Для контроля прямолинейности оси поверхностей большой протяжённости используются калибры, сконструированные по принципу калибров расположения. Они представляют собой контрдеталь размером, соответствующим размеру проходного калибра с количеством материала, уменьшенным на величину допуска прямолинейности. Так, номинальный размер проходной пробки для контроля зависимого допуска прямолинейности dн = dПР.изн - TF ,
где dПР.изн - размер полностью изношенной проходной пробки для контроля отверстия; TF - допуск прямолинейности оси отверстия.
Длина такого проходного калибра не должна быть меньше длины соединения.
Для измерения отклонения от прямолинейности используют линейки поверочные типа ЛД, ЛТ и ЛЧ; для измерения плоскостности - линейки поверочные типа ШП, ШД, ШМ и УТ. Линейки изготовляют по ГОСТу 8026 - 92: линейки типа ЛД, ЛТ и ЛЧ - из стали марок Х и ШХ 15; типа ШП и ШД - из стали марок У7 и 50 и типа ШМ и УТ - из серого чугуна. Согласно ТУ 2-034-806 - 76 линейки выпускаются хромированными. Освоен выпуск линеек поверочных из твердокаменных пород.
Для измерения плоскостности по ГОСТу 10905 - 86 выпускаются чугунные поверочные плиты и по ТУ 2-034-802 - 74 - плиты поверочные из твердокаменных пород (гранита, диорита, диабаза и габбро).
Измерение прямолинейности поверхностей с помощью лекальных линеек можно производить "на просвет" и методом линейных отклонений. В первом случае ребро лекальной линейки помещают на поверяемую поверхность и на глаз оценивают просвет между ними. Невооруженным глазом можно обнаружить просвет в 1 - 2 мкм. Во втором случае линейку укладывают на две опоры равного размера, расположенные на поверяемой поверхности, и определяют расстояние между поверяемой и рабочей поверхностями линейки с помощью щупов, концевых мер длины или специальными приборами с отсчетным устройством.
Для измерения прямолинейности вертикальных поверхностей широко используется метод натянутой струны [21].
Шаброванные плиты типа ШМ широко применяют в качестве образцовых поверхностей при оценке неплоскостности по методу "пятен на краску". Критерием хорошей плоскостности является равномерное распределение окрашенных пятен (краска – берлинская лазурь или сажа) по всей поверхности [21].
Плоскостность можно измерить сферометром и карусельным плоскомером.
Сферометр (рис. 4.39) состоит из корпуса 1 с тремя жесткими опорами 2, 3 и 4, образующими исходную плоскость. В центре корпуса помещен микрометрический винт 5 (отсчетное устройство).
Карусельный плоскомер (рис. 4.40) имеет измерительную головку 1, которая закреплена на передвижной консоли 2, размещенной на колонке
3. Колонка 3 имеет возможность поворачиваться в кронштейне 5, который, в свою очередь, поворачивается вокруг колонки 4, связанной с основанием 6. Перед началом измерения, регулируя винты 7, добиваются, чтобы показания головки 1 в трех базовых точках, определяющих исходную плоскость, были равны нулю. Затем, вращая кронштейн 5 и колонку 3, можно измерять плоскостность в любой точке измеряемой поверхности 8 в радиусе r.
Проверка отклонений расположения может осуществляться универсальными измерительными средствами либо калибрами расположения.
Нашли применение системы одноэтапного и двухэтапного контроля расположения с помощью комплексных калибров.
Конструкции калибров могут быть различными и определяются конструкцией детали и положением контролируемых поверхностей. Калибры могут быть цельными и составными.
Расчёт размеров комплексных калибров для одноэтапной, наиболее распространённой схемы контроля, осуществляется в соответствии с
ГОСТом 16085-80.
4.5. Контроль и измерение шероховатости
При контроле и измерении шероховатости поверхностей пользуются методом визуальной оценки, контактными и бесконтактными профильными методами, к которым относятся: методы светового сечения, теневой проекции, микроинтерференционный и растровый методы. В тех случаях, когда не представляется возможным непосредственно измерить шероховатость поверхности, с измеряемой поверхности снимают слепок и определяют параметры шероховатости поверхности по слепку.
При визуальной оценке поверяемую поверхность сравнивают с образцами шероховатости поверхности, которые выпускают по ГОСТу 9378 - 93 (ИСО 2632-1 – 85 и ИСО 2632-2 - 85). Образцы шероховатости изготовляют плоскими или цилиндрическими с поверхностью сравнения не менее 30х30 мм. На каждом образце наносят номинальное значение параметра Ra в микрометрах. По требованию заказчика вместе с параметром Ra может быть нанесено действительное значение параметра Rz как справочное. Образцы шероховатости комплектуются в наборы или изготовляются отдельными образцами по видам обработки и материалам, из которых они изготовлены. Сравниваемые поверхности и образцы шероховатости должны иметь тот же вид обработки и материал.
Сравнение поверхностей детали и образца невооруженным глазом дает удовлетворительные результаты только для грубых поверхностей (приблизительно от Ra = 0,6 - 0,8 мкм и более). Точность при визуальной оценке шероховатости может быть повышена в случае применения лупы или микроскопов сравнения, например, микроскопа модели МС-48. В некоторых случаях можно производить сравнение поверяемой поверхности с поверхностью специально изготовленных образцовых деталей.
К приборам, которые производят измерение контактным профильным методом, относятся профилографы и профилометры. Профилографы регистрируют координаты профиля поверхности на записывающем приборе. Профилометры измеряют параметры шероховатости и фиксируют их на шкале. В России профилографы и профилометры выпускаются по ГОСТу 19300 - 86 заводом "Калибр". В некоторых моделях профилографы и профилометры объединены в одном приборе. В качестве щупа в них используется острозаточенная алмазная игла, перемещающаяся по неровностям. Механические колебания иглы преобразуются в электрический сигнал. Радиус кривизны вершины иглы выбирается из ряда 2+2; 5± 1; 10±2,5 мкм.
Отечественной промышленностью освоен ряд моделей профилометров и профилографов: модели 201 и 252 для лабораторных условий, а модели 253, 283 и др. – для цеховых условий.
На рис. 4.41 представлен общий вид профилометра для измерения в цеховых условиях модели 283. На основании 7 закреплена колонка, на которой расположен привод 3 с измерительным преобразователем 2. На рычаге преобразователя закреплена алмазная ощупывающая игла 1. На основании 7 также располагаются различные приспособления для установки и ориентации деталей, подлежащих измерению (например, призма 8). Сигнал от преобразователя усиливается, проходит фильтры отсечек шага, детектируется, интегрируется и фиксируется стрелочным прибором 6. Показывающий стрелочный прибор расположен на передней панели электронного блока 4, на котором размещены также тумблер включения прибора в сеть, сигнальные лампы движения преобразователя по измеряемой поверхности, переключатели 5 диапазонов измерения и кнопка хода пуска преобразователя.
Профилографы и профилометры выпускают также зарубежные фирмы: "Рэнк Тэйлор Гобсон" (Англия) выпускает прибор "Тэлисурф-4" с компьютером, обеспечивающий автоматическую поверку увеличений, калибровку и хранение в оперативной памяти информации о профиле поверхности, что позволяет определять за один проход значения всех параметров шероховатости, а также приборы типа "Суртроник-3" для измерения параметра Ra в цеховых условиях и типа "Телисурф-10" для высокоточных измерений различных параметров шероховатости; фирма "Мицутойо" (Япония) выпускает прибор типа "Сурфтест З", предназначенный для измерения параметра Ra и записи профиля в прямоугольной системе координат на бумажную ленту; фирма "Хоммельверке" (ФРГ) выпускает профилометр-профилограф типа "Хоммель-Тестер Т10" для лабораторных условий, профилометр типа "Хоммель-Тестер Р5" с пьезоэлектрическим преобразователем и батарейным питанием для цеховых условий, а также профилометр-профилограф типа "Хоммель-Тестер Т2" для работы в цеховых и лабораторных условиях.
Бесконтактный контроль параметров шероховатости осуществляют с помощью приборов светового сечения типа МИС-11 и ПСС-2, микроинтерферометров типа МИИ-4 и имерсионно-репликовых микроинтерферометров МИИ-10, МИИ-9, МИИ-11, МИИ-12, растровых измерительных микроскопов типа ОРИМ-1 и др.).
В бесконтактных приборах (типа ПСС-2 и МИС-11), принцип действия которых основан на измерении параметров проекции светового сечения исследуемой поверхности с помощью наклонно направленного к ней светового пучка (рис. 4.42, а), световой луч проходит через диафрагму 1 с узкой щелью и конденсор 2 и проецирует световую полоску поверхности 3 объективом 4 в фокальную плоскость окуляра 5. Высоту микронеровностей измеряют с помощью окуляра-микрометра (рис. 4.42, б).
Принцип действия приборов теневого сечения аналогичен принципу действия приборов светового сечения. В приборах теневого сечения рассматривается тень, искривленная неровностями поверхности. Тень создается ножом, прикладываемым к поверяемой поверхности.
Принцип действия интерферометров основан на использовании явления интерференции света, отраженного от образцовой и исследуемой поверхностей. Форма образующихся интерференционных полос зависит от вида и высоты (до 1 мкм) неровностей контролируемой поверхности.
Принцип действия растровых микроскопов основан на явлении образования муаровых полос при наложении изображений элементов двух периодических структур (направленных следов обработки и дифракционной решетки). При наличии неровностей муаровые полосы искривляются. Высоту микронеровностей определяют по степени искривления муаровых полос.