VII. Измерение основных элементов резьбы на инструментальном микроскопе

До измерения элементов резьбы необходимо произвести выверку положения оси измеряемого изделия.

А. Выверка положения оси измеряемого изделия. Ось измеряемого изделия должна быть параллельна горизонтальной (продольной) линии, являющейся продолжением горизонтальной линии центрального креста окулярной головки (рис.6б). Это необходимо для правильного определения параметров резьбы и, в первую очередь, углов наклона боковых сторон профиля.

Рис. 5 Микропара инструментального микроскопа. Отсчет 24,025 мм

а) б)

Рис. 6

А) Угломерная окулярная головка. Б) Поле зрения основного окуляра 2 (штриховая сетка с центральным крестом) в) Поле зрения угломерного окуляра 4.

Рис.7. Положение центрального креста окулярной головки при измерении среднего диаметра резьбы и правой половины угла профиля

Рис. 8. Измерение шага резьбы (на 10 шагах) по правым и левым сторонам профиля.

Для выверки положения оси центров, а следовательно, и оси детали в центрах устанавливают контрольный валик. Контрольный валик имеет длину 100-200 мм, отклонение от прямолинейности его образующих не превышает 0,002 мм. Последовательность выверки следующая:

а) образующую валика (лучше ту, которая ближе к стойке прибора) вводят в поле зрения с помощью микровинта поперечной подачи 8 (рис. 4а).

б) изображение фокусируют до необходимой резкости маховичком 11, а затем поворотом кольца 12.

в) вращением маховичка 3 градусную шкалу окулярной головки, видимую в окуляре 4, устанавливают на нулевое значение.

г) с помощью микровинтов 7 и 8 центральный крест окулярной головки устанавливают по выбранной образующей валика на расстоянии 5-10 мм от левого торца.

д) перемещая стол влево, (вправо он будет перемещаться сам – под действием пружины) наблюдают за положением центрального креста относительно образующей валика. Центральный крест окулярной головки должен перемещаться точно по образующей контрольного валика. Если крест уходит в сторону, то поворачивают стол с помощью маховичка 9 в нужное положение, затем закрепляют стол в этом положении стопором 18.

Б. Измерение элементов резьбы болта.

а) Измерение среднего диаметра болта d₂

Устанавливают измеряемую деталь (болт) в центра вместо контрольного валика. Измерения проводят, используя координатный метод. Предварительно выбирают одну из сторон профиля резьбы (правую или левую) по которой будет производиться первый отсчет. Затем сетку окулярной головки поворачивают до положения, при котором группа параллельных штриховых линий будет параллельна выбранной стороне профиля резьбы. Далее, перемещая микровинтом стол с деталью, устанавливают перекрестие центрального креста сетки в поле зрения микроскопа примерно (на глаз) на середине боковой стороны профиля (рис.7; 8.1; 8.2) и производят первый отсчет по шкалам микровинта поперечных перемещений 8 (рис. 4а). Перемещая этим микровинтом стол (в поперечном направлении) добиваются пересечения перекрестия центрального креста с профилем на другой стороне болта и производят второй отсчет по шкалам микровинта. Средний диаметр вычисляют как разность этих отсчетов. Принцип снятия отсчета следующий:

За один оборот микровинта его смещение в осевом направлении составляет 1 мм (так как шаг микровинта равен 1 мм), миллиметровая шкала нанесена на неподвижном стебле параллельно оси микровинта (указателем служит край вращающегося барабана и учитывают всегда меньшее из двух значений, между которыми располагается этот край). Шкала долей миллиметра (ее цена деления равна 0,005 мм) нанесена на скосе барабана, а указателем служит линия, параллельная оси микровинта, вдоль которой нанесена миллиметровая шкала. Отсчет определяется как сумма показаний по миллиметровой шкале и шкале долей миллиметра (см. рис. 5).

Рис 8.1. Положения центрального креста окулярной головки при измерении среднего диаметра резьбы на микроскопе

Рис. 8.2. Варианты расположения пар точек визирования (а – а', b – b', c – c') при измерении среднего диаметра резьбы на микроскопе

Рис. 8.3. Возникновение систематической погрешности при измерении среднего диаметра резьбы на микроскопе

Так как для снятия первого отсчета перекрестие устанавливалось на середину боковой стороны профиля примерно (на глаз), то в этом случае для того, чтобы измерить средний диаметр для снятия второго отсчета стол можно перемещать только в поперечном направлении (нельзя перемещать стол продольно, а также поворачивать деталь в центрах). Пояснить это можно с помощью рис.8.2., где показаны варианты расположения пар точек визирования, дающие одинаковые значения d₂ при соблюдении вышеприведенных условий.

Однако, всегда имеет место отклонение от перпендикулярности оси резьбы и линии поперечного перемещения стола (несмотря на проведение описанной ранее регулировки). По этой причине значение среднего диаметра (d_2лев), полученное с использованием левых сторон профиля резьбы, окажется больше истинного значения на величину , а значение, полученное с использованием правых сторон (d_2прав), - меньше на эту же величину (см. рис. 8.3).

Данная систематическая погрешность может быть устранена простейшей математической обработкой результатов измерений, а именно: вычислением среднего диаметра как среднего арифметического результатов измерений по правым и левым сторонам профиля резьбы.

Тогда:

а_лев, в_лев; а_пр, в_пр – точки визирования в случае, если линия поперечного перемещения стола перпендикулярна оси резьбы;

а_лев, в'_лев; а_пр, в'_пр – точки визирования в случае, если линия поперечного перемещения стола неперпендикулярна оси резьбы.

Из вышесказанного следует, что необходимо провести два измерения среднего диаметра (по правым и левым сторонам профиля резьбы). Перед каждым измерением сетку в поле зрения микроскопа поворачивают в нужную сторону (правую или левую) для установки штриховых линий параллельно выбранной стороне профиля резьбы.

Если средний диаметр измеряемой резьбы превышает 25мм – длину хода микрометрического винтового механизма поперечной подачи стола, то первый отсчет производят при визировании на сторону измеряемой детали, противоположную от наблюдателя, перемещение стола для снятия второго отсчета производят вручную (не пользуясь микровинтом), а задают величину перемещения с помощью концевых мер длины. При этом стол вручную отводят от микровинта и, удерживая его в этом положении, в образовавшийся зазор между торцем микровинта и упорной площадкой стола устанавливает концевую меру нужного размера, затем стол отпускают. Дальнейшее совмещение перекрестия сетки с боковой стороной профиля резьбы производят с помощью микровинта, после чего снимают второй отсчет по шкалам микровинта. В этом случае средний диаметр (d_2лев или d_2npaв) вычисляют по одной из формул:

d₂ = L – (N1 – N2) – если первый отсчет по шкалам микровинта больше второго;

d₂ = L + (N2 – N1) – если второй отсчет по шкалам микровинта больше первого,

где L – номинальный размер концевой меры;

N1 - первый отсчет по шкале микровинта;

N2 - второй отсчет по шкале микровинта;

Например: первый отсчет равен 5,025. Далее стол перемещают с использованием концевой меры 15 мм. Если перекрестие вышло за пределы профиля резьбы на противоположной стороне болта, то средний диаметр болта d₂ меньше, чем 15 мм. Следует переместить стол с помощью микровинта 15 до пересечения перекрестия центрального креста с границей профиля резьбы и произвести второй отсчет. Например: второй отсчет равен 4,695. Тогда,

d₂ = 15  (5,025  4,695) = 14,670 мм.

Если перекрестие не дошло до границы профиля резьбы на противоположной стороне болта, то средний диаметр d₂ больше, чем 15 мм. Если второй отсчет по микровинту составит 5,075, то

d₂ = 15 + (5,075  5,025) = 15,05 мм.

Для того чтобы устранить влияние на результаты измерения, остаточного перекоса оси болта (оставшегося после выверки с помощью контрольного валика) измерение среднего диаметра болта нужно осуществить по правым и левым сторонам профиля, а за действительное значение принять среднее арифметическое полученных результатов:

б) Измерение внутреннего диаметра болта d₁

Проверяют установка градусной шкалы окулярной головки на нуль. Горизонтальную линию центрального креста окулярной головки устанавливают по впадинам резьбы болта. Производят первый отсчет по микровинту 8. После перемещения стола (с установкой или без установки концевой меры) до совпадения горизонтальной линии центрального креста с впадинами резьбы на другой стороне болта производят второй отсчет.

Определение размера d_{1действ} производят один раз.

в) Измерение наружного диаметра болта d

Маховичком 3 (рис.4а) устанавливают градусную шкалу на нулевое деление. Горизонтальную линию центрального креста окулярной головки устанавливают по вершинам болта. Производят первый отсчет по микровинту 8. После перемещения стола (с установкой или без установки концевой меры) при совпадении горизонтальной линии центрального креста с вершинами резьбы на другой стороне болта производят второй отсчет.

Определение размера d_действ производят один раз.

г) Измерение шага резьбы болта Р

Близко к левому краю резьбы (примерно, на втором или третьем витке) устанавливают перекрестие центрального креста окулярной головки на середине боковой стороне правого профиля, а пунктирную линию креста вращением маховичка 3 (рис.4а) совмещают с правым профилем (рис. 7). Производят первый отсчет по микровинту 7 (рис. 4а).

Внимание! После снятия первого отсчета нельзя осуществлять никаких других перемещений стола, кроме как микровинтом 7 (рис. 4а) продольной подачи, а также поворачивать болт в центрах.

Затем собирают блок концевых мер размером, равным номинальному размеру шага резьбы, умноженному на число контролируемых шагов. Необходимо контролировать такое число шагов, которое соответствует нормальной длине свинчивания (для резьбы с крупным шагом нормальной длине свинчивания соответствует семь-восемь шагов). Стол микроскопа рукой отводят влево и на специальную выдвигающуюся подставку устанавливают собранный блок концевых мер. Отпустив стол, определяют положение пунктирной линии креста относительно ближайшей правой стороны профиля. Если пунктирная линия совпадает с профилем, то накопленная погрешность шага Р_пр = 0, если не совпадает, то величина, на которую необходимо переместить стол с помощью микровинта 7 до их совпадения (после совпадения - производят второй отсчет), и определит величину накопленной погрешности шага. Поскольку знак погрешности нас в данном случае не интересует, то из большего отсчета вычитаем меньший.

Например: 1-ый отсчет равен 9,625; 2-ой отсчет равен 9,580,

тогда Р_пр = 9,625  9,580 = 0.045

Для исключения влияния остаточного перекоса детали в горизонтальной плоскости на результаты измерения шага резьбы (оставшегося после выверки с помощью контрольного валика) осуществляют аналогичное измерение шага и по левым сторонам профиля (рис. 8), а за действительное значение накопленной погрешности шага принимают их среднее арифметическое:

д) Измерение угла наклона боковой стороны профиля резьбы /2

Перекрестие центрального креста окулярной головки устанавливают на середине правой боковой стороны профиля, а штриховую линию креста одновременно устанавливают как можно более точно по правой боковой стороне профиля (рис. 7). Для этого нужно, чтобы просветы между штриховой линией креста и боковой стороной профиля около вершины и около впадины профиля были одинаковыми.

Отсчеты по угломерной шкале при измерении углов наклона:

а) правой стороны профиля; б) левой стороны профиля

Затем отсчитывают значение угла наклона правой боковой стороны профиля резьбы непосредственно по градусной шкале, видимой в окуляре 4 (рис. 4а), пример поля зрения окуляра 4 приведен на рис. 9а.

/2_пр = 2943

Аналогично производят установку перекрестия по левой боковой стороне профиля и отсчитывают значение угла наклона левой боковой стороны профиля резьбы, пример поля зрения окуляра 4 приведен на рис. 9б.

/2_лев = 360  33053 = 297

Погрешности угла наклона правой и левой сторон профиля определяют следующим образом:

/2_пр = 2943  30 =  17; /2_лев = 297  30 =  53