Метрология





Плоскопараллельные концевые меры длины - ПКМД



Измерительный инструмент, используемый в промышленном производстве, на сервисных и ремонтных предприятиях и в других сферах хозяйственной деятельности нуждается в периодической проверке на точность измерений (поверке). По понятным причинам, невозможно систематически (или даже периодически) доставлять весь арсенал измерительного инструмента в учреждения, где хранятся эталоны размеров, аттестованные, как меры наивысшей точности.
Для упрощения процедуры поверки рабочих измерительных инструментов служат плоскопараллельные концевые меры длины или плитки Иогансона, которые представляют собой образцовые меры длины (эталоны), выполненные в форме прямоугольного параллелепипеда или круглого цилиндра с нормируемыми размерами между измерительными плоскостями.

Концевые меры применяют для хранения и воспроизведения единицы длины, для поверки и калибровки мер и измерительных приборов, для установки приборов на ноль при относительных измерениях, для непосредственных измерений размеров изделий, а также для особо точных разметочных работ и наладки станков.
Главное достоинство КМД в том, что они являются точным материальным носителем размера, КМД сохраняют размер и форму в течение многих лет.

Концевые меры длины, выполненные в виде стальных прямоугольных параллелепипедов, впервые были изготовлены фирмой Иогансон (Швеция) и представлены на Всемирной выставке в Париже 1900 году. Поэтому в просторечии КМД долгое время назывались плитками Иогансона, а со временем просто плитками.
плоскопараллельные концевые меры длины Производство КМД в СССР впервые было налажено на Тульском и Сестрорецком заводах, а начиная с 30-х гг. КМД выпускались серийно, их производство было сосредоточено на инструментальных заводах «Калибр» (Москва) и «Красный инструментальщик» (Киров).

В последнее время с появлением электронных приборов, бесконтактных лазерных интерферометров, длинномеров, высотомеров, координатно-измерительных машин и других приборов для абсолютных измерений применение, назначение и роль концевых мер длины при технических измерениях существенно изменились.
Тем не менее, самым важным качеством КМД в отличие от большинства современных электронных и оптических средств измерений, является то, что они являются материальным носителем размера. В этом качестве пока КМД ничем заменить нельзя.

Передача и хранение точных размеров с помощью плиток происходит по следующей схеме.
На специальной измерительной установке проверяют размеры эталонных концевых мер 1-го разряда.
Плитки, аттестованные, как плитки наивысшей точности, имеются в основном только в проверочных лабораториях Госстандарта.
На предприятиях в зависимости от требований точности к выпускаемым изделиям, имеются плитки от 2-го до 5-го разрядов. Передача точного размера заключается в периодическом сравнении плиток 1-го разряда с плитками 2-го разряда, плиток 2-го разряда – с плитками 3-го разряда и т. д. А затем с помощью плиток в строго установленные сроки на предприятиях и в лабораториях проверяют все измерительные средства – от самых точных, до грубых.
Результаты этих проверок заносятся в паспорта измерительных приборов и инструментов.

Итак, главным предназначением плиток ПКМД является сохранение и передача единицы длины.
Концевыми мерами проверяют, калибруют или устанавливают на размер средства измерений (СИ) (микрометр, калибр, индикатор, синусная линейка и т. д.), различные контрольные производственные шаблоны и устройства.

Плоскопараллельные концевые меры длины (ПКМД, меры концевые плоскопараллельные, плитки Иогансона) изготавливают с размерами между измерительными плоскостями от 0,5 до 1000 мм. Для получения произвольных размеров, не предусмотренных ПКМД, из отдельных плиток составляют блоки необходимого размера путем «притирания» мер друг к другу до состояния, когда отдельные плитки не распадаются (слипаются).

***

Руководство по обращению с концевыми мерами длины

Концевые меры выпускают в виде наборов, по 9, 10, 32, 42, 83, 87 и 103 шт, упакованных в деревянные или пластмассовые футляры, в которых каждой отдельной мере отведено свое место, с соответствующим указанием номинального размера.
Градация (шаг) размеров концевых мер в наборах - от 0,001, затем 0,01; 0,1; 0,5; 1 и 10 мм, что практически позволяет составить любой размер с точностью до 1 мкм.

При наборе концевых мер в блоки нужно стремиться к минимальному количеству плиток (мер). Расчет количества плиток следует начинать с подбора наименьших по размеру.
Притирку промытых бензином или уайт-спиритом плиток производят в обратном порядке: берут сначала плитку наибольшего размера, затем следующую по длине и, наконец, самую малую меру.
По концам собранного блока притирают защитные боковые меры, учитывая их размер в блоке.
Для формирования блоков и надежной фиксации используются наборы принадлежностей.
В России выпускается три вида наборов:

  • полный (тип ПК-1), для измерений наружных и внутренних размеров до 320 мм;
  • малый (тип ПК-2), для измерений наружных и внутренних размеров до 160 мм;
  • разметочный (тип ПК-3), для разметочных работ вместе с полным или малым измерительным набором.
составление блоков плоскопараллельных концевых меры длины

Плоскопараллельные плитки - очень точный инструмент и поэтому обращаться с ними нужно бережно.

При составлении набора плиток (блока) всегда стремятся получить его из наименьшего количества плиток, так как с увеличением количества плиток в блоке возрастает погрешность.

Для получения блока из наименьшего количества плиток нужно руководствоваться следующим правилом:
сначала брать плитку, соответствующую последним знаком данного размера, затем предпоследним и т. д.
Когда дробная часть числа готова, надо вычесть из целой части размера сумму целых миллиметров, подобранных при составлении дробной части, и взять соответствующую плитку в целых мм.

Пример: необходимо собрать блок 71,875 мм.
Порядок сборки блока:
1-я плитка - 1,005 мм;
2-я плитка - 1,37 мм;
3-я плитка - 9,5 мм;
4-я плитка - 60 мм;
Итого: 71,875 мм.

Общие правила пользования плоскопараллельными концевыми мерами длины:

  • Измерение производится при температуре окружающего воздуха t = 20°С.
  • Измеряемый объект должен быть чисто вытерт от грязи и промыт бензином.
  • Плоскости, непосредственно соприкасающиеся при измерении с плитками, не должны иметь забоин, заусенцев.
  • При работе с плитками недопустимо прикасаться руками к мерительным поверхностям.
  • Измерительные плитки и принадлежности к ним не должны подвергаться ударам и падению.
  • После работы плитки должны быть промыты первосортным бензином, насухо вытерты и смазаны бескислотным бензином.

***



Притирка концевых мер длины

Притиркой при использовании КМД называют эффект прилипания двух плиток с плоскими отполированными гранями. Притирка удаляет весь воздух между гранями и плитки сжимаются атмосферным давлением. Поверхностное натяжение остатков промывочной жидкости и межмолекулярное взаимодействие материала плиток увеличивает силу сжатия.

Способность плиток КМД к притирке (притираемость) является обязательным требованием. Потеря притираемости означает недопустимый износ поверхностей. Нельзя путать притирку КМД с созвучным процессом доводки-притирки поверхностей, который является методом чистовой абразивной обработки.

***

Точность концевых мер длины

Согласно российским стандартам КМД делятся на образцовые меры длины и рабочие меры длины. Для образцовых мер указывается разряд, для рабочих - класс точности. Образцовые концевые меры длины предназначены для поверки измерительного инструмента и рабочих КМД.

концевые меры длины

Допустимые отклонения размеров и другие требования к образцовым КМД указаны в МИ 1604-87. Рабочие КМД предназначены для задания размеров при слесарных работах. Допустимые отклонения размеров рабочих КМД классов точности 00, 01, 0, 1, 2 и 3 указаны в ГОСТ 9038-90. Концевые меры длины 4-го и 5-го классов точности специально не изготавливаются, эти классы присваиваются изношенным и восстановленным КМД на основании таблиц допустимых отклонений, указанных в МИ 1604-87.
В других странах приняты иные методы классификации КМД.

Помимо длины также нормируется плоскопараллельность рабочих поверхностей КМД. Контроль плоскостности измерительных поверхностей концевых мер длины проводится с помощью интерференции по плоскопараллельной стеклянной пластине, а контроль параллельности рабочих поверхностей с помощью оптикаторов, интерферометров, измерительных машин, длинномеров и т. д.
Меры не соответствующие заданной плоскостности могут быть восстановлены доводкой.
Линейные размеры контролируются с помощью измерительных машин ИЗМ, а также методом компарирования от мер более высокого разряда и/или класса.
Мерам не соответствующим своему классу точности может присваиваться более низкий класс вплоть до 5-го.

***

Материалы, применяемые для изготовления ПКМД

Концевые меры длины изготовляются из хромистой стали с высоким качеством обработки измерительных поверхностей и высокой притираемостью (усилие сцепления составляет от 3 до 8 кгс), обладают относительно низкой износоустойчивостью.
Концевые меры длины, выполненные из высокопрочного твердого сплава по износоустойчивости в 2,5-3 раза превосходят меры, изготовленные из хромистой стали. Визуально твердосплавные меры имеют темно-серый цвет, внешне отличаются от стальных плиток, и по массе заметно тяжелее.

Зарубежные производители изготавливают концевые меры из керамики (алюмооксид, двуокись циркония, карбид вольфрама и т. п.), они отличаются высокой износоустойчивостью (в 6-10 раз превосходят стальные), практически не подвержены коррозии, имеют низкую теплопроводность (в результате снижается температурная погрешность), существенно легче стальных, не намагничиваются. Стоимость керамических мер примерно в 3-5 раз выше стальных.
Разные материалы имеют неодинаковые степени линейного температурного расширения, у стальных мер 11,5-13 мкм на градус на метр, у твердосплавных 4,5 мкм на градус на метр и у керамических 9,5 мкм на градус на метр.

***

Нормативные документы по концевым мерам длины

Порядок изготовления, проверки, использования и хранения концевых мер длины устанавливают следующие нормативные документы:

  • ГОСТ 9038-90 Меры длины концевые плоскопараллельные. Технические условия;
  • МИ 1604-87 ГСИ. Меры длины концевые плоскопараллельные. Общие требования к методикам поверки;
  • МИ 2079-90 ГСИ. Меры длины концевые плоскопараллельные образцовые 3 и 4-го разрядов и рабочие классов точности 1-5 длиной до 100 мм. Методика поверки (МП);
  • ГОСТ 4119-76 Наборы принадлежностей к плоскопараллельным концевым мерам длины;
  • МИ 2066-90 Наборы принадлежностей к плоскопараллельным концевым мерам длины. Методика контроля.
  • ISO 3650 Стандарт концевых мер (в том числе керамических) Евросоюза;
  • BS 4311 Британский стандарт концевых мер (для дюймовой системы исчисления).

***

Пластины стеклянные плоскопараллельные и интерференционные

Пластины стеклянные плоскопараллельные и интерференционные предназначены для проверки притираемости и плоскостности полированных поверхностей интерференционным методом, взаимной параллельности измерительных поверхностей микрометров и другого оборудования, а также измерений длины сравнением с концевыми мерами интерференционным методом.
Представляют собой стеклянные призмы с полированными рабочими гранями.
Для интерференционных измерений снабжаются источниками контрастного монохроматического света.

***

Методы и средства контроля и измерения углов