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使用通用测孔量具的操作技巧

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:通用测孔量具除了前面介绍过的游标卡尺外,还有内卡钳和圆柱界限塞规等。使用弹簧内卡钳测量外小内大孔瓶类工件的直径时比较方便。因此,使用卡钳作精密测量时,操作要细心。用调准尺寸的内卡钳测量孔径,当卡钳脚进入内孔的摩擦阻力、松紧程度与在千分尺量面上一样时,则孔的大小与千分尺开档一致。

使用通用测孔量具的操作技巧

通用测孔量具除了前面介绍过的游标卡尺外,还有内卡钳和圆柱界限塞规等。

1.内卡钳的使用

普通内卡钳如图3-258a所示,使用内卡钳测量孔径的情形如图3-258b所示。

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图3-257 检测刀柄方孔的对称度误差

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图3-258 普通内卡钳及其测量孔径情况

a)普通内卡钳 b)使用内卡钳测量孔径

(1)用改进内卡钳测量孔径 内卡钳是一种比较式量具,在工件转动和静止状态下都能使用。

测量内沟槽直径尺寸时,可使用弹簧内卡钳(图3-259a)。当在工件孔的内沟槽处测量完孔径后,推动弹簧内卡钳上螺母处的钳脚,由于弹簧的作用,钳脚随即合拢;接着使内卡钳螺母位置不动,从被测孔内取出内卡钳,并使内卡钳钳脚恢复到测孔直径时的位置;然后从游标卡尺上量出弹簧内卡钳两钳脚的张开距离(图3-259b),即为被测内沟槽的直径尺寸。

使用弹簧内卡钳测量外小内大孔瓶类工件(图3-260)的直径时比较方便。

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图3-259 用弹簧内卡钳测量内沟槽直径

a)测量情况 b)从卡尺上读取尺寸

图3-261a所示是将普通内卡钳截去一只钳脚后装上杠杆百分表,再做一个可调的活动板与调节螺钉一起装到内卡钳上,拧松调节螺钉可调节触头间的距离。例如,工件尺寸要求为100+0.500mm,使用千分尺将两触头间的距离调整到ϕ100+0.500mm左右就可以进行测量了。

测量时,先加工出一个标准的孔,用此量具测量并记下杠杆百分表的读数,加工第二个工件孔时,仍然使用该杠杆百分表进行测量,杠杆百分表的读数与测量标准孔时相一致就可以了。

图3-261b所示是装有千分表(或百分表)的杠杆式内卡钳,活动尺以销轴为中心并起杠杆作用。使用时,用千分尺调好两钳脚间的距离,使活动尺另一端能灵敏地触动千分表,即可从表上读出被测量孔径。

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图3-260 外小内大孔瓶类工件

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图3-261 安装百分表的内卡钳

a)结构形式Ⅰ b)结构形式Ⅱ

(2)使用普通内卡钳感知被测尺寸 图3-258a所示普通内卡钳是靠两只钳脚尖在工件上滑过时产生摩擦阻力,凭经验来感知尺寸差别的。随意选定一个尺寸,如30mm,先把外径千分尺调整到30mm,用内卡钳量取尺寸到满意为止(图3-262a),记住卡钳脚滑过千分尺量面时的松紧程度;然后把千分尺调到30.01mm,不调整内卡钳,到千分尺量面上去比较与刚才量取30mm时的松紧程度;再把千分尺调到30.02mm,去比较卡钳的松紧程度。

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图3-262 内卡钳对尺寸

a)在千分尺上对尺寸 b)对千分尺的调整

将千分尺调到30.03mm时,若内卡钳钳脚接触不到千分尺量面,则表明内卡钳两脚尖的开档尺寸是30.02mm,而不是所需的30mm,也表明对内卡钳松紧程度的感知能力紧了0.02mm。

内卡钳开档的正确尺寸是:当外径千分尺放大0.01mm时,卡钳脚碰不到测量面;当外径千分尺还原时,卡钳脚刚接触测量面,手指明显感觉卡钳脚与测量面间有轻微的摩擦;而当外径百分尺缩小0.01mm时,卡钳脚与测量面的接触就感觉太紧了。这种练习需要在不同尺寸组(如25mm、50mm、75mm)下多练习几次,直到能准确感觉“不接触”、“刚接触”和“太紧”三者间的微小区别为止。

但应注意,调整千分尺时,不能简单地时松时紧,因为千分尺螺杆副有一定的间隙,它是在有测力P时对零位的,所以调整千分尺开档时,应施加一个测力P,然后固定尺寸,如图3-262b所示。

内卡钳脚尖与千分尺量面接触的部位一般应在量面的中心,如果放偏了,会产生误差(图3-263)。经计算,当千分尺开档为25~35mm,卡钳脚尖偏离1mm时,相差约0.01mm。因此,使用卡钳作精密测量时,操作要细心。

用调准尺寸的内卡钳测量孔径,当卡钳脚进入内孔的摩擦阻力、松紧程度与在千分尺量面上一样时,则孔的大小与千分尺开档一致。但多数情况下不会恰好如此,有时会感觉紧一些,有时会接触不到。当测量孔感到较紧时,可以凭紧的程度感知还差多少,其方法是:调好内卡钳开档后,将千分尺每次缩小0.01mm去感觉松紧,逐渐调整,可以感知到小0.05mm时的程度。

实际测量时,当被测孔径大于内卡钳开档,卡钳的上脚接触不到内孔壁时,可以凭卡钳脚在孔内的摆动量,利用查表的方法得知孔的实际尺寸,如图3-264所示。例如,卡钳开档为30mm,内卡钳上脚摆动量为2mm,查表3-1得知实际间隙量为0.023mm,即尺寸是ϕ30.023mm。利用此表也可以按孔的大小调好内卡钳的摆动量,如尺寸为ϕ50mm的孔,使内卡钳在孔内摆动2mm,然后用外径千分尺测得卡钳开档为50.01mm,查表得该孔实际间隙为0.014mm,则孔的实际尺寸为50.024mm。

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图3-263 内卡钳脚尖与千分尺量面的接触情况

a)错误 b)正确

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图3-264 内卡钳在被测孔内摆动

2.圆柱界限塞规的使用

(1)塞规的结构形式 大批量加工时,常使用圆柱界限塞规检测尺寸。圆柱界限塞规的一端按照被加工孔的下极限尺寸制造,为通规;另一端按照被加工孔的上极限尺寸制造,为止规,如图3-265所示。测量时,通规能顺利塞入孔内,而止规不能推入孔内,则说明所加工孔径合格。

3-1 内卡钳摆动量和测孔时实际间隙量对照表 (单位:mm)

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当被测孔的直径大于50mm时,为了减轻重量和节省材料,塞规一般做成T形,如图3-266所示。制作时,先钻浅小孔定位后再铜焊手柄,最后磨大圆。

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图3-265 圆柱界限塞规

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图3-266 T形界限塞规

需要注意的是,制作T形塞规时不应设计成如图3-267所示的结构。因为该塞规体中部钻有一孔(一般为ϕ10mm左右),将手柄上相应的圆柱压入塞规体的孔中,再用ϕ4mm圆柱销铆接。塞规中部由于钻孔而受到削弱,而此处恰恰是受力最大的部位。其次,由于装配时要配作ϕ4mm圆柱销孔,塞规体只能两端局部淬火,中间部分不能淬火,因此中间部分刚性很差,受到外力时容易发生塑性变形。

小批量加工时还可自制塞规。如图3-268所示,在柄体上装两个同型号的滚动轴承,通过螺母、前后压垫和中间隔套,将轴承外圈固定。柄体两端钻有标准中心孔。按照被测孔,将轴承外圈磨至通规和止规尺寸,中间隔套在磨削时起退刀槽作用。若需减轻质量,可将柄体做成空心的。

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图3-267 T形界限塞规设计误区

(2)用塞规检测孔径的分析 使用塞规检测孔径,当塞规通规(图3-269中的dr)能够通过被检孔时,说明该孔的实际孔径不小于其下极限尺寸,应为合格。如果塞规通规做成扁形的(图3-269中的dz端),假设塞规dz端的最大扁径B大于ad(图3-270)且小于gd,则虽然塞规可以从三棱圆(gqy圆)上通过,但此孔不合格。因为圆的直径adB,也就是说圆的直径小于被检孔的下极限尺寸,所以塞规的通规不能做成扁形的,只能用圆形(图3-269中的dr端)。

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图3-268 装轴承的塞规

1—前压垫 2—通规轴承 3—隔套 4—止规轴承 5—后压垫 6—柄体

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图3-269 用塞规检测孔径的分析

当塞规的止规不能通过时,说明被检孔的直径不大于孔径的上极限尺寸,应为合格。如果塞规止规成为正圆形,假设其直径D大于ad且小于gd,检测三棱圆(gqy圆)时虽不能通过,但因为Dgd,显然gd已超越该孔的上极限尺寸,所以塞规止规最好用扁形的。根据孔的功能要求,塞规止规还可以做成T字形(图3-271),这种塞规要有适当的导入角,一般斜度为30°~50°,以保证T形塞规的有效使用。

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图3-270 作图分析塞规的几何形状

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图3-271 用T形塞规检测孔径

3.内径百分表的使用和误差

图3-250介绍了使用内径百分表检测孔圆度误差的方法,实际测量时,由于百分表的结构特点和自身精度的影响,往往使检测人员造成误判,主要表现在以下方面。

1)内径百分表活动测头或可换测头磨损而不呈球面,造成测量误差。内径百分表测头是球面,测量孔面时是球面接触。当测头球面磨损严重,甚至被磨损成小平面时,测量时测头与孔面不是球面接触,而是线接触,如图3-272所示,使测得值小于被测工件的实际尺寸而出现系统误差

这时应该修磨测杆上被磨损的球面,使球面半径小于该内径百分表测量下限的1/2。

2)在多频次实际测量中,由于手持量具用力不均,使得内径百分表定心机构左右磨损不均。测量孔表面时,若测量线偏离孔的直径方向,则会使测得值小于被测孔的实际尺寸,即如图3-273所示的DBEA,造成测量误差。

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图3-272 内径百分表球面磨损造成测量误差

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图3-273 测量线偏离孔的直径方向

消除此项误差的方法是:对测量上限小于50mm的可修磨护板,使左、右圆弧一致和对称,且在同一个平面上;当测量上限大于50mm时,可更换磨损的钢球,使钢球的直径一致。

3)内径百分表本身的误差。由于百分表的多频次使用,其内部的齿条齿轮都有不同程度的磨损,并使间隙加大,失去原有的精度,这样在测量前虽校好零位,但测出的数值仍会有较大的误差。这时需要按百分表检定要求检修百分表,对百分表进行周期测定。

另外,造成内径百分表测量误差的原因还有自动定心装置的定心力小于测量力、百分表测头与可换测头松动等。

图3-274所示为量程为160~250mm的内径百分表。使用时,活动测头7往复运动,等臂杠杆3受到连杆4的较大冲击力,在球部的受力点处于悬臂状态,使之发生瞬时振动或弹性变形,从而影响百分表的示值精度而产生误差(在其他条件正常的情况下,误差最大可达0.02mm)。为了避免产生这一现象,在等臂杠杆3受力点的底面,即直管1上粘接了垫片2,使之受力平稳,不产生振动和变形。垫片的厚度取决于等臂杠杆3与活动测头7连接部位之间的间隙δ,根据经验,δ取0.01~0.10mm为好。

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图3-274 内径百分表的误差及其修复

1—直管 2—垫片 3—等臂杠杆 4—连杆 5、6—销轴 7—活动测头

某厂对大批量加工的ϕ165H5和ϕ170H4精密孔进行测量时,都使用了内径百分表。但由于百分表本身存在制造误差和其磨损后的校定尺寸误差,因此不能保证测量的准确性。后来,该厂采用对比测量法,可读出0.001mm的数值,解决了问题。

对比测量就是先预制所需规格尺寸的孔用环规,并在端面上做实际检定的绝对值和位置标记(使用时,将环规放在车间的专用盒内至少24h,等其与工件同温时才可使用)。

该量具的结构如图3-275所示,百分表装在可调整量具体3的孔内,由螺钉1固定。量具体6下端角尺两端的对称位置装有两只等高支承10,支承10的中央装有可伸缩的弹性量头。量具体3与6由两只M6×15的内六角圆柱头螺钉7固紧,侧面手柄由两只M5×110的螺钉5固紧。

测量时,先握住测量架手柄4,将百分表放在预制的环规内前后摆动,校对零位,然后移到工件内孔处,同样前后摆动作比较测量,其指针的变化数值就是读数值。

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图3-275 对比法测量精密孔

1、5、7—螺钉 2—百分表 3、6—量具体 4—手柄 8—螺塞 9—弹簧 10—支承 11—滑套

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