Классификация калибров. 
Метрология, стандартизация и сертификация: взаимозаменяемость

Межгосударственным стандартом ГОСТ 27 284—87 «Калибры. Термины и определения» регламентированы типы калибров, определения отдельных типов которых приведены ниже.

Нормальный и предельный калибры выделяются на основании критерия «контролируемый размер», который характеризует условия оценки годности детали.

Нормальный калибр — калибр, воспроизводящий заданный (номинальный) линейный или угловой размер и форму сопрягаемой с ним поверхности контролируемого элемента изделия.

Рис. 5.1. Классификация калибров по форме рабочей поверхности.

Предельный калибр — калибр, воспроизводящий проходной и (или) непроходной пределы геометрических параметров элементов изделия. Другими словами, предельные калибры ограничивают наибольший и наименьший предельные размеры деталей и позволяют установить, находится ли проверяемый размер между ними, т. е. в пределах допуска. Предельные калибры обычно используются в паре: один из таких калибров называется проходным, а другой — непроходным (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Классификация типов калибров по назначению.

Таким образом, нормальный калибр применяется для контроля номинальных размеров, предельный калибр — для контроля предельных размеров.

Типы калибров по форме рабочей поверхности. Калибрами проверяют размеры гладких цилиндрических, конусных, резьбовых и шлицевых деталей, а также глубин и высот уступов, форму, взаимное расположение поверхностей и другие параметры. Перечисленные виды контролируемых изделий и определяют основной классификационный признак калибров — «форма рабочей поверхности» (см. рис. 5.1). Под рабочей поверхностью калибра понимается поверхность калибра, контактирующая с контролируемым элементом изделия.

Среди калибров данного типа наибольшее распространение получили гладкие калибры — калибры с гладкой рабочей поверхностью. Такие калибры изготавливаются с цилиндрической, сферической, конической или плоской рабочими поверхностями.

Типы калибров по назначению представлены на рис. 5.2.

Проходной и непроходной калибры выделяют по критерию «допустимое количество материала у пригодного к применению изделия».

Проходной калибр — предельный калибр с геометрическими параметрами контролируемого элемента изделия, соответствующими максимально допустимому количеству материала изделия.

Непроходной калибр — предельный калибр с геометрическими параметрами контролируемого элемента изделия, соответствующими минимально допустимому количеству материала.

При контроле годной детали проходной калибр (ПР) должен входить в годное изделие, а непроходной (НЕ) в годное изделие входить не должен. Проходной калибр устанавливает границы исправимого брака (вал больший и отверстие меньшее, чем допускаемое, можно исправить дополнительной обработкой) и таким образом отделяет годные детали от брака исправимого (это детали, с которых снят не весь припуск), а непроходной калибр устанавливает границы неисправимого брака и таким образом отделяет годные детали от брака неисправимого (это детали, с которых снят лишний припуск).

Таким образом, контроль деталей предельными калибрами заключается в простой сортировке их на три группы:

• 1) годные детали, действительный (фактический) размер которых находится в пределах допускаемого (проходной калибр проходит, а непроходной калибр не проходит);
• 2) брак исправимый, когда действительный размер вала больше допустимого, а действительный размер отверстия меньше допустимого (проходной калибр не проходит);
• 3) брак неисправимый, когда размер вала меньше допустимого, а размер отверстия больше допустимого (непроходной калибр проходит).

Поэлементный и комплексный калибры выделяют по критерию «количество контролируемых элементов».

Поэлементный калибр — калибр для контроля линейного или углового размера и формы одного элемента изделия.

Комплексный калибр — проходной калибр для контроля линейного или углового размера, формы и взаимного расположения двух и более элементов изделия.

Рабочий, приемный и контрольный калибры. Такое подразделение калибров принято по критерию «технологическое назначение».

Рабочие калибры — калибры (ПР, НЕ — проходной и непроходной для калибра-пробки; Р-ПР, Р-НЕ — проходной и непроходной для калибра-скобы), предназначенные для контроля изделий в процессе их изготовления. Этими калибрами пользуются рабочие (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Схема контроля гладкими предельными калибрами.

Приемные калибры — калибры, применяемые для контроля объектов (изделий) заказчиком при приемке или контролером завода-изготовителя.

Следует отметить, что приемные калибры специально не изготавливаются: для этой цели используются частично изношенные калибры, используемые рабочими при повседневном контроле. Такая система направлена на то, чтобы рабочий мог изготавливать деталь точнее (с меньшими производственными допусками), а контролеры отдела технического контроля (ОТК) могли принимать готовые изделия частично изношенными рабочими калибрами (с расширенным допуском) [63]. Это позволяет в значительной степени снизить брак при окончательной приемке.

Влияние погрешности измерения на результаты оценки годности изделий учитываются при установлении приемочных границ — размеров, по которым оценивается годность изделий при приемочном контроле. Возможны два способа установления приемочных границ:

• 1) приемочные границы устанавливают равными предельным размерам изделия (рис. 5.4, а), этот способ предпочтителен;
• 2) приемочные границы устанавливают смещенными относительно предельных размеров внутрь интервала (поля) допуска изделия (уменьшенный производственный допуск) (рис. 5.4, б). При введении производственного допуска смещение каждой приемочной границы относительно границы интервала (поля) допуска не должно превышать половины допускаемой погрешности измерения (табл. 5.1). Обычно необходимость введения производственного допуска для того или иного размера оговаривается в технических требованиях.

Рис. 5.4. Случаи установления приемочных границ относительно интервала (поля) допуска вала:

а — приемочные границы равны предельным размерам изделия; б — приемочные границы смещены относительно предельных размеров внутрь интервала (поля) допуска изделия; б_изм — допускаемая погрешность измерения Допускаемые погрешности измерения линейных размеров с неуказанными предельными отклонениями (ГОСТ 8.549—86).

Таблица 5.1

Контрольные калибры — это калибры, применяемые для контроля рабочего калибра (ГОСТ 27 284—87). Контрольные калибры (К-ПР — контрольный проходной калибр-скоба, К-НЕ — контрольный непроходной калибр-скоба) служат для установки регулируемых калибров-скоб и контроля нерегулируемых калибров-скоб. Контрольные изношенные калибры (К-И) служат для контроля износа и изъятия (в случае непригодности) из эксплуатации изношенных калибров-скоб.

Контрольные калибры предназначены исключительно для скоб, т. е. они применяются только при изготовлении валов. Применение контрольных калибров при обработке отверстий экономически нецелесообразно: рабочие калибры-пробки проще контролировать приборами, чем применять трудно изготавливаемые и дорогостоящие контрольные калибры-скобы. Годность и степень износа калибров-пробок в процессе эксплуатации проверяют универсальными измерительными средствами (например, оптиметрами, рычажными скобами и микрометрами, оптическими длинномерами). Основы теории и практики обработки экспериментальных данных и оценка видов погрешности и неопределенности при различных видах измерений изложены в [64].

Номинальные размеры калибров — размеры, которые должны были бы иметь калибры при идеально точном изготовлении. При этом условии номинальный размер проходной скобы будет равен наибольшему предельному размеру вала, номинальный размер непроходной скобы — наименьшему размеру вала. Номинальный размер проходной пробки будет равен наименьшему предельному размеру отверстия, номинальный размер непроходной пробки — наибольшему предельному размеру отверстия (рис. 5.3).

Далее будем вести речь только о предельных калибрах, поэтому слово «предельные» будем опускать.

Типы калибров по конструктивным признакам, предусмотренные стандартом ГОСТ 27 284–87, представлены на рис. 5.5).

Калибр-пробка, калибр-скоба, калибр-кольцо, калибрвтулка. Калибры с поверхностным (калибр-пробка, калибр-втулка калибр-кольцо) и линейным (калибр-скоба) контактами, различают по критерию «характер контакта»:

• • калибр-пробка — калибр с наружной цилиндрической или конической поверхностью для контроля отверстий, т. е. для контроля внутренних поверхностей (например, гладких цилиндрических отверстий);
• • калибр-скоба — калибр с рабочими поверхностями, расположенными на внутренней входной части скобы, для контроля валов, т. е. для контроля наружных поверхностей (например, гладких цилиндрических валов);
• • калибр-кольцо — калибр с внутренней цилиндрической или конической поверхностью для контроля валов;
• • калибр-втулка — калибр с внутренней конической поверхностью, длина которого равна длине контролируемого наружного конуса.

Характер контакта имеет существенное влияние на результаты контроля при наличии отклонений формы изделия.

Нерегулируемый и регулируемый калибры. Конструктивно гладкие калибры могут выполняться регулируемыми (ГОСТ 2216—84) и нерегулируемыми (калибры-пробки — по ГОСТ 14 807–69 — ГОСТ 14 827–69, калибры-скобы — по ГОСТ 18 358–93 — ГОСТ 18 369— 73).

Рис. 5.5. Классификация основных типов калибров по конструктивным признакам.

Нерегулируемый калибр — калибр, контролирующий один заданный линейный или угловой размер элемента изделия.

Регулируемый калибр — калибр, в конструкции которого предусмотрена возможность его регулировки для контроля размеров элемента изделия в определенном интервале (рис. 5.8).

Нерегулируемые калибры применяются шире вследствие высокой технологичности, меньшей стоимости и большей точности. Регулируемые калибры (калибры-скобы) имеют меньшую точность, они менее жесткие (а значит, менее надежные), поэтому их чаще применяют для контроля изделий 8-го квалитета и грубее. Они могут быть перестроены в некотором интервале размеров (это удобно для серийного производства) и допускают быстрое восстановление размера, потерянного из-за изнашивания измерительных поверхностей.

Полный и неполный калибры. Говоря о конструктивных признаках, следует различать полные и неполные калибры, предназначенные для контроля валов (калибры-скобы) и для контроля отверстий (калибры-пробки).

Полный калибр — калибр, форма рабочей поверхности которого полностью соответствует сопрягаемой с ним контролируемой поверхности элемента изделия.

Неполный калибр — калибр, форма рабочей поверхности которого соответствует части сопрягаемой с ним контролируемой поверхности элемента изделия.

Однопредельный и двупредельный калибры. По конструктивным признакам калибры-скобы и калибры-пробки подразделяют на два вида:

• • однопредельные с раздельным выполнением проходного и непроходного калибров;
• • двупредельные, представляющие собой конструктивное объединение проходного и непроходного калибров.

Среди двупредельных калибров различают:

• • односторонние (проходная и непроходная стороны расположены последовательно друг за другом на одном конце калибра) предусмотрены для контроля широкого диапазона размеров;
• • двусторонние (проходная и непроходная стороны расположены на противоположных сторонах калибра) изготовляют для калибровскоб диаметрами 1—10 мм, для калибров-пробок — диаметрами 1—50 мм.