Калибры

КалибрыКАЛИБРЫ, бесшкальные мерительные инструменты, служащие для контроля размеров, форм и взаимного расположения частей изделий путем сравнения последних с ними. В сравнении с другими мерительными инструментами калибры, а в частности предельные калибры, позволяют производить даже малоопытному персоналу гораздо более точные, быстрые и, что очень важно, совершенно объективные измерения, почему они и вытесняют в последнее время все другие виды измерительного инструмента, особенно в массовом производстве. Их недостатком является необходимость наличия значительного числа калибров, т. к. для каждого диаметра и каждой посадки необходимо наличие 2 предельных калибров для вала и 2 - для отверстия.

Калибры разделяются на 2 большие группы - нормальные и предельные калибры. Первые представляют собой обычно негатив подлежащей измерению части (т. е., например, для вала - отверстие, для отверстия - вал, для конуса - втулка, для гайки - болт),имеющий в точности требуемый чертежом номинальный размер. 

Измерение совершается в этом случае сравнением контролируемого предмета с калибром и основывается исключительно на опытности и тонкости чувств контролирующего. Способ этот, как требующий высокой квалификации контролирующего и, что самое важное, в значительной мере субъективный, в настоящее время применяется почти исключительно для проверки рабочих калибров. Тем большее распространение получили предельные калибры, состоящие для каждого размера и посадки из двух калибров, причем один имеет минимальные, а другой максимальные допустимые для данной части размеры; ясно, что через один из этих калибров испытуемый предмет должен свободно проходить и задерживаться на другом. Тот из калибров, через который предмет должен проходить, называется проходным калибром и обозначается знаком +,«годно», «gut» (нем.), «go» (англ, и амер.); другой же, через который не должен проходить предмет, прошедший уже через проходной, называется браковочным калибром: знак —, «брак», «Aussch.» (нем. Ausschuss), «Not go» (англ, и амер.); по внешнему виду браковочные калибры отличаются более короткими мерительными поверхностями и обычно еще окраской в какой-либо яркий цвет (по DIN - ярко-красная полоса). По роду работы и по связанной с ним точности изготовления, абсолютной величине допусков и допускаемому износу калибры делятся на рабочие, приемочные (калибры браковщика), контрольные и справочные или образцовые. К разряду рабочих калибры относятся: калибры, употребляемые непосредственно рабочими для обмера изделий при их изготовлении, калибры, употребляемые цеховыми браковщиками или контролерами для проверки изготовленных рабочими изделий - калибры браковщика, а также те, которыми пользуются заказчики для поверки принимаемых изделий - калибры приемщика. Рабочие калибры в процессе работы меняют свои размеры вследствие естественного изнашивания и по причинам случайного характера (например, удары); поэтому необходимо периодически поверять правильность их размеров. Для этой цели служат другие калибры, называемые контрольными. В свою очередь контрольные калибры также периодически поверяются при помощи специальных приборов (оптиметр, измерительная машина), градуируемых измерительными плитками и вообще концевыми мерами. В некоторых случаях контрольные калибры могут быть поверяемы непосредственно при помощи особых справочных калибров или для калибров особых форм - заводскими образцовыми калибрами. Рабочие калибры, контрольные калибры и заводские образцы образуют категорию калибров, называемую производственными мерами.

Рабочие калибры для обмера валовПо постановлению президиума ВСНХ СССР, все справочные калибры, применяемые на заводах и в мастерских для поверки правильности производственных мер, а также для градуировки измерительных машин, подлежат обязательной периодической поверке через каждые 12 месяцев в Главной палате мер и весов или в местных поверочных палатах мер и весов. Если заводы и мастерские не имеют в своем распоряжении справочных калибров, они обязаны периодически представлять для поверки в одно из названных выше учреждений свои контрольные калибры. Срок периодической поверки контрольных калибров установлен в 6 месяцев. Изложенная выше классификация калибров утверждена в 1927 г. президиумом ВСНХ СССР. С некоторыми видоизменениями она применяется во всех странах Европы и Америки.

В СССР еще не установлено стандартов калибров ни со стороны формы, ни со стороны размеров, ни со стороны обозначений. Имеется лишь проект стандартов, разработанный Главной палатой мер и весов и относящийся к допускам на неточность изготовления калибров рабочих, калибров приемщика и контрольных калибров, а также к допускам на износ рабочих калибров. Поэтому дальнейшее изложение основано преимущественно на нормах германской промышленности (DIN), причем оно охватывает исключительно калибры для гладких изделий.

Рабочие калибры для обмера отверстийРабочие калибры для обмера валов имеют форму скоб; форма различных предельных скоб указана на фиг. 1, А—Г. Скобы, служащие для обмера валов диаметром не свыше 100 мм, имеют форму, показанную на фиг. 1, А. На одной стороне скобы обозначены: номинальный размер вала, обозначение посадки, верхний и нижний пределы допусков, а также слова «годно» или «брак», на каждой из обеих скоб соответственно. На другой стороне помещается название фирмы и нормальная температура(20°С). Браковочная скоба окрашивается по внутренней стороне в ярко-красный цвет. Скобы различных классов точности различаются между собой по основной окраске: скобы первого класса окрашены в ярко-синий цвет, второго класса - в черный, третьего - в желтый, четвертого - в зеленый. Для обмера валов диаметром свыше 100 мм применяются обычно комплекты, состоящие из двух ординарных скоб (фиг. 1, Б и В). Кроме того, употребительны скобы, дающие в одном целом как приемный, так и браковочный размеры (фиг. 1, Г). При контроле ставят калибр отверстием на вал; при этом проходная скоба должна легко надеваться на вал без усилия под действием своего веса, браковочная же скоба должна, в крайнем случае, только «закусывать» вал.

Калибры браковщика для обмера валов представляют собою те же рабочие скобы, но с проходной стороной, изношенной до половины установленного допуска на износ; это устраняет возможность браковки изделий вследствие расхождения в размерах калибров, не выходящего за пределы установленных допусков.

Калибры приемщика для обмера валов по форме вполне совпадают с рабочими скобами и имеют те же обозначения. Внешним отличием калибров приемщика от рабочих калибров являются полоски белого цвета.

Рабочие калибры для обмера отверстий бывают трех различных форм. При номинальном размере отверстий не свыше 100 мм они представляют собою две пробки, насаженные на соединительную ручку (диаметр 30—70 мм) либо составляющие с этой ручкой одно целое (диаметр 1—30 мм); рифленая ручка имеет односторонний плоский срез, на котором помещены обозначения, аналогичные тем, какие имеются на скобах (фиг. 2, А). Для распознавания класса точности, на ручке сделана со стороны браковочной пробки заточка, которая и окрашивается в соответствующий цвет (ярко-синий, черный, желтый или зеленый). Для обмера отверстий диаметров 100—250 мм применяются плоские калибры, согласно фиг. 2, Б и В, по два калибра для каждого размера и посадки. Измерительные цилиндрические поверхности плоских калибров вышлифовываются на концах самой пластины калибра или на специальных плитках, вставляемых в пластину с двух сторон. На пластине браковочного калибра делается полоса ярко-красного цвета. Для распознавания классов точности, пластины окрашиваются в соответствующий цвет. Для обмера отверстий, имеющих номинальный диаметр свыше 260 мм, применяются особые концевые меры или штихмасы, причем служащие для измерений концы их отшлифованы по шаровой поверхности; для каждого размера и посадки требуются два штихмаса (фиг. 2, Г). Оба штихмаса м. б. соединены специальным держателем в один калибр (фиг. 2, Д). Необходимые обозначения делаются на цилиндрической поверхности штихмасов или на соединяющей их ручке. Проходной штихмас имеет, кроме того, одну специальную заточку в виде шейки, которая окрашивается в соответствующий классу точности цвет. Браковочный штихмас имеет две шейки, из которых одна окрашена в цвет класса точности, а другая в ярко-красный цвет.

Калибры браковщика для обмера отверстий представляют собою те же рабочие калибры (пробки, пластины и штихмасы), но изношенные до половины установленного допуска на износ.

Калибры приемщика для обмера отверстий по форме вполне совпадают с рабочими пробками, пластинами и штихмасами, имеют те же обозначения и отличаются белыми полосками.

Для поверки рабочих скоб служат нормальные измерительные шайбыКонтрольные калибры. Для поверки рабочих скоб служат нормальные измерительные шайбы. Для скобы каждого номинального размера и посадки берутся три измерительные шайбы: одна - для поверки размеров проходной стороны новой, не изношенной скобы (должна туго проходить в новую скобу), вторая - для поверки размеров проходной стороны совершенно изношенной скобы (не должна еще проходить в изношенную скобу) и третья - для поверки размеров браковочной стороны (должна туго проходить в скобу). Приемная сторона скобы считается годной до тех пор, пока расстояние между измерительными поверхностями не увеличится вследствие износа до такой степени, что вторая измерительная шайба сможет пройти между ними. Измерительные шайбы имеют форму, которая показана на фиг. 3 (А - для диаметров 3—18 мм, Б - для диаметров 18—100 мм и В - для диаметров 100—260 мм). Для поверки рабочих скоб диаметром  > 260 мм служат штихмасы со сферическими концами. Все контрольные калибры, применяемые для поверки рабочих скоб, имеют распознавательный знак «Р» (Priiflehre), обозначение номинального размера, знак класса точности и пригонки, надписи «годно» или «брак», название фирмы и обозначение нормальной температуры (20°С). Кроме того, на контрольном калибре, служащем для поверки размеров проходной стороны новой скобы, проставляется приемный допуск с соответствующим знаком  + или —; на контрольном калибре, служащем для установления предела износа проходной стороны рабочей скобы, проставляется размер приемного допуска с соответствующим знаком, а также допустимый размер износа без знака; наконец, на контрольном калибре, служащем для поверки размеров браковочной стороны скобы, проставляется размер браковочного допуска. Окраска по классам точности делается только на контрольных штихмасах, аналогично тому как это принято делать на рабочих.

Для поверки рабочих предельных пробок, рабочих плоских калибров и рабочих штихмасов применяются контрольные скобы. В этом случае подход к установлению методики поверки рабочих калибров иной, чем в случае поверки рабочих скоб. Дело в том, что размер браковочной стороны скобы возможно изменить умышленно, поэтому постоянный контроль его безусловно необходим. Что же касается пробок или плоских калибров, то их размеры невозможно изменить так, чтобы этого нельзя было обнаружить простым осмотром. Т. о., по предыдущему, для пробок и плоских калибров следовало бы применять две, а для рабочих штихмасов все три контрольные скобы. DIN предусматривают, однако, для всех рабочих калибров, применяемых для обмера отверстий, всего лишь одну контрольную скобу, а именно - служащую для установления предела износа. Такая скоба имеет форму нормальной скобы; обозначения на ней делаются аналогично таковым на контрольных измерительных шайбах. Контрольные скобы окрашиваются в соответственный классу точности цвет.

Допуски на неточность изготовления и на износ рабочих калибров. Рабочие калибры, как и все другие предметы массового изготовления, не м. б. изготовлены абсолютно точными, да это и не является необходимым, поскольку требования технической точности д. б. приведены в соответствие с соображениями экономического характера. Поэтому нормы предусматривают для рабочих калибров определенные допуски на неточность изготовления при условии, что размер допуска на неточность изготовления калибров не может отозваться на характере посадки; допуски калибров не должны без необходимости удорожать производство и пользование ими. Главная палата мер и весов в разработанном ею проекте принимает за основу следующие приблизительные соотношения между допусками для рабочих калибров и допусками для изделий: а) в первом и втором классах точности для скоб 1/3, для пробок, плоских калибров и рабочих штихмасов – 1/4, б) в третьем классе для всех рабочих калибров - 1/5, в) в четвертом для всех рабочих калибров – 1/8. Расположение этих допусков во всех случаях дается в сторону, противоположную износу. Т. о., проходная сторона пробки или плоского калибра получает допуск на неточность изготовления с знаком +, а проходная сторона скобы допуск со знаком —. Что же касается браковочной стороны пробки или скобы, то здесь допуск на неточность изготовления, равный допуску для приемной стороны, располагается поровну в обе стороны от номинального размера скобы.

Калибры непрерывно изнашиваются в процессе работы и потому д. б. часто, и по возможности периодически, проверяемы.

Кроме допусков на неточность изготовления, необходимо установить также допуски на износ рабочих калибров для валов и отверстий. Главная палата мер и весов в своем проекте приняла за основу следующие приблизительные соотношения между допусками на износ калибров и допусками на неточность изготовления самих изделий: а) в первом и втором классе точности – 1/4, б) в третьем классе - 1/5, в) в четвертом - 1/7; самые допуски Главная палата мер и весов располагает поровну в обе стороны от номинального размера изделия, с учетом его допуска. В этом отношении Главная палата разошлась как с нормами германской промышленности, согласно которым допуск на износ располагается целиком в сторону области допусков на пригонку, так и с английскими и американскими нормами, где допуск на износ располагается целиком в области допусков на неточность изготовления отверстия или вала. Расположение допусков на неточность изготовления и на износ рабочих калибров относительно допусков самого изделия схематически изображено на фиг. 4, А. - для калибра отверстия, и Б. - для калибра вала.

Допуски на неточность изготовления калибров

Номинальные размеры калибров приемщика и их допуски на неточность изготовления. Калибры приемщика получают специальные размеры, отличные от рабочих калибров. Эти размеры выбираются с тем расчетом, чтобы через калибры приемщика могли пройти по возможности почти все предметы, принятые уже по рабочим калибрам и калибрам браковщика как новым, так и изношенным. В силу этого проходной стороне калибра приемщика необходимо давать в случае пробок наименьший и в случае скоб наибольший размер вполне изношенного рабочего калибра, а браковочной стороне - наибольший для пробки и наименьший для скобы размер браковочного рабочего калибра, с учетом допусков на неточность изготовления. При этом, конечно, приходится считаться с допусками на неточность изготовления калибров приемщика; эти допуски берутся равными по величине допускам на неточность рабочих калибров, причем им дается симметричное расположение по отношению к номинальным размерам калибров приемщика (фиг. 5, А и Б).

Допуски на неточность изготовления контрольных калибров. При установлении допусков на неточность изготовления контрольных калибров исходят из следующих соображений. Контрольные калибры при поверке ими рабочих калибров позволяют лишь констатировать, выходит ли рабочий калибр за пределы установленных допусков или нет. Т. к. при полном совпадении размеров обоих калибров контрольный калибр не пройдет через рабочий, то всегда приходится допускать некоторый зазор для того, чтобы измерение было возможным. С другой стороны, размер допуска на неточность изготовления контрольных калибров должен быть меньше соответствующего допуска для рабочих калибров; контрольным калибрам допуск на износ не дается. В Германии были проделаны большие экспериментальные исследования по вопросу о допусках на неточность изготовления контрольных калибров. Результаты этих работ привели к установлению допусков, которые приняты также Главной палатой мер и весов. Что касается расположения допусков на неточность изготовления контрольных калибров, то здесь приняты следующие положения. В первом контрольном калибре, служащем для поверки размеров нового, неизношенного рабочего калибра, допуск откладывается от наибольшего размера рабочего калибра отверстия и от наименьшего размера рабочего калибра вала целиком в одну сторону, в направлении хода изнашивания калибра. Т. о., в первом случае допуск берется со знаком —, а во втором со знаком +. При таком расположении допуска исключается возможность признания годными рабочих калибров с размерами большими против наибольшего допустимого. Во втором и третьем контрольном калибрах допуски располагаются симметрично по отношению к тому же самому пределу, который является средним и для допуска рабочего калибра.

Материал для изготовления калибров должен иметь тот же коэффициент расширения, как железо и сталь, т. к. изготовляемые по калибрам изделия бывают б. ч. из этих материалов; твердость материала д. б. достаточно большая, во избежание слишком быстрого износа; кроме того, материал должен обладать стойкостью против химического действия кислорода, углекислоты и водяного пара, имеющихся в воздухе, и пота рук. Обычно для изготовления калибров применяются машиноподелочная, высокоуглеродистая и специальные стали с различным содержанием марганца и хрома.

Тепловая обработка калибров имеет целью получить максимальную твердость у измерительных поверхностей, оставляя в то же время незакаленным тело калибров. Т. о. избегается-коробление калибров и уменьшается опасность поломки их во время работы вследствие хрупкости. В некоторых случаях применяется также цементация стали. Температура нагрева, время выдержки при определенной температуре, условия закалки и отпуска - всецело зависят от сорта выбранной стали. В качестве примера можно привести следующий способ тепловой обработки калибров, применяемый на одном крупном американском заводе. После обработки со всех сторон с припуском в 1,5 мм, калибры нагревают до 750°С в муфельной печи обычного типа и закаливают в масле. Благодаря низкому содержанию углерода (между 0,15% и 0,20%) сталь после закалки остается мягкой, поэтому дальнейшая механическая обработка калибров с желаемой степенью точности выполняется без труда. После обработки калибры подвергаются цементации. При температуре 850°С они лежат в печи в течение часа и более, в зависимости от желательной глубины слоя цементации, и затем охлаждаются вместе с печью. Наконец, калибры снова нагревают до 780°С и закаливают погружением в масло, после чего отпускают, шлифуют и притирают. Последние две операции не должны производиться непосредственно после отпуска. Закаленный калибр, даже отпущенный после закалки, претерпевает в течение долгого времени довольно значительные изменения своих размеров, пока эти последние не установятся окончательно. Поэтому необходимо выдержать отпущенный калибр в течение нескольких месяцев, чтобы дать внутренним напряжениям исчезнуть или, по крайней мере, дойти до минимума. Однако различными приемами искусственного старения можно существенным образом уменьшить этот срок.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 9 - 1929 г.

Еще по теме: