двух крайних отметках шкалы.
Наибольшая разность показаний на каждом положении и является
размахом показаний.
Рисунок 6.9 Схема прибора ППГ – 2 для поверки измерительных головок
Информационный комплекс с цифровым отсчетом ОК-1 для
приемочного контроля головок, разработанный на базе прибора
ИПЛ-10М52 в НПО ЭНИМС совместно с ЛИПО, приведен на рис. 6.10. На
основании 2 размещен измерительный узел 8 с кареткой 13, приводимой в
движение микровинтом 14. На корпусе измерительного узла 8 в
кронштейне 15 установлена поверяемая головка 16, которая;
измерительным наконечником 17 контактирует, с кареткой 13. Для
1
83
поверки головки в любом положении относительно силы тяжести
предусмотрен поворот измерительного узла 8 вокруг горизонтальной оси
О – О с возможностью крепления в любом положении. В качестве
источника когерентного излучения используется лазер 3, установленный
на основании 2. Оптическая часть измерительного канала состоит из
призмы Дове 6, пентапризмы 9, светоделителя 10 и двух трехгранных
отражателей – неподвижного 11 относительно измерительного узла 8 и
подвижного 18, связанного с кареткой 13. Оптическая часть базового
канала включает в себя светоделитель 22 и два угловых отражателя – 19 и
21, скрепленных с корпусом светоделителя 20. И в том, и другом канале
афокальные насадки 4, акусто-оптический модуляр 24, фотоэлектрические
преобразователи 25, связанные с электронным блоком 26 и блоком
индикации 1 типа Ф-5074, аналогичны. Призма Дове 6 установлена во
вращающейся опоре 7, соединенной с корпусом измерительного узла.
Рисунок 6.10 Информационный комплекс ОК – 61 для приемочного
контроля головок с цифровым отсчетом
При работе установки световой поток, идущий от лазера,
разделяется светоделителем 5 и направляется в измерительный и базовый
каналы. Световой поток, попавший в измерительный канал, проходит
призму Дове 6, пентапризму 9 и разделяется светоделителем 10 на
опорную и информационную световые волны, которые отражаются
19
20
21
22
7
6
5
2
84
соответственно отражателями 11 и 18. Опорная волна клином 12
отклоняется на небольшой угол θ. После соединения волны в обратном
направлении опять проходят призму 9, призму Дове 6, отражаются
зеркалом 23 и направляются в акустический модулятор 24. В результате
отклонения на угол θ, полученного опорной волной, после прохождения
акусто-оптического модулятора она совмещается с +1 порядком
дифракции световой волны. Далее волны суммируются на
фотоэлектрическом преобразователе, создают сигнал U
3
с несущей
частотой 8 МГц (частота питания акусто-оптического модулятора, т. е.
сигнала U
1
). Аналогично образуется сигнал U
2
в базовом канале. Сдвиг
фазы U
3
и U
2
преобразуется в цифровой отсчет перемещения, считываемый
с блока индикации Ф-5074. Это перемещение является образцовым для
поверяемой детали. Призма Дове сохраняет относительную связь между
неподвижной и вращающимися частями измерительного канала, так как
при повороте измерительного узла на любой угол α вокруг горизонтальной
оси оправка с призмой Дове поворачивается в том же направлении на угол
α/2.
Диапазон измерений 50 мм; погрешность комплекса,
аттестованного по концевым мерам 1-го разряда парным методом на
участках 1, 10, 100, 1000 мкм, не превышает 7 нм. Такая погрешность
позволяет использовать его для поверки практически всех типов
измерительных головок. Производительность поверки повышается в 4 – 5
раз.
6.4 Рычажный микрометр
Рычажный микрометр – измерительное средство в виде скобы, в
котором одна из подвижных пяток перемещается микропарой, а другая –
стрелочным отсчетным устройством.
85
Рычажный микрометр со встроенным стрелочным отсчетным
устройством, выпускаемым ЛИПО в соответствии с ГОСТ 4381 – 80,
показан на рис. 6.11, где перемещения измерительных пяток 3 и 2
отсчитываются соответственно с помощью микровинта 5 и стрелочного
отсчетного устройства 9.
Размер детали, находящейся между измерительными пятками,
определяется алгебраической суммой показаний по микропаре и
стрелочному отсчетному устройству. Рычажно-зубчатый механизм
стрелочного отсчетного устройства практически мало отличается от
рассмотренных ранее измерительных средств.
Микропара рычажного микрометра такая же, как у обычного
микрометра, но в ней отсутствует устройство стабилизации
измерительного усилия, так как силовое замыкание обеспечивается
механизмом стрелочного отсчетного устройства.
Рисунок 6.11 Микрометр рычажный со встроенным стрелочным
отсчетным устройством
В корпус рычажного микрометра встраивается унифицированный
механизм рычажно-зубчатой головки, состоящий из рычажной передачи 12
и одной зубчатой пары 10, 11. Стержень 1 с измерительной пяткой
перемещается в направляющих, и эти перемещения передаются через
рычажную передачу 12 на зубчатый сектор 11 и триб 10, на оси которого
крепится стрелка 9. Арретирование измерительной пятки 2 производится
1 2 3 4 5 6 7
86
нажатием кнопки 8 на устройство отвода стержня. Люфт в микропаре
компенсируется разрезной гайкой 7.
Для диапазонов измерений до 150 мм стрелочное отсчетное
устройство встраивается в корпус скобы, а для диапазонов измерений
свыше 150 мм используется стандартная рычажно-зубчатая головка 2 МИГ
с ценой деления 0,002 мм или индикатор часового типа с ценой деления
0,01 мм.
При измерении методом непосредственной оценки рычажный
микрометр необходимо установить в нулевое положение, при этом
установка на нуль микропары производится так же, как в гладком
микрометре; стрелка отсчетного устройства должна находиться также в
нулевом положении шкалы. При измерении вращают барабан микропары 6
до контакта измерительных пяток с поверхностью измеряемой детали,
чтобы стрелка отсчетного устройства подошла к нулю. Если продольный
штрих стебля 4 не совпадает со штрихом барабана, то дополнительным
поворотом барабана их совмещают. Миллиметры, десятые и сотые доли
миллиметра отсчитывают по барабану, а тысячные доли – по стрелке
отсчетного устройства.
Микрометры рычажные типа МР со встроенным отсчетным
устройством имеют диапазон измерений от 0 – 25 до 75 – 100 мм;
микрометры МРИ, оснащенные измерительными головками, 100 – 125,
125 – 150, 150 – 200 и т. д. через 50 мм до 300 мм, затем 300 – 400,
400 – 500 через 100 мм и, наконец, 1000 – 1200, 1200 – 1400 через 200 мм
до 2000 мм. Для диапазонов измерений 50, 100 и 200 мм используют
переставные пятки, поскольку диапазон измерения микровинтом
составляет 25 мм.
Установочные меры или переставные пятки обеспечивают
возможность установки микрометра на размер внутри диапазона
измерений. Цена деления микрометрической головки 0,01 мм, цена
87
деления стрелочного отсчетного устройства микрометров МР 2 мкм,
диапазон измерения по шкале 0,28 мм (±0,140 от нулевого штриха).
Микрометры МРИ с верхним диапазоном измерения до 300 мм оснащены
рычажно-зубчатой измерительной головкой 2 ИГ с ценой деления 2 мкм,
диапазоном измерения по шкале 0,2 мм. МРИ с большими верхними
пределами измерений оснащены индикаторами часового типа ИЧ.
Составляющие погрешности измерения рычажными микрометрами
аналогичны погрешностям гладких микрометров и рассмотренных ранее
измерительных головок. Однако в соответствии с особенностями работы
рычажного микрометра в погрешность измерения входит не погрешность
отсчитывания долей деления по барабану, а только погрешность
совмещения штрихов барабана и стебля значением, в два раза меньшим,
чем у гладкого микрометра.
При измерении размеров от 0 до 500 мм методом непосредственной
оценки, когда рычажный микрометр держат в руках, предельная
погрешность составляет ± (4 – 50) мкм. При установке рычажного
микрометра в стойке предельная погрешность снижается до ± (3 – 10) мкм.
При аналогичных условиях измерение методом сравнения с
настройкой по концевой мере класса точности 2 и работе в пределах ±10
делений шкалы, погрешность измерения уменьшается до ±(2 – 7) мкм.
Таким образом, измерение методом сравнения с мерой значительно точнее,
чем метод непосредственной оценки, что объясняется отсутствием
погрешности микропары, так как она в этом случае не используется.
Микрометры настольные (рис. 6.12) типа МН по ГОСТ 10388 – 73
относятся к группе рычажных микрометров и применяются в
приборостроительной и часовой промышленности для измерения
малогабаритных деталей. Отличаются от рычажных микрометров
наличием регулируемого предметного столика 5, установленного на
станине 1 вместе с отсчетной головкой 2 и механизмом установки на нуль
88
3 при сдвинутых измерительных наконечниках. Измерительный стержень
4 измерительной головки и микрометрический винт 6 расположены
горизонтально.
Рисунок 6.12 Микрометр настольный со стрелочным отсчетным
устройством
Диапазон измерений 0 – 10 мм, цена деления микропары 0,01 мм, а
измерительной отсчетной головки 1 мкм, диапазон измерений по шкале 0,1
мм (±0,05 от нулевого штриха шкалы). Предел допускаемой погрешности
на всем диапазоне измерения ±2 мкм, размах показаний не более 0,25 мкм,
измерительное усилие (150 – 250)±40сН.
6.5 Рычажные скобы
Скобы предназначены для измерения наружных размеров деталей,
сортировки на группы, определения отклонений поперечного и
продольного сечений цилиндрических поверхностей.
Рычажная скоба – измерительное средство в виде скобы, у которой
перемещения измерительной пятки осуществляется с помощью встроенной
рычажно-зубчатой измерительной головки (рис 6.13). Скобы, оснащенные
съемными измерительными головками индикаторами, называются
индикаторными.
89
Рисунок 6.13 Скоба со встроенным отсчетным устройством
Скоба со встроенным стрелочным отсчетным устройством имеет
механизм, аналогичный рычажному микрометру. Скоба состоит из
неподвижной 1 (переставной на размер) и подвижной 2 пяток, малое
перемещение которой увеличивается рычагом 3; зубчатой пары 4, 5 и
стрелки 6. Скоба имеет арретирующее устройство 7, с помощью которого
подвижная пятка 2 смещается с целью избежания ударов при установке на
измеряемую деталь.
Неподвижная пятка 1 резьбовым концом связана с гайкой 8,
посредством которой производится установка на измеряемый размер по
концевой мере. После установки пятка контрится колпачком 9,
выполняющим функцию контргайки к винту 10.
Скобы с отсчетным устройством по ГОСТ 11098 – 75 для измерения
методом сравнения с мерой имеют преимущество по сравнению с
гладкими калибрами, поскольку ими определяется не только годность
детали, но и числовые значения действительного размера.
Скобы со встроенным отсчетным устройством СР изготовляются
ЛИПО с диапазоном измерений от 0 – 25 до 125 – 150 мм с ценой деления
отсчетного устройства 0,002 мм и диапазоном показаний по шкале 0,28 мм
или ±0,14 мм от нулевого деления шкалы. Эти скобы обычно
изготавливают с типоразмерами через 25 мм (т. е. 0 – 25, 25 – 50,…,
175 – 200). Скобы с верхним пределом измерения до 200 мм имеют
измерительные пятки плоской формы. У скоб свыше 200 мм неподвижная
пятка – плоская, а подвижная сферическая. Для повышения
90
износоустойчивости измерительные пятки армированы твердым сплавом.
Предел допускаемой погрешности на участке 10 делений составляет ±1
мкм, а на всем диапазоне ±2 мкм.
Индикаторные скобы СИ выпускаются с диапазонами измерений
0 – 50, 50 – 100 через 50 мм; 100 – 200, 200 – 300 и т. д. через 100 мм до 700
мм; далее через 150 мм 700 – 850, 850 – 1000 мм. Для интервалов 50, 100
мм имеются две переставные пятки, а для интервала 150мм – три сменные
пятки разной длины. Индикаторные скобы оснащены индикатором
часового типа ИЧ с ценой деления 0,01 мм и диапазоном измерения по
шкале 0 – 10 мм.
У индикаторных скоб для диапазонов измерений до 500 мм предел
допускаемой погрешности на нормированном и любом участке 5 – 20 мкм,
размах показаний 1/3 цены деления, измерительное усилие 500 – 1200 сН,
колебания и измерительные усилия 150 – 200 сН.
Составляющими погрешности измерения скобами являются
погрешности отсчетного механизма скобы, отсчитывания, параллельности
измерительных поверхностей, применяемых концевых мер, деформации
скобы, температуры, разности положения скобы в пространстве настройки.
Предельная погрешность измерения зависит от варианта
использования скоб и от используемого участка измерения. Для скоб с
диапазоном измерения 0 – 150 мм, если скобу держат в руке, предельная
погрешность измерения составляет ± (4 – 25) мкм. С использованием
крепления скобы в стойке или с применением теплоизоляционных
прокладок погрешность уменьшается до ± (4 – 10) мкм. При измерении на
нормированном участке (±10 делений) при тех же условиях предельная
погрешность составляет ± (2 – 5) мкм. У скоб с диапазоном измерений до
500 мм предельная погрешность измерения при ручном использовании
составляет ±(15 – 60) мкм, а с использованием стойки ±10 мкм.