Все о калибрах

В массовом и крупносерийном производствах годность деталей определяют, используя нормальные и предельные калибры. Калибром называют средство контроля, которое воспроизводит геометрию проверяемого изделия по заданным предельным линейным или угловым размерам. С помощью калибров проверяют:

размеры гладких цилиндрических, конусных, резьбовых и шлицевых деталей;
глубины и высоты уступов;
форму и расположение поверхностей и т. п.

Назначение калибров

Калибры — один из первых измерительных инструментов, который применяется при производстве сопрягаемых деталей (вала и втулки, винта и гайки и пр.). Такая область применения стала причиной появления понятия взаимозаменяемости по вхождению. При этом один калибр изготавливался как точная копия детали из пары, а вторая деталь из той же пары подгонялась к нему. Однако такой способ проверки был неточным, поскольку совпадение размеров определяли субъективно, на глаз.

С ростом серийного производства родилось понятие взаимозаменяемости. Оно отражало принцип выпуска деталей, которые при произвольном сочетании в рамках двух пределов образовывали функционирующий узел. Разность двух предельных размеров получила название допуска. При этом размер, соответствующий максимальному, назвали проходным пределом, а второй, соответствующий минимальному, — непроходным.

Введение понятия допуска и расширенной классификации предельных калибров позволили объективно оценивать качество деталей, сортируя их на годные и негодные (брак). Для контроля на производстве были разработаны нормативные документы, которые охватывали широкую номенклатуру предельных калибров и обозначали размеры и точные характеристики их разновидностей (калибров-пробок, калибров-скоб, калибров-втулок), которые использовались для контроля валов, отверстий, конусов и резьбовых соединений.

Со временем калибры были заменены пневматическими, а позднее электронными измерительными приборами и контрольными приспособлениями. Так что в настоящее время предельные калибры используют для проверки только тех деталей, контроль размеров которых затруднен: валов и отверстий малого диаметра, резьбовых деталей и т. п.

Преимущества и недостатки калибров

Благодаря простоте использования определять годность деталей могут рабочие невысокой квалификации.
Ограниченная зона применения.
Быстрота контроля деталей.
Невозможность определить числовые отклонения размеров.
Возможность одновременно проверять несколько параметров.
Наличие большого количества калибров для контроля разных деталей.

Виды калибров

Самая простая классификация делит калибры на предельные, нормальные и регулируемые.

Нормальные калибры (они же шаблоны) используют для проверки сложных профилей.

Предельные калибры применяют для контроля размера детали в поле допуска. Эти измерительные инструменты имеют проходную и непроходную стороны. При конструировании предельных калибров учитывают принцип Тейлора, согласно которому проходной калибр служит прототипом сопрягаемой детали и контролирует размер по всей длине соединения. Непроходной калибр контролирует только размер детали, поэтому имеет небольшую длину.
Есть несколько видов предельных калибров. Это калибры-скобы, калибры-пробки, резьбовые калибры-пробки, резьбовые калибры-кольца и т. п. Инструмент используется для измерения цилиндрических, конусных, резьбовых и шлицевых поверхностей.

Регулируемые калибры занимают промежуточное положение между микрометром и предельным калибром. Они имеют малый диапазон регулировки и демонстрируют высокую точность измерений, настраиваются под предельные размеры.

Основные классификации калибров по ГОСТ 27284-87

ГОСТ 27284-87 предлагает выделять основные виды калибров с учетом выбранного критерия. По количеству критериев используют четыре классификации.

По виду контролируемых изделий различают калибры для проверки гладких цилиндрических изделий (валов и отверстий), гладких конусов, цилиндрических наружных и внутренних резьб, конических резьб, линейных размеров, зубчатых соединений, расположения отверстий и т. п.
По технологическому назначению выделяют рабочие калибры, которые используют сотрудники ОТК для контроля изделий в процессе изготовления, и контрольные калибры, которые служат для проверки рабочих калибров.
По числу контролируемых элементов различают комплексные калибры, которые контролируют сразу несколько частей изделия, и простые для проверки только одного параметра.
По характеру контакта с изделием выделяют калибры с поверхностным (пробки), линейным (скобы) и точечным контактом.

Основные классификации калибров по ГОСТ 27284-87

Типы калибров, которые различаются по виду контролируемого изделия:

Калибр-пробки для контроля отверстий

Названия и характеристики калибров-пробок перечислены в ГОСТ 14807-69 и ГОСТ 14827-69. К ним относятся:

1. двусторонние пробки с цилиндрическими вставками;
2. двусторонние пробки со вставками и коническим хвостовиком;
3. пробки с цилиндрическими насадками;
4. полные и неполные пробки;
5. односторонние листовые пробки;
6. неполные и полные шайбы.

Калибры для контроля средних и больших валов и отверстий (диаметром 30–500 мм) изготавливают на заказ по одной штуке. А для измерения небольших отверстий диаметром 0,5–10 мм предназначены готовые наборы универсальных калибр-пробок с шагом 0,1; 1,0; 2,0 и 10,0 мкм. Допуск на диаметр равен ±0,4 мкм, а длина рабочей части пробок — 0,1–50 мм.

Основные виды калибр-пробок

Небольшие наборы из 2–3 точных калибров позволяют не только сортировать детали на годные и брак, но и довольно точно определять их диаметры. Точность измерения малых диаметров калибрами выше, чем больших. В этом случае практически отсутствует температурная погрешность, а погрешностью от допуска на изготовление калибра можно пренебречь.

Калибр-скобы для контроля валов

Основные параметры и виды калибр-скоб даются в ГОСТ 18358-93 и ГОСТ 18360-93. Выделяют следующие типы скоб:

1. листовые односторонние;
2. листовые двусторонние;
3. штампованные односторонние;
4. штампованные двусторонние;
5. односторонние с ручкой.

Основные виды калибр-скоб

Регулируемые калибр-скобы компенсируют износ и способны настраиваться на разные размеры. Однако они имеют меньшую точность измерений и поэтому используются для контроля размеров с допусками не точнее 8 квалитета точности.

Калибры для контроля глубин и высот уступов

Виды этих калибров с охватом размеров определяет ГОСТ 2534-77. По конструкции эти калибры представляют собой ступенчатые пластины разных форм. Контроль изделий производится по наличию зазора между определенными плоскостями калибра и детали.

Основные калибры для контроля глубин и высот уступов

Выделяют калибры для контроля:

1. на просвет;
2. методом надвигания;
3. методом осязания;
4. по рискам.

Калибрами по методу на просвет проверяют допуски не менее 0,04–0,06 мм, ступенчато-стержневые калибрами — не менее 0,03 мм, калибрами по осязанию — 0,01 мм.

Конусные калибры

Для контроля наружных конусов используют конусные калибр-втулки, а для внутренних конусов — конусные калибр-пробки. Виды и исполнения калибров устанавливает ГОСТ 24932-81. При проверке расстояния от базы до основного расчетного сечения конуса калибры используют как предельные. При этом торец годного проверяемого конуса должен оказаться между рисками калибра-пробки или в пределах уступа калибра-втулки. При контроле конусности калибры используют не как предельные, а как нормальные, а проверку проводят припасовкой по краске.

Разновидности конусных калибров

Полный комплект калибров состоит из пробки, втулки и контркалибра-пробки. Последние используют для припасовки к ним калибров-втулок. При этом торец втулки должен совпадать с передним краем передней риски контркалибра. Эксплуатируемая калибр-втулка считается предельно изношенной, если ее торец выходит за передний край передней риски более чем на 20 % расстояния между рисками. Толщина слоя краски при припасовке не должна быть больше 2–5 мкм.

Таблицы размеров, допуски и технические требования к конусным калибрам перечислены в ГОСТ 2849-94 и ГОСТ 20305-94.

Калибры для контроля расположения поверхностей

Допуски, методика расчета размеров и рекомендации по использованию калибров для контроля расположения поверхностей даны в ГОСТ 16085-80. Действие стандарта распространяется на неразъемные калибры, предназначенные доя контроля поверхностей с зависимыми допусками расположения.

Измерительные поверхности калибров представляют собой композицию элементов, которые воспроизводят совокупность поверхностей сопрягаемых деталей. При этом размеры отдельных измеряемых поверхностей проверяют по самому неблагоприятному для сборки размеру (проходному пределу), а их расположение относительно базового элемента выдерживают по номинальным размерам, указанным на чертеже.

Калибры для контроля резьбы

Для контроля внутренней резьбы используют проходные резьбовые пробки (они проверяют приведенный средний диаметр гайки) и непроходные резьбовые пробки (проверяют верхний предел среднего диаметра гайки). При этом калибр-пробка должна свободно вкручиваться в контролируемую внутреннюю резьбу.

Если калибр с резьбой свинчивается, это значит, что приведенный средний диаметр резьбы больше или равен установленному наименьшему предельному размеру, а погрешности шага и угла профиля, а также формы компенсирует увеличение среднего диаметра.

Резьбовой непроходной калибр-пробка не должен ввинчиваться в контролируемую резьбу. Допускается ввинчивание до двух оборотов (если резьба сквозная, с обеих сторон втулки). Если резьба короткая (до четырех витков), ввинчивание калибра-пробки допускается до двух оборотов с одной стороны или в сумме с обеих сторон.
Внутренний диаметр гайки проверяют гладкими проходными и непроходными пробками. При этом проходная пробка должна беспрепятственно входить в резьбу под действием собственного веса, а непроходная пробка может входить в резьбу не больше, чем на один шаг.

Наружную резьбу проверяют резьбовыми проходными кольцами и непроходными резьбовыми кольцами. Первые контролируют средний диаметр резьбы, вторые — нижний предел среднего диаметра резьбы. Для проверки наружного диаметра резьбы используются предельные гладкие скобы.

Шаблоны

Согласно классификации к гладким калибрам также относят шаблоны для контроля линейных размеров, которые проверяют длину, глубину и высоту уступов и детали сложной формы. Для изготовления шаблонов используется листовая сталь. Чаще всего их применяют при производстве и ремонте деталей для железнодорожного транспорта. Еще одна сфера применения — проверка правильности заточки угла сверл и резцов.

Контроль детали резьбовым шаблоном

Годность изделия определяют по наличию зазора между поверхностями шаблона и изделия. Вместо проходной и непроходной сторон у таких калибров выделяют стороны, которые соответствуют наибольшему и наименьшему предельным размерам. Допуски предельных калибров для глубин и высот устанавливает ГОСТ 2534-77.

Профильные шаблоны

Контуры изделий сложного профиля проверяют профильными шаблонами. По способу проверки такие калибры делят на прикладные и накладные.

1. Прикладные шаблоны имеют профиль, обратный по отношению к профилю проверяемого изделия. Изделие оценивают визуально по величине просвета между ним и шаблоном.
2. Накладные шаблоны имеют контур, совпадающий с контуром изделия. При проверке калибр накладывают на проверяемую деталь и оценивают совпадение контуров. Однако из-за фасок на кромках точность контроля накладными шаблонами ниже, чем прикладными.

Единой системы допусков на профильные калибры нет.

К калибрам для оценки линейных размеров также относятся щупы. Они представляют собой пластинки из пружинной стали с параллельными измерительными плоскостями и используются для проверки величины зазора между поверхностями. Выпускаются щупы с номинальными размерами от 0,02 до 1 мм и длиной 50, 100 и 200 мм. Щупы используют как по раздельности, так и в различных комбинациях. Внешний вид щупов и проведение контроля с помощью щупов.

Требования к калибрам

Ко всем видам калибров, которые используются в метрологии, предъявляют такие требования.

1. Точность изготовления. Рабочие размеры калибра выполняются с учетом допусков на его изготовление.
2. Высокая жесткость и небольшой вес. Жесткость важна, чтобы уменьшить погрешность от деформации калибров при измерении деталей. Малый вес повышает чувствительность контроля и упрощает работу контролера при проверке изделий средних и больших размеров.
3. Износостойкость. Чтобы снизить расходы на производство калибров, их измерительные поверхности выполняют из легированной стали, подвергают закалке и покрывают защитным покрытием.

Материалы изготовления калибров

Большинство видов гладких калибров без учета назначения производят из инструментальных углеродистых, конструкционных и цементируемых сталей, которые проходят последующую закалку. Долговечность изделий увеличивают путем хромирования или за счет оснащения твердым сплавом. В результате износостойкость изделий повышается до 150 раз.

Маркировка калибров

Все калибры маркируют, указывая на изделии:

1. номинальный размер;
2. условное обозначение поля допуска контролируемой детали;
3. предельное отклонение (в мм) контролируемой детали;
4. обозначение сторон калибров (проходной ПР и непроходной НЕ);
5. товарный знак изготовителя.

Правила работы с калибрами

Так как калибры относятся к ответственным инструментам, обращаться с ними необходимо осторожно.

1. Проходная сторона калибра должна входить в отверстие только под действием собственного веса.
2. Запрещено применять силу при измерении деталей.
3. Перед проверкой деталь необходимо очистить от грязи и следов обработки.
4. В ходе проверки нельзя вращать калибр относительно детали.
5. Проводить проверку можно только при комнатной температуре.
6. Необходимо соблюдать периодичность проверок и заносить результаты в документы.
7. Каждый калибр должен храниться надлежащим образом (не соприкасаться с другими деталями и инструментами и не подвергаться внешним воздействиям).

При контроле валов калибром-скобой и поверхность проверяют в нескольких сечениях по длине и не менее чем в двух взаимоперпендикулярных направлениях каждого сечения.

Если детали годные, то в соответствии с названием проходные калибры (ПР) должны проходить через контролируемые поверхности под действием собственного веса, а непроходные (НЕ) проходить не должны.

При контроле гладкими калибрами следует соблюдать ряд правил, в частности пользоваться только калибрами, предназначенными для данного случая (рабочие, как правило, используют новые проходные калибры, работники ОТК могут использовать частично изношенные калибры). Необходимо следить за чистотой измерительных поверхностей, не пытаться силой проталкивать проходные и непроходные калибры, во избежание нагрева не следует держать калибры в руках дольше, чем это необходимо.

Получите бесплатную консультацию нашего инженера, чтобы узнать, как получить высококачественную продукцию в минимальные сроки

Получить консультацию

Сайт разработан при поддержке
АНО "Корпорация развития Удмуртской Республики"

Свяжитесь с нами онлайн

Наши менеджеры свяжутся с Вами
в самое ближайшее время