Инструменты для проверки резьбы

Методы контроля резьбы | 13.02.2012

Основными параметрами резьбы являются наружный, внутренний и средний диаметр, шаг и угол профиля, так как они определяют эксплуатационные свойства резьбового соединения (точность, прочность, характер контакта, и другие).
В процессе производства резьбовых деталей любой из этих элементов резьбы может иметь погрешности изготовления. Кроме того, возможны отклонения: от концентричности диаметральных сечений; от заданных параметров, характеризующих взаимное расположение резьбы и других поверхностей детали; несоответствие параметра шероховатости резьбовой поверхности и т.д. Все это приводит к нарушению взаимозаменяемости, ухудшает качество и свинчиваемость резьбового соединения, снижает его прочность.
Существуют два метода контроля точности резьб — дифференцированный (поэлементный) и комплексный.
Дифференцированный метод применяют, когда на каждый параметр резьбы допуски указаны отдельно. При этом отдельно контролируют шаг, средний диаметр, половину угла профиля. Данный метод является сложным и трудоемким, поэтому используется для контроля точных резьб (калибров, резьбообразующего инструмента, специальных резьбовых деталей), а также используется при наладке технологического процесса и при исследовании причин дефектов.
Комплексный метод контроля применяют для резьбовых деталей, допуск среднего диаметра которых является суммарным допуском. Метод основан на одновременном контроле среднего диаметра, шага, половины угла профиля, внутреннего и наружного диаметров резьбы путем сравнения действительных размеров с предельными. Это обеспечивается использованием предельных калибров.
В крупносерийном и массовом производстве контроль предельными резьбовыми калибрами является основным. Также этот метод применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

Контроль резьбы калибрами.

В комплект для контроля ци¬линдрических резьб входят проходные (ПР) и непроходные (НЕ) предельные калибры.

Рабочие калибры — калибры для проверки правильности размеров резьбы в процессе ее изготовления.
Контрольные калибры (контркалибры) — калибры для контроля или регулирования (установки) размеров рабочих калибров.

Для контроля размеров внутренней резьбы применяют, так называемые, резьбовые калибр-пробки (рис.1)

Свинчиваемость проходного калибра-пробки с гайкой означает, что средний диаметр резьбы гайки не выходит за установленный наименьший предельный размер, а погрешности угла профиля и шага резьбы гайки компенсированы соответствующим увеличением среднего диаметра. Вместе с тем проверка данным калибром гарантирует, что наружный диаметр гайки не меньше наружного диаметра болта
Непроходной калибр-пробка, как правило, не должен ввинчиваться в гайку. Допускается ввинчивание:

• для глухих резьб — не более чем на два оборота;
• для сквозных резьб — не более чем на два оборота с каждой стороны).

Для коротких резьб (до четырех витков) ввинчивание непроходного калибра-пробки допускается:

• для глухих резьб — до двух оборотов с одной стороны;
• для сквозных резьб — до двух оборотов в сумме с двух сторон.

Проверка непроходной резьбовой пробкой гарантирует, что средний диаметр гайки не больше установленного предельного размера.
Для контроля размеров наружной резьбы применяют, так называемые, резьбовые калибр-кольца (рис. 2).

Проходное резьбовое кольцо должно навинчиваться на проверяемый болт или аналогичный тип крепежа, что свидетельствует о том, что средний диаметр резьбы болта не выходит за установленный наибольший предельный размер и что погрешности угла профиля и шага резьбы болта компенсированы соответствующим уменьшением среднего диаметра. Также проверка этим калибром гарантирует, что внутренний диаметр болта не больше внутреннего диаметра гайки. Непроходное резьбовое кольцо, как правило, не должно навинчиваться на болт. Допускается навинчивание не более чем на два оборота.
Проходные резьбовые калибры имеют полный профиль резьбы (рис. 3, а) и длину, равную длине свинчивания. Фактически они должны быть прототипом сопрягаемой детали.
Непроходные резьбовые калибры имеют укороченный профиль (рис. 3, б) с минимальной длиной сторон профиля резьбы и сокращенное число витков. Это делается для того чтобы уменьшить влияние погрешностей половины угла профиля и шага и контролировать только средний диаметр.

Полный профиль резьбы калибров выполняют с канавкой произвольной формы или со впадиной закругленной формы.
Укороченный профиль резьбы калибров-пробок получают за счет уменьшения наружного диаметра пробок и прорезания канавок у впадин по внутреннему диаметру, у калибров колец — путем увеличения внутреннего диаметра и прорезания канавки у впадины по наружному диаметру.

Вместо жестких резьбовых калибров-колец можно применять проходные и непроходные регулируемые калибры-кольца (рис.4)

В конструкции данных калибров предусмотрен специальный регулировочный винт, с помощью которого, в условиях измерительной лаборатории по специальным установочным калибрам, производится настройка калибра на заданный размер и компенсация износа.
Для контроля наружной резьбы используют также роликовые резьбовые скобы (рис. 5)

Двухпредельная роликовая скоба имеет две пары роликов, у которых профиль резьбы и расстояние между средними диаметрами резьбы первой пары соответствует проходному кольцу, а те же параметры второй пары — непроходному. Ролики установлены с эксцентриситетом, что дает возможность производить регулировку размера. Применение резьбовых скоб позволяет производить измерения деталей в центрах и значительно сокращает вспомогательное время контроля, потому что не требуется навинчивание. Резьбовые скобы имеют более длительный срок эксплуатации, чем кольца.
На рис. 6 показано расположение полей допусков среднего диаметра калибров для контроля метрической резьбы: а) внутренней; б) наружной. Предельные отклонения отсчитываются от соответствующих предельных размеров резьбы деталей, которые в свою очередь являются номинальными размерами калибров.

Для увеличения срока службы рабочих резьбовых калибров установлен допуск их износа. Поле допуска на износ проходных калибров частично выходит из поля допуска резьбы детали, а поле допуска на износ непроходных калибров расположено в поле допуска резьбы детали.

Маркировка резьбовых калибров.
При маркировке на калибр наносят размер резьбы, обозначения калибра ПР или НЕ, марку завода-изготовителя.
Пример маркировки: М16Х1,5-6g, ПР.

Контроль наружного диаметра болта проводят предельными гладкими скобами (рис. 7), а внутреннего диаметра гайки — предельными гладкими пробками (рис. 8)

Конические резьбы также контролируют предельными калибрами-пробками (рис. 9) и кольцами (рис.10). Соответствие резьбы требованиям определяют по осевому положению торца детали относительно измерительной плоскости калибра.

Измерительный инструмент и способы измерения резьбы

Для определения основных размеров резьбы на предприятиях машиностроения и приборостроения применяют различные мерительные инструменты– универсальные и специальные. Специальные – микрометры, калибры, микроскопы и ряд других.

На рис. 4.1 показан калибр для контроля резьбы в отверстии. С одной стороны калибра выполнена резьбовая пробка — «проход», а с другой – «не проход». Деталь считается годной, если в отверстие ввинчивается проходная пробка калибра и не ввинчивается непроходная.

В курсе Инженерная графика при изучении резьб на лабораторных работах применяют универсальный измерительный инструмент – штангенциркуль тип ШЦ-11 (рис. 4.2), с ценой деления измерительной шкалы (нониуса) 0,1 мм или 0,05 мм и штангенциркуль с глубиномером и ценой деления – 0,1 мм.

К универсальным измерителям относят штангенциркули различных конструкций. Измерительные приборы студент

Рис..4.1 Калибр для измерения резьбы изучает в курсе «Метрология, стандарти-

М10х1,5 в отверстии зация и технические измерения» или в

других курсах, где вопросы взаимозаменяемости и технология изготовления и контроля качества изделий основные в подготовке специалиста.

На рис. 4.3 показан штангенциркуль с глубиномером и процесс измерения внутреннего диаметра D₂ резьбы в отверстии.

Шаг резьбы определяют специальным инструментом — резьбомером, рис. 4.4 а или специальными шаблонами, рис. 4.4 б.

Резьбомер применяют как для наружных резьб, так и для резьб в отверстиях.

В тех случаях, когда по каким то причинам резьбомера нет, применяют приближенный метод – метод оттиска, рис. 4.5 (справа) или измеряют длину нескольких шагов непосредственно линейкой. Суть метода

Рис. 4.2 Штангенциркуль тип ШЦ — 11

Рис. 4.3 Измерение диаметра Рис. 4.4 Измерение шага резьбы резьбомером

внутренней резьбы метрическим

понятна из рис. 4.5. Определив тем или другим способом длину суммы шагов нескольких резьбовых ниток, делят эту длину на число шагов. Подобные методы получили название косвенных, так как результат получают не прямым измерением, а после вычислений по определенным формулам или правилам. В результате получают приближенно величину

Рис. 4.5 Измерение шага при помощи линейки непосредственно на резьбе (слева) и по оттиску (справа)

шага. Полученное число сравнивают с таблицами ГОСТа и устанавливают действительную величину шага.

По измеренным диаметрам и шагу определяют остальные геометрические параметры резьб путем сравнения полученных данных с таблицами ГОСТ.

Контроль и измерение резьбы

Для контроля элементов резьбы — шага, диаметров, формы профиля — применяются универсальные и специальные инструменты. Выбор того или иного инструмента зависит от типа резьбы и главным образом от ее точности. В первую очередь контролируются шаг, средний диаметр и форма профиля и затем уже наружный и внутренний диаметры.

Измерение шага резьбы. Измерительной линейкой или штангенциркулем определяют длину нескольких шагов резьбы и полученный результат делят на количество шагов.

Шаг как наружной, так и внутренней резьбы можно определить при помощи резьбомера. На каждой пластинке резьбомера указана величина шага резьбы. Подбирают пластинку таким образом, чтобы ее зубцы плотно, без зазора вошли во впадины измеряемой резьбы. Тогда шаг резьбы будет равен шагу, указанному на пластинке.

Измерение среднего диаметра резьбы. Точно измерить средний диаметр резьбы можно с помощью резьбового микрометра. Для измерения резьб различных размеров пользуются комплектами наконечников (один с вырезом второй с конусом) соответствующего размера. Предел использования данного комплекта указан на наконечниках. Так, например, клеймо М 3—4,5 показывает, что данным комплектом можно измерять метрические резьбы с шагом 3; 3,5; 4; 4,5 мм.

У микрометров с пределом измерений 0—25 мм нулевые деления на барабане и стебле микрометра совпадают при плотном прилегании наконечников друг к другу. У микро­метров с пределом измерения 25—50 мм совпадение делений должно быть тогда, когда между наконечниками вставлен эталон А.

Проверка профиля резьбы. Форма профиля резьбы проверяется шаблоном. В случае необходимости в очень точном контроле приме няотся специальные микроскопы. Проверка нормальными резьбовыми калибрами. Неответственные резьбы удобно и просто контролировать с помощью калибров. Нормальным резьбовым кольцом проверяют наружный диаметр резьбы. Кольцо навинчивается на винт, и о точности резьбы судят по покачиванию кольца. Внутренний диаметр резьбы проверяют нормальной резьбовой пробкой. Гладкий конец нормального калибра служит для проверки диаметра отверстия под резьбу.

Проверка предельными резьбовыми калибрами. Точные резьбы контролируют с помощью предельных резьбовых калибров. Внутренняя резьба проверяется с помощью резьбового калибра-пробки. Проходной конец калибра должен полностью входить в резьбовое отверстие по всей его длине. Непроходной конец имеет 2—3 витка неполного профиля и не должен ввинчиваться в проверяемое отверстие.

Наружная резьба проверяется проходными резьбовыми кольцами, которые должны полностью навинчиваться на винт и зажиматься непроходной регулируемой скобой для проверки среднего диаметра. В массовом производстве для проверки наружной резьбы пользуются предельными резьбовыми скобами с двумя парами роликов.

Автоматизация работ при нарезании резьбы на токарном станке

При скоростном нарезании резьбы и нарезании резьбы в упор трудно вручную управлять процессом отвода резца от детали. Для этой цели применяется ряд приспособлений, облегчающих труд токаря и повышающих производительность.

Для автоматического отвода резца при нарезании резьбы без проточенной канавки, а также резьбы в упор применяется приспособление. Оно состоит из закрепляемого в резцедержателе станка корпуса внутри которого перемещается ползун. В передней части ползуна имеется отверстие, в котором при помощи винта закрепляется резьбовой резец круглого сечения. Ползун снабжен прямоугольным окном, где помещается сухарь, запрессованный в корпус.

В рабочем положении ползун удерживается фиксатором. Фиксатор установлен на качающемся рычаге и поджимается к ползуну пружиной.

Приспособление работает следующим образом: в конце прохода ролик, укрепленный на рычаге, наталкивается на упор, установленный на станине. При этом рычаг пово­рачивается, и фиксатор освобождает ползун. Ползун под действием пружины мгновенно отводится вправо до упора в резиновую шайбу, прикрепленную к сухарю.

Токарь отводит суппорт в исходное положение, а затем, поворачивая рукоятку вокруг оси, подает ползун вперед до тех пор, пока фиксатор не зайдет в отверстие.

Ролик сидит на эксцентричной втулке, соединенной храповым механизмом с рукояткой. При каждом новом проходе совершается поворот ролика на определенный угол, меняется момент касания ролика с упором и происходит опережение отвода резца. Это позволяет нарезать резьбу в упор.

Приспособление для быстрого отвода резца состоит из корпуса, в котором ходит скалка, снабженная прорезью для прохода стержня. В передней части скалки закреплен резьбовой резец; сбоку прикреплен сухарь.

Пружина стремится оттянуть скалку с резцом в заднее положение. Этому препятствует сухарь, который при рабочем ходе упирается в цилиндрическую часть стержня. Стержень при этом смещен в крайнее левое положение пружиной. В конце хода стержень наталкивается на переставной упор и отводится вправо. Сухарь становится против лыски на стержне, и резец отходит от детали. Возврат всех деталей в исходное положение выполняется при помощи рукоятки и эксцентрика.

Методы и приборы для контроля параметров резьбы

Контроль резьбы представляет собой комплекс процедур по измерению важных характеристик нарезки. Для эффективного измерения параметров резьбы необходимо правильно определить методы и средства контроля. Во время контроля основных параметров нарезания чаще всего применяются методы трёх проволочек, средствами контроля выступают измерительные приспособления с индикаторами и микрометры. Существует 2 основных способа контроля резьбы:

• Метод дифференцирования: каждый элемент измеряется в отдельности.
• Метод комплексной проверки: проверка всех параметров производится совместно при помощи бесшкальных инструментов.

Для контроля трубной и конической резьбы чаще всего используют калибры, измеряющие размеры, форму и взаимное расположение поверхности детали.

Дефекты резьбовых соединений

При контроле резьбовых поверхностей могут быть выявлены следующие дефекты резьбовых соединений:

1. Рваная нарезка. Этот дефект возникает при отличии диаметров отверстия и стержня от номинального диаметра. Также причиной может послужить недостаточная острота режущего инструмента. Для предупреждения проблемы необходимо тщательно проконтролировать значения всех диаметров и заменить затуплённый инструмент на подточенный.
2. Тупая нарезка. Этот дефект проявляется, если номинальный диаметр меньше диаметра отверстия, но больше диаметра стержня. В итоге при нарезании профиль становится неполным. Чтобы избежать подобный дефект, нужно перед нарезанием провести точные измерения диаметров.
3. Конусность резьбы. Причиной появления этого дефекта выступает неправильный размер режущего предмета, зубья которого срезают лишний металл. Единственным способом решения этой проблемы является соотнесение установленных размеров детали и режущего прибора.
4. Тугая нарезка. При несоблюдении размерности детали и шероховатости резьбы инструмента процесс нарезания проводится с трудом. Этот дефект предупреждается при помощи корректного измерения параметров заготовки и определения правильных размеров режущего инструментов.

Для контроля дефектов резьбы используются калибры. Они подразделяются на следующие разновидности:

1. Калибр расположения. Этот вид калибров создаётся по среднедопускаемым размерам контролируемой детали. Проверка происходит посредством вхождения калибра расположения в заготовку. Если нарезание выполнено надлежащим образом, то вход должен совершиться с большей или меньшей плотностью плавно и гладко.
2. Калибры с пределами. Этот тип калибров изготавливается в соответствии с предельными размерами исходной заготовки. Он разделён на 2 стороны. Одна из них соответствует максимальному размеру детали, другая – минимальному. Одна сторона должна не проходить в измеряемое отверстие, чтобы мастер смог определить подлинные размеры детали.
3. Контрольные калибры. Этот вид калибров предназначен для проверки параметров отверстий непосредственно во время рабочего процесса.
4. Приемные калибры. Эти калибры являются специализированными инструментами, являющихся первостепенными рабочими приспособлениями для сотрудников отделения технического контроля (ОТК), которые осуществляют свою деятельность на проверочных пунктах.

Приборы контроля резьбы

Для вычисления характеристик метрической разновидности резьбы при помощи комплексного метода контроля используются калибры в виде колец и скобы. Измерения проводятся в соответствии с ГОСТом 17763. Контроль внутреннего нарезания производится калибрами-пробками. Контроль нарезки с углом профиля 55° осуществляется при помощи микрометра со специальными вставки. На измерительный прибор устанавливается 5 комплектов вставок, размер которых определяется шагом резьбы. Существует 2 основных вида вставок:

• призматическая: устанавливается на место пятки микрометра;
• конусная: ставится в отверстие винта микрометра.

Скачать ГОСТ 17763-72

Работники ОТК для контроля угла профиля резьбы используют приспособления со встроенными индикаторами: микроскопы и проекторы. Они могут быть оснащены раздвижными вставками и наконечниками в виде шариков. Конструкция приборов с индикаторами представляет собой упорную планку, держатель и индикаторы. Главным преимуществом индикаторных приспособлений является их универсальность. С их помощью можно проводить измерительные работы как при расточке, так и при обточке детали. Они обеспечивают высокую точность измерений за короткий временной промежуток.

Существуют дополнительные приборы с индикаторами для контроля конусности детали. Они создаются по международному стандарту API и определяют размер резьбовых соединений в диапазоне от 1,5 до 24 дюймов. Устройство этих приспособлений представлено съёмными, измерительными наконечниками. Они передают результаты измерений отдельному индикатору, который выводит полученные данные на экран. Мастеру, применяющему индикаторные приборы для определения конусности детали, не понадобятся приблизительные шаблоны для контроля. Эта особенность обусловлена тем, что наконечники приборов всегда стараются предоставить наивысшие показатели для индикатора на минимальном расстоянии в 1 дюйм.

Сотрудники фабрик и заводов во время контроля резьбы применяют штангенциркуль и штихмассы, производящие замеры линейных единиц измерения. Они помогают определить размер резца, с помощью которого производится снятие необходимого количества стружки с заготовки. Эти измерительные приборы позволяют сэкономить время обработки отверстий средней и наибольшей степени точности.

Измерение шага резьбы

Для контроля такой характеристики, как шаг резьбы используются стандартные линейки с миллиметровыми и дюймовыми делениями, а также резьбомеры. Результаты вычислений шага посредством линейки являются неточными и производятся путём замера определённого числа витков. Главной задачей измерения является нахождение количества витков, которое приходится на единичный шаг резьбы. В условном случае, когда на 1 дюйм приходится 5 витков, шаг равняется 1/5 дюйма. Для удобства полученные результаты в дюймах пересчитывают в миллиметры. Во время процесса измерения витков посредством линейки человек должен учитывать следующие особенности:

1. Для достижения максимальной точности нужно измерять не отдельные участки, а целую часть профиля детали.
2. Перед процедурой измерения необходимо подсчитать целое количество витков.
3. Шаг резьбы определяется после замера глубины и главных характеристик резьбовых соединений.

В результате измерений находится усреднённое значение шага. Погрешность расчётов зависит от правильности выполненной нарезки детали.

Резьбомер способен предоставить наиболее точные результаты измерений шага для трубной конической резьбы, потому что он может работать с наиболее маленькими расстояниями.

В состав его конструкции входят пластины, выполненные из сплавов железа. Каждая пластина оснащена вырезами, эквивалентными профилю нарезки и её шагу. Для определения величины шага резьбомер прикладывается к измеряемой детали. Пластина резьбомера производит точный контроль только в том случае, когда она параллельна оси нарезки. Важно, чтобы пластинка и отверстие резьбы совпали по размеру.

Измерение среднего диаметра резьбы

Контроль среднего диаметра нарезки осуществляется микрометром. Главными комплектующими этого инструмента являются сменные наконечники, которые вставляются в отверстие винта. Этот измерительный прибор предоставляет наиболее точные измерения резьбы.

Если для работы необходимы лишь усреднённые значения диаметра резьбы, то можно применить специальное приспособление – кронциркуль. Его устройство представлено шариковыми наконечниками, размеры которых должны соответствовать типу и шагу резьбовых соединений. Наконечники кронциркуля ставятся по резьбовому калибру, выдавая средний размер диаметра. После этого необходимо проделать аналогичные действия и с боковыми сторонами детали. Для проверки полученных результатов используются резьбовые скобы. Оценка точности диаметра проводится по принципу сравнения полученной резьбы с исходным шаблоном.

Если требуется произвести контроль среднего диаметра маленькой длины, состоящей максимум из 2 витков, то мастера пользуются методом, в котором задействованы 2 проволочки. Этот способ измерения резьбы отличается тем, что на противоположные выступы и впадины резьбы накладываются проволоки, диаметр которых является табличной единицей. Расстояние между концами проволочек показывает число среднего диаметра детали. Для каждого класса точности выпускаются отдельные проволоки, создающиеся по ГОСТу 2475-88. Во время определения конечных чисел необходимо учитывать возможные погрешности, потому что 2 проволоки не позволяют получить максимально точные значения.

Скачать ГОСТ 2475-88

Также этот параметр резьбы может измеряться посредством микроскопа. Прибор прикладывается к боковым сторонам профиля заготовки. Окуляры микроскопа наводятся на изображение профиля с каждой стороны, чтобы определить его размер. Полученные значения складываются и делятся на количество сторон. Получившееся среднее арифметическое является действительным значением среднего диаметра резьбовых соединений.

Для производственных работ часто требуется дополнительно произвести контроль усреднённого диаметра вала. На них размещаются подшипники, муфты, бортики и зубчатые колёса, с помощью которых осуществляется вращение детали. Его диаметр рассчитывается во время процесса кручения. Конечное значение находится по формуле d=(T/0,2[t]) 1/3 . На конечный результат могут повлиять посторонние факторы (размер отверстия и высота бортиков).

Измерение наружного диаметра резьбы

Контроль внешнего диаметра резьбы производится при использовании микрометрических инструментов, основу конструкции которых составляют микровинты. Расчёт происходит в соответствии со следующим алгоритмом:

1. Микровинты прикладываются к профилю резьбы. Для корректировки местоположения инструмента необходимо произвести несколько вращений микрометра.
2. Записать величину профиля нарезки для одной стороны. Значение рассчитываются, исходя из цены деления на шкале микровинтов.
3. Приложить микрометр к противоположному концу профиля и вычислить его размер.
4. Найти внешний диаметр нарезки, отняв от результата первоначального вычисления значение второго вычисления.

Измерение внутреннего диаметра резьбы

Внутренний диаметр нарезки контролируется измерительным приспособлением с заострёнными ножками – кронциркулем. Для организации вычислительных работ нужно установить инструмент на шаблонную деталь по резьбовому калибру, и затем проделать сравнение с исходным внутренним диаметром резьбовых соединений. Кронциркуль должен находиться относительно измеряемой оси под углом.

Также измерение внутренней резьбы может осуществляться приборами для цилиндрической резьбы. Это обусловлено тем, что внутренний диаметр имеет гладкую поверхность, что идеально подходит для формы наконечников, используемых в этих инструментах. Проверка полученных измерений делается посредством калибров-пробок.

Измерение резьбы методом трех проволочек

Метод трех проволочек применяется главным образом для контроля среднего диаметра резьбы. Определение значений диаметра происходит путём накладывания проволок одинакового диаметра на впадины резьбовых соединений. Размер полученной конструкции измеряется микрометром. На конечные результат вычислений может очень сильно повлиять погрешность профиля. Для устранения этой погрешности необходимо наложить проволочки на профиль таким образом, чтобы они соединялись на том уровне, где ширина впадин будет эквивалента ширине выступов. Проволочки обязаны лежать следующим образом: 1 проволока размещена на впадине с левой стороны, а 2 другие – на впадинах с противоположной стороны. Важно, что во время измерений деталь не деформировалась, а проволоки не перегибались

Помимо этого, сферой применения метода трёх проволочек является контроль диаметра трапецеидальной резьбы. Только в этом случае проверка детали проводится при помощи трех специальных роликов.