Как измерить плоскостность поверхности детали
Как измерить плоскостность поверхности детали
§ 95. Инструменты для контроля плоскостности и прямолинейности
Лекальные линейки изготовляют трех типов: с двусторонним скосом (ЯД)
При проверке способом следа рабочим ребром линейки проводят по чистой проверяемой поверхности. Если поверхность прямолинейна, на ней останется сплошной след; если нет, то след будет прерывистым (пятнами).
Поверочные линейки с широкой рабочей поверхностью изготовляют четырех типов (сечений): прямоугольные ШП (рис. 367, а), двутавровые ШД (рис. 367, б), мостики ШМ (рис. 367, в), угловые трехгранные УТ (рис. 367, г).
Проверка прямолинейности и плоскостности этими линейками производится по линейным отклонениям и по краске (способ пятен). При измерении линейных отклонений от прямолинейности линейку укладывают на проверяемую поверхность или на две мерные плитки одинакового размера. Просветы между линейкой и контролируемой поверхностью измеряют щупом (рис. 368, а).
Точные результаты дает применение полосок папиросной бумаги, которые с определенным интервалом укладывают под линейку. Вытягивая полоску из-под линейки, по силе прижатия каждой из них судят о величине отклонения от прямолинейности (рис. 368, 6).
При проверке на краску рабочую поверхность линейки покрывают тонким слоем краски (сажа, сурик), затем линейку накладывают на проверяемую поверхность и плавно без нажима перемещают по проверяемой поверхности. После этого линейку осторожно снимают и по расположению, и количеству, и величине пятен на поверхности судят о прямолинейности поверхности. При хорошей плоскостности пятна краски располагаются равномерно по всей поверхности. Чем больше количество пятен на проверяемой поверхности квадрата 25 × 25 мм, тем выше плоскостность. Трехгранные поверочные линейки изготовляют с углами 45, 55 и 60° (см. рис. 367, г).
Плиты оберегают от ударов, царапин, загрязнения, после работы тщательно вытирают, смазывают минеральным маслом, скипидаром или вазелином и накрывают деревянным щитом (крышкой).
Линейки ШД, ШМ и УТ недопустимо хранить прислоненными друг к другу, к стене под некоторым углом: они прогибаются и становятся негодными.
Измерения плоскостности и прямолинейности
Для проверки плоскостности и прямолинейности применяются плиты и линейки. Поверочные плиты служат для поверки плоскостности шаброванных поверхностей по методу пятен на краску. Они применяются также в качестве вспомогательных приспособлений при различного рода контрольных работах. Стандартные плиты (ТУ по ОСТ 20149-39) изготовляются размерами от 100X200 до 1000X1500 мм, а по нормали МСС—до 3200X5000 мм. По точности изготовления Поверочные плиты разделяются на три класса: 0-й, 1-й и 2-й (выпускаются также плиты 3-го класса точности — разметочные, используемые только для разметочных работ).
Измерительные поверхности поверочных плит, предназначенных для работы по методу пятен на краску, должны быть отшабрены. Степень плоскостности измерительных поверхностей плит размером до 1000X1500 мм определяется количеством пятен краски на площади квадрата со стороной 25 мм. Для плит 0-го и 1-го классов точности количество пятен должно быть не менее 25, для плит 2-го класса — не менее 20, для плит 3-го класса — не менее 12 (плиты 3-го класса точности могут изготовляться строгаными).
Наряду с количеством пятен стандартом регламентированы следующие допустимые отклонения от плоскостности плит в линейной мере (для контрольных плит строганых, шлифованных, притертых):
Типы и размеры поверочных линеек, а также условия их применения приведены в таблице 7.
Таблица 7. Типы, виды поверочных линеек и преимущественный метод проверки ими изделий (ТУ ОСТ 20126-39)
Допустимые отклонения измерительных поверхностей лекальных линеек от прямолинейности составляют от 0,5 до 7 мк. а допустимые отклонения измерительных поверхностей проверочных линеек с широкой рабочей поверхностью от плоскостности составляют от 7 до 600 мк. в зависимости от класса точности и размера. Для линеек последнего типа с шаброванными поверхностями нормировано количество пятен краски в прямоугольнике, равновеликом квадрату со стороной 25 мм (таблица 8).
Таблица 8. Плоскостность поверочных линеек.
Проверочные линейки применяются для проверки плоских поверхностей изделий по методу линейных отклонений. Величины отклонений определяются с помощью щупов, плиток и т. п. Угловые линейки, применяемые для одновременной проверки плоскостности и угла между двумя пересекающимися поверхностями, изготовляются только шаброванными. Допустимые погрешности углов для линеек 1-го класса точности ±5′, для линеек 2-го класса точности ±10′.
Плоскостность малых доведенных поверхностей, например рабочих поверхностей плоскопараллельных концевых мер, проверяется техническим интерференционным методом. Если между плоской стеклянной пластиной и доведенной поверхностью другого тела создать тонкий воздушный клин (рисунок 38), то в поле зрения наблюдателя появятся, как следствие интерференции света, чередующиеся светлые и темные полосы, отчетливо видимые невооруженным глазом.
Рисунок 38
Ясно выраженные светлые и темные полосы наблюдаются в однородном (монохроматическом) свете; в белом свете наблюдаются цветные полосы. Расстоянию между соседними темными полосами соответствует увеличение высоты клина, равное половине длины световой волны.
Если бы поверхности 1 и 2 (рисунок 38) были идеально плоскими, интерференционные полосы были бы прямолинейны и параллельны ребру клина; при наличии на поверхностях 1 и 2 впадин и выступов интерференционные полосы будут искривлены. Для определения величины погрешности плоскостности измеряют на глаз
величину стрелы прогиба f полосы (рисунок 39), принимая за единицу измерения ширину b полосы, и полученный результат умножают на половину длины световой волны.
Рисунок 39
Если интерференционные полосы обращены выпуклостью к ребру клина, — проверяемая поверхность вогнута, если полосы обращены выпуклостью в обратную сторону — поверхность выпукла. Технический интерференционный метод применяют для определения погрешностей плоскостности, не превышающих 2 мк. Предельная погрешность метода обычно не превышает ±0,1 мк.
Прямолинейность поверхностей большой протяженности (например, станин станков) может быть проверена с помощью уровня, устанавливаемого последовательно в различных положениях по длине исследуемой поверхности.
По показаниям уровня легко построить кривую проверяемой поверхности. Для проверки прямолинейности направляющих больших станков используют также коллимационный метод. Прямолинейность вертикально расположенных поверхностей проверяют с помощью натянутой струны. Расстояние от струны до проверяемой поверхности в различных точках определяют с помощью микроскопа, снабженного окулярным микрометром.
ГОСТ 26877-91 Металлопродукция. Методы измерения отклонений формы
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Методы измерения отклонений формы
КОМИТЕТ СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ СССР
1. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ
2. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЮ
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Обязательное ТЕРМИНЫ И ПОЯСНЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Обязательное ПЕРЕЧЕНЬ СТАНДАРТИЗОВАННЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое Нестандартизованные автоматические средства измерения (НСИ) отклонений формы
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Рекомендуемое МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ПРИТУПЛЕНИЯ УГЛОВ ПРОКАТА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Методы измерения отклонений формы
Methods of measuring form variations
Настоящий стандарт устанавливает методы измерения отклонений, формы блюмов, слябов, листов, ленты, полосы, рулона, прутков, труб, профилей горячекатаных и гнутых, катанки и проволоки из черных и цветных металлов и сплавов.
Термины и пояснения отклонений формы металлопродукции приведены в приложении 1.
1. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ
Для измерения отклонений формы применяют стандартизированные ручные средства измерения, приведенные в приложении 2, а также нестандартизованные автоматические, приведенные в приложении 3.
Допускается применять другие средства измерения, прошедшие госиспытания или метрологическую аттестацию в органах государственных или ведомственных служб и удовлетворяющие по точности требованиям настоящего стандарта.
2. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЮ
2.1. Для измерения отклонения формы металлопродукцию укладывают на плоскую поверхность, например поверочную плиту или стеллаж.
2.2. Металлопродукция на плоскости должна лежать свободно без воздействия каких-либо внешних сил, например, нажима, натяжения, кручения, если в стандартах на конкретный вид проката не установлены другие требования.
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Отклонения от плоскостности и прямолинейности измеряют на всей длине металлопродукции или на длине 1000 мм, если в стандартах на конкретный вид проката не установлены другие требования.
3.2. Волнистость, коробоватость и прогиб определяют по наибольшему значению D между плоской поверхностью и нижней поверхностью металлопродукции или между верхней поверхностью и прилегающей плоскостью или прямой, параллельной плоской поверхности.
Измерения проводят одним из способов:
1) с помощью приложенной к торцу металлопродукции в вертикальном положении измерительной линейки, штангенглубиномера или щупа (черт. 1 и 2);
2) с помощью прилегающей к верхней поверхности жесткой стальной линейки и измерительной линейки, расположенной вертикально (черт. 3);
3) с помощью прилегающей к верхней поверхности натянутой стальной струны и измерительной линейки, расположенной вертикально (черт. 4);
4) индикатором, укрепленным на кронштейне и перемещающимся параллельно плоскости расположения металлопродукции.
Волнистость, коробоватость и прогиб выражаются в миллиметрах или процентах на нормируемую длину.
Длина волны выражается в миллиметрах.
При необходимости определяют длину волны ( L ) измерением расстояния между точками прилегания поверхности к металлопродукции с помощью измерительной стальной линейки ( черт. 1).
3.3. Скручивание измеряют в любой плоскости на нормируемом расстоянии L от базового поперечного сечения.
Металлопродукцию укладывают так, чтобы одна из ее сторон в базовом поперечном сечении соприкасалась с плоской поверхностью.
1) измеряют значение отставания D поперечного сечения от плоской поверхности с помощью измерительной линейки или щупа (черт. 5 и 6);
2) измеряют значение отставания D поперечного сечения металлопродукции от прилегающей плоскости с помощью угольника, лежащего одной стороной на плоской поверхности, и измерительной линейки или щупом (черт. 7).
Угол скручивания a поперечного сечения металлопродукции относительно базового поперечного сечения может быть измерен также угломером.
Скручивание выражается в миллиметрах или градусах на нормируемую длину.
3.4. Разнотолщинность определяется как разность наибольшего S1 и наименьшего S2 значения толщины металлопродукции или ее элементов на заданном расстоянии от кромок (черт. 8 и 9).
Измерения проводят микрометром, штангенциркулем, толщиномером и стенкомером и выражают в миллиметрах.
3.5. Выпуклость и вогнутость определяется наибольшим расстоянием между поверхностью металлопродукции и прилегающей горизонтальной или вертикальной плоскостью в любом поперечном сечении по длине изделия (черт. 10).
Выпуклость и вогнутость измеряют с помощью угольника и измерительной линейки или щупом и выражают в миллиметрах.
3.6. Кривизна (серповидность) определяется наибольшим расстоянием между поверхностью металлопродукции и приложенной линейкой или натянутой струной (черт. 11).
Кривизну и серповидность измеряют линейкой или щупом и выражают в миллиметрах на нормируемую длину.
3.7. Овальность определяется как половина разности наибольшего d 1 и наименьшего d 2 диаметров в одном поперечном сечении (черт. 12).
Измерения проводят микрометром или штангенциркулем и выражают в миллиметрах.
( Поправка. ИУС 5-2005 г.)
3.8. Отклонение от угла определяется разностью реального угла a 1 и заданного a 2 (черт. 13 и 14).
Отклонение от угла измеряют угломером или измерительной линейкой и выражают в миллиметрах или градусах.
3.9. Косина реза определяется наибольшим расстоянием от плоскости торца металлопродукции до плоскости, перпендикулярной продольным плоскостям металлопродукции и проходящей через крайнюю точку кромки торца или углом a между ними (черт. 15).
Допускается косину реза плоской металлопродукции (листов, полос и слябов) определять как разность диагоналей при условии, что металлопродукция с одного торца имеет прямой угол (черт. 16).
Косину реза измеряют измерительной линейкой и угольником или угломером и выражают в миллиметрах или градусах.
3.10. Отклонение от симметричности определяется разностью расстояний противоположных крайних точек, лежащих на поверхности металлопродукции, от оси симметрии (черт. 17).
Отклонение от симметричности измеряют измерительной линейкой с помощью угольника.
3.11. Притупление углов измеряют как расстояние от вершины угла, образуемого линиями пересечения смежных граней, до границ притупления.
Методика контроля притупления углов квадрата и шестигранника приведена в приложении 4.
3.12. Телескопичность контролируют с помощью измерительной линейки по схеме, представленной на черт. 18.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное
ТЕРМИНЫ И ПОЯСНЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ
Как измерить плоскостность поверхности детали
Методы измерений отклонений формы
Metal products. Methods of measuring form variations
Дата введения 2013-01-01
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским институтом «УкрНИИМет» Украинского государственного научно-технического центра «Энергосталь», Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 327 «Прокат сортовой, фасонный и специальные профили»
2 ВНЕСЕН МТК 327 «Прокат сортовой, фасонный и специальные профили»
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол N 35 от 30 декабря 2008 г.)
За принятие проголосовали:
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 августа 2012 г. N 252-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 26877-2008 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2013 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты».
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы и средства измерительной техники для измерения отклонений формы металлопродукции: блюмов, слябов, заготовок, листов, ленты, полосы, рулона, прутков, труб, горячекатаных и гнутых профилей, катанки и проволоки из черных и цветных металлов и сплавов.
Термины отклонений формы, применяемые в стандарте, с соответствующими определениями представлены в приложении А.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 8.050-73 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений
ГОСТ 8.051-81 ГСИ. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм
ГОСТ 162-90 Штангенглубиномеры. Технические условия
ГОСТ 164-90 Штангенрейсмасы. Технические условия
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 577-68 Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия
ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90°. Технические условия
ГОСТ 5378-88 Угломеры с нониусом. Технические условия
ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия
ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 8026-92 Линейки поверочные. Технические условия
ГОСТ 10905-86 Плиты поверочные и разметочные. Технические условия
ГОСТ 11358-89 Толщиномеры и стенкомеры индикаторные с ценой деления 0,01 и 0,1 мм. Технические условия
ГОСТ 17353-89 Приборы для измерений отклонений формы и расположения поверхностей вращения
3 Средства измерительной техники
Для измерения отклонений формы применяют универсальные средства измерительной техники, приведенные в приложении Б и прошедшие государственные приемочные испытания, а также автоматические, оптоэлектронные, электронные и другие средства измерительной техники, не выпускаемые серийно, приведенные в приложении В и прошедшие государственную метрологическую аттестацию в установленном порядке.
Допускается применять другие типы средств измерительной техники с такими или улучшенными метрологическими характеристиками, прошедшие государственные приемочные испытания или метрологическую аттестацию в государственных метрологических службах организаций или предприятий, уполномоченных (аттестованных) на право выполнения этих работ.
Средства измерительной техники, применяемые при измерениях, должны пройти поверку в установленном порядке.
4 Подготовка к измерениям
4.1 Металлопродукцию укладывают на плоскую поверхность длиной не менее длины металлопродукции, предназначенную для проведения измерений, например поверочную плиту или стеллаж.
4.2 Металлопродукция на плоской поверхности должна лежать свободно без воздействия каких-либо внешних сил, например нажима, натяжения, кручения, если в нормативных документах на конкретный вид проката не установлены другие требования.
4.3 Условия измерений по ГОСТ 8.050 (пункт 1.1).
5 Порядок проведения измерений
5.1 Отклонения от плоскостности и прямолинейности измеряют на всей длине металлопродукции или на длине 1 м, если в нормативных документах на конкретный вид проката не установлены другие требования.
5.2 Волнистость, коробоватость и прогиб в плоскости поперечного сечения определяют по наибольшему значению отклонения между плоской поверхностью и нижней поверхностью металлопродукции или между верхней поверхностью и прилегающей плоскостью или прямой, параллельной плоской поверхности.
Измерения проводят одним из таких способов:
а) с помощью приложенной к торцу или кромке металлопродукции в вертикальном положении измерительной металлической линейки, штангенглубиномера или с применением поверочной линейки и щупа (рисунки 1 и 2);
,
б) с помощью прилегающей к верхней поверхности поверочной линейки и измерительной линейки, расположенной вертикально (рисунок 3);
в) с помощью прилегающей к верхней поверхности натянутой стальной струны* и измерительной металлической линейки, расположенной вертикально (рисунок 4);
* Разрешается использовать синтетическую струну, обеспечивающую требуемую точность измерений. При возникновении разногласий из-за результатов измерений должна использоваться стальная струна.
г) с помощью индикатора, укрепленного на кронштейне или штативе и перемещаемого параллельно плоскости расположения металлопродукции (рисунок 5).
Прогиб в плоскости поперечного сечения металлопродукции (кроме гнутых профилей) измеряют с помощью щупа и поверочной линейки. Профиль укладывают на горизонтальную плоскую поверхность прогибом вверх. У одного угла профиля устанавливают щуп, по толщине равный допускаемому отклонению, и плотно прижимают его поверочной линейкой, а у другого угла измеряют полученный зазор между поверхностью профиля и поверочной линейкой (рисунок 6).
Волнистость, коробоватость и прогиб в плоскости поперечного сечения выражают в миллиметрах или процентах на нормируемую длину.
Длину волны выражают в миллиметрах.
При необходимости длину волны определяют как расстояние между точками прилегания поверхности металлопродукции к плоской поверхности с помощью измерительной металлической линейки (рисунок 1).
Допуск плоскостности
На плоскостях деталей в ходе обработки образуются поверхности с характерными отклонениями. Чтобы указать допустимые погрешности плоскостности, не снижающие качество последующего использования этой детали, на чертеже наносится знак в виде ромба и цифровое значение.
Способов контроля величины отклонения плоскостности описываемых в научно-технической литературе существует достаточно много, но направление методов измерения можно разделить на два вида, это оптическое и не оптическое измерение.
Оптические способы измерения основаны на сравнении реального состояния профиля с визирной осью светового луча. Не оптические средства контроля, производят анализ поверхности элементами конструкции измерительного прибора.
Для установления величины плоскостности чаще всего задействуются приборы с механическим оптическим и гидростатическим методом преобразования снимаемых данных.
В механических приборах измерительный механизм построен на кинематическом принципе действия, преобразующем небольшие перемещения измеряемых значений, в увеличенные передвижения которые принимаются регистрирующими устройствами.
Гидростатические приборы используют методы измерения с использованием жидкости. Принцип измерения основан на сравнении плоскости, которая образовывается поверхностью жидкости, всегда располагающейся горизонтально, с проверяемой поверхностью.
Измерительные оптические приборы являются средствами измерения, в которых при выполнении измерений задействован ряд оптических элементов таких как: объективы, зеркала, призмы, окуляры и передвигающие их рычаги, кронштейны, направляющие и т.д.
Анализ поверхности, производимый оптическими средствами измерения, осуществляется за счёт потока лучей, несущих информацию об измеряемой детали, проходящих через ряд элементов оптико-механической или оптико-электронной конструкции.
Поверочные плиты
Измерение отклонений от плоскостности производят с помощью специальных поверочных плит, принцип определения которыми заключается в том, что рабочую поверхность плиты принимают за исходную плоскость, по которой определяют отклонения реальной плоскости изделия.
Процесс измерения плитами в большинстве случаев связано с нанесением специальной краски, по которой выявляют неровности. На плиту наносят тонкий слой краски, после чего кладут на плоскость проверяемой детали. В результате перемещения плиты по поверхности детали определяют количество пятен, оставляемых после выдавливания краски во впадинах неоднородной поверхности.
Поверочные плиты, как правило, изготавливаются из серого чугуна, которые имеют свои достоинства и недостатки.
Помимо чугуна для изготовления поверочных плит используется ряд твердых каменных пород. Основным из преимуществ, каменных поверочных плит является износостойкость, и долгий срок службы по сравнению с чугунными плитами. В каменных плитах отсутствует внутреннее напряжение. Поверочные плиты из гранита меньше подвержены деформации из-за изменения температуры внешней среды, так как коэффициент теплового расширения у них меньше, чем у чугуна. Каменные поверочные плиты менее чувствительны к вибрациям.
Стандартные плиты выпускаются с размерами от 250 × 250 до 4000 × 1600 мм и используются как для измерения плоскости, так и для контрольно измерительных работ.