Допуски угловых размеров и конических элементов деталей

Допуски углов призматических элементов и конусов с длиной стороны до 2500 мм нормированы ГОСТ 8908-2000.

Устанавливается 17 степеней точности. Для указания допуска угла заданной точности к обозначению допуска угла AT добавляют номер соответствующей степени точности: ATI, AT2, ..., ATY1. Область

применения каждой из 17 степеней определяется функциональными требованиями к точности угловых размеров.

Так, степени точности выше 5-й используются при изготовле­нии угловых мер; 5-я, 6-я применяются для конусов особо высокой точности, конических элементов герметичных соединений, сменных измерительных наконечников, точных опор скольжения; 7-я, 8-я используются для деталей высокой точности, требующих хорошего центрирования, конических центрирующих поверхностей валов и осей, а также сопрягаемых с ними ступиц зубчатых колес и конус­ных муфт при высокой точности соединений; 9... 12-я применяются в деталях нормальной точности — направляющих планках, фикса­торах, конических элементах валов, втулок и др.; 13...15-я— для деталей пониженной точности, в стопорных устройствах и т.п.; 16-я, 17-я — для несопрягаемых угловых размеров.

Допуск угла при переходе от одной степени точности к другой изменяется по геометрической прогрессии со знаменателем 1,6. Значение допуска призматической детали зависит от степени точ­ности и длины меньшей стороны угла. Стандартом для каждой степени точности определены четыре вида допусков на угловые размеры:

АТ_а— допуск угла, выраженный в угловых единицах — в микрорадианах, градусах, минутах, секундах;

АТ^ — округленное значение допуска угла в градусах, мину­тах, секундах, например, если допуск АТ17 = 4°30'01" (при интер­вале длин Li до 10 мм), то соответствующий ему допуск АТ^ = 4°;

ATh — допуск угла, выраженный отрезком на перпендикуля­ре (в микрометрах) к номинальному положению короткой стороны угла, на расстоянии Li от вершины этого угла;

АТо — допуск угла конуса, выраженный допуском на раз­ность диаметров в двух нормальных к оси сечениях конуса на за­данном расстоянии между ними, определяется по перпендикуляру к оси конуса (рис. 3.39).

Допуски в угловых и линейных единицах связаны зависимо­стью

AT_h =10~³AT_aL₁,

где ATh выражен в микрометрах, АТ_а — в микрорадианах; Li — длина стороны угла или длина образующей конуса, мм.

Для конусов, имеющих малые углы (при конусности С < 1:3 или угле конуса a < 19°), АТо ~ ATh. При больших значениях С и a

АТо = ATh/cosaJ2.

Конусность, как правило, указывают в виде отношения 1:Х, где X— расстояние между поперечными сечениями конуса, раз­ность диаметров которых равна 1 мм (например, С = 1:20).

Рис. 3.39. Допуски углов и конусов

Допуски углов конусов назначают в зависимости от длины конуса L для конусов с конусностью не более 1:3; в остальных слу­чаях — от длины образующей (Li). Допуски углов призматических элементов детали устанавливают в зависимости от номинальной длины меньшей стороны угла.

Поле допуска угла может располагаться относительно номи­нального размера угла так, как показано на рис. 3.40. В случаях, когда возможно путем дальнейшей обработки исправить брак, рас­положение поля допуска назначается в «тело» детали (в зависимо­сти от ее конфигурации в «+» или в «-»). Когда эле­мент детали, ограничен­ный угловым размером, исправлению не подле­жит, рационально ис-

Рис. 3.40. Схемы расположенияпользовать симметричное
полей допусковрасположение поля до-

пуска.

Все виды допусков конуса можно выражать двумя способами (рис.3.41):

1 — совместным нормированием всех видов допусков одним
допуском То диаметра конуса в любом сечении;

2 раздельным нормированием каждого вида допусков, а
именно допуска диаметра То в заданном сечении, допуска угла ко­
нуса AT, допуска круглости tfr и допуска прямолинейности tfi
образующей конуса.

I

Рис. 3.41. Нормирование точности формы конических поверхностей

При этом допуски угла конуса AT и формы конуса tfr и tfl назначаются в случае, если отклонения угла конуса ограничены более жесткими пределами, чем это возможно при полном исполь­зовании допуска То.

При выбранном квалитете допуски То и tfr определяют по номинальному диаметру большего основания конуса, а допуски tds и tfl — соответственно по номинальному диаметру в заданном се­чении и длине конуса L.

Посадки ионических соединений

Для конических соединений установлены посадки с зазором, натягом и переходные.

Посадки с зазором применяют в подвижных соединениях.

Посадки с натягом используют для получения герметичных соединений, а также соединений, обеспечивающих передачу кру­тящего момента. При этом происходит самоцентрирование деталей.

Конусные соединения обеспечивают более легкую по сравне­нию с цилиндрическими соединениями разборку, позволяют регу­лировать натяг в процессе эксплуатации.

Так как сопрягаемые поверхности конические, тот или иной характер соединений может быть достигнут для одной и той же па­ры конус — втулка за счет:

а) фиксации положения наружного и внутреннего конуса в
осевом направлении путем:

совмещения конструктивных элементов конусов; установки заданного осевого смещения конусов; установки заданного осевого расстояния между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов;

б) фиксации заданной силы запрессовки.

Нормирование точности элементов конических соединений по способу а) рекомендуется применять в посадках с фиксацией по конструктивным элементам и по заданному осевому расстоянию между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов.

Поля допусков и посадки выбирают в зависимости от способа фиксации взаимного осевого положения сопрягаемых конусов.

В посадках с фиксацией по конструктивным элементам или по заданному осевому расстоянию между базовыми плоскостями следует принимать следующие поля допусков:

для внутренних конусов: Я4; Н5; Н6, Н7; Н8; Н9;

для наружных конусов: d, e, f, g, h,js, k, m, n, p, r, s, t, u, x, z.

В посадках рекомендуется сочетать поля допусков диаметров наружного и внутреннего конусов одного квалитета, и только в обоснованных случаях допуск диаметра внутреннего конуса можно назначать на один или два квалитета менее точным.

В посадках с фиксацией по заданному осевому смещению сопря­гаемых конусов от их номинального положения предельные значения осевого смещения определяются по следующим формулам:

В посадках с фиксацией по заданному смещению сопрягаемых конусов от начального положения или по заданному усилию запрес­совки следует применять поля допусков от 8-го до 12-го квалитета:

для внутренних конусов — Н, Js, N',

для наружных конусов — h,js,g.

Для внутренних конусов предпочтительно поле допуска Н.

Контроль углов и конусов

Объекты угловых измерений в машиностроении и приборо­строении многочисленны и разнообразны. Это приводит к необхо­димости использования разнообразных средств измерений, раз­личных по точности, пределам измерений, производительности и назначению.

Важнейшим признаком, по которому классифицируют сред­ства измерений углов и конусов, является тип (вид) меры, с которой сравнивают измеряемый угол.

К первой группе средств относят прототипы изделий (их часто называют «жесткими мерами») в виде угловых мер.

Вторая группа измерительных средств — гониометриче­ских — объединяет приборы и устройства, с помощью которых из­меряемый угол сравнивается с соответствующими значениями встроенной в прибор угломерной круговой или дуговой (секторной) шкалы,

Третья группа средств — тригонометрических — отличается тем, что мерой, с которой сравнивают измеряемое изделие, являет-

ся угол прямоугольного треугольника. Две стороны этого угла вос­произведены или измерены средствами и методами линейных из­мерений. Эта группа средств наиболее разнородная по пределам измерений и физическим принципам, положенным в основу их действия. В частности, к ней наряду с синусными и тангенсными устройствами, координатными приборами (в том числе автоматами для сортировки конусов) относятся также автоколлимационные и интерференционные приборы. В этих приборах образцовая мера воспроизводится малым углом прямоугольного треугольника, при­чем большим катетом его у автоколлиматора является фокусное расстояние объектива, а у интерферометра — расстояние между интерференционными полосами; малым катетом соответственно являются перемещение автоколлимационного блока по шкале оку­ляра и высота клина в точке, соответствующей данному числу ин­терференционных полос.

Классификация угломерных средств по указанным призна­кам позволяет изыскать закономерности, общие для средств, кото­рые входят в данную классификационную группу, и характери­зующие точность измерений.

В свою очередь приборы и устройства, входящие в каждую из групп, объединяются по физическому принципу, положенному в основу действия прибора, способу фиксации угла, конструкции

и др.

При реализации метода сравнения измеряемого угла а с уг­лом образцовой меры А в качестве меры могут быть использованы призматическая угловая мера (плитка), угольник с рабочим углом

90° и конический калибр-пробка. Сущность метода (рис. 3.42) состоит в том, что мера А, установлен­ная в нужном положении с помощью трех жестких упоров 1, будет приведе­на в это же положение и при повторной установке. Следовательно, сколько бы раз ни устанавливали меру в это положение, индикатор 2 или другой контактный прибор для линейных измерений, измерительный нако­нечник которого сопри­касается со стороной ме-

Рис. 3.42. Измерение углары А на ее краю, должен

сравнением меройкаждый раз показывать

один и тот же отсчет. Он будет показывать этот же отсчет, если вме­сто меры А будет установлено изделие В с точно таким же углом. Если же угол изделия отличается от угла меры, показание индика­тора будет отличаться от показания при установке меры на 8.

Поскольку для данных условий измерений размер т постоя­нен, шкала индикатора может быть отградуирована в угловых еди­ницах, что дает возможность определять отклонения измеряемых углов изделий непосредственно по шкале индикатора.

Алгебраическая сумма измеренного отклонения 5 и действи­тельного угла меры и составляет размер измеряемого рабочего угла. При изготовлении различных деталей машин в качестве из­мерительных средств применяют угловые шаблоны с углом, кото­рый должно иметь изделие, причем в большинстве случаев изделие подгоняют по шаблону без просвета.

Касание измерительных поверхностей с изделием должно быть линейным, в связи с чем для контроля изделий, углы которых образованы плоскими гранями, шаблоны изготовляют с лекальной (закругленной малым радиусом) поверхностью одной или обеих сторон рабочего угла.

В тех случаях, когда надо установить точный угол, образо­ванный линиями или узкими гранями, угловые плитки можно применять вместо шаблона. Шаблоны контролируют угловыми плитками, а изделия — шаблонами на просвет.

Если углы изделия и шаблоны, а также допуск измеряемого угла обеспечивают отчетливо видимый просвет, можно применять предельные шаблоны, при контроле которыми устанавливают, на­ходится ли измеряемый угол в пределах допускаемых значений.

Рабочие углы предельных шаблонов отличаются один от дру­гого на значение всего поля допуска угла изделия.

Металлические угольники с рабочим углом 90° служат для проверки взаимной перпендикулярности плоскостей (линий) изде­лий, а также для проверки перпендикулярности относительных

перемещений деталей машин. Кро­ме того, угольники применяют при различных монтажных работах. Формы, размеры и технические условия на угольники стандартизи­рованы (ГОСТ 3749-77).

При измерении угла изделия В методом сравнения с углом угольника А (рис. 3.43) оценивают просвет между ними. Отклонение угла изделия от угла угольника определяется отношением ширины просвета Р к длине стороны уголь­ника Н. Поскольку размер Н неиз-

менен, просвет может служить мерой отклонений угловых величин так же, как и в предыдущем случае. Просвет можно наблюдать как у конца стороны угольника (угол изделия больше угла угольника), так и у вершины угла (угол изделия меньше угла угольника). При контроле на просвет необходимо установить отсутствие просвета между измерительными поверхностями или его значение. При обычной освещенности порядка 100... 150 лк просвет между плоской поверхностью изделия и рабочей поверхностью лекальной линейки невооруженный глаз обнаруживает начиная примерно с 1,5...! мкм. Угловая погрешность, вносимая зоной просвета, тем больше, чем короче протяженность контакта изделия и угольника. При ширине контакта З...5мм зона невидимого просвета может достигать 4 мкм. Если же при этом обе контактируемые поверхно­сти не доведенные, а шлифованные, невидимый просвет может до­ходить до 6 мкм.

Для более точной оценки просветов, превышающих невиди­мую зону, применяют так называемый образец просвета.

Просвет, ширину которого предстоит оценить, сравнивают на глаз с набором аттестованных просветов и по идентичности щелей определяют его размер. При достаточном навыке и наличии ле­кальной поверхности у линейки такую оценку можно выполнить с погрешностью порядка 1...1.5 мкм при малых просветах (до 5 мкм) и 2...3 мкм при больших просветах (до 10 мкм). Для просвета свы­ше 10 мкм этот метод неприменим. При просветах от 20 мкм и бо­лее можно пользоваться щупами.

Для оценки просветов от 5 до 20 мкм применяют концевые меры длины. Если, например, требуется определить отклонение угла от 90° по угольнику, на одну из сторон измеряемого угла кла­дут концевую меру 1 (рис. 3.44), к которой подводят до упора уголь­ник. Далее, пользуясь другими концевыми мерами 2 как щупами,

определяют расстояние между верхней частью рабочей поверхности угольника и стороной измеряемого угла. При этом меру 2 можно по­добрать по ощущению ту­гого контакта между из­делием и угольником или на основе предельно­го метода. Этот метод за­ключается в том, что под­бирают две меры с минимальной дискретно-

Рис. 3.44. Измерение угла с помощью^стью; °Д^{на из них} входит угольника и концевых мер длиныв зазор между угольни-

ком и изделием, а другая нет. Размер зазора можно принять как среднее арифметическое размеров двух плиток. Разность размеров мер 1 и 2 является искомой шириной просвета.

Контроль контактными приборами осуществляется следую­щим образом. На плите укрепляют стойку с прибором, ось которого расположена горизонтально, и упор. К упору подводят угольник так, чтобы при этом измерительный наконечник прибора перемес­тился на некоторое расстояние, после чего устанавливают прибор на нуль или фиксируют отсчет (рис. 3.45). Далее угольник снимают

и на его место ставят измеряемое изделие. Разность отсчетов, по­лученных при контакте прибора с угольником и изделием, отнесенная к расстоянию А между осью измерительного наконечника и рабочей поверхностью плиты, принимают за отклоне­ние угла изделия.

Точность измере­ния углов с помощью жесткой угловой меры

зависит в первую очередь от точности угла меры, с которым срав­нивают угол изделия, или от точности определения его действи­тельного значения. В последнем случае в результат измерения вно­сят поправку, равную отклонению действительного значения угла меры от номинального со знаком, обратным этому отклонению. Кроме того, точность результата измерения зависит от точности прибора, правильности базирования изделия и т.д.

Для одновременного контроля размеров конуса (наружного и внутреннего) применяются конусные калибры, которые изготовля­ют в комплекте.

Контроль изделий калибрами является комплексным, по­скольку проверяется не только угол конуса, но также и его диаметр в расчетном сечении по положению калибра относительно изделия вдоль оси. Для этой цели на поверхности калибра имеются две ог­раничительные линии (соответственно уступ на калибре-втулке).

Угол конуса деталр! проверяют по прилеганию поверхности калибра к поверхности проверяемой детали. Для этого калибр тща­тельно вытирают от пыли, масла и наносят на его конусную по­верхность слой краски (берлинской лазури), равномерно распреде­ляя ее по всей поверхности. Затем калибр осторожно вставляют или надевают на проверяемую деталь (также заранее тщательно про­тертую) и поворачивают его на 2/3 оборота вправо и влево.

Если конусность калибра и проверяемой детали совпадает, краска будет стираться равномерно по всей образующей калибра. По доле стертой и оставшейся краски судят о годности детали по конусности. Толщина равномерно наносимого слоя краски — 0,002...0,01 мм. Предельная погрешность этого метода измере­ния — 20... 24".

Сопрягаемые конусные детали рекомендуется контролиро­вать калибрами одного комплекта, так как при использовании ка­либров, взятых из различных комплектов, проверяемые детали мо­гут показать неудовлетворительную прилегаемость при сопряжении, хотя каждая в отдельности будет годной.

При использовании конусных калибров необходимо следить, чтобы на их рабочих поверхностях и поверхностях контролируемых деталей отсутствовали различные забоины, царапины и т.д.

Для измерения внутренних конусов и клиновидных пазов применяют аттестованные шарики или цилиндры.

Приборами массового применения для деталей машин, реа­лизующими гониометрическую схему измерения углов, являются угломеры. На каждую сторону измеряемого угла накладывают «без просвета» плоские грани линеек угломера. Обе линейки шарнирно соединены друг с другом. Одна из них связана с указателем, дру­гая — с угломерной шкалой, имеющей общую ось с осью шарнира. Этот принцип для угломеров различных типов конструктивно реа­лизован по-разному.

При применении тригонометрических схем измерений угол выражают как функцию длины сторон прямоугольного треуголь­ника, измеряемой или воспроизводимой линейными мерами.

Применяют синусные и тангенсные схемы, основанные на измерении или воспроизведении противолежащего измеряемому углу катета (в обеих схемах), гипотенузы (при синусной схеме) или прилежащего катета (при тангенсной схеме).

Для небольших углов (примерно до 15°) обе схемы по точно­сти практически равноценны, но для больших углов погрешность измерения может быть значительной и здесь предпочтительна тан-генсная схема.

Поскольку при применении тригонометрических устройств по значениям синусов или тангенсов определяют углы или размеры линейных отрезков, из которых составляют соответствующую изме­рительную схему, необходимо пользоваться таблицей тригономет­рических функций. От того, сколько значащих цифр содержат таблицы для каждого значения угла, зависит точность его опреде­ления.

Для практических измерений достаточно пяти значащих

цифр,

При измерениях малых углов тригонометрическими устрой­ствами синусная и тангенсная функции практически равны самим

углам, поэтому для этих случаев важен вывод о том, что точность этих методов зависит главным образом от точности измерения ма­лого катета.

Типичными примерами реализации тригонометрических ме­тодов измерений углов являются измерения с помощью так назы­ваемых синусных линеек и координатные методы.

Для угловых измерений и делительных работ при разметке и обработке деталей применяют оптические делительные головки.