ПОВЕРКА ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ МЕР ДЛИНЫ 3 КЛАССА ТОЧНОСТИ

ПОВЕРКА ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ МЕР ДЛИНЫ 3 КЛАССА ТОЧНОСТИ

1. Цель работы: изучить методику поверки и приобрести практические навыки проведения поверки концевых мер длины.

2. Задачи:

• определить погрешности концевых мер длины;
• дать заключение о годности концевых мер длины.

3. Методика поверки:

Поверка концевых мер проводится по МИ 2079-90. "ГСИ. Меры длины концевые плоскопараллельные образцовые 3-го и 4-го разрядов и рабочие классов точности 1-5 длиной до 100 мм. Метод поверки".

3.1 Условия поверки и подготовка к ней

3.1.1. Температура при поверке концевых мер длины должна соответствовать требованиям, указанным в ГОСТ 8.166-75. Средняя скорость изменения температуры помещения за 1 час до измерений и во время измерений не должна превышать 0,4 град/ч.

3.1.2. При проведении поверки твердосплавных мер по стальным образцовым мерам или стальных по твердосплавным, допустимые отклонения от нормальной температуры не должны превышать:

• для концевых мер свыше 2 до 4,5 мм                                1°С;
• для концевых мер свыше 4,5 до 10 мм                                0,5°С.

3.1.3. В случае несоблюдения указанных температурных условий в полученный результат измерений длины концевых мер должна быть внесена поправка δL на разность температурных коэффициентов линейного расширения образцовой и поверяемой концевых мер по формуле:

δL = [ (α0 – αn) · (t°- 20°C) · L] ,  мкм,  где

αо и αn –        температурные коэффициенты линейного расширения образцовой и поверяемой концевой меры;

t°-        температура рабочего пространства, в котором проводят поверку, °С;

L –                номинальная длина концевой меры.

Для определения температуры рабочего пространства применяются термометры с ценой деления 0,1°С.

3.1.4. Перед проведением поверки концевой меры должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

• концевые меры в упаковке необходимо выдерживать в помещении не менее 6 часов, если при транспортировке температура отличается от нормальной более чем на 10°С;
• после распаковывания, концевые меры должны быть промыты растворителем по ГОСТ 443-76 или авиационным бензином по ГОСТ 1012-72 и протерты чистой сухой салфеткой из х/б ткани по ГОСТ 11680-78;
• плоские стеклянные пластины должны быть промыты спиртом по ГОСТ 18300-87 и протерты салфеткой из х/б ткани по ГОСТ 11680-76;
• после промывки перед проведением операции «проверка притираемости» концевые меры и пластины необходимо выдержать на рабочем месте не менее 20 мин.

3.1.5. После проверки притираемости длительность выдержки концевых мер (образцовой и поверяемой) на столе вблизи прибора должна быть не меньше 0,32 ч – для концевых мер свыше 10 до 50 мм включительно, 1,5 ч – для концевых мер свыше 50 до 100 мм.

При поверке с учебными целями п.3.1.1.-3.1.5. допускается не выдерживать согласно нормативным документам.

3.2. Требования безопасности

Концевые меры длины 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.

3.3. Объект поверки

Объектом поверки являются плоскопараллельные концевые меры длины, имеющие форму прямоугольного параллелепипеда. Концевые меры применяются для хранения и воспроизведения единицы длины, для поверки, градуировки мер и измерительных приборов и др.

Материалом для изготовления концевых мер служит хромистая сталь 12 ХГ и твердые сплавы.

Точность концевых мер длины определяется допуском размера или точностью его аттестации. Для концевых мер длины установлено семь классов точности: 00, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Следует отметить, что концевые меры длины изготавливаются только пяти классов точности. Меры классов точности 4 и 5 не изготавливаются, эти классы присваиваются концевым мерам после их ремонта.

При аттестации концевых мер длины могут быть установлены пять разрядов мер от 1 до 5.

Концевые меры длины комплектуются в наборы, которые позволяют составлять различные блоки размеров.

Технические требования (ГОСТ 9038-98)

Отклонение длины концевых мер до 100 мм от номинальной при температуре 20°С и отклонения от плоскопараллельности измерительных поверхностей не должна превышать значений, указанных в        табл.1.

Концевые меры должны изготавливаться из стали с температурным коэффициентом расширения (11,5±1,0) ·10-6 на 1°С при температуре от 10 до 30°C.

                                                                       Таблица 1

Твердость измерительных поверхностей мер должна быть не ниже 62 HRCЭ.

Шероховатость измерительных поверхностей концевых мер всех классов должна быть Rz ≤ 0,063 мкм на базовой длине 0,08 мм по ГОСТ 2789-80.

Шероховатость нерабочих поверхностей концевых мер должна быть Ra ≤ 0,63 на базовой длине 0,8 мм.

Притираемость поверхностей концевых мер 1, 2 и 3 классов точности должна отвечать требованиям, указанным в табл.2.

Таблица 2

3.4. Средства поверки

При проведении поверки концевых мер длины могут быть использованы средства измерений, приведенные в табл.3.

3.4.1. Головка измерительная пружинно-оптическая (оптикатор).

Головка (рис.1) предназначена для линейных измерений и может применяться в различных измерительных устройствах и приспособлениях.

Оптикатор типа 010П ГОСТ 10593-74 имеет следующие метрологические характеристики:

• цена деления 0,1 мкм;
• диапазон измерений ± 12 мкм;
• измерительное усилие 1,5 Н;
• допустимая погрешность на участке:

а)        до 30 делений                                        ± 0,05 мкм;

б)        свыше 30 делений                                ± 0,1 мкм.

Перед проведением измерений на оптикаторе необходимо выполнить следующие подготовительные операции:

• освободить застопоренный фиксатором измерительный стержень 5;
• включить в сеть трансформатор и подключить осветитель 1 головки к трансформатору, установив предохранитель предварительно в положение, соответствующее напряжению в сети;
• прогреть головку в течение 20-30 мин;
• отрегулировать яркость светового индекса ручкой на трансформаторе;
• установить головку на точный размер с помощью винта 3;
• установить указатели поля допуска с помощью маховичков 2;
• установить арретир 4;
• установить световой индекс на шкале в поле зрения.

Рис. 1. Головка измерительная пружинно-оптическая

3.4.2. Плоские стеклянные пластины.

Пластины плоские стеклянные для интерференционных измерений по ГОСТ 2923-75 предназначены для поверки интерференционными методами притираемости и плоскостности измерительных плоскостей концевых мер длины, калибров, измерительных приборов.

В зависимости от назначения различают два типа пластин: нижние и верхние.

Нижние (опорные) пластины применяются для притирания к ним плоскопараллельных концевых мер длины при интерференционных изме-рениях, а также для проверки плоскостности измерительных поверхностей концевых мер, калибров, измерительных приборов и инструментов.

Верхние пластины применяются для измерения плоскопараллельных концевых мер длины техническим интерференционным методом.

Пластины имеют форму прямых цилиндров с плоскими торцевыми поверхностями, из которых одна является рабочей. К рабочей относят поверхность, которой пластина накладывается на поверяемую поверхность изделия.

Верхние пластины имеют скошенную рабочую поверхность и два штриха, один из которых параллелен ребру скоса, а другой перпендикулярен первому.

Нижние пластины выпускаются диаметром 80, 80, 100 и 200мм.

Верхние пластины выпускаются только диаметром 80 мм. В зависимости от диаметра пластины обозначают: ПИ60, ПИ80, ПИ100, ПИ120.

Основными техническими характеристиками пластин 2 класса точности являются:

1. Диаметры, мм                        Высота, мм

ПИ60 – 60±2                        20

ПИ80 – 80±2                        25

ПИ100 – 100±2                        25

ПИ120 – 120±2                        30

2. Отклонения от плоскостности не должны превышать:

• ПИ60, ПИ8О, ПИ100                        0,3 интерференционной полосы;
• ПИ120                                        0,4 интерференционной полосы.

3. Местные отклонения от плоскостности рабочей поверхности не должны превышать 0,1 интерференционной полосы.

4. Отклонения от плоскостности нерабочей поверхности пластин не должны превышать 10 интерференционных полос.

Материалом для изготовления пластин служит стекло марки К8 ГОСТ 3514-76.

4. Проведение работы

В соответствии с нормативно-технической документацией [3] при проведении поверки должны выполняться следующие операции и применяться средства поверки, приведенные в табл. 3.

4.1 Внешний осмотр

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие поверяемых концевых мер следующим требованиям:

• упаковка, комплектность и маркировка должны соответствовать требованиям ГОСТ 9038-98;
• на измерительных и нерабочих поверхностях концевых мер, находящихся в эксплуатации, выпускаемых из ремонта, допускается наличие незначительных дефектов (царапин, забоин, и т.д.), расположенных не в зоне точек измерения и не влияющих на притираемость и эксплуатационные свойства.

4.2. Поверка притираемости

Концевые меры притирают к плоской стеклянной пластине сначала одной, а затем другой измерительной поверхностью. Увеличивая нажим на меру и осторожно перемещая ее в поперечном направлении в одну или в другую сторону добиваются постепенного исчезновения интерферен-ционных полос.

При поверке притираемости концевых мер номинальной длиной до 5 мм можно притирать сначала нижней измерительной поверхностью к плоской стеклянной пластине и затем, не снимая ее, притирать другую стеклянную пластину к верхней измерительной поверхности.

При проведении операции, во избежание нагрева стеклянных пластик и поверяемых концевых мер, необходимо пользоваться поочередно несколькими пластинами и салфетками ив х/б ткани.

Качество притираемости поверхностей концевых мер оценивается по наличию интерференционных пятен и по их цвету.

Концевая мера, у которой притираемость одной из поверхностей не удовлетворяет требованиям, указанным в ГОСТ 9038-96 бракуется и дальнейшей поверке не подлежит.

Поверка притираемости концевых мер друг к другу (только при выпуске из производства) определяются по усилию сдвига при помощи динамометра. Для стальных мер усилие сдвига должно быть от 29,4 до 78,5Н, для концевых мер из твердого сплава – от 29Н до 98,1Н.

Таблица 3

4.3. Определение отклонений от плоскостности

Определение отклонения от плоскостности измерительных поверхностей концевых мер длины св. 0,9 до 3 мм в свободном состоянии производят при выпуске из производства и ремонта одновременно с поверкой притираемости. Для этого концевые меры прикладывают к стеклянной пластине и наблюдают интерференционные полосы, располагая их вдоль длинного и затем вдоль короткого ребра и производят отсчет максимальной стрелы прогиба ΔΝ по формуле:

ΔL= ΔΝ⋅ λ / l

где λ длина волны света, принимаемая равной 0,6 мкм.

Кроме этого метода определение отклонения от плоскостности измерительных поверхностей концевых мер длины в свободном состоянии можно проводить с помощью поверочной линейки ЛД-50 путем наблюдения щели (просвета) между гранью линейки и поверяемой поверхностью.

Острое ребро поверочной линейки ЛД-50 прикладывается вдоль длинного и вдоль короткого ребер измерительных поверхностей концевых мер. Размер щели (просвета) сравнивается с образцом просвета.

Для получения образца просвета, к нижней плоскости стеклянно пластины притирают три концевые меры, разность номинальных длин которых равна 2 мкм. Две одинаковые меры с большей длиной (например, 1,007 мм) притирают по краям, а меру с меньшей длиной притирают между ними. При наложении ребра поверочной линейки на концевые меры в направлении, параллельном их короткому ребру, получаем образец просвета размером 2 мкм.

Отклонение от плоскостности измерительных поверхностей концевых мер в свободном состоянии не должно превышать 2 мкм в соответствии с ГОСТ 9038-96.

4.4. Определение срединной длины, отклонения длины от номинальной и отклонения от плоскопараллельности.

При проведении поверки на вертикальных приборах (типа ИКПБ или оптикаторах) с ребристым столом с выступающей сферической вставкой или с выступающим средним ребром, поверяемую и образцовую концевые меры оператор устанавливает в держателях поперек ребер стола, чтобы поверяемая концевая мера была ближе к оператору.

Осторожно опускают измерительную головку до касания со срединной (центральной) точкой измерительной поверхности образцовой концевой меры. Микрометрической подачей устанавливают показания прибора на "0". Измерительный наконечник арретируют 3-5 раз и, убедившись, что показания прибора изменяются в пределах не более десятых долей деления шкалы, в протоколе фиксируют наиболее часто повторяющиеся показания прибора (или среднее из показаний).

Затем, не меняя установки прибора, приподнимают арретиром измерительный наконечник и, подведя под него поверяемую концевую меру, производят отсчеты в 5-ти точках. Затем возвращают на измерительную позицию образцовую концевую меру и производят повторный отсчет аналогичным образом.

Для определения отклонения от плоскопараллельности, срединной длины и отклонения от номинальной длины и при измерениях методом сравнения длины поверяемых концевых мер с образцовыми при помощи контактных средств поверки, проводят измерения и отсчеты в следующей последовательности (рис.2):

Рис.2. Схема измерения

• на образцовой концевой мере в средней точке – отсчет ОН (нуль начальный);
• на поверяемой концевой мере в средней точке – отсчет С1 и в четырех угловых точках измерительных поверхностей на расстоянии 1-2 мм от прилегающих нерабочих поверхностей – отсчеты а, b, d, e и снова в средней точке – отсчет С2;
• на образцовой концевой мере в средней точке – повторный отсчет ОК (нуль конечный).

Расхождения между отсчетами ОН и OК , C1 и С2 при поверке концевых мер 5-го разряда не должны превышать0,4 мкм.

Если расхождения превышают указанное значение, измерения следует повторить.

5. Обработка результатов измерений

По полученным отсчетам вычисляют отклонение от плоскопарал-лельности, отклонение срединной длины и отклонение длины от номинальной поверяемой концевой меры.

Из отсчетов ОН, ОК, C1 и С2 вычисляют средние значения ОСР и ССР и разность срединных длин поверяемой и образцовой концевых мер Δlc .

Если ОСР равен нулю, то

ΔlC= ССР.

Далее находят отклонение от плоскопараллельности – как наибольшую разность между двумя отсчетами из полученных пяти: ССP; а; b; d ; е.

Затем вычисляют отклонение срединной длины от номинальной ΔLпов и срединную длину Lпов поверяемой концевой меры по формулам:

ΔLпов= ΔLобр + ΔlC

Lпов= Lобр + Δlпов

где ΔLобр – отклонение срединной длины образцовой концевой меры от номинальной, мкм.

L – номинальная длина концевой меры, мм;

ΔLпов – отклонение срединной длины поверяемой меры, мм.

Отклонение длины поверяемой концевой меры от номинальной ΔLN вычисляют следующим образом.

Для определения отклонения от номинальной длины – ΔLN вычисляют Δlmax – максимальную разность между одним из отсчетов ССР, a, b, d, e и отсчетом ОСР и алгебраически суммируют с ΔLобр

ΔLN = ΔLобр + Δlmax

С целью упрощения записей и подсчетов при поверке концевых мер 5-го разряда и концевых мер классов точности 3-5 допускается определять длину этих мер без введения поправок на отклонение срединной длины от номинальной образцовых концевых мер.

Срединная длина образцовых концевых мер принимается равной их  номинальной длине и соответственно отклонение срединной длины от номинальной ΔLобр принимается равным нулю.

При этом отклонение срединной длины от номинальной ΔLпов поверяемой концевой меры находят из равенства

ΔLпов= ΔlC

Или, если отсчет ОСР равен нулю, – из равенства

ΔLпов= ССР

Отклонение длины концевой меры от номинальной ΔLN вычисляют как наибольшую по абсолютному значению разность между одним из пяти отсчетов ССР, a, b, d, e и отсчетом ОСР.

Если отсчет ОСР равен нулю, то ΔLN равно наибольшему по абсолютному значению отсчету из указанных пяти.

Значения результатов измерений следует округлять согласно указаниям МИ 1604-87 для образцовых концевых мер 5 разряда и рабочих классов точности 2, 3, 4, 5 -до 0,1 мкм.

Отклонение от плоскопараллельности (h) и отклонение длины концевой меры от номинальной (ΔLN) не должны превышать значений, установленных ГОСТ 9038-98 или МИ 1604-87.

6. Выводы

На основании результатов поверки дать заключение о годности поверяемой концевой меры длины.