Издание официальное
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ Н АЦ И О Н А Л Ь Н Ы Й С Т А Н Д АР Т Р О С С И Й С К О Й Ф Е Д Е Р АЦ И И ГОСТ Р ИСО 230-1— Испытания станков Ч а с т ь 1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ISО 230–1:1998 Test code for machine tools Part 1: Geometric accuracy of machines operating under no-load or finishing conditions (IDT) Издание официальное Москва Стандартинформ ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Предисловие Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002г. №184-Ф3 «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации – ГОСТ Р 1.0 – 2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения» Сведения о стандарте 1 ПОДГОТОВЛЕН «Экспериментальный Открытым акционерным научно-исследовательский обществом институт металлорежущих станков» (ОАО «ЭНИМС») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 70 «Станки» 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 г. № 4. Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 230–1:1996 «Методы испытаний металлорежущих станков. Часть 1. Точность геометрических параметров станков, работающих на холостом ходу или на чистовых режимах» (ISO 230–1:1996 «Test code of machine tools. Part 1: Geometric accuracy of machines operating under no-load or finishing conditions». Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 – 2004 (пункт 3.5) по аналогии с выпущенными ранее ГОСТ 27843-2006 (ИСО 2302:1997) «Испытания станков. Определение точности и повторяемости позиционирования осей с числовым программным управлением» и ГОСТ ИСО 230-5 – 2002 «Испытания станков. Часть 5. Определение шумовых характеристик» При II применении настоящего стандарта рекомендуется ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 использовать вместо ссылочного международного стандарта соответствующий ему национальный стандарт, сведение о котором приведено в дополнительном приложении D 5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок – в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные информация, уведомление стандарты». и тексты Соответствующая размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет © Стандартинформ, 20 Настоящий стандарт не воспроизведен, может быть полностью или частично тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии III ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Содержание 1 Область применения………………………………………. 2 Общие положения………………………………………….. 3 Подготовка станка к измерениям……………………... 4 Испытания станка в работе…………………………… 5 Измерение геометрических параметров………… 6 Специальные проверки…………………………………… Приложение А (справочное) Контрольноизмерительные инструменты и оборудование для проверки станков…... Приложение D (обязательное) Сведения о соответствии ссылочных международных (региональных) стандартов национальным стандартам Библиография…………………………………………………. IV ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Введение Предметом серии стандартов ИСО 230 является максимально широкая и полная информация о методах контроля и испытаний металлорежущих станков, которые следует проводить во время их проверки, приемки, технического обслуживания. Серия стандартов ИСО 230 состоит из следующих стандартов, под общим названием «Методы испытаний металлорежущих станков »: - часть 1. Точность геометрических параметров станков, работающих на холостом ходу или на чистовых режимах; - часть 2. Определение точности и воспроизводимости позиционирования осей станков с числовым программным управлением - часть 3. Определение теплового воздействия; - часть 4. Испытания на отклонения круговых траекторий для станков с числовым программным управлением; - часть 5. Определение уровня излучения шума; - часть 6. Определение точности позиционирования по объемным и поверхностны диагоналям (испытания на смещение диагоналей); V ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Испытания станков Ч а с т ь 1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Tests for machine tools . Part 1. Geometric accuracy of machines operating Дата введения 2010 – 07 – 01 1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Целью настоящего стандарта является стандартизация методов контроля точности металлорежущих станков как при работе без нагрузки (на холостом ходу) так и на чистовых режимах путем проверки точности геометрических параметров. Эти методы могут быть применимы также к другим типам промышленных машин, для которых геометрические проверки и проверки в работе имеют значение. Настоящий стандарт распространяется на стационарно установленные во время работы станки с механическим приводом, которые могут использоваться для механической обработки металла, дерева и т.п. путем снятия стружки, шлифования или пластической деформации. Этот стандарт описывает методы контроля только геометрической точности станков. В частности, в нем не рассматриваются ни вопросы эксплуатационной проверки станка ( вибрации, смещение элементов станка и т.п.), ни контроль рабочих характеристик (скорость, подача энергии), так как обычно эти проверки должны быть проведены отдельно от проверки геометрической точности станка. Допускается использование также других методов контроля, не приведенных в настоящем стандарте, если контролирующий может предложить эквивалентный или лучший метод измерения соответствующих геометрических параметров. 2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 2.1 Определение геометрических параметров Необходимо делать различие между номинальными и реальными показателями. Под номинальными показателями понимаются идеальные линии и поверхности. Реальные показатели – конкретны, т.к. основаны на реальных линиях и поверхностях, доступных для измерения. Они учитывают одновременно все микро- и макрогеометрические погрешности. Они позволяют получать реальные показатели, которые учитывают все погрешности без выяснения причин их возникновения. Выяснение причин возникновения погрешностей - обязанность изготовителя. В некоторых случаях, чтобы избежать неясностей, в настоящем стандарте приведены геометрические определения (например, определения биения при вращении, периодическое осевое биение и т.д.), но методы проверки, средства измерения и допуски даны на основе метрологических определений. 2.2 Методы проверок и применение средств измерения При испытании станка бывает достаточно контролировать, не превышают ли фактические отклонения допустимые (например при применении предельных калибров). Для определения фактических отклонений от допустимых требуется проводить высокоточные измерения, связанные со значительными затратами времени. Кроме того при проведении измерений следует учитывать погрешности, вызванные неточностью средств измерения или несовершенством применяемых методов измерения. Средства измерения не должны давать погрешности измерения, превышающие определенную часть величины допустимого отклонения измеряемой величины. Поскольку точность применяемых приборов в различных лабораториях может быть разной, необходимо, чтобы каждое средство измерения было снабжено тарировочной картой. 2 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Очень важно, чтобы контролируемый станок и средства измерения были защищены от сквозняков, световых потоков или теплового излучения (лучи солнца, близко расположенные источники света и т.д.) и чтобы до начала измерений была обеспечена стабильная температура в помещении, применяемых средств измерения, контролируемого станка Сам станок должен быть защищен от внешнего нагрева. Для обеспечения достоверных данных измерения дважды. За результат принимают среднее следует проводить значение измерений. Однако результаты повторных измерений не должны существенно отличаться один от другого. Если эти отличия велики, следует выяснить их причину - метод измерения, средства измерения, или сам станок. Более подробные указания см. в Приложении А. 2.3 Допуски 2.31 Допуски измерений при контроле станков Допуски – предельно допустимые значения отклонений размеров, формы, расположения и перемещения, которые влияют на точность обработки, точность установки режущих инструментов, точность основных элементов станка и приспособлений и т.п. Существуют также допуски на образцы изделий, обрабатываемые на станке. 2.311 Единицы и диапазон измерения При установлении допусков необходимо указать следующее: а) используемую единицу измерения; b) базу отсчета, величину поля допуска и его расположение относительно базы отсчета; c) диапазон производимого измерения. Допуск и диапазон измерения следует выражать в одной системе единиц. Допуски, в частности допуски на размеры деталей станков, следует назначать, если их нельзя установить простой ссылкой на существующие стандарты. 3 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Допуски на углы выражают в угловых единицах (градус, минута, секунда) или соотношением катетов треугольника (миллиметр на миллиметр). Если для данного диапазона допуск известен, то допуск для другого диапазона, мало отличающегося от первого, определяют по закону пропорциональности. При диапазонах, существенно отличающихся от данного, закон пропорциональности неприменим: для диапазонов меньших размеров допуски должны быть расширены, для диапазонов больших размеров они должны быть сужены по сравнению с допусками, определенными на основе закона пропорциональности. 2.312 Учет погрешности измерения при определении допустимых отклонений Погрешности измерения включают в себя погрешности средств измерения и применяемых методов контроля. Погрешности измерения следует учитывать при анализе результатов измерения и определении соответствия результатов измерения допустимым (см. 2.2). Чтобы измеренная величина соответствовала допуску, она должна быть меньше допустимой на величину погрешности измерения. П р и м е р. Допуск на биение: x мм Неточность приборов, погрешности измерения: y мм Допускаемая величина показания прибора, чтобы гарантировать допуск на биение х мм должна быть (x─y) мм. Следует также учитывать погрешности, возникающие при сравнительных измерениях: неточности формы деталей станков, используемых в качестве базы отсчета, а также поверхностей, закрываемых измерительными наконечниками или опорными поверхностями измерительных приборов. Из-за вышеупомянутых источников погрешностей в качестве действительного отклонения принимают среднее арифметическое значение нескольких измерений. 4 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 В качестве баз отсчета следует принимать линии, оси или поверхности, имеющие непосредственное отношение к контролируемому станку (например, линии центров токарного станка, ось шпинделя сверлильного или расточного станка, направляющие станка и т.п.). Расположение поля допуска по отношению к номинальному значению следует определять в соответствии с 2.324. 2.32 Классификация допусков 2.321 Допуски, относящиеся к образцам обрабатываемых изделий и к отдельным частям станков Изготовитель станков должен соблюдать правила обозначения допусков на чертежах в соответствии с ИСО 1101. 2.321.1 Допуски размеров Допуски размеров, указанные в настоящем стандарте, относятся исключительно к размерам образцов изделий, используемых для испытания станков, а также к присоединительным размерам для установки режущих инструментов и средств измерения, монтируемой на станке (конус шпинделя, отверстия револьверных головок). Допуски устанавливают пределы допустимых отклонений относительно номинальных размеров. Они выражаются в линейных единицах (например, отклонения в опорах и диаметрах отверстий для установки и центрирования инструментов). Отклонения следует обозначать цифрами или символами по ИСО 286-1. +0,012 П р и м е р: 80 или 80j6. − 007 2.321.2 Допуски формы Допуски формы ограничивают допустимые отклонения от теоретической геометрической формы (например, отклонения, относящиеся к плоскостности, прямолинейности, биению оси, профилю резьбы или зубьев). Они выражаются в линейных или угловых единицах. В зависимости от 5 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 размеров поверхности измерительного наконечника или опорной поверхности может быть определена только часть погрешности формы. Поэтому в случае повышенных требований к точности должна быть установлена величина поверхности, закрываемой измерительным наконечником или опорой измерительного прибора. Поверхность наконечника должна соответствовать точности измерения и размерам контролируемой поверхности (поверочную плиту и стол крупного продольно - строгального станка нельзя контролировать приборами с одинаковой площадью контакта). 2.321.3 Допуски расположения Допуски расположения ограничивают допустимые отклонения расположения детали относительно линии, плоскости или другой детали станка (например, отклонение от параллельности, перпендикулярности, соосности и т.д.). Они измеряются в линейных или угловых единицах. Если допуск расположения определяется двумя измерениями в двух различных плоскостях и при этом отклонения в этих двух плоскостях по-разному влияют на точность работы станка, допуск расположения следует устанавливать свой для каждой плоскости,. П р и м е ч а н и е 1 – Следует учитывать погрешностями формы поверхности при установлении допуска расположение относительно этой поверхностей. 2.321.4 Влияние погрешностей формы при определении погрешностей расположения При измерении погрешностей взаимного расположения двух поверхностей или двух линий (см. рисунок 1, линии XY и ZT) измерительный прибор автоматически включает некоторые погрешности формы и дает показания с их учетом. Следует исходить из принципа, что контроль должен охватывать общую погрешность с учетом погрешностей формы двух поверхностей или двух линий. Следовательно, общий допуск должен учитывать и допуски на форму контролируемых поверхностей. (В случае необходимости, до начала измерений 6 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 следует предварительно определить погрешности формы линий и поверхностей, относительное расположение которых надо контролировать). На рисунке 1 в качестве примера показан результат параллельности двух линий. Нанося на график различные измерения показания mn измерительного прибора, получаем кривую ab. Если нет противоречащих факторов, то погрешность определяется (компенсируется) путем замены кривой линии ab прямой линией AB (см. 5.211.1. Рисунок 1 2.321.5 Локальные допуски Допуски на форму и расположение обычно задаются на форму и расположение в целом (например, 0,03 мм на 1000 мм для прямолинейности или плоскостности). В отдельных случаях допускается устанавливать для отдельного участка линии или поверхности локальный допуск, отличный от общего. Локальное отклонение есть расстояние между двумя линиями, параллельными общему направлению линии или траектории перемещения элемента, которые включают максимальные отклонения на отдельных участках общей длины (см. рисунок 2). 7 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1. Полное отклонение; 2. Локальный отрезок контролируемой длины; 3. Локальное отклонение Рисунок 2 На рисунке 3 показана зависимость допуска (отклонения) от измеряемой длины. Величина локального отклонения (T общ. ) устанавливается: - на станок и на каждую отдельную проверку, или - в пропорции к общему допуску (T общ.) но не меньше минимального значения (обычно 0,001 мм) (см. рисунок 3). Рисунок 3 Tлокал = Tобщ. х L1/ L2 Пример Tобщ. = 0,03 mm L2 = 1000 mm L1 = 100 mm Тогда Tлокал. = 0,03/1000 x 100 = 0,003 mm На практике мелкие локальные дефекты неразличимы, потому что они закрыты опорными или контактными поверхностями измерительных приборов. Однако, если контактные поверхности измерительных приборов относительно 8 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 малы (измерительные наконечники шкальных индикаторов или микроиндикаторов), необходимо, чтобы измерительный наконечник касался только чисто обработанной поверхности (использование поверочных линеек, контрольных оправок и т. п.). 2.322. Допуски, применимые к перемещению элемента станка П р и м е ч а н и е 2. Точность и повторяемость позиционирования осей с ЧПУ определяется по ИСO 230-2. 2.322.1. Допуски позиционирования Допуск позиционирования − допустимое отклонение от позиции позиции, достигнутой точкой заданной движущегося элемента после окончания движения. Пример 1 (см. рисунок 4) В конце перемещения салазок отклонение d определяется расстоянием между фактически достигнутой позицией и заданной позицией. Допуск позиционирование р. 1 - фактическая позиция; 2 - заданная позиция Рисунок 4 Пример 2 (см. рисунок 5) Угол поворота шпинделя d относительно углового смещения делительного диска, присоединенного к нему. Допуск позиционирования р. 2.322.11. Допуски повторяемости Допуск повторяемости − ограничение отклонений при повторяющихся перемещениях, достигающих заданной координаты со знаком «+» или «–». 9 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 - заданная позиция; 2 - фактическая позиция Рисунок 5 2.322.2. Допуски формы траектории Допуск формы траектории − отклонение фактической траектории точки движущегося элемента относительно теоретической траектории (см. рисунок 6). Они устанавливаются в единицах длины. 1 - фактическая траектория; 2 - теоретическая траектория Рисунок 6 10 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 - Фактическая траектория; 2 - Теоретическая траектория; 3 - Допуск локальный; 4 – Фактическое локальное отклонение; 5 – Полное отклонение; 6 - Допуск Рисунок 7 2.322.3. Допуски позиции прямолинейного перемещения (см. рисунок. 7) Допуск позиции прямолинейного перемещения − допустимое отклонение между траекторией точки движущегося элемента и заданным направлением (напр., отклонение параллельности или перпендикулярности между траекторией и линией или поверхностью). Он устанавливается в единицах длины для полной длины L или любого измеряемого отрезка длины l. 2.322.4. Локальный допуск на перемещение элемента станка Допуски на позиционирование, форму траектории и направление прямолинейного движения также относятся к полной длине перемещения элемента. Определения локального допуска и его величины см. 2.321.5. 2.323. Полный или суммарный допуск Полные или суммарные допуски предназначены для упрощения измерения, если вместо измерения нескольких отклонений можно ограничиться одним измерением, полностью характеризующим точность элемента станка. ПРИМЕР (см. рисунок 8) 11 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Биения вала является суммой отклонения формы вала ( некруглости окружности ab, с которой измерительный наконечник находится в контакте), отклонения положения вала (несоосность оси вала и оси вращения вала) и биение подшипника. Рисунок 8 2.324 Обозначения и расположение допустимых отклонений относительных угловых положений осей, направляющих и т.д. Если расположение допустимых отклонений по отношению к номинальному значению является симметричным, то можно употребить знак ±. Если расположение асимметрично, его следует уточнить словами относительно станка или одной из деталей станка. 2.325 Чтобы Общепринятое определение осей и перемещений избежать употребления терминов «поперечный», «продольный» и т.д., что может привести к путанице, оси перемещения и вращения деталей станка обозначаются буквами (например, X, Y, Z и т.д.) и знаками в соответствии с ИСО 841. 3 Подготовка станка к измерениям 3.1 Установка станка перед измерениями 12 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 До проведения измерений станок следует установить на соответствующий фундамент и выверить по уровню в соответствии с инструкцией изготовителя. 3.11 Установка по уровню К предварительной операции установки станка относится точная выверка по уровню, которая выполняется в соответствии с конструктивными особенностями станка. (см. 3.1) Цель установки по уровню – добиться положения статической стабильности станка и обеспечить базу для последующих измерений, особенно тех, которые относятся к прямолинейности отдельных элементов станка. 3.2 Состояние станка перед измерениями 3.21 Демонтаж отдельных компонентов Измерения геометрических параметров станка проводят, как правило, на полностью собранном станке. В исключительных случаях допускается проведение демонтажа отдельных элементов станка в соответствии с инструкцией изготовителя (например, демонтаж стола станка для проверки направляющих). 3.22 Тепловой режим перед измерениями Основной целью измерений является проверка точности станка в условиях, наиболее приближенных к условиям нормальной работы с точки зрения теплового режима. Перед измерениями геометрической точности станка элементы станка, например, шпиндели и другие, подверженные нагреву во время работы и, следовательно, изменениям расположения и формы, должны быть предварительно разогреты путем обкатке станка на холостом ходу в соответствии с указаниями изготовителя. Особые условия следует применять к высокоточным станкам и к некоторым станкам с числовым управлением, на точность которых температурные колебания могут оказать существенное влияние. 13 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Необходимо учитывать изменения размеров станка в течение нормального рабочего цикла Последовательность при перепаде предварительного температуры прогрева окружающей станка и среды. окружающая температура, при которой следует проводить проверку, в случае необходимости должны быть согласованы между производителем и пользователем Основные случаи, при которых тепловые расширения могут иметь важное значение: а) смещение конструкции (включая шпиндели), особенно в основной схеме измерения; b) система обратной связи с доводкой осей и позиционированием, которые важны, если точность позиционирования зависит, например от ходового винта. 3.23 Работа и загрузка Измерение геометрической точности следует проводить на станке, отключенном от электроснабжения или работающем на холостом ходу. По указанию изготовителя может потребоваться установка на станок одного или нескольких образцов изделий, обрабатываемых на станке, например, в случае контроля тяжелых станков. 4 Испытания станка в работе 4.1 Проведение испытаний Испытания станка в работе должны проводиться на стандартных образцах или на образцах, предоставленных потребителем. Проведение этих рабочих испытаний не требует никаких иных операций, кроме тех, для которых предназначен данный станок. Рабочие испытания должны включать финишные операции, для которых станок сконструирован. Число обработанных деталей или, в некоторых случаях, число проходов для обработки одной детали должно быть достаточным для определения средней точности обработки. При необходимости учитывают износ применяемого инструмента. 14 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Особенности обрабатываемых изделий, размеры и материал, а также требуемая точность и режимы резания следует определять по согласованию между изготовителем станка и потребителем, если не имеется других указаний в настоящем стандарте. 4.2 Контроль обработанных деталей при испытаниях в работе Контроль обработанных деталей при испытаниях в работе выполняют при помощи измерительных приборов, выбранных в соответствии с видом измерений и требуемой точностью. При этих измерениях следует руководствовать 2.321 и в частности 2.321.1.и 2.321.2. В отдельных случаях испытания в работе могут быть заменены или дополнены специальными испытаниями, определенными в соответствующих стандартах (например, проверкой отклонений под нагрузкой, кинематическими испытаниями и т.п.) 5 Измерение геометрических параметров 5.1 Общие положения В этом разделе для каждого способа измерения геометрических параметров станка: - прямолинейности (см. 5.2), - плоскостности (см. 5.3), - параллельности, эквидистантности и соосности (см. 5.4), - перпендикулярности (см. п. 5.5), - вращения (см. 5.6), приведены их описание, указаны методы измерений и способ определения фактических отклонений. Для каждой проверки указан как минимум один метод измерения с указанием принципа измерения и применяемых средств измерения. Если потребитель захочет применить другие методы измерения, то точность их должна быть равна или лучше точности методов, указанных в настоящем 15 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 стандарте. Описанные методы отбирались из тех., для которых требуются наиболее простые средства измерения (поверочные линейки, поверочные угольники, контрольные оправки, уровни, стрелочные индикаторы и т.п.). Однако следует иметь в виду, что в настоящее время применяются и другие методы измерения, особенно, связанные с использованием оптических приборов. Проверка некоторых крупногабаритных деталей станков часто требует применения специальных приборов, обеспечивающих удобную и быструю проверку. 5.2 Прямолинейность Существуют следующие методы измерения прямолинейности: - прямолинейность линии в двух плоскостях, см. 5.21; - прямолинейность компонентов, см. 5.22; - прямолинейность перемещения, см. 5.23. 5.21 Прямолинейность линии в плоскости или в пространстве 5.211 Определение 5.211.1. Прямолинейность линии в плоскости (см. рисунок 9) Линия в плоскости считается прямой на данной длине, если все ее точки находятся между двумя прямыми линиями, параллельными общему направлению контролируемой линии, расстояние между которыми равно допуску. Общее направление контролируемой линии или представляющей ее расчетной линия следует определять таким образом, чтобы минимизировать отклонение от прямолинейности. По согласованию оно может определяться: - двумя точками, выбранными у концов проверяемой линии (в большинстве случаев самыми крайними точками следует пренебречь, т.к. чаще всего они имеют местные дефекты) или - прямой линией, рассчитанной и построенной по точкам (напр., по методу описанных прямоугольников).(наименьших угольников) . 16 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 9 Рисунок 10 5.211.2. Прямолинейность линии в пространстве (см. рисунок 10) Линия в пространстве считается прямой на данной длине, если каждая из ее проекций на две взаимно перпендикулярные плоскости, параллельные общему направлению контролируемой линии, находятся между двумя прямыми линиями в соответствии с 5.211.1. П р и м е ч а н и е 3. Допуски в каждой плоскости могут различаться. 5.212. Методы измерения прямолинейности Имеются два метода измерения прямолинейности, основанные на: - измерении длины, или - измерении углов. Практическое определение прямолинейности может быть физической (поверочная линейка, натянутая струна) или путем сравнения с эталонными линиями, заданными уровнем, лучом света и др. Рекомендуемые средства измерения: а) для длин менее 1600 мм: уровень или физический эталон (например, поверочная линейка); б) для длин свыше 1600 мм: эталонные линии (уровень, оптический прибор, натянутая струна). 5.212.1. Методы, основанные на измерении длины 17 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Применяемое эталонное средство сравнения должно быть установлено в соответствующем (эталон прямолинейности) положении относительно контролируемой линии (см. рисунок 11), чтобы можно было использовать подходящее средство измерения. Оно должно обеспечивать показания отклонений проверяемой линии по отношению к эталону прямолинейности. Замеры могут производиться в различных точках (отстоящих на равные расстояния или выбранных произвольно) по всей длине проверяемой линии. Расположения точек не зависят от применяемого инструмента. Рекомендуется установить эталон прямолинейности так, чтобы показания по обоим его концам совпадали. Затем снимаются показания напрямую по выбранным шкалам. Результаты обрабатываются с построением расчетной линии (см. 5.211.1). Отклонения должны соответствуют значениям, представленным сегментом Мm′. Отклонение от прямолинейности определяется как расстояние между двумя прямыми линиями, касающимися верхнего и нижнего предельного отклонения, параллельными расчетной линии. П р и м е ч а н и е 4. Если наклон расчетной линии высокий, необходимо учитывать вертикальное увеличение. 1. Расчетная линия; 2. Эталон прямолинейности; 3. Отклонение прямолинейности Рисунок 11 18 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 5.212.11 Метод с использованием поверочной линейки 5.212.111 Измерение в вертикальной плоскости Поверочную линейку следует устанавливать на двух опорах, расположенных, по возможности, в точках, соответствующих минимальному прогибу линейки под воздействием силы тяжести ( оптимальные опоры см.А.2). Измерение следует проводить линейки стойку с индикатором, путем перемещения вдоль поверочной основание которой имеет три точки, контактируемых с контролируемой поверхностью. Одна из этих контактных точек должна находиться на границе измеряемой поверхности, а мерительный наконечник индикатора в контакте с поверочной линейкой на перпендикуляре к этой точке (см. рисунок 12) Перемещение стойки с индикатором по прямой линии следует обеспечить за счет перемещения ее по направляющей линейке При высокой точности измерений следует учитывать погрешности поверочной линейки 5.212.112 Измерение в горизонтальной плоскости В этом случае желательно использовать плоскость, параллельную той, в которой лежит поверочная линейка. Базовая плоскость соприкасается с измерительным прибором, перемещающимся в контакте с контролируемой поверхностью (см. рисунок 13). Поверочная линейка устанавливается так, чтобы показания на обоих концах линии были идентичными; отклонения от прямолинейности линии, соединяющей оба конца, считываются непосредственно с прибора. 19 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 – Контролируемая поверхность 2. Контактные точки на линии (плоскости), перпендикулярной наконечнику; 3 - направляющая линейка; 4 стойка для крепление индикатора; 5 - поверочная линейка; 6 - опоры для поверочной линейки Рисунок 12 20 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 - базовая плоскость; 2 – наборы концевых мер длины; 3 контролируемая поверхность Рисунок 13 Следует указать, что каким бы ни было отклонение поверочной линейки на своих опорах, прямолинейность измерительной поверхности линейки практически остается неизменной от этого отклонения вследствие силы тяжести. Другой особенностью метода с применением поверочной линейки для измерения прямолинейности в горизонтальной плоскости является то, что он позволяет производить измерения отклонений прямолинейности как измерительной поверхности поверочной линейки, так и контролтруемой поверхности. С этой целью применяется т.н. реверсивный метод. Он состоит вследующем: после проведения первого измерения, как описано выше, 21 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 осуществляют поворот поверочной линейки на 180º вокруг ее продольной оси и снова контролируют измерительную поверхностьлинейки в обратном направлении с использованием того же индикатора, также повернутого и всегда опирающегося на проверяемую поверхность. 1. Замер Е1 (кривая МЕ1); 2. Кривая М; 3. Замер Е2 (кривая МЕ2); 4. Отклонение от прямолинейности контролируемой поверхности; 5. Отклонение от прямолинейности поверочной линейки Рисунок 14 Сравнение обеих кривых на рисунке 14, полученных на основе замеров Е1 и Е2 дает с одной стороны сумму отклонений поверочной линейки и контролируемой поверхности, а с другой стороны их разность. Средняя кривая М является отклонением измерительной поверхности поверочной линейки. Отклонение МЕ1 (или равное ему МЕ2) есть отклонение прямолинейности проверяемой поверхности. 5.212.12 Метод с использованием натянутой струны и микроскопа Стальную струну диаметром порядка 0,1 мм следует натягивать таким образом, чтобы она была параллельна проверяемой линии (см. рисунок 15). Например, для линии расположенной в горизонтальной плоскости, вертикально расположенный микроскоп, снабженный микрометрическим устройством для 22 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 измерения горизонтального смещения, определит отклонение линии относительно струны в горизонтальной плоскости измерения XY (см. также А.9) Натянутая струна F и проверяемая линия должны находиться в одной и той же плоскости, перпендикулярной рассматриваемой поверхности, в которой лежит линия MN. Сечение соответствующей плоскости X-Y Рисунок 15 Опора микроскопа находится на поверхности, в которой лежит контролируемая линия, на двух точках, из которых одна точка – Р расположена в перпендикулярной к рассматриваемой поверхности плоскости, в которой лежит оптическая ось микроскопа (см. рисунок 15). Не следует применять метод измерения при помощи струны, если необходимо учитывать провисание f струны F. Таким образом, для случая, изображенного на рисунке 15 , при микроскопе, расположенном горизонтально, можно измерять прямолинейность линии RS в вертикальной плоскости только, если провисание струны известно в каждой точке, но такое провисание трудно определить с достаточной точностью 5.212.13. Метод с использованием визирной трубы (теодолита) 23 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 При использовании теодолита (см. рисунок 16) разность уровней, а, соответствующая расстоянию между оптической осью теодолита и меткой, нанесенной на марку (мишень), считывается либо напрямую на перекрестии визирных линий или с помощью оптического микрометра (см. А.10). Оптическая ось теодолита является эталоном измерения. Перемещая марку вдоль оптической оси теодолита (Перемещая поочередно теодолит или марку) можно проверить прямолинейность линии в любой плоскости. Опору марки следует перемещать по поверхности, содержащей контролируемую линию с остановками в нескольких точках, обеспечивающих достоверность измерения.(стабильность и точность наведения) Одна из опорных точек Р должна располагаться на контролируемой линии с соблюдением мер предосторожности, описанных в 5.212.12. Марка должна быть перпендикулярна к поверхности, содержащей контролируемую линию в точке Р. Необходимо обеспечить перемещения движущегося элемента по прямой параллельно оптической оси телескопа. В случае увеличенных длин на точность измерения оказывает влияние изменение коэффициента преломления воздуха, который вызывает отклонение луча света. 5.212.14. Метод с использованием лазера (см. рисунок 17) В качестве эталона измерения используется лазерный луч. Луч направлен на 4-квадрантный фотодиодный детектор, который перемещается вдоль оси лазерного луча. Выявляются горизонтальные и вертикальные отклонения центра детектора относительно луча, которые передаются на записывающее устройство. Необходимо следовать инструкциям изготовителя измерительного прибора (см. также А.13). Необходимо также обеспечить требуемую установку одной из опорных точек Р детектора, как описано в 5.212.13. 24 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 5.212.15. Метод с использованием лазерного интерферометра (см. рисунок 18) Базу отсчетов определяет двухзеркальный отражатель. Лазерный интерферометр и специальные оптические компоненты использованы для определения изменений в положении марки относительно оси симметрии двухзеркального отражателя. Так как оптические элементы и методы измерения точности различны, то необходимо следовать указаниям изготовителей измерительного прибора (см. также А.13). Такие же меры необходимо соблюдать по отношению к одной из опорных точек Р, как описано в 5.212.13. 1–е положение марки 2-е положение марки 1 - перекрестие визирных линий; 2 – визирная труба; 3 - марка; 4 – устройство наведения (видоискатель); 5 – источник света Рисунок 16 1-е положение фотодиода 2-е положение фотодиода 1 - лазерный излучатель; 2 - регистрирующее устройство; 25 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 3 - 4-гранный фотодиод Рисунок 17 1 – лазерный излучатель; 2 - интерферометр с призмой Уоллстона; 3 - двухзеркальный отражатель Рисунок 18 5.212.2. Методы, основанные на измерении углов Принцип метода: прибор для измерения угловых отклонений устанавливается на перемещаемый элемент , постоянно находящийся в контакте с контролируемой линией в двух точках Р и Q, отстоящих друг от друга на расстоянии d перпендикулярно к поверхности, содержащей контролируемую линию (см. рисунок 19). Перемещаемый элемент следует перемещать таким образом, чтобы при перемещении из положениях РоQо в положение Р1Q1 точка Р1 находилась в бывшей точке Qо. Прибором для измерения угловых отклонений измеряют углы αo, α1 … αn, определяющие положение перемещаемого элемента относительно базы отсчета. П р и м е ч а н и е 5. При этом методе участки прямой, расположенные между опорами перемещаемого элемента, не контролируются .Такой контроль может быть выполнен при помощи поверочной линейки соответствующей длины. 26 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 19 Результаты измерений обрабатываются графически следующим образом (см. рисунок 20).: - по оси абсцисс откладывают расстояния между опорами d, соответствующие проверяемой линии; - по оси ординат Еhi+1 - относительную разность расположения точек Р i+1 и Q i+1. на перемещаемом элементе в точке i+1 в вертикальной плоскости Еhi+1 рассчитывается следующим образом: Еhi+1 = d tg αi Координаты точек Ро, Р1, Р2…Рi…Рn контролируемой линии по оси ординат на этом графике могут быть нанесены в любом масштабе, обеспечивающим наглядность отклонений от прямолинейности контролируемой линии. Расчетная линия определяется по конечным точкам Ро Рn (см. 5.211.1). Отклонение от прямолинейности определяется, как указано в 5.212.1, расстоянием вдоль оси YY между двумя прямыми линиями, параллельными расчетной линии и касающимися контролируемой линии в ее высшей и низшей точках. П р и м е ч а н и е 6. Опоры Р и Q перемещаемого элемента должны иметь достаточную площадь для уменьшения влияния небольших поверхностных дефектов. Необходимо тщательно готовить опоры и очищать контролируемую поверхность с целью уменьшения до минимума дополнительных погрешностей при измерении. П р и м е ч а н и е 7. Этот метод может применяться при измерения станков и деталей большой длины. В этом случае значение d должно выбираться так, чтобы исключить большое 27 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 количество показаний и соответственно накопленных погрешностей. 1 - Отклонение от прямолинейности; 2. Расчетная линия 3. База отсчета Рисунок 20 5.212.21 Метод с использованием уровня Измерительным инструментом является уровень (см. А.6), который следует последовательно устанавливать вдоль контролируемой линии, как указывалось в 5.212.2. Базой отсчета является горизонтальный уровень инструмента, который измеряет малые углы в вертикальной плоскости (см. рисунок 19). Если контролируемая линия расположена не горизонтально, уровень устанавливается на соответствующем угловом приспособлении (см. рисунок 21). 1 – направляющая (рабочая поверхность) поверочной линейки Рисунок 21 28 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 При контроле линии АВ уровень вместе с приспособлением должен сохранять постоянную ориентацию [например посредством направляющей поверочной линейки (см. рисунок 21)]. П р и м е ч а н и е 8. Уровень позволяет контролировать прямолинейность только в вертикальной плоскости; для контроля линии в горизонтальной плоскости следует использовать другой метод (напр., метод натянутой струны и микроскопа). 5.212.22. Метод с использование автоколлиматора В этом методе используется автоколлиматор, установленный коаксиально с подвижным зеркалом (см. рисунок 22), и любой поворот перемещаемого зеркала М вокруг горизонтальной оси вызывает вертикальное смещение изображения перекрестие визирных линий в фокальной плоскости. Измерение этого смещения, осуществляемое с помощью окулярного микрометра, позволяет определить угловое отклонение держателя зеркала (см. также А.11). Эталоном измерения служит оптическая ось автоколлиматора, определенная по центру перекрестия визирных линий. 1. Автоколлиматор; 2. Перемещаемое зеркало Рисунок 22 П р и м е ч а н и е 9. Поворачивая окулярный микроскоп через 90º можно также измерить угол поворота перемещаемого зеркала М вокруг вертикальной оси. Имеются инструменты для одновременного измерения обоих углов. П р и м е ч а н и е 10. Этот метод наиболее подходит для измерения станков и деталей большой длины. В отличие от визирной трубы он меньше подвержен влиянию изменения 29 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 коэффициента преломления воздуха вследствие прохождения светового луча в двух направлениях. П р и м е ч а н и е 11. При этом методе следует устанавливать автоколлиматор предпочтительно на элементе, на котором находится контролируемая линия. 5.212.23. Метод с использованием лазерного интерферометра (угловое измерение) (см. рисунок 23) При этом методе интерферометр должен быть жестко закреплен на элементе, на котором находится контролируемая линия. Этот метод наиболее подходит к ответственным измерениям, т.к. менее подвержен изменениям коэффициента преломления воздуха. База отсчета образована двумя параллельными лучами F1 и F2, исходящих из интерферометра. 1 – Источник лазерного излучения; 2 - интерферометр; 3 - Перемещаемый элемент Рисунок 23 30 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 24 Рисунок 25 5.213 Допуски 5.213.1. Определение Поле допуска t ограничено в измеряемой плоскости двумя прямыми линиями, расстояние между которыми равно t и параллельными номинальной (расчетной) линии АВ (см. рисунок 24). Максимальное отклонение – MN. Диапазон измерения, т.е. длина, на которой следует проводить измерения, и возможное расположение поля допуска относительно расчетной прямой линии или плоскости (только вогнутость или выпуклость) должны быть определен перед измерением. В большинстве случаев не следует учитывать точки (участки) на концах диапазона измерения, которые обычно имеют локальные отклонения, не влияющие на общую прямолинейность. 5.213.2. Определение допуска Минимальный допуск T1 установлен для измеряемой длины L, меньшей или равной L1 (см. рисунок 25). Максимальный допуск T2 установлен для длины L, большей или равной L2. Для любой промежуточной длины (между L1 и L2) допуск Т(L) рассчитывается методом пропорции: L ≤ L1 → T(L) = T1 L1< L < L2 → T(L) = T1 + (T2 - T1) ( L - L1 )/ (L2 - L1) 31 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 L ≥ L2 → T(L) = T2 5.22 Контроль прямолинейности элементов станка 5.221 Определение Условия прямолинейности какого-либо элемента станка такие же, как и условия прямолинейности для линии (см. 5.211). 5.222 Методы измерения прямолинейности Технические методы измерения такие же, как для измерения прямолинейности линии (см. 5.212). 5.222.1. Контроль прямолинейности направляющих пазов или поверхности столов Для измерения прямолинейности боковых поверхностей паза можно использовать, например приспособление, изображенное на рисунке 27 При перемещении этого приспособления вдоль паза индикатор, установленный на плоскости показывает отклонения от прямолинейности линии, проходящей через точки Р или Q при минимальном значении h (см. рисунок 26). 1. Контрольная поверхность; 2. Измерительное приспособление (см. рисунок 27) Рисунок 26 При измерении прямолинейности методом измерения углов по 5.212.2 следует учитывать d – расстояние между двумя базовыми точками 32 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 измерительного приспособления Р и Q (см. рисунок 27). Измерительное приспособление должно лежать на столе на трех опорных точках S1, S2, S3 и иметь две базовые точки P и Q, расположенные на контролируемой линии (см. рисунок 27). Рисунок 27 Для контроля прямолинейности более сложных поверхностей, например наклонных направляющих в координатах линий НН и VV следует использовать более сложные приспособления (см. рисунок 28). 1. Контролируемая поверхность Рисунок 28 5.222.2. Контроль прямолинейности направляющих 33 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Направление перемещения движущегося элемента станка обеспечивается направляющими или более сложными устройствами, которые не могут быть демонтированы без разрушения геометрии станка. Контроль направляющих включает в себя измерение прямолинейности и может производиться только в случае доступности этого элемента. В противном случае контроль направляющих следует осуществлять через контроль прямолинейного перемещения по ним движущегося элемента станка. Измерение отклонения от прямолинейности всегда должно производиться в функциональной плоскости. Обычно это горизонтальная (рисунок 29 линия АА) или вертикальная (рисунок 29 линия ВВ) плоскости с некоторыми исключениями для определенных конфигураций станков (см. рисунок 36). Рисунок 29 В поперечном сечении направляющие могут иметь различную форму, разработанную изготовителем станка. Направляющие поверхности могут быть в виде: а) одной плоскости или нескольких небольших плоскостей, соединенных вместе; б) нескольких узких плоских секций, цилиндрических поверхностей или комбинация обеих. 5.222.21. V-образные направляющие Салазки, перемещаемые по этим направляющим должны опираться 34 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 на пять контактных точек, в т.ч. четыре контактных точки на V - образной направляющей и одна точка на другой направляющей. Для контроля прямолинейности таких направляющих используются цилиндрической контрольной оправки с выемкой посередине, как показано на рисунках 30 и 31, или приспособление с охватывающей треугольной направляющей с выемкой, как показано на рисунке 29. П р и м е ч а н и е 12 - Пятая опорная точка не должна мешать базированию контрольной оправки на V - образной направляющей. 1.Свободный шарик Рисунок 30 1 – пятая точка опоры Рисунок 31 35 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 5.222.22. Цилиндрические направляющие Для контроля прямолинейности таких направляющих используется приспособление, четырьмя точками опирающееся на цилиндр в форме охватывающей треугольной направляющей и пятой точкой на другую направляющую (см. рисунки 32 и 33). Необходимо соблюдать указанные выше требования к пятой точки опоры приспособления (см. приложение 12). 1. Пятая точка опоры Рисунок 32 1. Пятая точка опоры Рисунок 33 5.222.23. Отдельные вертикальные поверхности направляющих Для контроля прямолинейности вертикальной поверхности направляющих (см. рисунок 34) в качестве примера можно использовать 36 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 специальное приспособление (см. рисунок 35) Для базирования этого приспособления на горизонтальной плоскости предусмотрены три точки опоры, для контроля боковой вертикальной направляющей две точки Р и Q, которые должны контактировать с контролируемой поверхностью. (см. рисунки 34 и 35). П р и м е ч а н и е 13 - При прямом измерении отклонений инструмент должен снимать показания в плоскости, перпендикулярной к поверхности, через одну из контактных точек, а при измерениях угловых отклонений расстояние d определяет шаг измерения. 1. Контролируемая поверхность Рисунок 34 1. Базовые точки опоры Рисунок 35 5.222.24. Контроль направляющих наклонной станины (см. рисунок 36) 37 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 В этом случае функциональная плоскость движущегося элемента находится под углом к горизонтальной плоскости. Отклонение от прямолинейности измеряется в этой функциональной плоскости (линия АВ) и в плоскости, перпендикулярной к ней. 1. Функциональная плоскость Рисунок 36 5.222.3 Допуски См. 5.213 5.23 Контроль прямолинейности перемещения движущихся элементов станка Контроль прямолинейности перемещения движущихся элементов станка требуются для того, чтобы убедиться, что станок может производить прямые и плоские поверхности на обрабатываемых изделиях, так как с прямолинейностью перемещения движущихся элементов станков связана точность положения любой точки обрабатываемой поверхности изделия 5.231. Определение (см. рисунок 37) При движении по прямой линии движущийся элемент всегда 38 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 подвержен шести направлениям отклонений: а) одно позиционное отклонение в направлении движения; b) два линейных отклонения траектории в плоскости перпендикулярной направлению движения; с) три угловых отклонения вокруг осей X, Y, Z. Отклонение при движении по направлению Z EXZ: линейное отклонение EAZ: шаг (наклон) EYZ: линейное отклонение EBZ: отклонение от угловое направления движения EZZ:позиционное отклонение отклонение ECZ: вращение Другой вариант этих надписей Линейные отклонения EXZ: линейное Угловые отклонения смещение EAZ: наклон вперед – назад по вправо – влево по направлению направлению движения движения EYZ: линейное смещение вверх EBZ: поворот вправо – влево 39 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 – вниз по направлению по направлению движения движения EZZ:позиционное смещение ECZ: наклон вправо-влево по вперед – назад по направлению направлению движения движения Рисунок 37 5.231.1. Погрешности позиционирования Погрешности позиционирования рассмотрены в 2.322.1 и ИСO 230-2. 5.231.2. Линейные отклонения Линейное отклонение прямолинейного перемещения движущегося элемента определяется прямолинейностью траектории перемещения функциональной (контролируемой) точки движущегося элемента. Функциональная точка – позиция режущего инструмента, если движущийся элемент несет этот инструмент. Если движущийся элемент несет обрабатываемую деталь, в качестве контролируемой точки принимается центр стола. 5.231.3. Угловые отклонения При любом перемещении движущегося элемента возникают угловые отклонения. Эти угловые отклонения называются поворот вокруг вертикальной оси, наклон вокруг горизонтальных осей (наклон вперед – назад, наклон вправо – влево, поворот вправо – влево по направлению движения, как показано на рисунке 37. Все эти отклонения влияют на прямолинейность движения. При измерении прямолинейности траектории перемещения контролируемой точки на результаты измерений влияют также угловые отклонения. Для точных измерений следует учитывать возникающую при этом погрешность, 40 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 если измеряемая точка не совпадает с функциональной точкой. Величина каждого углового отклонения представляет собой максимальный угол поворота (наклона) при полном перемещении движущегося элемента. 5.232. Методы измерений 5.232.1. Методы измерений линейных отклонений Для построения траектории перемещения контрольной точки движущегося элемента используются следующие методы. 5.232.11. Метод с использованием поверочной линейки и индикатора (см. 5.212.112) При использовании поверочной линейки и индикатора обычно следует учитывать прямолинейность элемента, принятого за базу для измерения (рабочий стол станка, станина станка и т.п.). Измерительный наконечник индикатора должен находиться как можно ближе к контрольной точке (см. А.2 и А.7). 5.232.12. Метод с использованием микроскопа и натянутой струны (см. 5.212.12) Порядок измерения такой же, как при использовании поверочной линейки и индикатора, при этом натянутая струна - вместо поверочной линейки и микроскоп - вместо индикатора (см. А.9). 5.232. Метод с использование визирной трубы (см. 5.212.13) При использовании визирной трубы перекрестие визирных линий следует совмещать с нулевой линией, марка должна быть расположена на верхней части движущего элемента, при этом ее центр должен быть расположен как можно ближе к контрольной точке (рабочей зоне инструмента) (см. А.10). 5.232. 14. Метод с использованием лазера (см. 5.212.14 и 5.212.15) При использовании лазера (прямое измерение с использованием лазерного интерферометра для измерения прямолинейности), устройство, являющиеся базой отсчета при измерении, должны быть прочно 41 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 закреплены на неподвижном элементе, принимаемом за начало отсчета. Движущийся элемент должен быть закреплен на резцедержателе как можно ближе к вершине инструмента (см. А.13). 5.232.15. Метод с использованием угловых измерений (см. 5.212.2 и 5.232.2) Этот метод не рекомендуется для контроля линейных отклонений. Для контроля прямолинейности направляющих (см. 5.212.2) движущийся элемент должен иметь две опоры, Р и Q, расположенные на расстоянии d друг от друга путем (см. рисунок 19), контроль направляющих осуществляется последовательного перемещением движущегося элемента с интервалами равными d. В данном случае движущийся элемент касается поверхности направляющих по всей своей длине, не имея выделенных точек опоры. В этом случае полученные результаты могут несколько отличаться от расчетной траектории. Полагая, что поверхность является ровной и движущийся элемент перемещается по линии, огибающей контролируемую поверхности, линейное отклонение можно изобразить графически, как показано на рисунке 38. 1.2.3.4.5.6.7. Точки измерения; 8. Линейное отклонение Рисунок 38 В i - точке измеренное угловое отклонение - θi. Примем, что θi распространяется на расстояние от точки i-1 и до i+1. Если происходит резкое изменение θ, шаг измерения в этом месте следует изменить. 5.232.2. Методы измерений угловых отклонений. 42 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 При перемещении в горизонтальной плоскости можно измерить наклон вперед – назад и влево - вправо с помощью уровня, а поворот влево - вправо от направления движения с помощью автоколлиматора и лазера. 5.232.21. Метод с использованием уровня Уровня следует устанавливать на движущемся элементе. Этот элемент перемещается шагами и показания уровня записываются после каждого перемещения. 5.232.22. Метод с использованием автоколлиматора (см. 5.212.22) Автоколлиматор следует устанавливать на неподвижной опоре, принятой за нулевую линию, на движущемся элементе устанавливается зеркало. 5.232.23. Метод с использованием лазера (см. 5.212.23) Источник лазерного излучения следует устанавливать на движущемся элементе, а дистанционный интерферометр и устройство отклонения луча следует крепить на неподвижной опоре, принятой за нулевую линию или наоборот. 5.233. Допуск 5.233.1. Допуск на линейное отклонение от прямолинейного движения Допуск устанавливает допустимое отклонение траектории прямолинейного движения функциональной (контрольной) точки на движущемся отношению элементе по к расчетной линии (общее направление траектории); допуски на линейные отклонения в разных плоскостях могут быть различными. 5.233.2. Допуск на угловое отклонение от прямолинейного движения Допуск устанавливает допустимое угловое отклонение от прямолинейного движения движущегося элемента. 43 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Допуски углового отклонения для трех угловых отклонений: поворота, наклона в бок и вперед – назад по направлению движения могут быть различными. 5.3. Плоскостность 5.31. Определение Поверхность считается плоской в заданном диапазоне измерения, если все точки этой поверхности находятся между двух плоскостей, параллельных общему направлению контролируемой поверхности, расстояние между которыми равно допуску. Общее направление плоскости или расчетную плоскость, чтобы уменьшить до минимума отклонение от плоскостности, следует определять так,: - по трем точкам, выбранным на контролируемой поверхности (обычно часть, близкая к краю, имеющая небольшие местные дефекты, отбрасывается), или - на поверхности, рассчитанной по точкам, определенным по методу наименьших квадратов. 5.32 Методы измерения 5.321 Метод с использованием поверочной плиты Для измерения плоскостности с помощью поверочной плиты рабочую поверхность ее следует покрыть тонким равномерным слоем краски, представляющую собой разведенными в легком масле порошком окиси железа или оксидом хрома (сажей или лазурью). Плиту окрашенной стороной следует наложить на контролируемую поверхность и сообщить ей легкое возвратно-поступательное движение. После снятия плиты определяют удельное распределение точек контакта плиты с поверхностью. Это распределение точек контакта должно быть равномерным по всей проверяемой поверхности и соответствовать заданному значению. Этот метод следует применять только к поверхностям малых размеров с относительно чисто обработанной поверхностью (шабреные или шлифованные поверхности). 44 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 5.321.1. Метод с использованием поверочной плиты и индикатора Средства измерения: поверочная плита и индикатор, закрепленный на стойке со шлифованным основанием, которая перемещается по поверочной плите. Имеются два способа измерения: а) измеряемая деталь устанавливается на поверочной плите (размеры плиты и форма стойки индикатора должны быть достаточно большими для обеспечения измерения всей контролируемой поверхности). (см. рисунок 39). 1. Поверочная плита. 2. Измеряемая поверхность Рисунок 39 b) поверочная плита располагается лицом к измеряемой поверхности. В этом случае измерение возможно с поверочной плитой, размеры которой сопоставимы с размерами контролируемой поверхности (см. рисунок 40). 45 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1. Поверочная плита (база отсчета); 2. Контролируемая плоскость Рисунок 40 Для определения точек, в которых производится измерение следует руководствоваться схемой квадратов. Ошибочные показания вследствие дефектов поверхности могут быть устранены за счет: а) использования индикатора со слегка закругленным измерительным наконечником, на который не влияет шероховатость; b) установки между контролируемой поверхностью и измерительным наконечником индикатора небольшой плитки с доведенными параллельными плоскостями для сглаживания дефектов поверхности (шаброванные или строганые поверхности и т.д.). П р и м е ч а н и е 14 - В варианте 5.321.1, перечисление а) (черт. 39) на показания индикатора влияет наклон контролируемой поверхности относительно поверочной плиты. Этот метод следует применять для поверочных плит очень высокой точности, т. к. трудно учесть дефекты поверочной плиты. Этот метод применим для мелких деталей. В варианте 5.321.1, перечисление b) (рисунок 40), при котором измерение осуществляется со стойкой индикатора, установленной перпендикулярно к поверочной 46 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 плите, имеется возможность учитывать дефекты поверочной плиты в процессе обработки результатов. 5.322 Метод с использованием поверочной (ых) линейки (ек) 5.322.1 Измерение плоскостности, представленной семейством прямых линий, при помощи поверочной линейки и концевых мер длины Сначала определяют теоретически идеальную плоскость, на которой должны располагаться базовые точки. С этой целью в качестве нулевых выбирают три точки a, b и c, расположенные на контролируемой поверхности (см. рисунок 41). Плоскость образованная этими точками принимается за базовую. Рисунок 41 Затем на эти три точки накладывают три блока концевых мер одинаковой высоты с тем, чтобы верхние плоскости этих концевых мер определяли, базовую плоскость, с которой следует сравнивать контролируемую поверхность. Четвертая точка d на базовой поверхности определяется следующим образом: поверочную линейку устанавливают на точки a и c, а в точке e на контролируемую поверхность устанавливают блок концевых мер так, чтобы он касался нижней поверхности поверочной линейки. Таким образом, верхние поверхности блоков концевых мер a, b, c и e находятся в одной и той же плоскости. Затем, устанавливая поверочную линейку на точки b и e, определяют отклонение от плоскости в точке d путем установки в этой точке блока концевых мер таким образом, чтобы его верхняя поверхность касалась нижней поверхности поверочной 47 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 линейки. Разница между высотой блоков в точках a, b, c и в точке d и будет отклонение от плоскости в точке d. Далее, устанавливая последовательно линейку на a и d, а затем на b и c, используя концевые меры определяют отклонения от плоскостности в точках, расположенных между a и b, c и d. При большой длине поверочной линейки следует вводить поправки на ее прогиб. Чтобы получить показания внутри такого прямоугольника или квадрата, достаточно поместить, например, в точки f и g блоки концевых мер номинальной высоты, а отклонения между поверочной линейкой и верхней плоскостью этих блоков определяют подбором концевых мер. Это и будет отклонение от плоскостности в этих точках. Контроль прямолинейности можно также проводить при помощи контрольного прибора, показанного на рисунке 12. 5.322.2. Измерение плоскостности с помощью поверочных линеек, уровня и индикатора (см. рисунок 42). Рисунок 42 При этом методе база отсчета создается двумя поверочными линейками, которые устанавливаются параллельно с помощью уровня и концевых мер длины(см. А.6). Две поверочные линейки R1 и R2, установленные на опорах а,b,с,d, 48 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 три из которых имеют одинаковую высоту, а одна является регулируемой, выставляются с помощью уровня и концевых мер длины так, чтобы их верхние прямолинейные поверхности были параллельны. Две прямые линии R1 и R2 таким образом находятся в одной плоскости. Поверочная линейка R, установленная на линейках R1 и R2 над произвольной линией fg схемы квадратов, считывающего позволяет прибора G произвести (или при замеры помощи посредством стандартных плоскопараллельных концевых мер длины). Поверочные линейки R1 и R2 должны быть достаточно жесткими, чтобы не прогибаться под собственным весом. После измерения отклонений во всех точках контролируемой поверхности, расположенных равномерно по схеме квадратов следует построить график этих отклонений в соответствии с рисунком 43. Выбор интервалов в расположении точек не зависит от используемых средств измерения. 1. База отсчета; 2. Контролируемая плоскость Рисунок 43 5.323 Измерение плоскостности при помощи уровня Это единственный известный в настоящее время метод, позволяющий поддерживать постоянное направление (горизонтальное) измерительного эталона во время перемещения инструмента с одной позиции на другую. 49 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Основой измерения прямолинейности является использование метода угловых отклонений (5.212.2) 5.323.1 Измерение прямоугольной поверхности Базовую плоскость определяют по двум прямым линиям OmX и OO′Y, где O, m и O′ - три точки контролируемой поверхности (см. рисунок 44). Прямые линии OX и OY выбираются предпочтительно под прямым углом и, по возможности, параллельно сторонам, ограничивающим контролируемую поверхность. Измерение начинают в одном из углов – O поверхности и в направлении прямой OX. Профиль каждой из линий ОА и ОС определяют методом, описанным в 5.212.21. Затем определяют профиль продольных параллельных линий O′А′, О″А″ и СВ, чтобы полностью охватить всю поверхность. Для подтверждения предыдущих измерений можно также провести дополнительные измерения по линиям mM m′ M′… Рисунок 44 Если ширина контролируемой поверхности пропорциональна длине, желательно 50 в качестве перепроверки проделать измерения по ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 диагоналям. Для наглядного представления результатов измерения следует построить график в соответствии с рисунками 45 и 46) Рисунок 45 По результатам измерения линий Omm′ А и OO′О″С, применяя процесс, представленный на рисунке 20, строится топографический чертеж Omm′ А - OO′О″С. Для вычерчивания линий O′А′, О″А″ и СВ за начальные точки принимают O′, О″ и С. В случае, представленном на рисунке 45, изображения всех точек расположены значительно ниже контролируемой поверхности и эту плоскость можно назвать воображаемой плоскостью, но в случае, представленном на рисунке 46, воображаемые линии Omm′ А и OO′О″С расположены по направлениям OX´ и OY´ . В этом случае воображаемой, по всей вероятности, будет плоскость, содержащая OX´ и OY´ , т.е. плоскость ОАВС. 51 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 46 5.323.2 Измерение плоской поверхности с круглым контуром Большая плоская поверхность с круглым контуром не может быть приведена к прямоугольному непроверенными ее образцу, отдельные т.к. при этом элементы. остаются Следовательно, предпочтительно выполнить измерения плоскостности по периметру окружности и по диаметрам (см. рисунок 47). Рисунок 47 Рисунок 48 П р и м е ч а н и е 15 – Для маленьких поверхностей измерение плоскостности может быть выполнено упрощенным путем следующими способами: 52 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 - измерение прямолинейности двух перпендикулярных диаметров; - измерение прямолинейности сторон вписанного квадрата, соединяющего крайние точки этих диаметров(см. рисунок 48). а) Измерение плоскостности по периметру окружности Уровень следует размещать на специальном приспособлении А, базирующемся по плоской поверхности (три точки опоры) и по наружной дугообразной поверхности (две точки опоры) и перемещать вместе с приспособлением через равномерные отрезки d вдоль дугообразной поверхности b) Измерение плоскостности вдоль диаметра Это измерение следует выполнять с использованием любого метода измерения прямолинейности линии (см. 5.21). 5.324 Измерение плоскостности оптическими методами 5.324.1 Измерение при помощи автоколлиматора Прямые линии, определяющие базовую плоскость, определяют при помощи оптических осей автоколлиматора в двух положениях, по возможности, под углом 90˚ друг к другу. Затем применяется метод, данный в 5.212.22. Базовая плоскость измерения определяется направлениями оптических осей автоколлиматора OX и OY. Таким образом, для измерения O′А′, О″А″ и СВ оптические оси автоколлиматора должны быть параллельны ОХ (см. рисунок 44). 5.324.2 Измерение при помощи оптического угольника с широким охватов Базовая плоскость задается центрами трех базовых меток (А, В и С), размещенных по периферии контролируемой поверхности (см. рисунок. 49). Оптический угольник выставлен так, чтобы оптическая ось телескопа была перпендикулярна использовалась базовой для измерения плоскости, а четвертая метка, положения любой точки проверяемой 53 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 поверхности (см. рисунок А.12) 1 – Четвертая метка; 2 – Оптический угольник с широким охватом Рисунок 49 5.324.3. Измерение с помощью центрирующего лазера При этом методе используется сканирующий модуль вместе с центрирующим лазером с целью определения базовой плоскости для измерений при помощи различных прямолинейных баз отсчета, лежащих в этой плоскости (см. рисунок 50 и А.13). 54 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1. Лазерный телескоп; 2. Санирующий модуль 3. 4-квадрантный фотодиод (перемещаемый элемент) Рисунок 50 5.324.4. Измерение с помощью лазерной измерительной системы Топография контролируемой поверхности строится на основе контроля прямолинейности различных линий путем измерения угловых отклонений (см. А.13). Типовая последовательность измерения этим методом показана на рисунке 51, где линии с 1 по 8 показаны схематично. 55 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 - первое поворотное зеркало; 2 - лазерная головка; 3 - дистанционный интерферометр и устройство отклонения луча; 4 - второе поворотное зеркало; 5 - стойка с отражателями; 6 - поверочная линейка; 7 - опоры Рисунок 51 Измерение линий осуществляется последовательно с 1 по 8. Полученные результаты измерения следует проанализировать и для наглядности построить график в соответствии с рисунком 52. П р и м е ч а н и е 16 - Лазерный луч регулируется по горизонтали в желаемом направлении путем настройки поворотного зеркала. Это, однако, может ухудшить направление лазерного луча в вертикальной плоскости. Рисунок 52 - График в изометрии. 5.4 Параллельность, эквидистантность и соосность Необходимо измерить следующие геометрические параметры: - параллельность линий и плоскостей, см. 5.41; - параллельность перемещения, см. 5.42; - эквидистантность, см. 5.43; - соосность, совмещение или выравнивание, см. 5.44. 5.41 Параллельность линий и плоскостей 56 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Определения 5.411 Линия считается параллельной плоскости, если при измерении расстояния от этой линии до плоскости в различных точках максимальное отклонение, измеренное на определенной длине, не превышает заданного значения. Две линии считаются параллельными, когда одна из них параллельна двум плоскостям, пересечением которых является другая линия. При этом допустимые отклонения не обязательно одинаковы в обеих плоскостях. Две плоскости считаются параллельными, если максимальный предел расстояний между ними, измеренных относительно базовой плоскости по всей поверхности по меньшей мере в двух направлениях, не превышает установленного значения на всей длине. Под максимальным пределом понимается разность между максимальным и минимальным размерами, полученными в результате измерений. Эти разности определяются в заданных плоскостях (горизонтальной, вертикальной, перпендикулярной к контролируемой поверхности, пересекающей проверяемую ось и т.п.) в пределах заданной длины (например, «на длине 300 мм» или «по всей поверхности»). П р и м е ч а н и е 18 Параллельность определяется как разность расстояний от базовой линии (или плоскости) до одной и другой линии (или плоскости). Если, наоборот, в качестве базовой выбрана контролируемая линия (или плоскость), результат может быть отличным от предыдущего. 5.412 Методы измерения 5.412.1 Общие положения для осей Во всех видах контроля параллельности осей сами оси должны быть представлены цилиндрическими поверхностями с высокой точностью формы, соответствующим качеством поверхности и достаточной длиной. Если поверхность шпинделя не соответствует этим требованиям или если 57 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 она является измерительным цилиндрическую внутренней и не наконечником поверхность позволяет прибора, контрольной осуществить следует оправки. касания использовать Закрепление и центрирование этой оправки производят на наружном конце шпинделя или в цилиндрическом или коническом отверстии шпинделя, предназначенном для установки инструмента или другого приспособления. При установке контрольной оправки на оси шпинделя, представляющей ось вращения, необходимо учитывать невозможность точного центрирования оправки по оси вращения. При вращении шпинделя ось контрольной оправки описывает поверхность гиперболоида ( или коническую поверхность, если ось оправки пересекает ось вращения) и занимает два положения B --B′ в плоскости измерения (см.рисунок 53) Рисунок 53 В этих условиях контроль параллельности можно выполнить при любом положении шпинделя, но ее следует повторить после поворота шпинделя на 180˚. Среднее алгебраическое значение двух показаний дает отклонение от параллельности в заданной плоскости. Контрольную оправку можно установить в среднее положение А (называемое «средним положением биения»); тогда проверку следует проводить только в этом положении оправки. Первый метод считается таким же быстрым, как второй, но он более точен. П р и м е ч а н и е 19 - Под термином «среднее положение биения» понимают следующее: 58 измерительный наконечник касается цилиндрической поверхности, ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 представляющей ось вращения в плоскости измерения. Показания измерительного прибора следует снимать при медленном вращении шпинделя. Шпиндель находится в среднем положении биения, когда стрелка занимает среднее положение между двумя крайними положениями ее перемещения. 5.412.2. Измерение параллельности двух плоскостей Для измерения использоваться методы, параллельности двух рассмотренные ниже. плоскостей Измерения могут должны производиться в двух направлениях, желательно, перпендикулярных друг к другу. 5.412.21. Метод с использованием поверочной линейки и индикатора Индикатор, закреплен на стойке с плоским основанием, которая перемещается по одной из плоскостей на заданное расстояние вдоль поверочной линейки, являющейся направляющей. Измерительный наконечник индикатора при этом должен перемещается в контакте со второй плоскостью (см. рисунок 54). 1. - базовая плоскость; 2 - направляющая (поверочная линейка; 3 - контролируемая плоскость Рисунок 54 5.412.22 Измерение при помощи уровня Уровень устанавливается на передвижной мостик, который соединяет две контролируемые плоскости. Снимается последовательный ряд показаний вдоль этих плоскостей, а затем максимальная разность угловых показаний дает угловое отклонение от параллельности, а угловое 59 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 показание, умноженное на l, дает линейное отклонение от параллельности (см. рисунок 55 и А.6). Если затруднительно соединить мостиком показания снимаются отдельно для каждой две плоскости, то плоскости во взаимно увязанных сечениях(см. 5.212.2). Сравнение показаний в соответствующих сечениях показывает параллельность плоскостей. 1 - Направляющие; 2 – Передвижной мостик Рисунок 55 5.412.3 Измерение параллельности двух осей Измерение следует проводить в двух плоскостях: - в плоскости, проходящей через две оси ²) - в плоскостях, проходящих через оси и по возможности ,перпендикулярных к первой плоскости. 5.412.31 Контроль плоскости, проходящей через две оси 2) Основание измерительного прибора должно иметь форму призмы, позволяющей ему скользить по оправке, представляющей одну их двух осей, измерительный наконечник при этом должен касаться второй оправки, представляющей вторую ось. Для обеспечения точности в каждой точке измерения прибор следует слегка покачивать в направлении перпендикулярном осям (см рисунок 56). При необходимости следует учитывать прогиб оправок под действием веса, который на него действует во время измерения. 2) Это выражение означает плоскость, проходящую через одну из осей и как можно ближе к другой оси 60 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 56 5.412.32 Контроль в плоскостях, проходящих через оси и по возможности ,перпендикулярных к первой плоскости Для этого метода измерения необходима дополнительная плоскость, желательно параллельная плоскости, проходящей через две оси см. 5.412.31). При наличии этой плоскости параллельность каждой из двух осей, взятых в отдельности, следует определять относительно этой поверхности в соответствии с 5.412.4 и затем сравнивать друг с другом. При отсутствии такой плоскости для контроля следует использовать специальные приспособления, показанные на рисунках 57 и 58 и уровень с регулируемой ампулой. Для этого уровень устанавливают на приспособление, опирающееся на две оправки, представляющие оси. 61 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 57 Рисунок 58 Приспособление с уровнем перемещают вдоль осей на заданное расстояние и снимают показания. Результат измерения выражают относительно расстояния между осями. Например, если это расстояние равно 300 мм, а показание уровня 0,06 /1000 мм, то отклонение от параллельности будет 0,06 х 0,3 = 0,018 мм. Параллельность оси относительно плоскости 5.412.4 Измерительный прибор следует устанавливать на стойке с плоским основанием и перемещать по плоскости на заданное расстояние. При этом измерительный поверхности наконечник контрольной должен оправки, скользить по цилиндрической представляющей ось. Для определения минимального расстояния между осью и плоскостью в каждой точке измерения стойку измерительного прибора следует слегка перемещать в направлении перпендикулярном измеряемой оси показано на рисунке 59. 62 как ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 59 При измерении оси вращения достаточно провести измерение в среднем положении и в двух крайних (см. рисунок 60) Рисунок 60 П р и м е ч а н и е 20 - Об отклонении от параллельности оправок, представляющих оси, см. 5.412.1. 5.412.5 Параллельность оси относительно линии пересечения двух плоскостей 63 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Измерительный прибор следует устанавливать на стойке с основанием соответствующей формы, опирающимся на две плоскости и перемещать на заданное расстояние вдоль прямой линии пересечения этих плоскостей, при этом измерительный наконечник должен скользит по цилиндрической поверхности контрольной оправки, представляющей ось (см. рисунок 61). Измерения, по возможности, следует проводить в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, наиболее важных для работы станка. П р и м е ч а н и е 21 - Об отклонении от параллельности оправок, представляющих оси, см. 5.412.1. Рисунок 61 5.412.6. Параллельность линии пересечения двух плоскостей относительно третьей плоскости Если линия пересечения двух плоскостей и третья плоскость расположены на близком расстоянии друг от другу, следует использовать передвижное приспособление и уровень (см. рисунок 62). 64 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1. Уровень; 2. Передвижное приспособление; 3. Контактные поверхности передвижного приспособления Рисунок 62 Передвижное приспособление с уровнем следует перемещать вдоль линии пересечения плоскостей на длину l, изменения положения пузырька уровня покажет отклонения от параллельности в угловых единицах (см. 5.412.32). Если расположение третьей плоскости не позволяет использовать приспособление, показанное на рисунке 62, то необходимо использовать другие приспособления, например измерительный прибор устанавливают на стойке с основанием соответствующей формы, опирающимся на две плоскости (см. рисунок 63). Измерительный наконечник должен находиться под прямым углом к третьей плоскости для снятия показаний при перемещении вдоль линии пересечения. 65 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 63 Прилегание опорных контролируемым поверхностей приспособления к пересекающимся плоскостям следует проверить с помощью краски (см. 5.321). Относительно других способов измерения см. 5.412.2. 5.412.7 Параллельность двух прямых линий, каждая из которых образована пересечением двух плоскостей Измерение можно проводить устанавливают на стойке с по 5.412.5. Измерительный прибор основанием соответствующей формы, опирающимся на первую пару плоскостей. Измерительный наконечник должен находиться в контакте с одной из взаимно перпендикулярных плоскостей приспособления с основанием соответствующей формы, опирающимся на вторую пару плоскостей, которое при измерении должно перемещаться вместе с измерительным прибором вдоль линии пересечения второй пары плоскостей. Измерения следует проводить в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (см. рисунок 64). Для проведения измерения по этому методу требуется очень жесткое приспособление для крепления измерительного прибора - условие, соблюдаемое только в случае двух прямых линий, расположенных близко друг от друга. Обычно применяют передвижной мостик и уровень, например, для проверки параллельности в вертикальной плоскости. (см.рисунок 65). Рисунок 64 66 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 65 П р и м е ч а н и е 22 - Если непосредственное измерение относительного положения заданных плоскостей или прямых линий затруднено из-за конструкции станка, измерения положения этих плоскостей и линий можно провести относительно вспомогательной базовой плоскости, например, горизонтальной, определяемой уровнем и затем пересчитать. 5.413 Допуски Допустимые отклонения от параллельности прямых линий или плоскостей задаются в следующем виде: допуск параллельности: … мм. Если параллельность задается на определенной длине, то нужно указывать эту длину, например, 0,02 мм на длине измерения 300 мм. (0,02/300) Обычно направление отклонения не имеет большого значения, но если отклонение от параллельности допускается только в одном направлении, то это должно быть указано словами: например, «отклонение конца шпинделя допустимо только вверх относительно поверхности стола». Следует иметь в виду, что допуск параллельности включает в себя допуск на форму соответствующих линий и поверхностей и, что результаты измерения зависят от качества поверхности измерительного наконечника, которое при необходимости должно быть оговорено. 5.42 Параллельность движения 5.421 Определение Термин «параллельность движения» относится к расположению 67 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 траектории перемещаемого элемента станка по отношению к: - плоскости (базовой или направляющей); - прямой линии (оси, линии пересечения плоскостей); - траектории перемещения точки другого перемещаемого элемента станка. 5.422 Методы измерения 5.422.1 Общие положения Методы измерения идентичны методам, применяемым для контроля параллельности линий и плоскостей. Перемещаемый элемент должен, насколько возможно, перемещаться так, как предусмотрено конструкцией станка, чтобы можно было учесть влияние фактических зазоров и дефектов направляющих. 5.422.2 Параллельность траектории относительно плоскости 5.422.21 Плоскость на перемещаемом элементе Измерительный прибор следует крепить на неподвижном элементе станка так, чтобы его измерительный наконечник находился в контакте под прямым углом к контролируемой плоскости на перемещаемом элементе и скользил по ней при перемещении перемещаемого элемента на заданное расстояние (см рисунок 66). Этот метод измерения обычно применяют для контроля перемещения рабочих столов на фрезерных, расточных и шлифовальных станках. Например, измерительный прибор следует крепить на конце шпинделя, на стол установить поверочную линейку, как показано на рисунке 66, и перемещать стол. Данные, полученные в результате этих измерений, характеризуют точность обработанной поверхности по параллельности к базовой поверхности обрабатываемой детали, которую можно получить после чистовой обработки заготовки. 68 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 – стол станка; 2 - поверочная линейка; 3 - шпиндель; 4 - измерительный прибор Рисунок 66 5.422.22 Плоскость на неподвижном элементе Измерительный прибор следует крепить на перемещаемом элементе станка и перемещать с ним на заданное расстояние; измерительный наконечник должен касаться под прямым углом контролируемой поверхности или поверочной линейки, установленной на контролируемой поверхности и скользить по ней (см рисунок 67). 1. Перемещаемый элемент станка; 2. Измерительный прибор; 3. Стол станка; 4. Поверочная линейка Рисунок 67 69 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Если нет возможности установить измерительный наконечник непосредственно на измеряемой поверхности (например, по краю узкого паза), то может быть применен один из двух методов - использование индикатора с отгибающимся измерительным наконечником или специальной насадкой в виде рычага (см. рисунок 68); - использование специального приспособления в виде угольника (см. рисунок 69). Рисунок 68 5.422.3 Рисунок 69 Параллельность траектории перемещения относительно оси Измерительный прибор следует крепить на перемещаемом элементе станка и перемещать с ним на заданное расстояние вдоль оси; измерительный наконечник должен находиться в постоянном контакте с цилиндрической поверхностью контрольной оправки, представляющих ось (см. рисунок 70). Если эта ось является осью вращения, следует использовать среднюю позицию (см. 5.412.1). Измерения, по возможности, выполняют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в наибольшей мере определяющих точность обработки на станке. 70 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 70 5.422.4 Параллельность траектории относительно линии пересечения двух плоскостей Параллельность каждой из двух плоскостей относительно траектории движения перемещаемого элемента станка следует контролировать раздельно в соответствии с 5.422.2. Положение линии пересечения определяется положением плоскостей. 5.422.5 Параллельность двух траекторий перемещения Измерительный перемещаемых прибор элементов следует станка устанавливать так, чтобы его на одном из измерительный наконечник касался другого перемещаемого элемента в определенной точке. Оба эти элемента следует перемещать одновременно в одном направлении на одну и ту же заданную величину и определять изменение показаний измерительного прибора. В случае необходимости эти измерения следует проводить в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в наибольшей мере определяющих точность обработки на станке ( см рисунок 71). 71 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 71 5.423 В Допуск качестве допуска параллельности перемещения принимают допустимое изменение кратчайшего расстояния от траектории заданной точки перемещаемого элемента до базовой плоскости, прямой линии или другой траектории на заданной длине. Метод определения допуска см 5.413. 5.43 Эквидистантность 5.431 Определение Термин «эквидистантность» относится к расстоянию от осей до базовой плоскости. Эквидистантность имеет место, когда плоскость, проходящая через оси, параллельна базовой плоскости. Эти оси могут быть различными или теми же самыми, но занимающими различное положение после поворота. 5.432 Методы измерения 5.432.1 Общие положения Задача идентична случаю параллельности плоскости, проходящей через оси относительно базовой плоскости. Проверки эквидистантности относительно плоскости – это двух осей или оси вращения проверки параллельности (см.5.412.4). Сначала следует провести измерение параллельности обеих осей к 72 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 заданной плоскости, затем – контроль их равноудаленности от этой плоскости при помощи одного и того же измерительного прибора, измерительный наконечник цилиндрических которого поверхностей должен двух поочередно контрольных касаться оправок, представляющих эти оси (см рисунок 72). Для точных измерений следует учитывать разность диаметров оправок в сечениях, в которых производятся измерения. Рисунок 72 5.432.2 Частный случай эквидистантности двух осей относительно плоскости поворота одной из осей Плоскость поворота детали, через которую проходит одна из осей, может быть труднодоступной и непригодной для перемещения измерительного прибора. Тогда необходимо создать вспомогательную плоскость, параллельную плоскости поворота (см.рисунок 73). 73 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 - вспомогательная (условная) плоскость; 2 - плоскость поворота Рисунок 73 Установку и фиксацию этой вспомогательной плоскости следует осуществлять так, чтобы уровень, установленный на ней, по возможности в двух перпендикулярных отклонения во время направлениях, поворота детали. не Затем показывал никакого следует измерить эквидистантность оси поворота (в среднем и крайних положениях) и неподвижной оси относительно вспомогательной плоскости. П р и м е ч а н и е 23 - Если используют горизонтальную или наклонную вспомогательную плоскость, измерительный прибор рекомендуется устанавливать в его начальное положение, чтобы убедиться в отсутствии нежелательного перемещения во время поворота. 5.433 Допуск Допустимая разность размеров не имеет знака, но она должна быть в допустимых пределах для всех направлений, параллельных базовой плоскости. Если разность допустима только в одном направлении, то это направление должно быть указано словами, например: «Ось 1 выше оси 74 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 2». 5.43 Соосность, совпадение и выравнивание 3) 5.441 Определение Две линии или две оси считаются совпадающими или соосными, если расстояния между ними во многих точках на заданной длине по величине и положению не превышает допустимые значения Метод измерения 5.442 Измерительный прибор, закрепленный на приспособлении, представляющем одну из осей, поворачивается на 360˚ вокруг этой оси. Измерительный наконечник касается в заданном сечении А цилиндрической поверхности контрольной оправки, представляющей вторую ось (см. рисунок 74) Любое изменение показаний соответствует удвоенному отклонению от измерения сечение может соосности. Поскольку выбранное для пересекать обе оси, измерения следует проводить в двух сечениях А и В. Если отклонение определяется в двух заданных плоскостях, проходящих через оси (например, в плоскостях H и V на рисунке 74) , отклонение определяют раздельно по этим двум плоскостям. Необходимо, в частности, для случая с горизонтальными осями использовать очень жесткие приспособления. Если требуется очень высокая точность, следует применять одновременно два измерительных прибора, установленных со смещением на180˚, чтобы исключить влияние прогибов. Или можно использовать приспособление с очень незначительным прогибом под действием нагрузки, равной удвоенному весу применяемого индикатора. В этих проверках следует применять очень легкие индикаторы с круговой шкалой. 3) Слово «выравнивание» на практике иногда применяется с более общим значением «параллельность». В данном случае имеется ввиду, что две оси, сливаются друг с другом, или одна ось тянется над другой. Расстояние может измеряться на действительных линиях или на их продолжениях. 75 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Поскольку направление измерения будет изменяться во время вращения относительно направления силы тяжести, следует учитывать чувствительность измерительного прибора к действию силы тяжести. Рисунок 74 Если одна из двух осей является осью вращения, приспособление с измерительным прибором, следует крепить к вращающейся оси. Если измерительный прибор должен вращаться вокруг неподвижной оси, его следует крепить на втулке, вращающейся с минимальным зазором, Длина втулки должна быть достаточной для того, чтобы зазор не искажал показаний при измерении (см. рисунок 75). Если обе оси являются осями вращения, то контрольную оправку следует устанавливать в среднее положение биения в плоскости контроля (см. 5.412.1). 76 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 75 5.443 Допуск Если направление отклонений от соосности двух осей (или двух линий) не имеет значения, то допуск задается в следующем виде: «допустимое отклонение от соосности оси 1 относительно оси 2 - … мм на заданной длине». В особых случаях следует давать дополнительные указания в зависимости от условий работы, например: - «Ось 1 только выше, чем ось 2» или - «Свободный конец оси 1 направлен только во внешнюю сторону относительно оси 2». В других случаях, кроме допуска на соосность, указывается допуск на параллельность двух осей (см рисунок 76). а) «допуск на соосность осей 1 и 2: Т мм на длине измерения» b) «допуск на параллельность осей 1 и 2: Т′ на длине измерения» (Т′ < Т) 1 – ось 1; 2 – ось 2; 3 – длина измерения Рисунок 76 77 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 5.5 Прямоугольность или перпендикулярность Термины «прямоугольность» и «перпендикулярность», в основном применяются в одном и том же значении. Измерения прямоугольности и перпендикулярности сводятся к следующему: - перпендикулярность прямой линии к плоскости, см. 5.51; - перпендикулярность перемещения, см. 5.52. 5.51 Перпендикулярность прямых линий и плоскостей 5.511 Определение Две плоскости, две прямые линии или прямая линия и плоскость считаются перпендикулярными, если отклонение от их параллельности относительно поверочного угольника не превышает допустимой величины. Поверочным угольником может служить метрологический угольник или рамный уровень, а также он может состоять из кинематических плоскостей или линий. 5.512 Методы измерения 5.512.1 Общие положения Практически проверка перпендикулярности сводится к проверке параллельности. Необходимо учитывать следующие общие положения. Для измерения перпендикулярности оси вращения к плоскости следует использовать следующий метод - приспособление с измерительным прибором закрепляют на шпинделе таким образом, чтобы измерительный наконечник был параллелен оси вращения и касался базовой плоскости. При вращении шпинделя измерительный наконечник будет описывать окружность на базовой плоскости. Измерительный прибор при этом покажет отклонение от параллельности между плоскостью этой окружности и базовой плоскостью или перпендикулярность оси шпинделя к базовой плоскости. отклонение определяют 78 Это относительно расстояния, равного радиусу ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 (диаметру) окружности, описываемой измерительным наконечником (см. рисунок 77). а) Если контролируется перпендикулярность оси к одной плоскости, шпиндель следует поворачивать на 360˚ и определять наибольшую разность показаний индикатора. b) Если контролируется перпендикулярность оси к нескольким плоскостям (например, плоскости 1 или 2 ), то для каждой из плоскостей определяют разность показаний в двух положениях при повороте шпинделя на 180˚. Чтобы исключить влияние осевого биения (см.5.621.2) шпинделя, которое может внести неточности в измерения, следует использовать приспособление с двумя одинаковыми державками для двух измерительных приборов, установленных со смещением на 180˚ и определять среднее показание отклонений. Это измерение можно выполнить также одним измерительным прибором - после первого измерения прибор на шпинделе переустанавливают с поворотом на 180˚ и измерение повторяют. Небольшой осевой зазор можно исключить за счет соответствующего осевого натяга (см 5.621.1). 79 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1, 2 – плоскости Рисунок 77 5.512.2 Перпендикулярность двух плоскостей На одной из плоскостей следует установить цилиндрический угольник (см. рисунок 78). Стойку измерительного прибора следует перемещать вдоль второй плоскости, чтобы измерительный наконечник касался цилиндрического угольника и снимать показания через равные отрезки пути. Затем следует повернуть цилиндрический угольник на 180˚ вокруг своей оси и повторить измерения. Отклонение от перпендикулярности – среднее значение из показаний, снятых в двух указанных положениях. 80 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 78 5.512.3 Перпендикулярность двух осей 5.512.31 Обе оси неподвижны Поверочный угольник с соответствующим основанием следует установить на цилиндрической поверхности контрольной оправки, представляющей одну из осей (см. рисунок 79). Параллельность между другой стороной угольника и второй контролируемой осью следует измерять в соответствии с методом контроля параллельности (в 5.412.4). Рисунок 79 5.512.32 Одна из двух осей является осью вращения Измерительный прибор следует крепить на приспособлении, связанном с контрольной оправкой, представляющей ось вращения. При повороте оправки измерительный наконечник должен касаться цилиндрической поверхности контрольной оправки, представляющей вторую ось в точках А и В (см. рисунок 80). Разница показаний в точках А и В является отклонением от перпендикулярности на длине АВ. Если вторая ось также является осью вращения то контрольную 81 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 оправку, представляющею ее, следует устанавливать в среднее положение по биению в плоскости измерения в соответствии с методом контроля параллельности (см. 5.412.2). Рисунок 80 5.512.4 Перпендикулярность оси к плоскости 5.512.41 Неподвижная ось Поверочный угольник с соответствующим основанием приставляют к цилиндрической оправке, представляющей контролируемую ось (см. рисунок 81). Параллельность второй стороны угольника относительно базовой плоскости следует измерять по двум взаимно перпендикулярным направлениям по методу контроля параллельности (см. 5.412.2) 82 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 81 5.512.42 Рисунок 82 Ось является осью вращения (например, шпинделя) Измерительный прибор следует крепить на приспособлении, связанным с контрольной оправкой, которая представляет ось вращения и выполнять измерения по 5.512.1 5.512.5 Перпендикулярность оси к линии пересечения двух плоскостей 5.512.51 Ось неподвижна Поверочный угольник с соответствующим основанием приставляют к цилиндрической поверхности контрольной оправки, представляющей контролируемую ось (см. рисунок 82). Параллельность второй стороны угольника с линией пересечения двух плоскостей проверяют по методу контроля параллельности (см. 5.412). 5.512.52 Ось является осью вращения Приспособление с измерительным прибором следует крепить на шпинделе таким образом, чтобы измерительный наконечник был параллелен оси вращения и касался горизонтальной плоскости призмы с V-образным пазом. При повороте шпинделя на 180 ˚ призму следует переместить так, чтобы измерительный наконечник упирался в нее в той же самой точке, что и при первом замере (см. рисунок 83). Разница показаний в точках А и В является отклонением от перпендикулярности на длине АВ. 83 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 83 5.512.6 Перпендикулярность линии пересечения двух плоскостей относительно третьей плоскости Поверочный угольник (см. рисунок 84) или измерительный прибор (см. рисунок 85) следует установить на соответствующем основании на линии пересечения плоскостей. Рисунок 84 84 Рисунок 85 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 86 Контроль параллельности другой стороны угольника относительно третьей плоскости или линии пересечения следует выполнять по методу контроля параллельности (см. 5.412.2 или 5.412.6 ). Измерения следует проводить, по возможности, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (см рисунки 85 и 86) 5.512.7 Перпендикулярность двух прямых линий, каждая из которых является линией пересечения двух плоскостей Поверочный угольник с соответствующим основанием следует устанавливать на одной из линий пересечения. Проверку параллельности свободной стороны угольника относительно второй линии пересечения следует проводить по методу контроля параллельности (см. 5.412.6). П р и м е ч а н и е 24 - Если непосредственный контроль указанных плоскостей и прямых линий затруднен из-за очень большого расстояния между ними или из-за наличия препятствующих деталей, расположенных между ними, то контроль допускается выполнить относительно вспомогательной плоскости, например при помощи уровня. 5.513 Допуск Допустимые отклонения от перпендикулярности могут быть заданы двумя способами: 1) Если перпендикулярность измеряется с использованием поверочного угольника, то допуск перпендикулярности задается подобно 85 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 допуску параллельности, т.е допуск перпендикулярности: в мм на длину измерения в мм. 2) Если перпендикулярность, относящаяся к оси измеряется как разница показаний на измеряемом (радиусе) диаметре, то допуск задается так: - Допуск перпендикулярности: . . . мм/ . . мм Если отклонение от перпендикулярности допустимо только в одном направлении, то это направление должно быть обозначено, например, отклонение свободного конца шпинделя - только в одну сторону от оси шпинделя (в случае вертикального шпинделя - относительно поверхности стола) 5.52 Перпендикулярность перемещения Определение 5.521 Термин «перпендикулярность перемещения» применительно к станкам относится к последовательным положениям траектории точки перемещаемого элемента станка относительно: - плоскости (опорной или направляющей); - прямой линии (оси или линии пересечения двух плоскостей); - траектории точки на другом перемещаемом элементе. 5.522 Методы измерения 5.522.1 Общие положения Контроль контролем перпендикулярности параллельности перемещения перемещений при следует помощи заменить поверочного угольника, приспособленного для заданных условий (см. 5.42). Движение перемещаемого элемента способом, предусмотренным его конструкцией должно осуществляться с целью учета влияния зазоров и погрешностей направляющих. 5.522.2 Перпендикулярность траектории точки к плоскости Поверочный угольник следует устанавливать на базовую плоскость, 86 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 измерительный прибор на перемещаемый элемент (см. рисунок 87). Параллельность перемещения относительно другой стороны угольника следует проверять в двух взаимно перпендикулярных направлениях в соответствии с 5.422.22. Рисунок 87 5.522.3 Перпендикулярность траектории точки к оси Поверочный угольник с соответствующим основанием следует устанавливать на цилиндрической поверхности контрольной оправки, представляющей ось (см. рисунок 88). Проверку параллельности движения относительно другой стороны угольника следует выполнять в соответствии с 5.422.22. Рисунок 88 Если ось является осью вращения, то оправку, представляющую ось устанавливают в среднее положение по биению в плоскости измерения. В отдельных случаях для измерения перпендикулярности вместо угольника можно использовать планшайбу, установленную на шпинделе. При помощи измерительного наконечника следует снять показания на наибольшем диаметре планшайбы, параллельном направлению движения перемещаемого элемента, затем снять показания после поворота 87 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 шпинделя на 180 о . Среднеалгебраическое двух показаний является отклонением от перпендикулярности на длине равной радиусу планшайбы. В связи с тем, что планшайба обычно не имеет строго плоской поверхности, саму планшайбу для измерения не используют, а крепят на ней специальный, плоский, шлифовальный диск. Среднее значение дает отклонение на длине измерения. Ось можно использовать, как указано в 5.512.42; траекторию представляет поверочная линейка, параллельная ей. 5.522.4 Перпендикулярность двух траекторий Две траектории следует сравнивать с помощью поверочного угольника, установленного соответствующим образом на концевых мерах и поверочной линейки. На рисунке 89 показан пример установки для проведения контроля. Одна сторона угольника выставлена параллельно траектории 1 при помощи индикатора, при этом траектория ll контролируется в соответствии с 5.42. Рисунок 89 Эта сторона угольника может также быть выставлена параллельно траектории 1 с наклоном, превышающим допуск так, чтобы индикаторы давали отсчеты только в одном направлении, исключая инерционных погрешностей. В последнем случае влияние отклонение от перпендикулярности будет равно разности показаний двух индикаторов на 88 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 той же длине измерения. Следует учитывать деформации элементов станка под действием нагрузок. Эту проверку можно выполнять и оптическими средствами измерения (см. рисунок 90). 1 – Автокаллиматор ; 2 – Перемещаемый отражатель ; 3 – Световой луч ; 4 – Оптический угольник (призма) Рисунок 90 5.523 Допуск Допустимое отклонение на перпендикулярность заданного перемещения следует определять по величине допустимого изменения кратчайшего расстояния от траектории точки перемещаемого элемента станка до свободной стороны угольника на заданной длине перемещения (например, 300 мм). О методе определения допуска см. 5.513. 5.6 Вращение К измерениям, связанным с вращением, относятся следующие погрешности: - радиальное биение, см. 5.61; - осевое биение, см. 5.62; 89 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 - торцевое биение, см. 5.63. 5.61 Радиальное биение 5.611 Определения 5.611.1 Отклонение от круглости Отклонение от круглости – это погрешность круглой формы детали в плоскости, перпендикулярной ее оси, проходящей через заданную точку оси. Для вала величина отклонения задается разностью между диаметром описанной окружности и наименьшим измеренным диаметром вала. Для отверстия эта величина задается разностью между диаметром вписанной окружности и наибольшим измеренным диаметром отверстия. Каждый диаметр следует измерять в плоскости, перпендикулярной оси. При обычных методах измерения это определение не может строго применяться на практике. Однако при измерении отклонения от круглости детали необходимо помнить об этом определении и выбирать такой метод измерения, который обеспечивает получение результатов, повозможности, соответствующих этому определению 5.611.2 Эксцентриситет (см. рисунок 91) Расстояние между двумя параллельными осями, одна из которых вращается относительно другой. (Эксцентриситет не является погрешностью, это размер, ограниченный допусками; его не следует путать с термином «эксцентричность»). 1 - Эксцентриситет 90 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 91 5.611.3 Радиальное смещение геометрической оси в заданной точке Если геометрическая ось детали не совпадает с осью вращения, расстояние между этими двумя осями называют радиальным смещением (см. рисунок 92). 1 – Радиальное биение; 2 – Центр вращения; 3 – Радиальное смещение Рисунок 92 5.611.4 Радиальное биение при вращении детали в заданном сечении Если не принимать во внимание некруглую форму детали, величина радиального биения равна двойному радиальному смещению оси в заданном сечении (см. рисунок 92). В общем случае измеренное радиальное биение является результатом - радиального смещения оси; - некруглой формы детали; - радиальной погрешности движения осей вращения (погрешностей подшипников). Важно отметить, что при контроле геометрической точности станков радиальное смещение оси измеряют путем контроля биения детали, 91 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 установленной на этой оси. Чтобы избежать путаницы при проведении измерений геометрической точности станков и чтобы исключить возможность ошибок, в настоящем стандарте применен только термин «радиальное биение» и указанные допуски относятся только к этому биению, поэтому показания измерительных приборов не надо делить пополам. Это обстоятельство учтено при дальнейшем описании методов измерения. П р и м е ч а н и е 25 - При использовании роликовых подшипников ролики и обойма делают один оборот за более чем два оборота вала и обычно биение вала повторяется циклически через каждые несколько оборотов. С точки зрения цилиндрической или метрологии, конической упомянутый поверхностью подшипник имеет ось, с точно совпадающую с осью вращения, если при измерении на заданной длине биение в каждой точке измерения не превышает допустимого значения. При измерении допускается использование контрольной правки. 5.612 Методы измерения 5.612.1 Подготовка перед измерением До проведения измерений следует обеспечить вращение шпинделя до тех пор, пока не температура стабилизируется толщина смазочной пленки и шпиндельного узла не достигнет уровня нормальной рабочей температуры. 5.612.2 Измерение на наружной поверхности Измерительный измерительный прибор наконечник следует касался устанавливать контролируемой так, чтобы вращающейся поверхности перпендикулярно к оси вращения. Показания индикатора снимают при повороте шпинделя на один оборот (см. рисунок 93). 92 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 93 При измерении конической поверхности измерительный наконечник следует устанавливать под прямым углом к образующей. При измерении следует учитывать, что во время измерения при любом осевом смещении шпинделя при вращении диаметр контролируемой окружности меняется, что приводит к увеличению показателей радиального биению по сравнению действительным радиальным биением шпинделя. Поэтому коническую поверхность не следует использовать для измерения биения, за исключением поверхностей с малой конусностью. При этом следует предварительно измерить осевое биение шпинделя (см. 5.621.2) и по углу конуса определить его возможное влияние на показатели радиального биения. Отрицательное воздействие на результаты измерения может оказать также боковой удар по измерительному наконечнику, если ось этого наконечника не проходит через ось вращения. Чтобы избежать этой погрешности, измерительный наконечник следует устанавливать строго перпендикулярно к оси вращающейся поверхности. 5.612.3 Измерение на внутренней поверхности Если не удается напрямую измерить биение цилиндрического или конического отверстия, то для измерения биения следует использовать контрольную оправку, устанавливаемую в отверстие. Биение выступающей цилиндрической часть оправки следует измерять в соответствии с 5.612.2. Однако, т.к. ось оправки может пересекаться с осью вращения в плоскости измерения, то для получения более 93 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 достоверных данных измерения следует проводить в двух сечениях А и В, отстоящих друг от друга на заданном расстоянии (см. рисунок 94). Рисунок 94 Например, одну проверку следует провести у посадочного конца отверстия, а вторую – на определенном расстоянии от конца. Чтобы исключить влияние неправильной установки оправки в отверстии, особенно в случае конического отверстия, эти измерения следует повторить минимум 4 раза, каждый раз поворачивая оправку на 90˚ относительно шпинделя. В качестве результата принимается среднее показание. В каждом случае радиальное биение следует измерять в вертикальной и горизонтальной плоскостях (положения С1 и С2 на рисунке 94). По поводу вышеописанных методов следует сделать некоторые замечания: - расстояния между точками измерения следует выбирать так, чтобы минимизировать воздействие боковых ударов по наконечнику измерительного прибора. - следует учитывать, что при использовании контрольных оправок точную форму отверстия определить нельзя. - измерение обработанной на станке цилиндрической детали показывает результат биения всего шпиндельного узла. Эта проверка не дает возможности оценить конического 94 отверстия, ни точность формы цилиндрического или ни фактического положения отверстия ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 относительно оси вращения. - описанные выше методы применимы только для шпинделей на подшипниках скольжения, на шариковых или роликовых подшипниках. - биение шпинделя с автоматическим центрированием во время вращения (например, с помощью гидравлики) следует измерять только при вращении на нормальной частоте вращения. В этом случае следует использовать приборы бесконтактного измерения, например, емкостные датчики, электромагнитные или другие соответствующие измерительные приборы. 5.613 Допуск За величину допуска радиального биения принимают допустимого отклонения допуска величину траектории точек в одном сечении. Величину указывают без знака. Допуск включает в себя погрешность формы вращающейся поверхности, смещение и непараллельность оси этой поверхности относительно оси вращения (погрешности расположения) и смещение оси вращения вследствие некруглости опорных шеек или отверстий (погрешности опор). Для поверхностей небольшой протяженности в осевом направлении (например, конец шпинделя шлифовального станка) достаточно проводить измерение биения в одном сечении, но для более протяженных поверхностей следует указывать сечения, в которых необходимо проводить измерения. В случае необходимости проведения измерения радиального биения только в заданном сечении или только на заданной длине следует в технической документации указывать эти сечение и длину. 5.62 Осевое биение 5.621 Определения 5.621.1 Наименьший осевой зазор Термин «наименьший осевой зазор» означает наименьшее значение возможного осевого смещения вращающейся детали, измеряемое в 95 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 состоянии покоя, в каждом из нескольких угловых положений при повороте ее вокруг своей оси (см. рисунок 95). J - максимальное осевое смещение j - минимальное осевое смещение d - осевое биение Рисунок 95 5.621.2 Осевое биение Термин «осевое биение» означает величину возвратно- поступательного перемещения вращающейся детали вдоль своей оси при устранении осевого зазора путем осевого нажима в заданном направлении (см. рисунок 95). Если осевое биение вращающейся детали остается в пределах поля допуска, то можно считать, что эта деталь осевого биения не имеет . 5.622 Методы измерения 5.622.1 Общие положения Чтобы исключить влияние зазоров упорных подшипников, шпиндель следует слегка поджимать в направлении измерения. Измерительный наконечник индикатора должен упираться в центр торцовой поверхности, по возможности, по оси вращения. Показания следует снимать при непрерывном вращении шпинделя при малой частоте вращения с поджимом в направлении измерения. Если шпиндель полый, то следует вставить в него короткую оправку с перпендикулярным оси плоским торцом, в центр которого при измерении 96 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 должен упираться закругленный измерительный наконечник (см. рисунок 96). Или наоборот можно использовать оправку с закругленным торцом и измерительный прибор с наконечником, имеющим плоскую контактную поверхность (см. рисунок 97). Если шпиндель имеет центровое отверстие, то в него следует вставлять стальной шарик, в который упирают плоский конец измерительного наконечника (см. рисунок 98). Рисунок 96 Рисунок 98 Дополнительные сведения 5.622.2 Осевое Рисунок 97 биение можно измерить при помощи специального устройства, обеспечивающего создание осевой нагрузки и позволяющего установку на этой оси индикатора. На ходовых винтах осевая нагрузка создается перемещением салазок при зацеплении винта с гайкой. Планшайбы с вертикальной осью вращения надежно прижимаются к упорным подшипникам собственным весом. Если используются подшипники с предварительным натягом, нет необходимости прикладывать дополнительную осевую нагрузку к шпинделю с горизонтальной осью вращения. Если нет возможности установить индикатор на оси, величину осевого биения следует замерять путем использования двух индикаторов (см. рисунок 99). При этом показания измерительного прибора снимают в различных угловых позициях. Осевое биение равно разности между 97 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 наибольшим и наименьшим значениями. Шаг измерения следует выбирать так, чтобы минимизировать воздействие тангенциального давления на наконечник измерительного инструмента. Рисунок 99 П р и м е ч а н и е 26 - Если упорным подшипником служит подшипник качения, измерения следует проводить как минимум при двух оборотах. 5.623 Допуск Допустимое осевое биение определяется предельным смещением шпинделя вдоль оси при медленном вращении и легком осевом поджиме. В технической документации следует указывать направление этого поджима (например, «при легком поджиме в сторону корпуса»). Если требуется проведение измерений при создании осевой нагрузки сначала в одном направлении, а потом в противоположном, в технической документации следует указывать отдельные допуски для каждого направления. 5.63 Торцевое биение 5.631 Определения Торцевое биение плоской поверхности, вращающейся вокруг оси: a) Торцевое биение поверхности За торцевое биение принимают отклонение от плоскостности торцевой поверхности при вращении ее вокруг оси, перпендикулярной этой поверхности. Торцовое биение определяют по расстоянию h между 98 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 двумя плоскостями, перпендикулярными оси, между которыми перемещаются точки торцевой поверхности во время вращения. b) Торцевое биение поверхности на расстоянии d от оси Это биение определяется расстоянием h между двумя плоскостями, перпендикулярными оси, между которыми перемещается участок торцевой поверхности, ограниченный вращающимся цилиндром с диаметром 2d. Ось симметрии цилиндра является теоретической осью вращения поверхности. Рисунки 100 Рисунок 101 Рисунок 102 Рисунок 103 Торцовое биение – это сумма различных погрешностей торцевой поверхности и биения оси вращения (h1, h2, h3), (см. рисунки 100, 101 и 102): a) поверхность неплоская; (h1 см. рисунок 100) b) поверхность и ось вращения не перпендикулярны; (h3 см. рисунок 102) c) периодическое осевое смещение оси. (h2 см. рисунок 101) П р и м е ч а н и е 27 - Если контролируемая плоскость имеет геометрическую ось (деталь А, рисунок 103), которая не совпадает с осью вращения, то результирующее радиальное смещение создает торцовое биение. Эта погрешность вызывается неперпендикулярностью торцовой поверхности к оси вращения. 5.632 Метод измерения Контроль торцевого биения следует проводить для вращающихся планшайб. Цель испытания заключается в том, чтобы удостовериться, что все точки одной окружности на контролируемой поверхности находятся в 99 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 одной плоскости, перпендикулярной оси вращения и что осевое положение этой поверхности не меняется при вращении шпинделя. Так как торцовое биение имеет тенденцию к увеличению по мере удаления от оси вращения, проверку следует проводить в точках окружности, наиболее удаленных от оси. Наконечник измерительного прибора следует устанавливать под прямым углом к торцовой поверхности на заданном расстоянии А от центра (см. рисунок 104). Измерения следует проводить последовательно в нескольких точках по периферии. Разность между максимальным и минимальным показаниями является величиной торцового биения. Следует обеспечить непрерывное вращение шпинделя на малых оборотах и с легким осевым поджимом для шпинделя с горизонталью осью вращения, чтобы исключить влияние зазора упорных подшипников. Планшайба с вертикальной осью вращения, как уже отмечалось выше (5.622.2), в достаточной мере прижата к упорным подшипникам своим собственным весом. В технической документации следует указывать направление легкого поджима шпинделя во время измерения, например, «легкий поджим в сторону корпуса». 1. Точки, в которых производятся измерения; 2. Осевой поджим Рисунок 104 100 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 П р и м е ч а н и е 28 - При необходимости проведения анализа причин возникновения торцевого биения следует измерить отдельно погрешности поверхности и погрешности оси. В некоторых случаях следует отдельно измерять осевое смещение оси. Если поверхность планшайбы была обработана после сборки (т.е. обработана на станке, деталью которого она является), индикатор может показать нулевое отклонение при установке его в положение режущего инструмента, при установке индикатора под углом 180˚ от этого положения он покажет торцовое биение h, значение которого равно двойному осевому смещению. Допуск 5.633 Допустимое отклонение плоскости, перпендикулярной оси вращения представляет собой предельное отклонение точек, расположенных на заданной окружности контролируемой торцевой поверхности. Допуск включает в себя погрешности формы торцевой поверхности, ее наклон относительно оси вращения, радиальное смещение и осевое биение шпинделя. Однако этот допуск не включает в себя осевой зазор вращающейся детали (см. рисунки 95 и от 100 до 102). 6. Специальные проверки 6.1 Точность деления 6.11 Определение погрешностей В этом разделе даны определения погрешностей деления градуированных шкал, зубчатых колес, делительных дисков, шагов ходовых винтов и т.д. В основном, различают следующие погрешности: a) единичная погрешность деления; b) нарастающая погрешность деления; c) локальная погрешность деления в заданном интервале; d) накопленная погрешность; e) общая погрешность деления. 6.111 Единичная погрешность деления Это алгебраическая разность между фактическим и номинальным значениями деления при одном шаге. 101 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Пример (a b – a´b´) для второго деления шкалы на рисунке 105 (за деление здесь принимается расстояние между двумя соседними штрихами; несколько делений образуют интервал). 6.112 Последовательная погрешность деления Фактическое различие значений двух соседних делений: оно равно алгебраической разности единичных погрешностей двух делений. Пример (a b – a´b´) – (bc – b´c´) = ab – bc для второго деления относительно третьего деления. 1. Номинальное деление; 2. Фактическое деление; Рисунок 105 6.113 Локальная погрешность деления в заданном интервале Это сумма величин (абсолютных значений) двух наибольших погрешностей - положительной и отрицательной - в заданном интервале. Пример Величина MN на участке 0 – 6 на рисунке 106 Если все погрешности в заданном интервале имеют один знак, то погрешность деления 102 равна наибольшему абсолютному значению ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 погрешности единичного деления Накопленная погрешность 6.114. Накопленная погрешность – это разность между суммой k делений и теоретическим номинальным значением этой суммы. Погрешность ступени в группе делений определяют по алгебраической сумме индивидуальных погрешностей каждого деления или путем сравнения действительного положения указателя измерительного прибора с номинальным значением (положением, которое должен был занять указатель прибора, если бы деления не имели погрешностей) (см. рисунок 105). МN - локальная погрешность в интервале от 0 до 6 РН - локальная погрешность в интервале от 0 до n 1. Единичная погрешность; 2. Номера делений Рисунок 106 Определение локальной погрешности деления 1. Последовательная погрешность деления; 2. Номер деления Рисунок 107 Последовательная погрешность деления 6.115 Общая погрешность деления Общая погрешность деления – это сумма величин (абсолютных 103 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 значений) наибольших положительных и отрицательных погрешностей ступеней в заданном интервале. Такой интервал может представлять всю шкалу, например, 360˚, величина RS на рисунке 108. 1. Общая погрешность деления; 2. Локальная погрешность делений в интервале от 1 до 6; 3. Общая погрешность делений в интервале от 1 до n; 4. Номера делений Рисунок 108 Определение общей погрешности деления 6.116 Графическое представление погрешностей Рассмотрим шкалу делений, которая вместе с теоретической шкалой и обозначенными ступенями представлена на рисунке 105 1) Если построить график (см. рисунок 106), где по оси абсцисс нанесены группы делений, а по оси ординат - индивидуальные погрешности, то максимальная величина MN представит локальную погрешность деления в интервале 0 – 6. Для всех групп делений шкалы локальная погрешность представлена величиной PH. 2) Если построить график, где по оси абсцисс нанесены группы делений, а по оси ординат – последовательная погрешность деления (см. рисунок 107), то этот график позволит найти положения наибольших погрешностей деления в заданном интервале. 3) Если построить график, где по оси абсцисс нанесены группы делений, а по оси ординат – положительные или отрицательные 104 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 отклонения фактического положения каждого деления относительно его (номинального) теоретического положения (см. рисунок 108), то максимальное значение RS на этом графике покажет общую погрешность деления. Следует отметить, что график на рисунке 106 можно получить по графику на рисунке 108 следующим образом: ордината ступени k на рисунке 106 равна разности между ординатами ступеней k и k–1 на рисунке 1084). 4) Единичную погрешность ab - a′b′ можно определить по формуле (aa′ + a′b) – (a′b + bb′) или как (b′b - a′а). Это выражение представляет фактическую разность между каждой парой штрихов заданного деления (см. рисунок 105) 6.12 Методы измерения Так как применения определение специальных погрешностей деления инструментов, следует обычно требует обращаться к технической литературе, имеющей отношение к данному предмету. 6.13 Допуск Обычно нет необходимости устанавливать допуск для каждого из пяти указанных видов погрешностей деления. Поэтому при линейном делении всегда указывают допуск на накопленную погрешность (или погрешность ступени) в заданном интервале, например, на 300 мм; при круговом делении обычно дается допуск на индивидуальную погрешность деления и на общую погрешность. П р и м е ч а н и е 29 - Необходимо отметить, что погрешности деления обычно включают также погрешности, вызываемые средствами измерения, использованными при контроле нанесения делений. Конкретные значения отдельных погрешностей (т.е. погрешностей деления, эксцентрического положения шкалы относительно оси вращения, зазора между деталями и т.п.) составляют в совокупности общую погрешность, которая в конечном итоге и интересует пользователя станка. П р и м е ч а н и е 30 - Следует учитывать тот факт, что точность, обеспечиваемая механизмом кругового деления, без учета точности делительного диска зависит от погрешности концентричности его установки на шпинделе станка. 105 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 6.2 Определение погрешности линейного позиционирования при перемещениях элементов станка с приводом от ходового винта Для контроля точности позиционирования иногда возникает необходимость изучить с геометрической точки зрения все элементы, от которых зависит точность перемещений, в частности, ходовой винт. Обычно любые виды наблюдаемых погрешностей образуют две составные части – циклические погрешности и прогрессирующие погрешности, не принимая во внимание влияние погрешностей из-за повторяемости и времени. Циклической можно считать любую составляющую погрешности, которая повторяется не менее одного раза во время перемещения вдоль оси, а прогрессирующей – любую, не являющуюся циклической. Циклические погрешности составляют наибольшую долю в общую погрешность, особенно у станков, в которых точность позиционирования не зависит непосредственно от точности ходового винта, Точность шага ходового винта является лишь одним из многочисленных факторов, которые определяют точность перемещения. Значительное влияние на точность позиционирования имеют зазоры и деформации в некоторых элементах станка. Поэтому следует учитывать каждый фактор, влияющий на точность позиционирования и устанавливать допуски на каждый из элементов таким образом, чтобы общий допуск соответствовал расчетной точности станка. Следовательно, геометрической ограничиться при точности контроле или станков, контроль выполняя станка в измерения работе, можно контролем точности позиционирования элемента станка, перемещаемого с помощью ходового винта. Существует несколько методов контроля точности позиционирования, в том числе измерения с использованием эталонного винта и индикатора, измерительного блока и индикатора или лазерного 106 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 интерферометра. Для проведения контроля станка в работе следует изготовить изделие-образец и задать длину отрезка, на котором следует проводить измерения; например, в частном случае, для ходового винта токарного станка измерения могут проводиться путем нарезания резьбы длинной 300 мм на изделие - образце в любом месте по длине станины за счет вращения ходового винта. Точность шага нарезанной резьбы, которая покажет нам суммарную погрешность перемещения, следует измерить, например, при помощи измерительной машины. 6.3 Угловой зазор 6.31 Определение Угловой зазор перемещаемого элемента определяется углом смещения, допускаемым зазором, которое может возникнуть после крепления этого элемента. 6.32 Метод измерения (контроль делительного устройства/ элемента) Это измерение можно выполнить путем установки перпендикулярно к оси вращения планки достаточной длины для выполнения измерений на делительном устройстве/элементе Измерительный прибор на устанавливают заданном на расстоянии. делительном устройстве/элементе таким образом, чтобы его наконечник упирался в планку на заданном расстоянии. К делительному устройству/элементу прикладывают крутящий момент сначала в одном направлении, затем в другом и определяют разность показаний измерительного прибора. Величину крутящего момента следует выбирать таким образом, чтобы исключить значительные погрешности из-за деформации делительного устройства/ элемента. 6.33 Допуск Допуск на угловой зазор – это максимально допустимый угловой 107 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 зазор, выраженный в виде угла смещения или тангенса этого угла. 6.4 Повторяемость углового деления 6.41 Определение Повторяемость углового деления определяется как наибольшая разность (диапазон) угловых смещений в результате ряда измерений при обеспечении в любой позиции угловой головки одинаковых условия по направлению и скорости перемещения, т.е., если зажим производится в конце каждого перемещения при отсутствии углового зазора. О повторяемости углового позиционирования при использовании числового программного управления см. ИСО 230-2. 6.42 Метод измерения Измерения следует проводить аналогично измерениям при контроле углового зазора с помощью контрольной планки и измерительного прибора. Перемещаемый устанавливают поворачивают на на любой полный элемент заданной оборот. делительного позиции деления Измеряют разность устройства и затем показаний измерительного прибора до поворота и после. Эту операцию выполняют несколько раз. Наибольшая разность показаний измерительного прибора представляет собой повторяемость, относящуюся к заданной позиции деления. Измерение следует повторять для каждой позиции деления. 6.43 Допуск Допуск повторяемости – это допустимый диапазон измеренных угловых отклонений, выраженных в виде угла или тангенса этого угла. Он включает допуск углового зазора (фактически, допуск на повторяемость не может быть установлен независимо от допуска на угловой зазор). 6.5 Пресечение осей 6.51 Определение Две 108 непараллельные оси считаются пересекающимися, если ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 кратчайшее расстояние между ними лежит в пределах указанного допуска. 6.52 Методы измерения 6.521 Прямое измерение Точку пересечения двух непараллельных осей можно определить при помощи измерений с применением двух контрольных оправок, представляющих эти оси. Метод измерения аналогичен измерению эквидистантности двух осей с дополнительной плоскостью (см. 5.432.1). Проведение проверки облегчается, если на концах контрольных оправок сделать точные плоские поверхности, параллельные рассматриваемым осям. Для определения отклонения от пересечения следует измерять расстояние между этими двумя плоскими поверхностями (см. рисунок 109). Рисунок 109 6.522 Непрямое измерение Непрямое измерение может быть проведено путем использования отдельной эталонной плоскости, которая устанавливается параллельно двум контролируемым осям. Измеряют расстояния от эталонной плоскости до каждой из осей и сравнивают результаты. 6.53. Допуск Расстояние между двумя пересекающимися осями: - если не имеет значение взаимное расположение осей, то допуск дается следующим образом: «расстояние от оси 1 до оси 2: ±… мм». 109 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 - если имеет значение взаимное положение осей, то допуск дается следующим образом: например «расстояние …мм, при оси 1 выше, чем ось 2». 6.6. Круглость 6.61. Определение Линия, расположенная в плоскости, считается круглой, когда все ее точки заключены между двумя концентрическими кругами, разница радиусов которых не превышает допустимого значения (см. рисунок 110). 1 – допуск на круглость Рисунок 110 Термин «Круглость» может относиться как к форме контролируемой детали, так и к форме траектории, описанной движущимся элементом (ами) станка. 6.62. Методы измерения образца обрабатываемой детали 6.621. круглости Метод с с использованием вращающейся машины измерительной для измерения головкой или вращающимся столом В обоих случаях контролируемая деталь центрируется на столе (малые значения эксцентриситета могут компенсироваться). В первом случае инструмент вращается вокруг контролируемой детали (см. рисунок 111), а во втором вращается стол (см. рисунок 112). В обоих случаях строится круговая диаграмма в полярных координатах, по которой 110 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 оценивается некруглость. Рисунок 111 Рисунок 112 6.622. Метод с использованием координатно-измерительной машины Измерительный прибор, перемещающийся по окружности, устанавливает положение каждой точки в виде координат Х и У (см. рисунок 113). По этим данным определяются контур наружной поверхности детали и отклонения от круглости. Рисунок 113 6.623. Метод проекции контура детали на экран Контур контролируемой сравнения изображения детали проектируется на экран для контура с эталонными концентричными 111 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 окружностями, представляющими поле допуска (см. рисунок 114). Рисунок 114 П р и м е ч а н и е 31 - Этот метод применяется только для мелких контролируемых деталей из-за размера проектора. 6.624. Метод с использованием призмы с V-образным профилем Контролируемую деталь следует устанавливать на двух призмах (предпочтительно с углом 108º между сторонам выреза). Ее поворачивают вокруг оси, отклонение от круглости измеряется индикатором (см. рисунок 115). Рисунок 115 6.63. Измерение круговых перемещений, управляемых от ЧПУ На точность круговых перемещений может влиять скорость перемещения. В качестве результатов измерения можно использовать результаты, полученными при контроле обработанных деталей, если диаметр детали и скорость перемещения при механообработке этих деталей совпадают с требованиями по прямому измерению траектории перемещения инструмента (детали), управляемой от ЧПУ . 112 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 6.631. Метод с использованием вращающихся однокоординатных датчиков Однокоординатный датчик (например, электронная измерительная головка), закрепленный в специальном поворотном приспособлении перемещается под управлением ЧПУ по круговой траектории вокруг контрольной оправки и измеряет отклонения траектории движения поворотного приспособления относительно контрольной оправки (рисунок 116) или круглого калибра или марки, закрепленной в специальном роторном приспособлении 2 и вращающихся вместе с датчиком (см. рисунок 117). Сигнал от датчика в виде точки вычерчивает круговую диаграмму (круговая диаграмма показана на рисунок 110). Круговая диаграмма может синхронизированного расчета или путем быть построена, полярного например, графопостроителя, использования дополнительного с помощь компьютерного вращающегося считывающего устройства (резольвера) в роторном приспособлении. 1 - Однокоординатный датчик; 2 - Специальное поворотное приспособление; 3 - Контрольная оправка Рисунок 116 113 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 - специальное поворотное приспособление; 2 - специальное поворотное приспособление; 3 - однокоординатный датчик; 4 – визирная марка Рисунок 117 1 - двухкоординатный датчик; 2 - круглый калибр; крестового стола станка 114 3 - салазки ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок 118 6.632. Метод с использованием круглого калибра и двухкоординатного датчика Двухкоординатный датчик касается круглого калибра, который установлен на крестовом столе станка с ЧПУ и перемещается от программы ЧПУ по Запрограммированный круговой диаметр траектории круговой (см. траектории рисунок 118). выбран таким образом, что двухкоординатный датчик находился в постоянном контакте с круглым калибром. Два сигнала от датчика передаются прямо на графопостроитель в координатах ХУ, который вычерчивает круговую диаграмму (круговая диаграмма показана на рисунке 110). 6.633. Метод с использованием телескопического датчика с шаровым измерительным наконечником Телескопический датчик с шаровым измерительным наконечником (см. рисунок 119) закреплен с помощью специальных патронов на станке с ЧПУ: один патрон на столе станка и один патрон на шпиндельной головке станка для контроля перемещения по круговой траектории стола относительно шпиндельной головки. Производится измерение изменения расстояния R между двумя шариками с подачей синхронизированный полярный графопостроитель или построения круговой диаграммы сигнала на компьютер для (круговая диаграмма показана на рисунке 110). Круговая диаграмма может быть построена, например синхронизированным полярным графопостроителем или путем компьютерного расчета. 115 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1 - Шар; 2 – Патрон; 3 - Интерфейс к графопостроителю и компьютеру Рисунок 119 6.7. Цилиндричность 6.71. Определение Поверхность считается цилиндрической, если все ее точки, находятся между двух коаксиальных цилиндров вращения, разность диаметров которых не превышает допустимых значений (см. рисунок 120). П р и м е ч а н и е 32 - Несмотря на кажущееся удобство контроля круглости, прямолинейности и параллельности путем контроля цилиндричности, измерение цилиндричности в соответствии с ее определением может представлять значительные трудности. Рекомендуется устанавливать индивидуальные допуски на отдельные составляющие цилиндричности в соответствии с конструктивными особенностями 116 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 конкретной детали. 6.72. Методы измерения Все отклонений контрольные операции контролируемой включают детали по измерение отношению размерных к эталону цилиндричности. 1 – допуск на цилиндричность Рисунок 120 Рисунок 121 6.721. Метод с использованием координатно-измерительной машины Круговой контур каждого сечения детали строится в результате сканирования детали датчиком (см. рисунок 121). 6.722. Метод с использованием машины для измерения круглости с вращающимся датчиком или поворотным столом 117 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 В обоих случаях контролируемую деталь следует устанавливать и центрировать на поворотном столе, при этом перемещаться параллельно оси поворотного стола. датчик должен В первом случае датчик вращается вокруг контролируемой детали (см. рисунок 111), а во втором вращается стол с контролируемой деталью (см. рисунок 112). Цилиндричность определяется путем наложения полярных диаграмм, снятых в различных сечениях. П р и м е ч а н и е 33 - Этот метод дает высокую точность при простой наладке, но требует дорогостоящего оборудования. 6.723. Метод с использованием призм с V-образным вырезом Контролируемую деталь следует устанавливать на двух призмах (предпочтительно с углом выреза 108º) и поворачивать вокруг своей оси. Измерение круглости следует производить при помощи индикатора (см. рисунок 115). Для получения отклонений по цилиндричности измерения следует проводить в нескольких сечениях. 6.8. Постоянство диметров обрабатываемых деталей 6.81. Определение Диаметры обрабатываемой детали считаются постоянными, если отклонения между ними, замеренными через определенные отрезки по длине детали, находятся в допустимых пределах между максимальным и минимальным диаметрами (см. рисунок 122). 1 - произвольные интервалы Рисунок 122 118 Рисунок 123 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 6.82. Методы измерения 6.821. Метод с использованием микрометра или аналогичного измерительного инструмента с двумя губками (наконечниками) Измерение диаметра детали следует производить в нескольких сечениях через равные отрезки длины без поворота детали вокруг своей оси . Измерения могут производиться на деталях, еще находящихся на станке (см. рисунок 123). 6.822. Метод с использованием штангенрейсмуса Обработанная деталь следует закреплять горизонтально в центрах или устанавливать на призмах с V-образным вырезом. Поворачивая деталь вокруг своей оси, следует замерять наивысшую и наинизшую точку диаметра обработанной детали через равные отрезки длины при помощи штангенрейсмуса (см. рисунок 124). 1 - штангенрейсмус Рисунок 124 119 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Приложение А (справочное) Контрольно-измерительные инструменты и оборудование (средства измерения) для контроля станков А.1. Общие положения Средства измерения, описанные в этом приложении, используется для контроля геометрической точности станков. Где необходимо, приведены ссылки на соответствующие международные стандарты. В разделах с А.2 по А.5 описаны высокоточные (прецизионные) средства измерения, используемые для контроля станков. Их точность соответствует точности средств измерения используемых для инспекционных целей, а не для работы в цехах. Погрешности измерений для этих средств измерения должны быть не более 10% от величины допуска на измеряемый параметр, особенно при проведении контрольных проверок. Средства измерения должны проверяться и аттестовываться на соответствие метрологическим требованиям регулярно через определенные интервалы в соответствии с действующими стандартами. В необходимых случаях к ним должен быть приложен сертификат, отражающий их фактическое состояние. Перед использованием температура средств измерения должна быть стабилизирована на уровне температуры окружающей среды и, насколько это возможно, сохраняться стабильной на весь период проведения измерений. При использовании средств измерения следует исключать все помехи, мешающие проведению измерений, таких как магнитные поля, электрические помехи и т.п. 120 вибрация, ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 А.2. Поверочные линейки А.2.1. Описание Поверочная линейка с заданной точностью реализует эталонную прямую, относительно которой проводят измерение отклонений от прямолинейности или от плоскостности контролируемых поверхностей. Существует два основных типа поверочных линеек: - в виде балки (см. рисунок А.1а) с одной рабочей поверхностью; - с двумя параллельными поверхностями. Линейка последнего типа может быть: - двутаврового сечения со сплошной или облегченной стенкой (см. рисунок А.1 b); - прямоугольного сечения (см. рисунок А.1 с) W - рабочая поверхность, S - боковая поверхность Рисунок А.1 - Положения наилучшей установки поверочных линеек Желательно, чтобы поверочные линейки были термически обработаны и стабилизированы. 121 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 А.2.2. Точность Поверочные линейки, применяемые для контроля станков должны отвечать следующим требованиям. А.2.21. Допустимый прогиб Естественный прогиб, если линейка опирается на две крайние точки опоры, не должен превышать 0,01 мм на 1000 мм. Точная величина естественного прогиба, т.е. максимальный прогиб линейки, должна быть указана на одной из ее поверхностей. А.2.22. Плоскостность и прямолинейность рабочих поверхностей Погрешности плоскостности и прямолинейности рабочих поверхностей линейки при установке на наиболее благоприятные точки опоры (см. рисунок А.1) не должны превышать следующую величину в мм: (2+0,01L) 1000 где L─ рабочая длина в миллиметрах Кроме того, погрешность на длине 300 мм не должна превышать 0,005 мм. А.2.23. Параллельность рабочих поверхностей Для проверочных линеек с двумя параллельными поверхностями отклонения от параллельности рабочих поверхностей в мм не должны превышать более чем в 1,5 раза допуск на их прямолинейность, или 1,5(2+0,01 L) 1000 А.2.24. Прямолинейность боковых поверхностей в мм 10 (2+0,01 L) 1000 А.2.25. Параллельность боковых поверхностей в мм 15 (2+0,01 L) 1000 А.2.26. Перпендикулярность боковых поверхностей к рабочим ± 0,0025 мм на каждые 10 мм длины измерения. А.2.27. Шероховатость рабочих поверхностей 122 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рабочие поверхности поверочных линеек, которые используются при измерении, должны быть тонко прошлифованы или отшабрены. А.2.28. Ширина поверочной линейки Если линейкой пользуются в сочетании с уровнем, то ширина рабочих поверхностей должна быть не меньше 35 мм. А.2.3. Внимание! Обычно поверочную линейку для работы следует устанавливать рабочей поверхностью на точных опорах (концевых мерах длины) при измерении горизонтально расположенных контролируемых поверхностей или на одной из ее боковых поверхностей, при этом ее рабочая поверхность располагается вертикально, для измерения вертикально расположенных контролируемых поверхностей. 123 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Таблица А.1 Поверочные линейки № Главный вид Широкий тип масса Сечение масса Общая1) Сечение Нормальный тип Рабочая № Длина линейки 1 300 340 2 1 2 500 540 4 3 3 800 840 5 4 1000 1040 12 5 1600 1640 33 1) Общая длина линейки немного больше 2) 2) кг кг рабочей длины, поэтому проверку рекомендуется выполнять без использования концов линейки, что особенно важно для точных станков. 2) Масса линеек указана в кг. Это относится к линейкам из серого чугуна. Масса линеек из стали несколько больше. 124 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Таблица А.2 Требования точности для пяти линеек из таблицы А.1 №№ Размер Прогиб Рабочие поверхности с прямоли- Боковые поверхности параллель- прямоли опорами нейность2 ность параллель- перпендикуля нейность ность рность к на рабочим крайние плоскостям точки для линейки из серого чугуна1) 1 300 0,001 0,005 0,007 5 0,050 0,075 ± 0,008 0,003 0,007 0,010 5 0,070 0,105 ± 0,012 нормальный 300 широкий 2 500 нормальный 500 широкий 3 800 0,004 0,010 0,015 0 0,100 0,150 ± 0,020 4 1000 0,008 0,012 0,018 0 0,120 0,180 ± 0,025 5 1600 0,016 0,018 0,027 0 0,180 0,270 ± 0,045 1) Е = кН/мм2 2) Локальный допуск равен 0,005 на длине более 300 мм В последнем случае опорные точки следует выбирать так, чтобы обеспечить минимальный прогиб. Если линейка имеет постоянное сечение, расстояние между опорами должно быть равным 5L/9 при расположении их на расстоянии 2L/9 от концов линейки (см. рисунок А.1). Место расположение опор следует четко отмечать на линейке. В случае, если линейку устанавливают не на оптимальные опорные точки, и особенно при установке на крайние точки, необходимо учитывать естественный прогиб. 125 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 В таблице А.1 в качестве примеров представлены 5 линеек разной длины, отвечающих указанным условиям. Естественный прогиб зависит от модуля упругости Е используемого материала. Величины прогиба, данные в таблицах, указаны для линеек из обычного чугуна: модуль упругости Е=98 кН/мм2 . Для стали с модулем упругости Е=196 кН/мм2 прогиб уменьшается вдвое. Для высокопрочного чугуна, например при Е=147 кН/мм2 , прогиб будет пропорционален модулю упругости. А.3. Контрольные оправки с коническими хвостовиками Контрольная оправка заданной точности обычно используется для контроля оси станка, которую следует проверить на биение или на ее расположения относительно других элементов станка. А.3.1. Описание Контрольная оправка имеет конический хвостовик, которая вставляется в коническое отверстие элемента контролируемого станка, и цилиндрическую часть, которая используется для измерений (см. рисунок А.2 а) и b). Оправка обычно изготавливается из закаленной и стабилизированной стали с покрытием слоем твердого хрома или без покрытия. Оправки имеют следующие характеристики: а) цилиндрические шлифованные с притертыми центровыми отверстиями (с защитными фасками у торцев для изготовления и контроля); b) имеющие четыре контрольные линии r, расположенные через 90° (1; 2; 3 и 4), которые используются при контроле станков. Контрольные цилиндрические оправки изготавливаются на длину измерения l: 75 мм, 150 мм, 200 мм, 300 мм или 500 мм, которая обозначена метками на концах цилиндрической части оправки; c) при использовании конусов Морзе и метрических конусов с малой 126 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 конусностью оправки являются самозажимными (см. рисунок А.2 а). Резьбовая часть предназначена для гайки, служащей для извлечения оправки из гнезда; d) при использовании конусов с большой конусностью (см. рисунок А.2 b) в торце оправки со стороны хвостовика предусмотрено резьбовое отверстие для крепления оправки с помощью шомпола или зажимной головки, используемой в устройстве автоматической сметы инструмента. Во избежании повреждения оправки, в т.ч. при шлифовании, она может иметь на конце удлинение Р длиной 14 – 32 мм и диаметром несколько меньше цилиндрической части (см. рисунок А.2 d) Несколько типов контрольных оправок с коническим хвостовиком показано на рисунке А.3 Наружные размеры (диаметр и длина) и формы отверстий труб, из которых изготовлены эти оправки, (за исключением оправок с конусами Морзе № 0 и № 1) определены с таким расчетом, чтобы прогиб на свободном конце выступающей части оправки за счет собственного веса и прогиб вызванный давлением наконечника измерительного прибора были пренебрежительно малы. В таблице А.3 приведены различные значения прогибов. Эти прогибы были рассчитаны для Е = 206 кН/мм2, но для меньших значений модулей упругости (Е = 176 – 186 кН/мм2) величина прогиба остается пренебрежительно малой. Для конусов 7/24 в таблице А.4 указана длина цилиндрической части оправки в зависимости от номера конуса Если для измерения применяются оправки с размерами, отличающимися от указанных на рисунке А.3, на них должна быть четко обозначена величина прогиба для ее учета при контроле станка. Следует учитывать, что если вес оправки превышает 5 кг, это может вызывать прогиб шпинделя, в который она вставляется. А.3.2 Точность 127 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Контрольные оправки с коническим хвостовиком должны соответствовать требованиям, приведенным в таблицах А.3, А.4 и А.5. Рисунок А.2 Контрольные оправки с конусом Морзе и метрическими конусами Для обеспечения правильной посадки в шпинделе станка точность конического хвостовика оправки должна соответствовать точности калибра, применяемого при изготовлении шпинделя. При изготовлении полых оправок концевые пробки следует крепить наглухо и жестко (например, посадка с охлаждением), чтобы не допустить последующей деформации или выпадения пробок. 128 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Для контроля оправки ее следует устанавливать в центрах и проверять радиальной биение в расположенных вдоль оси оправки, нескольких точках, равномерно а также величину диаметров цилиндрической части в двух осевых плоскостях, соответствующих четырем отмеченным образующим. В таблице А.5 приведены величины допусков в зависимости от длины измерения. Для уменьшения трения в точке контакта измерительного наконечника, поверхность цилиндрической части оправки должна иметь низкую величину шероховатости. (тонкая шлифовка). А.3.3 Внимание! Конический хвостовик оправки должен плотно входить в отверстие шпинделя, которое должно иметь высокую точность и качество поверхности. Для контроля радиального биения шпинделя контрольную оправку следует устанавливать в отверстие шпинделя последовательно в четырех положениях через 90 о, проводить четыре последовательных измерения и на основании их определять среднее значение биения. Для проверки точности бокового положения оси шпинделя или ее параллельности измерения следует производить последовательно по двум противоположным образующим на цилиндрической части оправки, поворачивая шпиндель с оправкой на 180 о. После установки оправки в шпиндель следует выждать некоторое время для рассеивания тепла от рук оператора , пока не стабилизируется температура. В случае применении оправок с конусом Морзе № 0 и № 1 необходимо учитывать их собственный прогиб. Их следует использовать только при применении индикатора с ценой деления 0,001 мм и с измерительным усилием не превышающим 0,5 Н. Желательно установить индикатор под оправкой так, чтобы воздействие индикатора и прогиб 129 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 оправки под собственным весом имели противоположное направление. Таблица А.3 Контрольные оправки с коническим хвостовиком. Величина 130 Прогиб 0,000 9 0 10 0 10 0 0,006 6 10 0 15,24 0,003 9 10 0,003 7 0,000 15 Прогибы не учитывать 0,003 1 0,004 6 0,003 9 0,002 9 0 10,32 100 10 0,003 7 0,002 2 0,007 0,003 5 10 0 500 80 и более 15 0,001 9 0,004 1 100 500 0,005 8 0,79 3,14 0,000 35 10 Общий прогиб 100 0,000 6 0,002 6 50 2,28 0,000 7 100 300 Морзе 5 3 0,000 7 0,002 5 200 0,003 3 0,14 1,09 0,000 7 100 300 Морзе 4 2,2 50 0,000 7 0,000 7 150 0,000 6 75 Морзе 1 Морзе 2 Морзе 3 0,001 8 0,000 9 0,000 6 100 0,12 0,000 7 0,001 5 веса* 0,000 7 0,73 нного 0,000 6 50 собстве- 0,000 35 0,000 5 кг 0,000 15 0,13 г 0,001 6 0,000 65 50 0,000 9 0,11 от 0,001 2 веса* масса, 0,002 1 нного Р, 0,004 собстве- Прогиб 0,003 2 кг Общая 0,006 2 от Прогиб масса Р, г 75 Морзе 0 Прогиб 0,96 Морзе 6 Метриический Общая Примечания Тип С Прогибы учитывать Тип А 0,001 8 конуса 0,001 4 Оправка с удлинителем 0,002 5 Оправка без удлинителя Рабочая длина Номер Общий прогиб прогиба На рисунке А.2 показано расстояние с учетом естественных дефектов, возникающих на ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 2-х концах оправки Таблица А.4 Оправки контрольные с коническим хвостовиком. Цилиндрическая часть оправок с конусом хвостовика 7:24. Конус 7:24 № 30 40 45 50 Короткая Длинная Длина измерения. L Конус Морзе подходящей № 200 мм оправок с 3 оправка оправка 300 мм 300 мм 300 мм 500 мм 4и5 4и5 4и5 6 цилиндрической частью Таблица А.5 Оправки контрольные с коническим хвостовиком. Требования. Длина измерения, l 75 Общее биение в любой точке по 0,002 150 200 300 500 0,002 0,003 0,003 0,003 0,002 0,003 0,003 0,003 всей длине Допуск на диаметр цилиндрической 0,002 части Допуск конуса Точность измерительного соответствовать прибора точности должна конического хвостовика оправки. 131 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок А.3 Оправки контрольные с коническим хвостовиком 132 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Примечания к рисунку А.3 1. К каждой оправке должна прилагаться гайка для извлечения из конусного гнезда шпинделя. 2. Детальные сведения по конусным хвостовикам содержатся в соответствующих стандартах ИСО; размер D1 должен соответствовать этой спецификации. Оправка должна иметь шлифованные и притертые центры защищенного типа на каждом конце 3. Элементы , показанные пунктирной линией, относятся к оправкам, изображенным на рисунке А.2; удлинение P предусмотрено для удобства изготовителя оправки. А. 4 Оправки контрольные центровые А.4.1 Описание В то время как контрольная оправка с коническим хвостовиком служит для контроля оси вращения, оправка, устанавливаемая между центрами (см. рисунок А.4) предназначены для измерения прямой линии, проходящей через две точки. Ось такой оправки должна быть прямой, а наружная поверхность строго цилиндрической. На каждом конце оправки должны быть нанесены 4 метки r, расположенные в двух взаимно перпендикулярных осевых плоскостях, а центровые отверстия должны иметь предохранительные фаски. Такие оправки обычно изготавливают из горячетянутых бесшовных стальных труб. В концы этих труб вставлены пробки со шлифованными и притертыми центровыми отверстиями, необходимыми для обработки и контроля оправок. Эти пробки должны иметь заостренный конец и жестко устанавливаться таким образом, чтобы исключить возможность последующей деформации или выпадения пробки. Наружная поверхность трубы шлифуется до получения требуемой цилиндричности. Такой способ обработки требует достаточной толщины стенок, какой обычно не имеют обыкновенные трубы. Поэтому используются трубы высокого давления. 133 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Перед финишной обработкой металлу должна быть придана необходимая стойкость. Цилиндр должен быть закален, а для повышения стойкости к износу гальванически покрыт твердым хромом. А.4.2 Точность Самой важной проблемой центровых оправок является достижение необходимой точности при их изготовлении. При необходимости контроля станков с точностью до 0,01/300 мм цилиндрическая оправка должна иметь прямолинейность не хуже 0,003 мм на той же длине. Рисунок А.4 Оправки длиной более 300 мм изготавливают из трубы с толщиной стенок, обеспечивающей уменьшение массы без снижения жесткости. Изготовление оправок длиной более 1600 мм связано с определенными трудностями, а их большая масса затрудняет их использование. Для контроля более длинных деталей и станков вместо оправок следует применять другие методы измерения, например с использованием оптических приборов, натянутой струны, микроскопа и др. В таблице А.6 приведены данные по четырем типам оправок, позволяющим проводить большинство измерений станков. Оправку проверяют путем установки в центрах и проведения 134 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 измерений радиального биения и диаметров в двух осевых плоскостях, находящихся под углом 90 о через определенные промежутки по длине, например через каждые 50 или 100 мм. Эти условные плоскости следует проводить через четыре образующих, которые были отмечены на наружной цилиндрической поверхности оправки. Таблица А.6 Оправки контрольные цилиндрические Общая длина Нару Внутр Масса без Естественный жный енний заглушек, кг диаме диаме тр D тр мм Допуск Получе прогиб*, на на ние мм диаметр биени шерохо , мм е, мм ватости d мм поверхн ости 150 ≤ L ≤ 300 40 0 1,5 –3 0,00002–0,00004 0,003 0,003 Тонкое 301 ≤ L ≤ 500 60 50 2,7 –4,5 0,000 1 – 0,000 7 0,003 0,003 шлифов L ≤ 80 61 8,3 –16,5 0,000 5– 0,008 0,004 0,007 L ≤ 125 105 28,2 –45 0,003 – 0,019 0,005 0,010 501 ≤ ание 1000 1001 ≤ 1600 * Е = 206 кН/мм2 А.5 Поверочные угольники Основные типы поверочных угольников: 1) Угольник, имеющий опорную полку (плоскость) и перпендикулярную к ней измерительную полку (плоскость) с ребром жесткости или без него (См. рисунок А.5а); 2) Цилиндрический угольник, представляющий цилиндр, ось которого перпендикулярна торцевой плоскости (См. рисунки А.5b и А.5с); 3) Рамочный угольник с или без ребра жесткости. (См. рисунок А.5d) А.5.1 Описание 135 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Размеры поверочных угольников обычно не превышают 500 – 600 мм. Для контроля перпендикулярности деталей большей длины рекомендуется пользоваться оптическими методами измерения, что более практично и надежно. Поверочные угольники изготавливают из стали, чугуна или других материалов с последующей закалкой и стабилизацией. Рисунок А.5 - Основные типы угольников А.5.2 Точность Поверочные угольники должны удовлетворять следующим основным требованиям А.5.21 Допуск плоскостности и прямолинейности Допуск плоскостности угольников с двумя полками или допуск прямолинейности для цилиндрических угольников (2 + 0,01L) 1000 где L - рабочая длина в мм А.5.22 Допуск перпендикулярности 0,005 мм/300 мм, при этом угол может быть больше или меньше 90º 136 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Для угольников, поверхности показанных вертикальной на полки рисунке должны А.5а, быть обе рабочих перпендикулярны основанию А.5.23 Шероховатость рабочих поверхностей Для получения соответствующей шероховатости рабочих поверхностей финишную обработку их следует производить тонким шлифованием или точной шабровкой. А.5.24 Допуск жесткости для угольников с двумя полками При нагрузке 2.5 Н на конце более слабой из двух полок угольника в направлении, параллельном второй полке , прогиб не должен превышать 0,7 L1/2 1000 где L - рабочая длина более слабой полки контрольного угольника в мм А.5.3 Внимание! Допуски перпендикулярности для металлорежущих станков, для измерения которой применяются угольники, обычно находятся в пределах 0,03 мм/1000 мм – 0,05 мм/1000 мм. При более жестких допусках следует учитывать погрешности самого угольника или пользоваться другими методами измерения, обеспечивающими более высокую точность. Рисунок А.6 А.6. Уровни 137 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Для измерения используются уровни двух типов: спиртовые уровни (см. рисунок А.7) и электронные уровни (см. рисунок А.8). Оба типа уровней выполняют две основные функции: а) определение абсолютного уровня; b) сравнение небольших изменений угла или наклона. Чувствительность и тип применяемого уровня определяется может оснащаться точностью выполняемого измерения. А.6.1. Спиртовые уровни А.6.11. Описание Для отсчета показаний уровень микрометрическим винтом или градуированной шкалой на капсуле. В первом случае изменения наклона считывают по величине перемещения микрометрического винта; во втором случае они считываются непосредственно по шкале капсулы. Для установки уровня в нулевое положение некоторые уровни оснащаются регулировочным винтом. Цена деления уровня n показывает изменение наклона уровня, которое вызывает смещение пузырька на одно деление, выраженное в мм на мм (или в дуговых сек). А.6.12. Точность При измерении станков рекомендуется использовать уровни точностью от 0,005 мм/1000 мм до 0,01 мм/1000 мм с перемещением пузырька, по крайней мере, на одно деление при изменении угла до 0,05 мм/1000 мм. Плоскостность основания должна соответствовать следующим допускам: 0,004 мм на длину L ≤250 мм; 0,006 мм на длину от 250 мм < L ≤ 500 мм. При использовании уровня со сплошным плоским основанием, 138 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 важно, чтобы оно не было выпуклым. А.6.13. Внимание ! Измерения с применением уровня должны выполняться по возможности в короткий срок и должны быть повторены в обратном направлении, чтобы учесть возможные колебания температуры между начальным и конечным снятием показаний. Стеклянные капсулы уровней со временем деформируются, поэтому спиртовые капсулы следует калиброваться заново через регулярные промежутки времени. Дата каждой калибровки должна заноситься в тарировочную карту уровня. А.6.2. Электронные уровни А.6.21. Описание и точность Электронные уровни по сравнению со спиртовыми уровнями имеют большую чувствительность, повышенную скорость реагирования, менее подвержены воздействию температурных колебаний и могут стыковаться с автоматическим графопостроителями. А.6.22. Внимание! Так как шкала электронных уровней регулируется, эти уровни следует периодически калибровать с использованием синусной линейки. Следует учитывать, что некоторые электронные уровни подвержены вредному воздействию магнитного поля от таких устройств, как, например магнитные патроны или индикаторы с магнитными стойками. Перед началом измерений следует убедиться, что поверхность, расположенная под углом 90 º к направлению измерения выровнена в пределах требований изготовителя. Для увеличения точности измерения следует сниматься два показания уровня, причем втрое после поворота уровня на 180º. Результатом измерения является среднеалгебраическое двух измерений. При осуществлении топографического обзора следует учитывать 139 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 расстояние L между опорными точками (см. рисунки А.7 и А.8) и считывать показания, передвигая уровень на шаг L, убеждаясь, что задняя опорная точка занимает ту же место, что занимала передняя опорная точки при предыдущем считывании. Рисунок А.7 – Регулируемый спиртовой уровень Рисунок А.8 - Электронный уровень А.7. Датчики линейного перемещения В качестве применяемых примеров датчиков приведены линейного два типа перемещения: наиболее часто индикаторы и электронные датчики. А.7.1. Индикаторы (см. рисунки А.9 и А.10) Детальное описание индикаторов дается в стандарте ИСO 463. 140 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Обычные измерения могут производиться индикаторами с ценой деления 0,01 мм, а более точные (например, для контроля биения шпинделя станка) - индикаторами с ценой деления 0,001 мм. Рисунок А.9 Индикатор Рисунок А.10 - Индикатор При использовании индикаторов следует учитывать следующие основные особенности этих инструментов: а) кривую ошибок; b) максимальное значение гистерезиса (замедленная реакция на внешние воздействия); с) крайние значения силы измерения в начале и конце хода измерительного наконечника; d) максимальное локальное отклонение силы измерения (эта сила обычно имеет различные значения при прямом и обратном перемещении измерительного наконечника); е) повторяемость показаний при использовании индикатора в перевернутом положении. Для точных измерений рекомендуется использовать индикаторы с коротким ходом измерительного наконечника, малым гистерезисом и небольшим усилием измерения. А.7.2. Электронные датчики Электронные датчики состоят из измерительной головки, соединенной с усилителем со шкалой. Усилитель может показывать линейные перемещения измерительной головки с высокой точностью. 141 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Измерительная головка может быть с выдвижным или с рычажным наконечником. Рисунок А.11- Рисунок А.12 – Головка с выдвижным наконечником Головка с рычажным наконечником (рычажная головка) А.7.3. Внимание! Стойки для крепления индикаторов и электронных датчиков должны обладать достаточной жесткостью для предотвращения ошибок при измерении. Для исключения погрешностей при измерении измерительный наконечник индикатора или электронного датчика должен быть перпендикулярен к контролируемой поверхности. А.8. Поверочные плиты А.8.1. Описание Размеры поверочных плит находятся в диапазоне от 160 мм х 100 мм до 2500 мм х 1600 мм. Чугунные плиты размером менее 400 мм х 250 мм должны быть снабжены ручками для переноса (см. рисунок 13). Чугунные плиты размером более 400 мм х 250 мм должны быть снабжены съемными ручками. Гранитные плиты не имеют ручек (см. рисунок А.14). 142 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Рисунок А.13 - Рисунок А.14 – Типовая стальная или чугунная плита Типовая гранитная плита А.8.2. Внимание! Основания поверочных плит с размерами до 1000 мм х должны быть снабжены тремя 630 мм регулируемыми базовыми опорами, при этом плиты с размерами 400 мм х 250 мм и длиннее для предотвращения опрокидывания должны быть снабжены дополнительными опорами (опорами безопасности) в той части плиты, где установлена одна базовая опора. Плиты с размерами свыше 1000 мм х 630 мм должны иметь пять или более регулируемых опор (см. рисунок А.15). А, В, С: Базовые опоры поверочной плиты, обеспечивающие минимальный прогиб под собственным весом. M, N: Опоры безопасности. Рисунок А.15 – Размещение опор больших поверочных плит А.9. Микроскопы с натянутой струной (см. рисунок А.16) А.9.1. Описание 143 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Средство измерения включает микроскоп с перекрестием визирных линий и микрометрической регулировкой для точного указания его положения по отношению к натянутой струне. 1 - натянутая струна; 2 - микроскоп Рисунок А.16 – Микроскоп с натянутой струной А.9.2. Точность Микроскоп следует установить на перемещаемом элементе станка (например, столе) посредством уровня, встроенного в корпус микроскопа. Струна должна быть закреплена на станине станка, два конца струны должны быть выровнены параллельно перемещению стола посредством перекрестья нитей микроскопа. Показания снимаются в горизонтальной плоскости при перемещении стола. А.9.3. Внимание! Следует соблюдать осторожность при работе со струной, которая должна иметь достаточное натяжение и не иметь перегибов и перекручивания. Диаметр струны должен быть как можно меньшим, в любом случае не более 0,1 мм. Длинные станины (20 м и более) можно 144 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 контролировать без особых мер предосторожности. А.10. Визирные трубы А.10.1. Описание Визирная труба (рисунок А.17) с принадлежностями предназначена для измерения прямолинейности, параллельности и перпендикулярности. Благодаря расположению линз, установленных в трубчатом корпусе, изображение горизонтального и вертикального перекрестья нитей может быть спроектирован на визирную марку. 1 - регулятор боковой настройки; 2 - сферическая цапфа; 3 микрометрический лимб; 4 - настройка на фокус (фокусирующий лимб); 5 окуляр; 6 - регулятор вертикальной настойки Рисунок А.17 – Визирная труба, установленная на горизонтальном основании А.10.2. Точность Вертикальное и горизонтальное смещение перекрестья линий от визирной марки измеряется напрямую в мм с использованием микрометрических лимбов (рисунок А.18). Градуированный фокусирующий 145 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 лимб изменяет положение фокусирующих линз, позволяя фокусировать марки от нуля до бесконечности. Фокус перекрестья нитей достигается с помощью окуляра. Чаще всего визирная труба устанавливается на горизонтальном основании (рисунок А.17), имеющем сферическую цапфу для возможности боковой и вертикальной регулировки линии визирования. Прямолинейность может измеряться путем перемещения визирной марки вдоль линии визирования (черт. А.19). Принадлежности прибора включают уровни и оптические призмы для повышения возможностей прибора измерять параллельность и перпендикулярность. Рисунок А.18 – Вид перекрестья нитей визирной марки и микрометрического лимба 1. - одинаковые высоты; 2. - смещения от визирной линии (L.O.S.); 3. - погрешность Рисунок А.19 – Контроль прямолинейности путем измерения на визирной трубе А.10.3. Внимание! 146 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 При использовании для измерения визирную трубу следует соблюдать следующие меры, обеспечивающие точность измерения: а) измерение проводить в условиях исключающих температурные колебания, которые могут вызвать излишнюю рефракцию (искривление светового луча). b) Обеспечивать чистоту базовой поверхности магнитной стойки визирной марки. с) Обеспечивать правильное восприятие показаний микрометрического лимба, т.е. исключение путаницы между +ve и –ve. Рекомендуем следовать правилу “LURD” (см. рисунок А.20) (т.е. по первым буквам английских слов: «влево», «вверх», «вправо», «вниз») d) Обеспечивать резкость при фокусировке. е) Обеспечивать жесткое крепление прибора. А.11. Автоколлиматоры (см. рисунок А.21) А.11.1. Описание Нити метки занимают место источника света и освещаются сбоку лампой с короткофокусной линзой, при этом отраженный свет направляется вдоль оптической оси полупрозрачным рефлектором. Отраженное изображение нитей, сформированное в той же плоскости, что и сами нити, просматривается через маломощный микроскоп со встроенным микрометрическим окуляром, при помощи которого измеряются изменения в положении отраженного изображения. А.11.2. Точность Барабан микрометра отградуирован в полусекундах, а при хорошей отражающей поверхности возможно получение повторных показаний с точностью до ¼ сек. А.11.3. Внимание! Во время измерений оптическая труба автоколлиматора должна быть установлена на жесткой неподвижной опоре и ее ось должна 147 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 полностью совпадать с осью опоры элемента на контролируемой линии. Следует отмечать любое отклонение станка. Важно исключить вибрации и быстрые смены температуры. Рисунок А.20 - Правило “LURD” Рисунок А.21 – Автоколлиматор А.12. Оптические угольники с широким охватом (см. 5.324) А.12.1. Описание Оптический угольник с широким охватом используется совместно с визирной трубой и тремя базовыми метками с целью образования базовой плоскости - начала отсчета, что позволяет контролировать поверхность на плоскостность. (см. рисунок А. 22). Визирная труба устанавливается на раме, несущей поворотный оптический узел с пятиугольной призмой. Рама содержит регулируемые опоры для подведения контролируемой плоскости к центрам базовых меток. А.12.2. Точность Визирные марки фокусируются, как описано в п. А.10, и микрометрический лимб на поворотном оптическом узле измеряет их вертикальное смещение относительно перекрестья нитий. 148 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1, 2, 3 - А, В, С – базовые метки; 4. - четвертая метка (может устанавливаться произвольно); 5. - оптический угольник с широким охватом. Рисунок А.22 – Наладка оптического угольника с широким охватом А.12.3. Внимание! При использовании для измерения оптического угольника с широким охватом следует соблюдать следующие меры, обеспечивающие точность измерения: а) измерение проводить в условиях исключающих температурные колебания, которые могут вызвать излишнюю рефракцию (искривление светового луча). b) Обеспечивать чистоту базовой поверхности магнитной стойки метки. с) Обеспечивать правильное восприятие показаний микрометрического лимба, т.е. исключение путаницы между +ve и –ve. Рекомендуем следовать правилу “LURD” (см. рисунок А.20) (т.е. по первым 149 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 буквам английских слов: «влево», «вверх», «вправо», «вниз») d) Обеспечивать резкость при фокусировке. е) Обеспечивать жесткое крепление прибора. А.13. Лазерные интерферометры А.13.1. Описание Развитие лазерного интерферометра обеспечило станкостроение высокоточным эталоном, который может использоваться для контроля станков всех типов и размеров. Стабилизированный гелий-неоновый лазер в настоящее время представляет последнее достижение в стандартах измерения длин лазером, а в практическом плане стал принятым эталоном длины. А.13.2. Точность Точность интерферометра определяется длиной волны лазера и превосходит 0,5 (долей) частей на миллион. Лазерный интерферометр способен измерять пять из шести степеней свободы: линейное позиционирование, горизонтальную прямолинейность, вертикальную прямолинейность, наклон и отклонение от направления движения, а также перпендикулярность между двумя осями. Все шесть степеней свободы одинаково важны, поскольку погрешности позиционирования, являющиеся результатом нежелательных угловых смещений или непрямолинейных перемещений, потенциально могут превосходить погрешности линейного позиционирования по координатной оси. Другие источники погрешностей, которые следует учитывать до начала измерений: а) Погрешности, вызванные окружающей средой При проведении линейных измерений необходимо знать, что абсолютная точность лазерного интерферометра напрямую определяется состоянием окружающей среды, а на деле тем, насколько она стабильна. 150 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Погрешность приблизительно в 1 часть на миллион будет возникать при каждом из следующих факторов: изменении температуры окружающей среды на 1º С, изменении абсолютного давления на 2,5 мм ртутного столба, изменении относительной влажности на 30%. Эти погрешности могут быть частично преодолены при помощи компенсации вручную либо при помощи одного из автоматических компенсаторов, которые можно подсоединять к лазерному дисплею. Однако самым важным является поддержание стабильных условий в период испытаний. b) Температура самого станка Другим значительным источником погрешности при интерферометрической оценке станка является воздействие температуры самого станка. Для станков, в которых используется стальной ходовой винт для перемещения элементов станка, коэффициент линейного расширения которого составляет 0,0000108, при длине ходового винта 1000 мм и увеличении температуры на 1º С, потенциально приведет к изменению длины ходового винта на 0,0108 мм, что повлияет на точность перемещения. с) Погрешности холостого пробега Погрешность холостого пробега - это погрешность, вызванная изменением окружающих условий во время измерений, то есть, это погрешность вследствие некомпенсированной длины хода лазерного луча, которая возникает при изменении условий окружающей среды, в которых распространяется лазерный луч, вызывая изменение длины волны лазера, и при изменении температуры материала элемента, на котором установлены оптический интерферометр и отражатель луча, вызывая увеличение или уменьшение расстояния между интерферометром и ретроотражателем (см. рисунок А.23). 151 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Правильная установка для минимизации погрешности холостого пробега 1. – Источник лазерного излучения (лазерная головка); 2. дистанционный интерферометр; 3. - возврат в исходное положение (нулевая точка); 4. - холостой пробег L1; 5. - длина измерения L2 Рисунок А.23 – Погрешность холостого пробега Участок холостого пробега на длине измерения лазером - это расстояние между оптическим интерферометром и исходным положением (нулевой точкой) измерения (L1). Если между оптическим интерферометром и уголковым отражателем (ретроотражателем) нет 152 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 движения и окружающие условия на длине пути лазерного луча изменяются, то длина волны изменится на всем пути (L1 + L2). изменить величину компенсации скорости Если света для корректировки в соответствии с новыми окружающими условиями, то система лазерного измерения откорректирует на изменение длины волны лазера на расстоянии L2, но не произойдет коррекции на расстоянии холостого пробега L1. Второй вариант этого же текста Участок холостого пробега на длине измерения лазером - это расстояние между оптическим интерферометром и исходным положением (нулевой точкой) интерферометром измерения и (L1). поворотной Если призмой между оптическим (ретроотражателем) нет движения и изменений окружающих условий на длине пути лазерного луча, то длина волны меняется на всем пути (L1 + L2). Если величина компенсации скорости света меняется для адаптации к новым окружающим условиям, то система лазерного измерения произведет корректировку изменения длины волны лазера на расстоянии L2, но не коррекции на расстоянии холостого пробега L1. d) Косинусная погрешность Отклонение траектории луча лазера от оси перемещения элемента станка приводит к погрешности между измеренным расстоянием и фактической длиной перемещения. Это отклонение называется косинусной погрешностью, потому что величина этой погрешности пропорциональна косинусу угла отклонения системы лазерного между лучом и перемещением. При рассогласовании перемещения элемента станка косинусная измерения погрешность с осью вызовет уменьшение измеренного расстояния от его фактической величины (см. 153 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 рисунок А.24). Расстояние, измеренное системой лазерного интерферометра, обозначено LLMS, фактическое расстояние перемещения станка LM. Вычерчивая дугу радиуса LLMS с центром в точке А, увидим, что LLMS короче LM. Единственный способ исключения косинусной погрешности заключается в тщательной юстировки средств измерения. 1. Лазерный интерферометр ; 2. – Отражатель (рефлектор) с плоским зеркалом Рисунок А.24 – Погрешность косинуса е) Погрешности поперечного смещения Если измерение произведено в позиции, которая смещена от измеряемого перемещения, то любое угловое перемещение элемента приведет к погрешности (см. рисунок А.25). 154 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 1. - ось измерения; 2. - траектория инструмента; 3 - измеренное расстояние; 4. - фактическое расстояние; 5. - погрешность; 6. – величина смещения; 7. величина поворота Рисунок А.25 – Погрешности смещения При оценке погрешности, вызванной поворотом перемещаемого узла следует помнить, что на каждую угловую секунду поворота узла приходится погрешность смещения около 5 мкм на 1 м смещения. Например при поперечном смещении на 200 мм и повороте на 2 угловых секунды погрешность измерения перемещения составит 200 мм х 5 мкм/м/сек х 2 сек = 2 мкм 1000 А.13.3. Внимание! При наладке системы лазерного измерения для оценки состояния станка следует руководствоваться тремя основными правилами: а) выбрать правильную наладку для измерения желаемых параметров; 155 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 b) сократить до минимума источники потенциальных погрешностей (погрешности вызванные окружающей средой, температурой самого станка, холостым пробегом, и т.д.). с) обеспечить максимальное приближение условий измерения с условиями работы элементов станка. Каждая отдельная наладка измерения должна быть тщательно проанализирована на предмет того, что выявленные погрешности станка в конечном итоге приведут к погрешностям обрабатываемой на станке детали. Измерения должны максимально имитировать относительные перемещения режущего инструмента и обрабатываемой детали. Всегда следует устанавливать один элемент оптического измерительного прибора на позиции инструмента, а другой элемент на позиции детали. Лазерный интерферометр следует располагать так, чтобы осуществлять максимальное число измерений без его перестановки. Несмотря на чрезвычайно высокую точность измерений с помощью лазерных систем, необходимо иметь в виду, что их правильность зависит от начальной наладки и исключения возможных погрешностей. 156 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Библиография [1] ИСО 286-1:1988 Допуски и посадки по системе ИСО. Часть 1. (ISO 286-1:1988) Основные допуски, отклонения и посадки (ISO system of limits and fits. Part 1. Bases of tolerances, deviations and fits) [2] ИСО 296:1991 (ISO 296:1991) Станки. Самозажимные конусы хвостовиков инструментов (Machine tools. Self-holding tapers for tool shanks) [3] ИСО 297:1988 Хвостовики инструментов с конусностью 1:24 (ISO 297:1988) для смены вручную (7/24 tapers for tool shanks for manual changing) [4] ИСО 463:2006 (ISO 463:2006) Геометрические характеристики изделий (GPS). Приборы для измерения размеров. Конструкция и метрологические механических приборов с круговой шкалой (Geometrical Product Specifications (GPS). Dimensional measuring equipment. Design and metrological characteristics of mechanical dial gauges) [5] ИСО 841:2001 (ISO 841:2001) Система промышленной автоматизации и интеграции. Числовое программное управление станками. Системы координат и обозначение перемещений (Industrial automation systems and integration. Numerical control of machines. Coordinate system and motion nomenclature) [6] ИСО 1101:2004 (ISO 1101:2004) Геометрические (GPS). характеристики Установление изделий геометрических допусков. Допуски на форму, ориентацию, 157 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 расположение и биение (Geometrical Product Specifications (GPS). Geometrical tolerancing. Tolerances of form, orientation, location and runout) [7] ИСО 3650:1998 (ISO 3650:1998) Геометрические характеристики (GPS). Эталоны длин. (Geometrical Product изделий Эталонные Specifications блоки (GPS). Length standards. Gauge blocks) [8] ИСО 7388-1:1983 (ISO 7388-1:1983) Хвостовики инструментов с конусностью 1:24 для устройств автоматической смены инструмента. Часть 1. Хвостовики NN 40, 45, 50. Размеры (Tool shanks with 7/24 taper for automatic tool changers. Part 1. Shanks Nos. 40, 45 and 50. Dimensions) [9] ИСО 7388-2:1984 (ISO 7388-2:1984) Хвостовики инструментов с конусностью 1:24 для устройств автоматической смены инструмента. Часть 2. Головки захватные с хвостовиками NN 40, 45, 50. Размеры и механические характеристики (Tool shanks with 7/24 taper for automatic tool changers. Part 2. Retention knobs for shanks Nos. 40, 45 and 50. Dimensions and mechanical characteristics) 158 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 УДК 621.9.02 – 434.5:006.354 ОКС 25.080.01 Г 81 ОКП 38 1000 Ключевые слова: методы контроля, геометрическая точность, средства измерения, схема измерения, отклонение, допуск Заместитель Генерального директора ОАО «ЭНИМС» Заместитель заведующего отделом №28 А.Г. Бойм Ю.Д.Воскобойников Старший научный сотрудник отдела № 28 М.В. Гнесина Научный сотрудник отдела №28 Т.Ю.Мельникова 159 ГОСТ Р ИСО 230-1—2010 Заместитель Генерального директора ОАО «ЭНИМС» Заместитель заведующего отделом №28 А.Г. Бойм Ю.Д.Воскобойников Старший научный сотрудник отдела № 28 М.В. Гнесина Научный сотрудник отдела №28 Т.Ю.Мельникова 160