В промышленности требуется строгое соблюдение стандартов, которые регламентируют конфигурацию определённых элементов, их габариты. Точность размеров зависит от настройки оборудования, грамотности разметки, корректности измерительных приборов.
Для сохранения единиц измерения при проведении технологических операций применяют специальные приспособления. В разных промышленных и прочих областях используют концевые меры длины. В статье расскажем, что они собой представляют, какими могут быть, для чего нужны.
Что такое концевые меры длины
Концевые меры – это эталонные длины в виде цилиндров, призм либо параллелепипедов, имеющих нормируемые размеры, то есть расстояния между измерительными противоположными плоскостями. Они изготавливаются из прочных, стойких к истиранию и механическим воздействиям материалов. Поставляются в футлярах с отдельными ячейками, для которых указываются точные номинальные размеры.
Полное название – плоскопараллельные концевые меры длины (аббревиатура – ПКМД). Такое наименование обусловлено тем, что измерительные поверхности располагаются параллельно по отношению друг к другу, а также являются плоскими, имеют минимальную степень шероховатости. Расстояние между этими противоположными двумя плоскостями и определяет номинальный проверяемый размер.
Иногда меры называют плитками Иогансона, так как шведская компания «Иогансон» первой продемонстрировала металлические эталонные параллелепипеды на международной выставке, состоявшейся в далёком 1900 году. А массовое фабричное производство было запущено и налажено только спустя десять лет.
Применение
Назначение – обеспечение максимальной точности, соответствия установленным требованиям размеров стандартизированных деталей. Концевые меры – это не самостоятельные измерительные приспособления, а поверочные инструменты: их используют в качестве эталона при разметке, создании чертежей, настройке станков, а также проверке точности приборов, используемых для измерения и контроля.
Сфера применения широкая, включает разные отрасли промышленности: деревообрабатывающую, строительную, металлообрабатывающую, электронную, лёгкую, а также машино-, станко-, автомобиле-, судо- и авиастроение.
При нанесении разметки, проверке точности инструментов или оборудования, при проведении прочих операций нужная длина формируется из нескольких плиток. При этом точность достигает 1 мкм, что соответствует 0,001 мм.
Действуют правила:
- Набирая требуемую длину, нужно стараться применять минимум мер.
- Рассчитывая количество изделий, сначала берите за основу самые маленькие плитки.
- Перед применением необходимо промывание бензином или уайт-спиритом. Это требуется для обезжиривания, так как даже минимальные следы жиров (даже кожного сала) помешают правильной притирке.
- Элементы соединяются друг с другом благодаря эффекту притирки. Он заключается в межмолекулярной диффузии, возникающей между гладкими поверхностями. Плитки сохраняют положение благодаря силе действующего давления атмосферы. А остатки обезжиривающего жидкого состава обеспечивают поверхностное натяжение и усиливают эффект.
- Для минимизации притирочного износа в пространство между поверхностями не должны попадать никакие частицы типа пыли. Для очистки следует сначала соединить грани, а потом движением сдвига совместить стыкуемые плоскости. Так мелкий мусор сразу удалится.
- Если набираются большие длины, то параллелепипеды фиксируются крепёжными стяжками.
- Длины собираются с самой значительной. Потом притирается следующая. Постепенно очередь доходит до самой малой меры.
- По бокам сформированного блока осуществляется притирка защитных деталей с соблюдением размерности.
Разновидности
Виды концевых мер длины (КМД):
- Рабочие. Ими настраивают и регулируют станки и инструменты, а также выполняют разметки. Рабочие КМД имеют собственную классификацию, критерий которой – точность. Выделяют классы с делением по степени отличия фактического размера от номинального.
- Образцовые. Они передают эталонные величины концевым мерам, которые имеют меньшую точность. Также с их помощью градуируют и поверяют измерительные устройства. Образцовые меры классифицируются на четыре разряда, и для каждого установлена величина максимальной погрешности при проведении аттестации.
- Защитные. Их можно выделить в самостоятельный вид. Такие КМД используют при измерениях в комплексе с образцовыми или рабочими. Защитные меры фиксируются в сборном, состоящем из нескольких элементов блоке, располагаются по его краям. Их задача – предупреждение быстрого износа плиток, обусловленного контактами с измеряемыми объектами.
Классы точности концевых мер
Есть разные классы концевых мер, которые присваиваются по степени точности и соответствия действующим стандартам, а также по отклонениям от эталона. В РФ используется классификация на образцовые приспособления и рабочие. Первым присваиваются определённые разряды. А каждой рабочей мере назначается класс точности.
Образцовыми изделиями поверяют рабочие меры и измеряющие устройства. Предъявляемые к ним требования и допускаемые отклонения регламентируются методическими инструкциями – МИ 1604-87.
Рабочие КМД, применяемые для передачи эталонных размеров при проведении работ, по точности делятся на группы, указываемые в государственном стандарте – ГОСТ под номером 9038-90. Всего выделяют 6 классов: 00, 0,1, 0, 1, 2, 3. Изделия категорий 4 и 5 не производятся. Такие классы назначаются концевым мерам, подверженным значительному износу или прошедшим процедуру восстановления. И для них действуют отклонения, регламентируемые МИ 1604-87.
В ГОСТ для используемых классов прописываются максимальные отклонения для двух параметров: длины и плоскопараллельности. С длиной всё ясно: она должна максимально соответствовать номинальному значению. А плоскопаралельность – это плоскостность и параллельность рабочих поверхностей.
Плоскостность контролируется методом интерференции по пластинке, выполненной из стекла и являющейся плоскопараллельной. Проверка параллельного расположения выполняется специальными инструментами и приборами, например, длинномерами, интерферометрами, оптикаторами. При несоответствии КМД необходимой плоскостности возможна доводка.
В других государствах действуют иные методики разделения на категории. Согласно стандарту ISO 3650:1998, выделяют такие классы:
- 2. Сюда входят рабочие эталоны, применяемые в специализированных лабораториях, на предприятиях для настройки, калибровки высокоточных станков, измеряющих приборов.
- 1. Концевыми мерами этого класса, которые также относятся к рабочим эталонам, поверяют устройства, используемые для высокоточных измерений. Данные КМД применяют на контрольных участках, в лабораториях.
- 0. К такому классу относят меры, применяемые в качестве первичных эталонов в оборудованных измерительных организациях. Они подходят для замеров с высокой точностью, для калибровок, поверок калибров, оборудования.
- К. В этом классе тоже образцовые элементы, применяемые в измерительных и калибровочных отделах и лабораториях аккредитованных центров, метрологических институтов и иных подобных учреждений. Это самые точные эталоны, используемые в качестве образцов при калибровке и поверке других образцовых калибров, измерительных устройств, к которым предъявляются повышенные требования.
Калибровка, поверка
Точность контролируется посредством их поверки и калибровки. Суть первой заключается в сравнении изготовленной новой концевой меры с образцовой, являющейся эталонной. За эталон принимается КМД более высокой категории точности. Результаты после завершения поверочной процедуры заносятся в паспорта, которыми сопровождаются все измерительные инструменты. А калибровка – это доведение концевой меры, погрешность которой превышена, до стандартизированного значения.
Поверки проводятся подразделениями ГМС – Государственной метрологической службы. И они обязательны. А калибровки являются добровольными процедурами, которые могут выполняться различными организациями, например, калибровочными лабораториями, включая негосударственные.
Перенос эталонного размера, в основе которого лежит длина световой волны, на образцовые КМС выполняется проведением глубоких и тщательных интерференционных измерений. На выходе получаются концевые меры высшего класса – К. Далее их величина может переноситься на другие КМД менее высокой точности.
Поверка проводится высокоточными устройствами, такими как микрометры современных модификаций. Также применяются допускаемые к гражданскому обороту компораторы – фотоэлектрические сравнители инкрементного и индуктивного типов. Они отличаются несложной поверочной схемой, но достоверность результатов возможна лишь при использовании дорогостоящего инструментария, а также при достаточном опыте и высокой квалификации специалиста.
Поверка может осуществляться разными методами:
- прямые замеры определенных параметров;
- косвенные измерения, осуществляемые не напрямую, а через другие величины с последующим применением математических уравнений, формул;
- сравнения, для которых применяют компараторы;
- прямые сравнения с эталонным образцом.
Классические измерительные приборы обычно не используют, так как КМД имеют минимальные показатели погрешностей.
ГОСТы концевых мер
Параметры плоскопараллельных концевых мер длины, изготавливаемых в виде цилиндров или параллелепипедов, регламентируются отдельным государственным стандартом. Это ГОСТ 9038-90, в котором чётко прописываются предельные отклонения для разных классов точности, допускаемые коэффициенты термического расширения, области применения, правила поверки, основные величины (длины, поперечные сечения), действующие технические требования, комплектация и формат реализации наборов (тара, наносимая на неё информация), методы контроля, особенности хранения и перевозки.
Важно! КМД часто используют с вспомогательными принадлежностями. И для них разработан отдельный нормативный документ – ГОСТ под номером 4119-76.
Размер концевых мер
Размер концевых мер зависит от набора. Градация, то есть шаг, минимально составляет 1 мкм, то есть одну тысячную часть миллиметра. Далее идут шаги, равные 0,01 мм, 0,1, 0,5, 1. Максимальный шаг – 10 миллиметров. Номинальные размеры указываются для всех изделий и наносятся рядом с ячейками, предусмотренными в футляре для каждого параллелепипеда или цилиндра.
Материалы изготовления
Для производств применяют разные материалы:
- Металлы. Это различные твёрдые сплавы, например, хромистая сталь, которая обладает износостойкостью, а также хорошей притираемостью, являющейся важной для удобной эксплуатации. Но сталь имеет достаточно высокий коэффициент теплового расширения, поэтому её объёмы могут увеличиваться даже из-за тепла человеческих рук. Кроме того, она подвержена царапинам, а при повреждениях и контактах с водой вероятна коррозия. Для производства подходят и некоторые твёрдые сплавы, такие как карбид вольфрама. Он прочнее и практически вдвое твёрже стали, эффективно притирается, но имеет значительную массу, что усложняет сборку больших многокомпонентных блоков.
- Керамика, в частности циркониевая. Она не царапается, не подвергается быстрому износу и коррозии, не расширяется при контактах с телом человека и стабильно сохраняет исходные формы и размеры. Керамические КМД не намагничиваются, не притягивают к себе частицы пыли, имеют меньший вес по сравнению с металлическими сплавами, долго служат. Единственный недостаток – высокая цена: в несколько раз выше стоимости стальных концевых мер.
- Стекло. Стеклянные КМД обычно являются эталонными, применяемыми для поверок притираемости, плоскостности других изделий. Также ими можно контролировать ровность плоскостей некоторых рабочих зон, таких как стойки столов.
Притирка
Притиркой является эффект прилипания отполированных идеально плоских граней двух концевых мер. Это достигается за счёт поверхностного натяжения, обусловленного остающимся на поверхностях промывочного жидкого средства (бензина, уайт-спирита), а также межмолекулярным взаимодействием, в которое вступают материалы. Благодаря этому сила сжатия растёт.
Притираемость, демонстрирующая способность качественно притираться, входит в список главных требований. Обычно потеря такого свойства указывает на износ, достигший недопустимого уровня. И чтобы повысить притирочную износостойкость, при притирании следует не допускать проникновения в зону между соприкасающимися поверхностями загрязнений. С этой целью грани изделий сначала соединяются с минимальной площадью касания. Далее выполняют сдвиг до максимального сопоставления плоскостей. Получается, что грани во время сдвигания действуют подобно скребкам и убирают возможные частицы пыли, прочие мельчайшие фрагменты.
Важно! Есть другая процедура – доводка-притика. Но она относится к абразивной чистовой обработке и выполняется для достижения нужной гладкости.
Комплектность наборов КМД
Набор концевых мер длины – это комплект, состоящий из цилиндров/параллелепипедов разных размеров. Они поставляются в пластиковом либо деревянном футляре. Производитель прилагает паспорт поверки и иную сопроводительную документацию.
Количество КМД зависит от нумерации набора, которая регулируется указанным ранее ГОСТ. В этом же государственном стандарте можно найти количества изделий, градации мер, номинальные проверенные значения длин и классы точности. К примеру, в комплекте №1 всего восемьдесят три предмета. Их размеры варьируются от 1,005 мм до максимальных 100.
Всего комплектов 37. Наборы с первого по девятнадцатый – это КМД разных длин. А комплекты с двадцатого по тридцать седьмой относятся к специальным, имеющим более узкое назначение.
Дополнительные принадлежности к КМД
Иногда измерения невозможны без дополнительных аксессуаров. Они необходимы, например, для закрепления плиток в многокомпонентных блоках, для защиты боковых частей сборок, для контроля результатов, для проведения сложных или проблематичных внутренних или наружных замеров.
К вспомогательным принадлежностям относятся:
- боковые плоскопараллельные и радиусные детали;
- чертильные и центральные боковики;
- фиксирующие стяжки;
- основания;
- щупы, которыми определяются зазоры, остающиеся между притёртыми плоскостями;
- трёхгранные линейки;
- державки для высокоточного нанесения разметок.
Перечисленные дополнительные приспособления, как и сами КМД, обычно поставляются в комплектах и выпускаются в соответствии с отдельным ГОСТ – 4119-76. Все принадлежности должны находиться в футляре, в соответствующих гнёздах. В упаковку также вкладываются сопроводительные технические документы для подтверждения полного соответствия стандартизированным требованиям.
Рассмотрим несколько вариантов наборов:
- № 0. Это стяжки, соединяющие меры друг с другом при составлении блоков.
- № 1. Полный комплект, в котором предметы для наружных или внутренних измерений в пределах 32 см.
- № 2. Малый набор, состоящий из комплектующих для замеров снаружи и внутри не более 16 см.
- № 3. Расширенная комплектация, включающая принадлежности для разметочных работ в комплексе с другими наборами – полным и малым.
Как изготавливают концевые меры длины
Из сплавов КМД производятся на металлообрабатывающих предприятиях с использованием специализированного оборудования. Технологии подбираются с учётом материала, конфигурации и габаритов концевых мер. Это нарезание стальных заготовок на фрезерном станке, штампование.
Первичные заготовки подвергаются шлифовке с припуском около 0,2 мм. Далее их закаляют, а после такой термообработки следует отпуск. Потом проводится искусственное старение.
Если размеры или формы не соответствуют стандартам, выполняется доводка. После неё все стороны снова шлифуются. Затем с рёбер снимаются фаски. Финишная шлифовка проводится в несколько этапов с последовательным уменьшением размеров частиц абразивных порошков. Готовые изделия поверяют и маркируют. В паспортах производители обязательно указывают температурные коэффициенты линейного расширения, соответствующие марке сплава.
Все КМД производятся по правилам ГОСТ, с использованием установленных этим стандартом чертежей. При производстве должна поддерживаться стабильная температура 20℃. В противном случае плитки из-за изменений условий становятся неточными. Для поддержания температуры применяют системы охлаждения и обогрева.
Заключение
Компания Profbau изготавливает концевые меры длины с соблюдением всех требований. Они соответствуют стандартам и отличаются высокой точностью геометрии и габаритов. Мы используем современное автоматизированное настраиваемое оборудование. Выполняем работы оперативно, подходим к ним ответственно и профессионально. Формируем адекватные ценовые предложения с учётом срочности, объёмов и сложности заказов.
