ПОВЕРКА ПРИЗМАТИЧЕСКИХ МЕР ПЛОСКОГО УГЛА

ПОВЕРКА ПРИЗМАТИЧЕСКИХ МЕР ПЛОСКОГО УГЛА

1. Цель работы: изучить методику поверки и приобрести практические навыки проведения поверки призматических мер плоского угла.

2. Задачи:

• определить погрешности угловых мер;
• дать заключение о годности мер.

3. Методика поверки

Поверка угловых мер проводится согласно МИ 1758-87. Меры плоского угла призматические. Рекомендации. Методика поверки.

3.1. Условия поверки и подготовка к ней

Если угловые меры поступают в лабораторию, то их выдерживают в упаковке не менее 18 ч. После этого меры распаковывают, удаляют смазку и промывают авиационным бензином марки Б-70 по ГОСТ 1012-72, протирают чистой салфеткой из хлопчатобумажной ткани.

Рабочие поверхности стеклянных пластин ПИ120 за 5-6 ч. до притирания к ним мер протирают ватой, смоченной спиртом по ГОСТ 18300-72, и сухой салфеткой. После промывания меры выдерживают на рабочем месте не менее 5 ч.

Температура в помещении при поверке мер должна быть 20±3°С. При поверке образцовых угловых мер температура в течение 1 ч не должна изменяться более, чем на 0,5°С, в течение 12 ч – не более, чем на 2°С. Допускаемая разность температур в двух точках рабочего пространства должна быть не более 1°С. Относительная влажность – 58±20 .

В помещении, где проводят поверку, должна быть предусмотрена возможность затемнения при измерении угловых мер на гониометрах.

При поверке с учебный целями допускается п.3.1. не выдерживать согласно нормативным документам.

3.2. Требования безопасности

Металлические угловые меры промывают бензином в отдельном помещении в вытяжном шкафу с включенной вентиляцией.

В помещении, где промывают меры, запрещается пользоваться открытым огнем, курить, а также применять электронагревательные приборы, пылесосы и полотеры.

Хранить бензин допускается в металлической посуде, плотно закрытой крышкой в объеме, не превышающем дневную потребность.

Гониометр должен быть установлен на прочном лабораторном столе и надежно заземлен.

 3.3. Объект поверки

Согласно ГОСТ 2875-88 меры плоского угла предназначены для пользования в качестве:

рабочих угловых мер для регулирования и настройки угломерных приборов и непосредственного измерения углов промышленных изделий;

образцовых мер для передачи размера единицы плоского угла от первичного эталона рабочим средствам измерения углов.

Меры изготавливаются в виде наборов или отдельными мерами следующих типов:

1. тип – с одним рабочим углом со срезанной вершиной;
2. тип – с одним рабочим углом с острой вершиной;
3. тип – с четырьмя рабочими гранями;
4. тип  правильная многогранная призма.

В работе используются угловые меры 2 типа с одним рабочим углом с острой вершиной, класса точности 1 и 2 (рис.1).

Технические требования

Допустимые отклонения мер от номинальных значений рабочих углов, от перпендикулярности измерительной поверхности к базовой поверхности, от плоскостности измерительных поверхностей не должны превышать значений, представленных в табл. 1 (ГОСТ 2875-88).

Отклонения от номинальных значений рабочих углов определяют между смежными углами.

Твердость измерительных поверхностей угловых мер должна быть не менее 81 HRC3.

Шероховатость поверхности мер устанавливается техническими условиями на меры конкретных типов.

Меры типов 1,2 и 3 должны изготавливаться из стали ШХ-15 или других аналогичных сталей.

Меры типа 4 должны изготавливаться их оптического материала марки С0115М. Допускается изготовление мер из оптического стекла KB и ЛК7 или стали ШХ-15.

Таблица 1

Допустимые отклонения угловых мер от номинальных значений

Безотказная наработка мер типов 1,2 и 3 должна составлять не менее 180 притираний. Полный срок службы мер типов 1,2 и 3 должен быть не менее 2 лет, а мер типа 4 – не менее 10 лет.

3.4. Средства поверки

Поверка угловых мер проводится на гониометре Г5 (рис.2). Гониометр Г5 является оптико-механическим прибором лабораторного типа и позволяет производить следующие измерения:

– измерение углов между плоскими отражающими гранями деталей из твердых прозрачных и непрозрачных веществ;

– измерение пирамидальности призм и другие оптические измерения.

Рис.1 Угловая мера

Основные технические параметры гониометра Г5

Поле зрения труб, не менее, мин        50

Фокусное расстояние объективов зрительной трубы

и коллиматора, мм        400

Разрешающая сила труб (в центре поля зрения)

при установке на бесконечность, сек        3

Цена деления лимба, мин        20

Цена деления шкалы оптического микрометра, сек        1

Цена деления установочного уровня, мин        10

Предел допускаемой погрешности при измерении

угла одним приемом, не более, сек        5

3.5. Устройство гониометра

Гониометр состоит из массивного основания 24 (см. рис. 2) с вертикальной колонкой 28 и коллиматором 3 и осевого устройства с алидадой 19, на которой расположена зрительная труба 14. Последнюю вместе с алидадой можно вращать вокруг вертикальной оси прибора вручную или микрометрическим винтом 22 (после закрепления алидады зажимным винтом 23).

Зрительная труба и коллиматор имеют внутреннюю фокусировку, осуществляемую с помощью маховичков 4, 13 и одинаковые объективы 7, 10 с фокусным расстоянием 400,6 мм. Для фиксации положения установок объективов на бесконечность и величины расфокусировок, трубы снабжены фокусировочными отсчётными шкалами 5,12. Наклон коллиматора и зрительной трубы к горизонтальной оси изменяется котировочными винтами 6 и 11 соответственно.

На верхней части вертикальной оси гониометра установлен предметный столик 8, свободно вращающийся вручную, а после закрепления зажимным винтом 31, он может вращаться вместе с лимбом при неподвижной зрительной трубе, либо совместно с лимбом и зрительной трубой при закреплении зажимного винта 29. С помощью двух винтов 9 столик может быть наклонен и приведен в горизонтальное положение.

На вертикальную ось прибора посажен стеклянный лимб с ценой деления 20 и оцифрованный через каждый градус от 0 до 359°. При включении и выключении рычажком 27 специального механизма, помещенного в корпусе алидады, лимб может вращаться вместе с алидадой и вместе со столиком соответственно, а также самостоятельно относительно алидады и столика маховичком 21.

Шкалу лимба можно наблюдать через окуляр отсчётного устройства 17 при включённом освещении прибора. Выключатель 25 расположен в нижней части основания. Резкость изображения шкалы регулируется вращением оправы окуляра 17.

Оптическая схема отсчётного устройства собрана так, что через окуляр можно наблюдать изображение штрихов двух диаметрально противоположных участков лимба, причём одно изображение прямое, а другое обратное (рис. 12). Кроме того, оптическая схема позволяет перемещать эти изображения друг относительно друга, оставляя в покое как лимб, так и алидаду со зрительной трубой. Это перемещение измеряется при помощи оптического микрометра, цена деления шкалы которого равна 1”.

Общий вид гониометра Г5 (зрительная труба справа)

Рис.2 Общий вид гониометра Г5 (зрительная труба слева)

3. 6. Правила снятия отсчёта на гониометре

Рис.3 Поле зрения отсчетного микроскопа

В левом окне наблюдаются изображения диаметрально противоположных участков лимба и вертикальный индекс для отсчета градусов, в правом окне — деления шкалы оптического микрометра и горизонтальный индекс для отсчета минут и секунд.

Чтобы снять отсчет по лимбу, необходимо повернуть маховичок 49 оптического микрометра (рис. 2) настолько, чтобы верхние и нижние изображения штрихов лимба в левом окне точно совместились.

Число градусов будет равно видимой ближайшей левой от вертикального индекса цифре. Число десятков минут равно числу интервалов, заключенных между верхним штрихом, который соответствует отсчитанному числу градусов, и нижним оцифрованным штрихом, отличающимся от верхнего на 180°.

Число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра в правом окне по левому ряду чисел.

Число десятков секунд — в том же окне по правому ряду чисел.

Число единиц секунд равно числу делений между штрихами, соответствующими отсчету десятков секунд, и неподвижным горизонтальным индексом. Положение, показанное на рис. 3, соответствует отсчету 0˚15΄57″.

4. Подготовка гониометра к работе

4. 1. Установка зрительной трубы на бесконечность

4. 1. 1. Включите гониометр тумблером "сеть" 25 (рис.2).

4.-1. 2. Вращением оправы окуляра 16 (рис. 2) добейтесь изображения отсчётного креста в поле зрения окуляра.

4. 1.3. Установите зрительную трубу маховичком 13 по фокусировочной шкале 5 на отметку ∞. Затем приложите к оправе плоскопараллельную стеклянную пластинку. Медленно вращая маховичек 13 влево вправо добейтесь максимальной резкости изображения светящегося креста автоколлимационной сетки.

4. 2. Установка визирной оси зрительной трубы и плоскости предметного столика перпендикулярно оси вращения прибора

4. 2. 1. На столик гониометра установите торцевой гранью контрольную плоскопараллельную стеклянную пластинку так, чтобы её плоскость была перпендикулярна оси одного из винтов 9 (рис.2, 4).

4. 2. 2. Застопорите зрительную трубу винтом 23 и, отключив зажимной винт 29, поверните предметный столик так, чтобы ось зрительной трубы была перпендикулярна плоскости пластинки. Медленно поворачивая столик вправо и влево относительно выбранного положения, найдите светящийся автоколлимационный крест. Если креста нет, поверните на пол оборота винт 9, тот, ось которого перпендикулярна плоскости пластинки, и вновь повторите поиск автоколлимационного креста до его появления.

4. 2. 3. Совместите светящийся автоколлимационный крест с отсчетным крестом окуляра (винт 9 смещает этот крест вверх- вниз, поворот столика смещает крест вправо-влево). Снимите отсчёт по отсчетному микроскопу 17 (смотри пункт 3. 5 ).

4. 2. 4. Поверните столик на 180 . Контролируйте поворот по отсчетному микроскопу. Показания должны измениться на 180°.

i

4. 2. 5. Проверьте совпадение по вертикали перекрестия сетки окуляра с автоколлимационным изображением, полученным от другой поверхности пластинки. Несовпадение перекрестия исправьте так : половину интервала выберите наклоном трубы 11 , а другую половину наклоном столика (винт9, перпендикулярный плоскости пластинки) .(См. рис.4)

4. 2. 6. Повторите п.п. 4.2.4 – 4.2.5. до точного совмещения автоколлимационных крестов, получаемых от обеих поверхностей пластинки с горизонтальной нитью перекрестия.

Рис. 4 Установка зрительной трубы перпендикулярно оси вращения гониометра

7 – плоскопараллельная пластинка, 8 – предметный столик, винт наклона столика, 11 – юстривочный винт наклона зрительной трубы. Все позиции соответствуют рис.2.

4. 2. 7. Поверните пластинку на столике на 90°, по отношению к первоначальному положению и снова найдите изображение автоколлимационного креста. Несовпадение исправьте только наклоном столика, винтом 9,ось которого перпендикулярна плоскости пластинки.

5. Проведение работы

При проведении поверки угловых мер должны быть выполнены операции и применены средства поверки, указанные в табл. 2.

Таблица 2

5.1. Внешний осмотр

При внешнем осмотре проверяют соответствие внешнего вида, маркировки и комплектности угловых мер требованиям ГОСТ 2875-88.

5.2. Поверка притираемости измерительных поверхностей угловых мер

Притираемость угловых мер 1 и 2 класса точности проверяют плоской стеклянной пластиной 2 класса точности.

Угловую меру притирают последовательно измерительными поверхностями к плоской стеклянной пластине. Притираемость считают удовлетворительной, если мера под действием собственной массы не отрывается от пластины при горизонтальном положении меры.

Притираемость угловых мер должна удовлетворять следующим требованиям. На измерительных поверхностях угловых мер не должны наблюдаться интерференционные полосы. Для образцовых угловых мер 3 разряда допускаются оттенки в виде белых пятен, а для рабочих мер 2 класса точности и образцовых 4 разряда в виде желтых пятен в рабочей зоне измерительной поверхности меры.

В практике иногда производят притирку к угловой мере с рабочим углом 60°, отклонение от плоскостности измерительных поверхностей которой должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к мерам О класса. Поверяемая мера признается годной, если мера с углом 60° не оторвется под действием собственной массы от поверяемой, при горизонтальном положении блока.

5.3. Определение отклонения от плоскостности

Отклонение от плоскостности измерительных поверхностей угловых мер определяют интерференционным методом плоской стеклянной пластины по искривлению интерференционных полос. Для поверки угловых мер 2 класса и мер 3 и 4 разрядов выбирают стеклянную пластину 2 класса.

Отклонение от плоскостности основания и верхней поверхности определяют лекальной линейкой сравнением с образцами просвета, составленными из концевых мер 1 класса.

Отклонение от  плоскостности должно соответствовать ГОСТ 2875-88.

5.4. Определение шероховатости поверхностей

Шероховатость измерительных поверхностей угловых мер определяют на микроинтерферометре МИИ-4 или на профилометре-профилографе мод.252.

Шероховатость нерабочих поверхностей угловых мер определяют сравнением с рабочими образцами шероховатости поверхности.

Шероховатость поверхностей угловых мер должна соответствовать требованиям ГОСТ 2875-75.

5.5. Определение отклонения рабочих углов от их номинального значения

Поверяемую меру устанавливают на столик гониометра, находят изображение перекрестия и винтом микроподачи столика совмещают вертикальную нить сетки с ее изображением, отраженным от одной из измерительных поверхностей меры. В этом случае первая измерительная поверхность меры будет установлена перпендикулярно к оси автоколлимационной трубы.

Затем поворачивают столик с лимбом и находят автоколлимационное изображением от второй измерительной поверхности меры 1. Юстируя столик, совмещают горизонтальные линии перекрестий обоих автоколлимационных изображений с горизонтальной линией перекрестия сетки окуляра.

При совмещении вертикальной нити сетки с автоколлимационным изображением от первой измерительной поверхности производят отсчитывание α1 по лимбу при помощи оптического микрометра. Повернув столик с лимбом до совмещения вертикальной нити с ее изображением, полученным от второй измерительной поверхности, производят отсчитывание α2.

Действительное значение угла поверяемой меры вычисляют по формуле:

α = 180 – β1

где β1 = α1 – α2

Пример:

1-й отсчет α1= 257°23’33"

2-й отсчет α2 = 92°23’30"

β1 = α1 – α2 = 257°23’33" – 92°23’30" = 165°00’03"

α = 180°00′ 00" – 165°00’03" = 14°59’57"

При измерении проводят не менее двух независимых совмещений перекрестий автоколлимационного изображения с перекрестием окуляра, причем при каждом совмещении производят не менее трех отсчитываний по лимбу при помощи оптического микрометра.

На гониометре выполняют не менее пяти приемов измерений каждого рабочего угла на разных участках лимба.

Если результаты измерения угла, полученные при двух независимых измерениях внутри одного приема измерения будут расходится более чем на 1,4", измерения повторяют.

За действительное значение угла принимают среднее из пяти приемов измерений. Отклонения рабочих углов от номинальных значений должны соответствовать требованиям ГОСТ 2875-88.

Рис.6; Принципиальная схема гониометрического метода измерения угловых мер

6. Результаты поверки

Результаты поверки сводятся в табл. 2.

7.Выводы

На основании сравнения результатов поверки с данными табл.1 дается заключение о годности поверяемой угловой меры.