Как измерить шероховатость на резьбе
Способы и методы измерения шероховатости поверхности.
Любая, обработанная даже тщательнейшим образом поверхность детали, не может быть полностью идеально ровной. Значение гладкости и ровности поверхности детали в любом случае будет отличаться от заданного чертежом значения, т.е. от номинального значения. При этом, отклонение может быть либо макрогеометрическим, либо микрогеометрическим. Макро геометрические отклонения могут быть охарактеризованы волнистостью детали и несоответствием форме. Микрогеометрические отклонения, в свою очередь, определяются не чем иным, кроме шероховатости поверхности.
Вообще, принято выделять три вида шероховатости объекта:
Параметры шероховатости определены в ГОСТ 2789-73 «Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения». Согласно этому документу, выделяют такие показатели шероховатости, как:
При задании шероховатости, как правило, используется параметр ср. арифм-го. отклонения профиля (Ra).
Оценка шероховатости может производиться двумя способами:
Наиболее точным, на момент написания статьи, является поэлементный способ, который может быть осуществлен различными методами определения шероховатости:
Алмазная игла прижимается и перемещается параллельно исследуемой поверхности. В местах возникновения микронеровностей (выступов и впадин), возникают механические колебания измерительной головки иглы. Эти колебания передаются в датчик, преобразующий механическую энергию колебания в электрический сигнал, который усиливается преобразователем и измеряется. Записанные параметры этого сигнала в точности повторяют неровности на шероховатой поверхности детали.
Профилометры, по признаку типа преобразователя сигналов, разделяют на пьезоэлектрические, электронные, индукционные и индуктивные. Наиболее распространены приборы, использующие индуктивные преобразователи.
В качестве примера профилометра можно привести приборы моделей «СЕЙТРОНИК-ПШ8» (модели СЕЙТРОНИК-ПШ8-1, СЕЙТРОНИК-ПШ8-2, СЕЙТРОНИК-ПШ8-3 и СЕЙТРОНИК-ПШ8-4) а также старый-добрый «профилометр модели 130».
Помимо профилометров существуют также профилографы, которые позволяют не просто измерить, но и записать параметры шероховатого профиля в заранее выбранном масштабе.
Исследование поверхностней щуповым методом производится в несколько этапов: так, сначала профиль исследуемого объекта «ощупывается» несколько раз, а только затем, на основании серии измерений вычисляется усредненное значение параметра, характеризующегося как количественное выражение неровности относительно длины участка.
— метод светового свечения и теневой метод,
Итак, растровый метод предполагает следующую последовательность действий: на исследуемую поверхность кладется стеклянная пластинка, с нанесенной на неё растровой сеткой (т.е. системой равноудаленных параллельных линий), с маленьким шагом. Затем, на пластинку подаются световые лучи под наклоном. При падении световых лучей под наклоном в местах микроскопических неровностей, штрихи отраженной растровой сетки накладываются на штрихи реально нарисованной сетки, в результате чего возникают муаровые полосы, которые и свидетельствуют о наличии выступов или впадин на поверхности изучаемого объекта. При помощи растрового микроскопа и определяют параметры неровности. Точную методику определения параметров можно посмотреть в соответствующем ГОСТе. Отметим, что растровый метод применим для обследования поверхностей, следы неровностей на которых имеют преимущественно одинаковое направление (например, царапины в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания).
Контроль шероховатости поверхности резьбы.
Для проверки шероховатости поверхности резьбы может быть рекомендован метод слепков с последующим измерением высоты неровностей на/приборе типа ПССС (ГОСТ 9847—79) или на профилометрах.
Контроль конусности по наружному диаметру резьбы и стабилизирующего пояска.
Конусность по наружному диаметру резьбы и стабилизирующего пояска проверяют с помощью гладких калибров-колец, предназначенных для проверки натяга.
При контроле гладкий калибр-кольцо надевают на резьбу, и если при этом происходит качание в поперечном направлении, то калибр отжимают к одной стороне резьбы, а образовавшийся зазор измеряют с помощью набора пластинчатых щупов (рис. 3.29). Зазор в этом случае характеризует отклонение разности диаметров от номинального значения на длине контакта резьбы с калибром.
Если гладкий калибр не имеет качания, то щупом проверяют зазоры между калибром и резьбой (или пояском) по всей окружности. Суммарный зазор, измеренный в двух диаметрально противоположных сторонах, характеризует отклонение разности диаметров на длине калибра
Контроль конусности по внутреннему диаметру резьбы
Контроль шага резьбы
Шаг резьбы измеряют с помощью накладного индикаторного-шагомера типа ШИ.
Контроль углов наклона профиля
Углы наклона профиля можно контролировать на образцах, отрезанных от трубы, а также с помощью отливок, сделанных с резьбы и измеряемых затем инструментальным или универсальным микроскопом.
Контроль высоты профиля
Высоту профиля измеряют специальным индикаторным глубиномером, состоящим из колодки и укрепленного в ней индикатора часового типа (см. рис. 3.28).
В измерительном стержне индикатора укреплен контактный наконечник конической формы с углом конуса 40—50°, вершина наконечника скруглена радиусом приблизительно 0,15 мм. Высота профиля резьбы должна находиться в пределах 1,65— 1,75 мм.
Контроль соосности резьбы и конического стабилизирующего пояска
Соосность резьбы и конического пояска контролируют с помощью специального индикаторного приспособления. При измерении основание устанавливается по вершинам резьбы вдоль образующей, для ограничения осевого перемещения упорная планка прижимается к торцу трубы, при этом наконечник индикатора должен касаться поверхности конического пояска примерно в середине его рабочей длины.
Контроль перпендикулярности торца трубы относительно оси резьбы.
Перпендикулярность торца контролируют с помощью специального индикаторного прибора
Как подобрать необходимую шероховатость поверхности.
В настоящее время все более строгие требования предъявляются к чистоте поверхности всего технологического оборудования в фармацевтической и биотехнологической промышленности, и многие поставщики клапанов и трубопроводов в настоящее время проводят количественную оценку шероховатости поверхности ответственных частей своего продукта.
Шероховатость (ГОСТ 2.309-68) измеряется в микрометрах (мкм), параметр Ra является предпочтительным. Одна из причин, по которой это так распространено, заключается в том, что довольно легко получить абсолютное значение сигнала и интегрировать его с помощью аналоговой электроники, поэтому Ra можно измерить приборами, не содержащими цифровых схем. Rz часто предпочитают Ra в Европе и особенно в Германии.
По этой причине поверхности также подверглись классификации. В производстве встречаются следующие их виды:
Указывают допустимые значения микронеровностей для отдельных поверхностей и общую для всех других поверхностей (правый верхний угол чертежа), обеспечивающих работоспособность детали в соединении с другими. Размеры и толщина линий знака вынесенного в угол чертежа, должны быть примерно в 1,5 раза больше чем на изображении. В зависимости от условий работы поверхности назначается параметр шероховатости при проектировании деталей машин, также существует связь между предельным отклонением размера и шероховатостью.
За период работы конструктором с 2007 года на трех предприятиях встречал в основном только их.
Контроль шероховатости поверхности может проводиться:
При указании двух и более параметров шероховатости поверхности в обозначении шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке:
Если поверхность должна быть изготовлена без удаления материала или когда поверхность должна быть оставлена в том же состоянии, что и в результате другого производственного процесса, независимо от того, было ли это состояние достигнуто удалением материала или иным образом, пишется в основной символ круг 🌕.
В дополнение к параметрам для более полных характеристик шероховатости учитывается направление неровностей произвольное, параллельное, перпендикулярное и др.
Для уменьшения трения скольжения и износа трущихся поверхностей лучше принимать произвольное направление неровностей. Для деталей, подверженных усталостному разрушению, наименее благоприятным является расположение неровностей, перпендикулярное оси изгиба или кручения.
Обозначение шероховатости поверхности, в которых знак имеет полку располагают с учетом его поворота относительно основной надписи чертежа.
Как выбрать шероховатость поверхности? На самом деле все достаточно просто.
Иногда на поверхности требуется искусственно созданная шероховатость. Наносятся узкие острые бороздки, придается шероховатость. Рифление (накатка) бывает разных видов и форм ГОСТ 21474-75, DIN 82. Накатка производится путем прижатия закаленного инструмента обратной стороной рисунка к детали, вращаемой на токарном станке. Обычные модели включают прямые, угловые и ромбовидные накатки. Такие бороздки называются «рифли». Любые рифления наносятся на рукоятки инструментов, штанги и ручки управления на электронном оборудовании методом холодного накатывания. Это сравнимо с созданием каких-либо различительных знаков, клейм, маркировки и так далее.
Вообще рифление достаточно часто используется в следующих случаях:
Методы измерения резьбы на производстве и в домашних условиях
Содержание
При измерении резьбы уточняют ее соответствие таким параметрам, как внутренний, наружный и средний диаметры, шаг и длина. С этой целью используют специальные и универсальные инструменты. Подходящий измерительный прибор выбирают с учетом типа резьбы и необходимой точности измерений. Первоначально контролируют средний диаметр, шаг и форму профиля, после этого — внутренний и внешний диаметры.
Измерение резьбы выполняют с помощью разных инструментов
Есть два основных метода измерения резьбы:
Для измерения трубной и конической резьб обычно используют калибры, которые позволяют проверить размеры, форму и взаимное расположение поверхностей детали.
Какие дефекты можно выявить при контроле?
Контроль резьбовых поверхностей позволяет выявить следующие дефекты соединений.
Рваная нарезка. Дефект образуется, если диаметры отверстия и стержня отличаются от номинальных. Причиной также может стать недостаточная острота режущего инструмента. Предупредить проблему позволяет тщательный контроль всех диаметров и использование режущего инструмента нормальной степени заточки.
Тупая нарезка. Дефект проявляется, если номинальный диаметр меньше диаметра отверстия, но больше диаметра стержня. При нарезании профиль становится неполным. Избежать дефекта позволит точное измерение диаметров перед нарезкой резьбы.
Конусность резьбы. Дефект появляется, если режущий инструмент срезает лишний металл. Проблему решают, соотнося установленные размеры детали и инструмента.
Тугая нарезка. Если размерность детали не соблюдается, а инструмент имеет шероховатую резьбу, резание происходит с трудом. Дефект можно предупредить, предварительно измерив параметры заготовки и подобрав режущий инструмент оптимального размера.
Приборы для контроля резьбы
Для комплексного контроля и измерения наружных метрических резьб используют жесткие предельные калибры-кольца (ГОСТ 17763-72 и ГОСТ 17764-72), а также резьбовые скобы. Внутренние резьбы контролируют резьбовыми калибрами-пробками (ГОСТ 17756-72 и ГОСТ 17759-72). При использовании резьбовых калибров-пробок и колец в качестве комплексного измерителя выступает проходной калибр. Непроходной калибр используют, чтобы измерить предельный размер среднего диаметра.
Калибр-кольцо М 1.1х0.25 6h ПР для комплексного контроля и измерения наружных метрических резьб
При поэлементном контроле наружный диаметр болта проверяют любым приборами, которые обычно применяются для контроля диаметра валов. А внутренний диаметр гайки — приспособлениями для контроля отверстий.
Для контроля среднего диаметра используют контактный и бесконтактный методы. Первый основан на применении вставок в микрометр или трех проволочек.
Измерение среднего диаметра вставками резьбового микрометра
Резьбовым микрометром со вставками проводят измерение среднего диаметра треугольной резьбы с углами профиля 60 и 55 градусов. Измерение проводят в пределах от 0 до 350 мм. Для каждого интервала в 25 мм используют или отдельный микрометр, или специальные сменные пятки.
Стандартный комплект включает две вставки: призматическую, которая ставится вместо пятки микрометра, и конусную, устанавливаемую в отверстие микрометрического винта.
Микрометр может оснащаться одним из пяти комплектов вставок, который выбирают в зависимости от шага проверяемой резьбы: 0,4–0,5; 0,6–0,8; 1–1,5; 1,75–2,5; 3–4,5 мм.
Контроль шага резьбы и угла профиля индикаторными измерительными приборами
Измерение шага резьбы и угла профиля производят, используя микроскопы и проекторы. При этом средний диаметр внутренней резьбы контролируют:
Измерять размеры деталей в ходе обработки удобно с помощью индикаторного приспособления. Благодаря особой конструкции упорной планки такое приспособление позволяет установить в удобном месте держатель индикатора. Приспособление универсально и может использоваться как при расточке, так и при обточке.
Индикаторное приспособление для активного контроля размеров при обработке на токарном станке
Применение индикаторов и установочных колец с номинальным размером обрабатываемого отверстия уменьшает время на предварительные операции и обеспечивает высокую точность измерения внутренних размеров резьбы.
При обработке отверстий резец настраивают по индикатору на снятие первой стружки с припуском 0,1–0,2 мм на сторону. После этого показания индикатора замеряют, а первую стружку снимают. Полученный размер отверстия замеряют индикаторным прибором, настроенным по установочному кольцу с номинальным размером отверстия. При настройке индикаторный прибор устанавливают на ноль.
Измерив отверстие, уточняют, какой слой металла требуется снять, чтобы получить окончательный размер отверстия. Затем по индикатору резец устанавливают под расточку чистового отверстия. Этот способ измерения упрощает расточку отверстий по 2 и 3 классам точности.
Если партия деталей велика, удобнее вначале выполнить предварительную расточку всех изделий с припуском 0,3–0,5 мм на диаметр, а затем за один проход жестким резцом завершить чистовую расточку. Использование индикаторных приспособлений позволяет работать уверенно и с большой точностью. Однако индикатор не отменяет необходимости использования предельных калибров. Измерение резьбы калибром — обязательная процедура, которая требуется для окончательного контроля размера.
Приборы активного контроля
Один из самых прогрессивных методов измерения параметров резьбы считается активный. Он особенно востребован в условиях массового и крупносерийного производства. Устройства активного контроля позволяют автоматически контролировать ход технологического процесса и обеспечивают необходимую точность обработки.
Устройства активного контроля обычно включают в конечный цикл обработки и по итогам проверки подают команду на наладку режущего инструмента. Есть и второй способ — проверять размеры изделия в ходе обработки, чтобы сразу контролировать величины перемещения, режимы резания и другие параметры. Приборы активного контроля такого типа используют на станках с числовым программным управлением.
Для автоматического контроля и наладки используют приборы контактного и бесконтактного действия. В первом случае наконечник прибора вступает в контакт с измеряемым изделием и может быть причиной погрешностей. Чтобы исключить такую возможность, наконечники приборов активного контроля изготавливают из твердых сплавов и алмазов.
Измерение резьбы методом трех проволочек
Для измерения среднего диаметра резьбы часто пользуются методом трех проволочек. Диаметр определяют, накладывая проволочки одного размера на впадины резьбовых соединений. Параметры получившейся конструкции измеряют микрометром. На итоговые результаты вычислений сильно влияет погрешность профиля. Чтобы устранить ее, проволочки накладывают на профиль таким образом, чтобы они соединялись на том уровне, где ширина впадин будет равна ширине выступов.
Использование метода трех проволочек для измерения резьбы
При этом проволочки должны быть расположены таким образом:
Необходимо следить, чтобы во время измерения деталь не деформировалась, а проволочки не гнулись.
Размер всех трех проволочек, используемых для измерения среднего диаметра резьбы этим методом, выбирают по специальной таблице с учетом шага и угла профиля резьбы. Идеальным считают диаметр d = tg α /2c, где cs шаг, а α /2 угол профиля проверяемой резьбы.
Кроме среднего диаметра методом трех проволочек измеряют диаметр трапецеидальной резьбы.
Измерение шага резьбы
Для измерения шага резьбы используют штангенциркуль или линейку. Для этого определяют длину нескольких шагов и делят ее на количество шагов. Шаг внутренней и внешней резьбы определяют резьбомером. Каждая пластинка указывает на величину шага. При этом пластинки выбирают таким образом, чтобы зубья плотно входили в резьбу. Благодаря этому шаг совпадает с шагом на пластине.
Для измерения шага резьбы используют стандартные линейки с миллиметровыми и дюймовыми делениями и резьбомеры. Результаты вычисления шага линейкой неточные, так что главной задачей при замерах является нахождение количества витков, которые приходятся на единичный шаг резьбы. Допустим, если на 1 дюйм приходится 5 витков, шаг будет равен 1/5 дюйма. Чтобы было удобно, результаты в дюймах переводят в миллиметры.
Чтобы измерить шаг резьбы корректно, необходимо быть в курсе следующих хитростей:
Итогом измерений будет усредненное значение шага. Погрешность в расчетах зависит от того, насколько правильно нарезана резьба на деталь.
Резьбомер предоставляет наиболее точные результаты измерений шага трубной и конической резьбы, поскольку он работает с самыми маленькими расстояниями. В конструкции предусмотрены пластины из сплавов железа. Каждая пластина имеет вырезы, равные профилю нарезки и ее шагу.
Для определения величины шага резьбомер прикладывают к детали. При этом необходимо следить, чтобы пластина была параллельна оси нарезки и совпадала по размеру с отверстием резьбы.
Измерение среднего диаметра резьбы
Для измерения среднего диаметра резьбы необходимо использовать резьбовой микрометр в комплекте с разными наконечниками (один с конусом, второй с вырезом). Предел измерения указывают обычно на самих средствах измерения. Так, маркировка М 3–5 обозначает, что комплект позволяет измерить резьбу с шагом 3; 3,5; 4; 4,5 и 5 мм.
Вставки к резьбовому микрометру
Для измерения среднего диаметра резьбы пользуются микрометром. Сменные наконечники инструмента вставляются в отверстие винта и позволяют добиться максимально точных измерений.
Если в качестве результата достаточно усредненных значений, вместо микрометра допускается использовать кронциркуль. По конструкции он представляет собой шариковые наконечники, размеры которых должны совпадать с типом и шагом резьбового соединения. Чтобы узнать средний диаметр, наконечники кронциркуля необходимо выставить по резьбовому калибру. Затем процедуру повторяют с боковыми сторонами детали. Для оценки результатов измерений используют резьбовые скобы. А точность диаметра проверяют, сравнивая полученную резьбу с шаблоном.
Для контроля среднего диаметра резьбы, состоящей максимум из двух витков, пользуются методом двух проволочек. Измерение производят следующим образом: на противоположные выступы и впадины резьбы накладывают проволоки, диаметр которых совпадает с одной из табличных единиц. При этом расстояние между концами проволочек демонстрирует средний диаметр детали. Для каждого из классов точности создаются отдельные проволоки, соответствующие ГОСТ 2475-88. При выведении конечных чисел берут во внимание возможную погрешность, потому что метод двух проволочек не позволяет добиться точных значений.
Еще один метод измерения среднего диаметра резьбы состоит в использовании микроскопа. Прибор прикладывают к боковой стороне профиля заготовки, а окуляры наводят на изображение профиля с каждой стороны, чтобы определить его размер. Значения, которые были получены в результате измерений, складывают и делят на количество сторон. Полученное среднее арифметическое — это и есть средний диаметр резьбового соединения.
Измерение наружного диаметра резьбы
Для измерения наружной резьбы используют микрометрические инструменты, основой конструкции которых служат микровинты. Контроль выполняют по такой схеме.
Измерение внутреннего диаметра резьбы
Измерение внутренней резьбы производят кронциркулем. Инструмент устанавливают на шаблонную деталь по резьбовому калибру, а затем сравнивают с исходным внутренним диаметром резьбового соединения. Для получения точных значений кронциркуль необходимо расположить под углом к измеряемой оси.
Также для измерения внутреннего диаметра резьбы можно использовать приборы для цилиндрической резьбы. Это связано с тем, что внутренний диаметр обладает гладкой поверхностью и идеально подходит для формы наконечников, используемых в этих инструментах. Полученные результаты проверяют, используя калибры-пробки.
Измерение профиля резьбы
Для измерения профиля резьбы используют такой инструмент, как микроскоп, а контроль производят с помощью профилей. Процедура проводится в такой последовательности.
Где купить инструменты для измерения резьбы?
Купить необходимые инструменты для измерения резьбы вы можете в интернет-магазине «Ринком». В наличии всегда есть:
Оформить заказ с доставкой по России вы можете прямо на сайте. Возможно изготовление измерительного инструмента по вашим чертежам. Размер партии изделий не ограничен. я
Шероховатость поверхности
Одним из самых важных параметров при обработке деталей является шероховатость поверхности. Именно чистота обработки имеет определяющее значение для надежности и долговечности детали и при ее несоответствии проектным значениям, мы получим преждевременный выход детали или целого узла из строя и его дорогостоящий ремонт. Например, если не придать значения этому фактору при изготовлении деталей двигателя, результатом будет быстрый выход всего агрегата из строя.
Что такое шероховатость поверхности
Как обозначается шероховатость поверхности
На рисунке ниже показаны основные способы схематического обозначения, а так же обозначения шероховатости на чертежах
Описание того, как правильно располагать на чертежах обозначения, подробно описано в ГОСТ стандартах и специальной технической литературе, поэтому не будем останавливаться на этом. Рассмотрим основные параметры, по которым оценивается шероховатость поверхности.
В чем измеряется шероховатость поверхности
Примерное соответствие этих параметров друг другу с привязкой к классу чистоты шероховатости поверхности смотрите в таблице приведенной ниже:
| Класс чистоты поверхности | Среднеарифметическое отклонения профиля Ra, мкм | Высота неровностей Rz, мкм | Базовая длина l, мм |
| не более | |||
| 1 | 80 | 320 | 8 |
| 2 | 40 | 160 | 8 |
| 3 | 20 | 80 | 8 |
| 4 | 10 | 40 | 2,5 |
| 5 | 5 | 20 | 2,5 |
| 6 | 2,5 | 10 | 0,8 |
| 7 | 1,25 | 6,3 | 0,8 |
| 8 | 0,63 | 3,2 | 0,8 |
| 9 | 0,32 | 1,6 | 0,25 |
| 10 | 0,16 | 0,8 | 0,25 |
| 11 | 0,08 | 0,4 | 0,25 |
| 12 | 0,04 | 0,2 | 0,25 |
| 13 | 0,02 | 0,1 | 0,08 |
| 14 | 0,01 | 0,05 | 0,08 |
Средства измерения шероховатости поверхности
Шероховатость поверхности можно измерить двумя способами:
Для экспресс оценки в машиностроительной, ремонтной и приборостроительной отраслях промышленности, где допускаются отклонения от проектной величины, как правило, используют визуальный метод сравнения. В качестве эталонов используют образцы шероховатости, полученные различными способами обработки и имеющие заранее известное значение шероховатости.
Для более точного измерения шероховатости поверхности, в местах где требуется строгое соответствие проектным величинам, применяют специальные приборы: профилометры или профилографы. С помощью профилографа получают так называемую профилограмму, которая требует дополнительной расшифровки, в то время как профилометр сразу показывает точное значение неровности по заданным параметрам. Существуют как портативные профилометры применяемые в «полевых» условиях, так и стационарные приборы, которые используются в метрологических лабораториях для непосредственной калибровки эталонов шероховатости, а так же в учебных целях.
Исходя из выше сказанного можно сделать вывод, что контроль поверхности важно проводить в тех случаях, когда необходимо износостойкость, антикоррозийную стойкость и исключить возможность появления поверхностных трещин от усталости металла. Иногда низкий уровень шероховатости нужно получить не только для технических характеристик детали, но и для ее эстетического вида.