Кінцева міра довжини

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Набір керамічних кінцевих мір довжини від 0,5 до 100 мм

Кінце́ва мі́ра довжини́ (КМД, плоскопаралельні кінцеві міри довжини, плитки Йогансона) — зразкова міра довжини (еталон) від 0,5 до 1000 мм, виконана у формі прямокутного паралелепіпеда або круглого циліндра, з нормованим розміром між вимірювальними площинами.

Історична довідка[ред.ред. код]

Ідею використання кінцевих мір певної довжини та їх комбінування для точного відтворення заданих розмірів уперше було сформульовано шведським вченим і винахідником К. Е. Йогансоном (англ. Carl Edvard Johansson) у 1896 році[1]. У 1901 році на свій винахід він отримав шведський патент № 17017 «Gauge Block Sets for Precision Measurement» («Набір кінцевих мір для точного вимірювання»).

Завдяки припасуванню гладко оброблених поверхонь та складанню їх у стоси є можливим використовуючи невелику кількість (~100) плиток утворити понад 20 тис. розмірів з кроком 10 мкм комбінуючи максимум до 5 плиток. Такі міри довжини отримали промислове впровадження з 1911 року. Для виробництва кінцевих мір Йогансон у березні 1917 року створив компанію CE Johansson AB (відома, також, як CEJ).

Загальні положення[ред.ред. код]

Головним призначенням кінцевих мір довжини є збереження і передача одиниці довжини. Кінцевими мірами перевіряють, калібрують або встановлюють на розмір засоби вимірювань (мікрометр, калібр ,індикатор годинникового типу, індикатор важільного типу, синусна лінійка тощо), різні контрольні виробничі шаблони та пристрої. У разі коли немає необхідної довжини кінцевої міри з набору, можна скласти у блок до п'яти кінцевих мір для отримання необхідного розміру, шляхом «притирання» мір одна до одної так, що вони не розпадаються (злипаються).

Точність КМД[ред.ред. код]

За ДСТУ ISO 3650:2009[2] кінцеві міри довжини виконуються чотирьох класів:

  • клас K (допуск від 0,05 до 0,15 мкм, залежно від розміру) — для використання у вимірювальних лабораторіях для контрою вимірювальних приладів, повинні мати свідоцтво про калібрування;
  • клас 0 (допуск від 0,01 до 0,18 мкм, залежно від розміру) — базові зразкові міри для перевірки робочих кінцевих мір (нижчого класу точності); для калібрування засобів вимірювань високої точності;
  • клас 1 (допуск від 0,15 до 0,20 мкм, залежно від розміру) — для повірки контрольних шаблонів і калібрів, для калібрування довжиномірів та проведення вимірювань у вимірювальних лабораторіях;
  • клас 2 (допуск 0,25 мкм, не залежно від розміру) — як встановлювальні та контрольні шаблони вимірювальних приладів нижчої точності, еталони, що заміняють калібри-скоби.

Найпоширенішим матеріалом для виготовлення зразкових мір є гартована підшипникова сталь. Дорожчим матеріалом є кераміка на основі циркону, що характеризується високимизносостійкістю, стійкістю до корозії, відсутністю намагнічування. Найбільшу твердість мають плитки виготовлені з карбіду вольфраму, що виконують захисну функцію (комплект 2 плитки товщиною 2 мм) з метою захисту сталевих плиток від зношування. Кінцеві міри виконуються у трьох базових комплектах:

  • малий комплект (47 штук);
  • середній комплект (76 штук);
  • великий комплект (103 штуки).

Аналогічні стандарти діють в інших країнах: європейський стандарт EN ISO 3650:1998, швейцарський SN EN ISO 3650, німецький DIN EN ISO 3650, французький NF EN ISO 3650, польський PN-EN-ISO 3659:2000 тощо[3].

За ДСТУ ГОСТ 9038-2009[4] КМД поділяються на зразкові та робочі міри довжини. Для зразкових мір вказується розряд, для робочих — клас точності.

Зразкові КМД призначені для повірки вимірювального інструменту і робочих КМД. Допустимі відхилення розмірів та інші вимоги до зразкових КМД вказані у МИ 1604-87[5].

Робочі КМД призначені для задавання розмірів при слюсарних роботах. Допустимі відхилення розмірів робочих КМД класів точності 00, 01, 0, 1, 2 та 3 вказані в ДСТУ ГОСТ 9038-2009. КМД класів точності 4 та 5 не виготовляються, ці класи присвоюються зношеним і відновленим КМД на основі таблиць допустимих відхилень, вказаних в МИ 1604-87.

В інших країнах використовуються відмінні методики класифікації КМД, які регламентуються відповідними нормами чи державними стандартами: JIS B 7506-1997 (Японія)/DIN 861–1980 (Німеччина), ASME (США), BS 4311: Part 1: 1993 (Великобританія), за якими допуск на товщину плиток має однакову величину для усіх товщин і кінцеві міри за величиною допуску класифікуються на:

  • AAA — еталонні (англ. reference): малий допуск (±0,05 мкм), використовуються для встановлення стандартів;
  • AA — калібрувальні (англ. calibration): допуск від +0.10 до −0.05 мкм; використовуються для калібрування повірочних засобів та високоточних мір;
  • A — повірочні (англ. inspection): допуск від +0.15 до −0.05 мкм; використовуються як засіб для налаштування інших вимірювальних засобів;
  • B — робочі (англ. workshop): великий допуск від +0.25 до −0.15 мкм; використовуються як засоби точних вимірювань.

Інші позначення але подібні параметри класів кінцевих мір передбачаються специфікаціями U.S. Federal Specification GGG-G-15C та ANSI/ASME B89.1.9M.

Окрім довжини також нормується плоскопаралельність робочих поверхонь КМД. Контроль площинності вимірювальних поверхонь кінцевих мір довжини проводиться з використанням явища інтерференції по плоскопаралельній скляній пластині, а контроль паралельності робочих поверхонь за допомогою оптикаторів, інтерферометрів, вимірювальних машин, довжиномірів тощо. Міри, що не відповідають заданій площинності можуть бути відновлені доведенням. Лінійні розміри контролюються за допомогою вимірювальних машин, а також методом Компарування від мір вищого класу (розряду). Мірам, що не відповідають своєму класу може присвоюватись нижчий клас аж до 5-го.

Матеріали КМД[ред.ред. код]

Кінцеві міри довжини виготовляються з хромистої сталі з високими якістю обробки вимірювальних поверхонь і здатністю до притирання (зусилля зчеплення становить від 3 до 8 кгс), але характеризуються відносно низькою зносостійкістю. Кінцеві міри довжини, виконані з високоміцного твердого сплаву за зносостійкістю у 2,5-3 рази перевершують міри, виготовлені з хромистої сталі. Візуально твердосплавні міри на відміну від стальних мають темно сірий колір і за масою є помітно важчими. Зарубіжні виробники виготовляють кінцеві міри з кераміки (оксид алюмінію, двоокис цирконію, карбід вольфраму тощо), вони відрізняються високою зносостійкістю (у 6-10 разів перевершують сталеві), практично не схильні до корозії, мають малу теплопровідність (це зменшує температурну похибку), істотно легші від сталевих та не намагнічуються. Вартість керамічних мір приблизно у 3-5 разів вища ніж сталевих. Різні матеріали мають неоднакові коефіцієнти лінійного температурного розширення, у сталевих мір він становить 11,5-13 мкм на градус на метр, у твердосплавних −4,5 мкм/°C•м на метр і у керамічних — 9,5 мкм/°C•м[3].

Застосування КМД[ред.ред. код]

Набори кінцевих мір[ред.ред. код]

Вимірювання деталей (справа) за допомогою КМД (зліва) і плоскопаралельних скляних пластин. Інтерференційна картина на поверхні КМД показує різницю розмірів між КМД і деталлю.
Набір додаткових приладь
36 плиток утримуються разом після притирання

Кінцеві міри випускають у вигляді наборів, упакованих у футляри, в яких кожній окремій мірі відведено своє місце, з відповідним вказанням номінального розміру. Градація (крок) розмірів кінцевих мір в наборах — від 0001, потім 0,01; 0,1; 0,5; 1 та 10 мм, що практично дозволяє скласти будь-який розмір з точністю до 1 мкм. При наборі кінцевих мір в блоки слід прагнути до мінімальної кількості плиток (мір).

Сталеві та твердосплавні кінцеві міри довжини поставляються наборами, серед яких поширеними є:[6] [7]:

  • № 1 з 83 шт., класи точності 0, 1, 2. Зустрічаються набор № 1 з 87 шт. — чотири додаткові міри є захисними боковими для формування блоків);
  • № 2 з 38 шт., класи точності 0, 1, 2;
  • № 3 з 112 шт., класи точності 0, 1, 2;
  • № 4 з 10 шт., класи точності 0, 1, 2 тощо.

Розрахунок кількості плиток слід починати з підбору найменших за розміром. Притирання промитих бензином або [[вайт-спірит}]ом плиток роблять у зворотному порядку: беруть спочатку плитку найбільшого розміру, потім наступну за довжиною і, нарешті, найменшу міру. На кінцях зібраного блоку притирають захисні бокові міри з врахуванням їх розміру у блоці.

Для формування блоків та надійного фіксування використовуються набори приладь. За ГОСТ 4119-76 випускаються декілька видів таких наборів[8]:

  • набір стяжок (тип ПК-0), для блоків, що складаються з мір понад 100 мм з отворами у бокових гранях;
  • повний (тип ПК-1), для вимірювань зовнішніх та внутрішніх розмірів до 320 мм;
  • малий (тип ПК-2), для вимірювань зовнішніх і внутрішніх розмірів до 160 мм;
  • розмічальний (тип ПК-3), для розмічальних робіт разом з повним або малим вимірювальним набором.

На міри у формі паралелепіпеда розміром понад 100 мм наносяться дві насічки розташовані від вимірювальних граней на відстані з коефіцієнтом 0,21 від номінального розміру і вказують на місця опори. Базування розраховане на мінімізацію можливого прогину при встановленні у горизонтальному положенні.

Притирання[ред.ред. код]

Притиранням при використанні КМД називають ефект прилипання двох плиток з плоскими відполірованими гранями. Притирання видаляє все повітря між гранями і плитки стискаються атмосферним тиском. Поверхневий натяг залишків промивної рідини і міжмолекулярної взаємодії матеріалу плиток збільшує силу стиснення.

Здатність плиток КМД до притирання є обов'язковою вимогою. Втрата цієї властивості означає недопустимий знос поверхонь.

Не слід плутати притирання КМД із співзвучним технологічним процесом притиранням поверхонь, як виду чистового абразивного оброблення.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Doiron, Ted; John Beers The Gauge Block Handbook. — USA: Dimensional Metrology Group, US National Institute of Standards and Technology, 2009. pp. 1-4
  2. ДСТУ ISO 3650:2009 Вимоги до геометричних розмірів виробів. Еталони довжини. Кінцеві міри (ISO 3650:1998, IDT)
  3. а б Меры длины и угловые меры (рос.)
  4. ДСТУ ГОСТ 9038-2009. Міри довжини кінцеві плоскопаралельні. Технічні умови (ГОСТ 9038-90, IDT).
  5. МИ 1604-87 Методические указания. ГСИ. Меры длины концевые плоскопараллельные. Общие требования к методикам поверки.
  6. Набір мір довжини кінцевих плоскопаралельних твердосплавних DIN861
  7. Концевые меры длины (рос.)
  8. ГОСТ 4119-76 Наборы принадлежностей к плоскопараллельным концевым мерам длины

Джерела[ред.ред. код]