Написать в Telegram
Написать в WhatsApp

Калибры для контроля размеров деталей: ключ к точности и взаимозаменяемости деталей

При производстве деталей для механизмов критически важно, чтобы они точно подходили друг к другу. Такую точность обеспечивает калибр. В этой статье мы рассмотрим, что такое калибры, для чего они нужны и как классифицируются. Калибр в промышленности — это шаблонный инструмент, используемый для проверки сопрягающихся частей одного механизма.
Эти инструменты изготавливаются строго под размеры комплектующих, что обеспечивает быструю проверку параметров и повышает производительность в условиях массового производства. Каждый калибр предназначен для конкретной детали и служит для сверки форм, фактических размеров и убежденности в соблюдении допусков, указанных в чертежах.
Калибры различаются по видам проверяемых деталей, ими:
  • контролируют конусы соединений;
  • проверяют соответствие отверстий и линейных расстояний;
  • контролируют точность конических резьб;
  • обеспечивают точную сопряженность зубчатых соединений.
Назначение калибров
Назначение калибров заключается в проверке правильности форм для обеспечения точности сборки. Если различные части одного агрегата изготавливаются на разных заводах, ключевую роль играет совместимость всех деталей, а в итоге — создание качественного продукта. Таким образом, калибры применяют для анализа соответствия деталей заданным требованиям.
Калибровочные шаблоны — предельные и нормальные
Нормальные имеют единый, строго заданный размер. Изделие считается годным, если шаблон плотно к нему подходит. Для использования нормальных калибров контролерам требуется высокая квалификация.
У предельных калибровочных шаблонов два размера: минимальный и максимальный. Инструменты этого типа разделены на две рабочие части: одна сторона является проходной (с аббревиатурой ПР), а вторая — непроходной (с аббревиатурой НЕ). Если П Р не входит в деталь, отверстие необходимо доработать; если НЕ проходит — изделие бракуется. Детали, проверенные такими калибрами, полностью взаимозаменяемы, что снижает требования к квалификации контролеров. Такие детали легко собираются без дополнительной подгонки.
Предельные калибры используются чаще, чем нормальные, которые в основном служат для контроля профильных частей. Гладкими шаблонами проверяют диаметры, высоту, глубину. Шаблоны-пробки для отверстий выполнены в форме стержня с двумя цилиндрическими концами: с одного края размер наименьший (ПР), с другого — наибольший (НЕ). Меньший край должен свободно входить. Если больший конец проходит, деталь бракуется.
К предельным видам относятся также калибры-скобы, у которых один конец проходной, а другой — непроходной. Их применяют для контроля валов. Скоба должна надеваться на вал под собственным весом. Если надевается непроходная сторона — деталь бракуется.
Размеры калибров, используемых на производстве, могут быть номинальными и фактическими. Это связано с тем, что шаблоны невозможно изготовить абсолютно точно, и они подвержены износу. Для контроля форм и размеров самих калибров используют контркалибры. Все допуски строго регламентируются Государственными стандартами.
Назначение калибров, преимущества и недостатки
Калибровочные шаблоны делятся по назначению: рабочие (для контроля в процессе изготовления), приемные (для приемки заказчиком) и контрольные (для проверки службами ОТК и наладчиками). Их также используют для оценки степени износа поверхностей. Контрольные шаблоны имеют минимальные допуски, однако они могут искажать пределы, поэтому часто целесообразно применять универсальные шаблоны. К ним относятся насадки и вставки в калибры-пробки по ГОСТ 5950–2000 или 801−78, изготовленные из стали У12А, У10А. Вставки диаметром более 12 мм делают из стали 15, 20.
Недостатки калибров связаны с отсутствием цифровых данных о размерах деталей; погрешности измерений неизвестны, так как зависят не только от инструмента, но и от измеряемых деталей, шероховатости поверхностей и температурных деформаций.
Требования к калибрам
ГОСТ 2015–84 устанавливает требования к гладкости нерегулируемых калибров, при выборе которых руководствуются принципом подобия. Его суть заключается в том, что форма калибра должна быть подобна форме изготавливаемой детали для точного сопряжения с пазами, сечениями и другими элементами механизма. Валы проверяют с помощью непроходных скоб или колец, а отверстия — с помощью проходных и непроходных пробок.
Для проверки отверстий используют пробки:
  • конические;
  • гладкие;
  • неполные листовые;
  • штихмассы или сферические нутромеры.
Допуски устанавливаются как для новых калибров, так и для контркалибров. При превышении допусков изношенные шаблоны бракуются и списываются. Допуск — это разница между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Установленная разность исполнительных размеров для изношенных колец или скоб называется допустимым износом калибра.
ГОСТы
ГОСТ 25 548–82 — действующий стандарт на территории РФ, определяющий термины, а также правила эксплуатации и хранения калибров. Эти термины используются в технической документации и литературе по стандартизации.

Стандарт соответствует всем требованиям СТ СЭВ 5617 и содержит дополнительные требования с учетом особенностей разных производств. Данный стандарт следует применять совместно с ГОСТ 25 548 и ГОСТ 25 346.
Соответствие требований ГОСТ 272–84 и СТ СЭВ 5617 отображено в таблице:
ГОСТ 24 851–81 устанавливает калибровочные шаблоны для отверстий и валов. Это гладкие шаблоны, стандартизированные как ИСО Р1938−1971.
Промышленные калибры кодируются по назначению. Согласно ГОСТ 24 994–1981 для метрической системы, это:
  • ПР — проходные кольца и пробки;
  • НЕ — непроходные пробки и кольца;
  • К-ПР — контрольные калибры для проходных сторон;
  • К-НЕ — контрольные калибры для непроходных сторон (контркалибры).
Существует 2 класса точности с разными допусками по отклонениям. Точность и качество можно контролировать разными способами, но использование шаблонных калибров делает этот процесс проще и надежнее.
Виды калибров
Виды калибров определены ГОСТ 24 851–81 или стандартизированы по ИСО Р-1938−71 и описываются в технической документации предприятий. Ниже представлена классификация калибров по их назначению.
Калибры-пробки
Этот вид калибров регламентируется ГОСТ 14 807–69. Он включает пробки с двумя сторонами, вставки с хвостовиками, шайбы и насадки различного назначения.
Photo by Jacob
Photo by Leio
Калибры-скобы
Данный вид калибров используется для проверки валов. Гладкие калибры-скобы делятся на регулируемые, жесткие, односторонние и двусторонние. Жесткие скобы изготавливают из металлических листов или методом штампования и литья. Односторонними скобами измеряют предельные размеры. Если в скобе два размера, они располагаются ступеньками, разделенными канавками.
Односторонними скобами измеряют расстояния до 190 мм, а двусторонними — до 100 мм. Для облегчения идентификации непроходная сторона в двусторонних скобах скошена на 45°.
Штампованные и литые скобы схожи, так как изготавливаются из чугуна и имеют стальные вставки, закрепленные винтами. Скобы, сделанные из металлических листов, имеют буквенные обозначения:

  • а — с двумя сторонами;
  • б — с одной стороной, прямоугольная;
  • в — с одной стороной, круглая;
  • г — изготовленная из листа;
  • д — в виде трубки.
Листовые скобы — самые простые в изготовлении, их производят в заводских мастерских из листов толщиной 4−10 мм. Чем толще металл, тем выше жесткость и, следовательно, точность измерений.
Регулируемые скобы получили свое название потому, что перед работой их размер восстанавливают по эталонным шаблонам. Регулировка осуществляется вращением винтов, которые затем фиксируются мастикой или сургучом и клеймом поверочного органа. Такими скобами измеряют валы сечением до 330 мм. Они не предназначены для контроля высокого класса точности, но их преимущество — возможность настройки под разные размеры.
Калибры для высот уступов и глубин
Этот вид инструмента относится к особой группе. Его изготавливают в виде ступенчатых пластин с точностью до 18 квалитета. Такими калибрами определяют годность элементов по величине зазоров. У них две рабочие части с предельными размерами для выявления несоответствий. Точность измерений составляет доли миллиметра, минимум — 0,01 мм.
Конусные калибровочные инструменты
Ими измеряют конические поверхности деталей изнутри и снаружи. Для наружных измерений используют втулки, для внутренних — калибры-пробки. Калибры для гладких конусов нормированы ГОСТ 24 932–81 по видам допусков по диаметрам в заданных сечениях до 210 мм и конусностью 1:50 — 1:3 с точностью от 6 до 12 квалитетов.

Примеры маркировки:
1. Контрольные калибр-пробки до 7-й степени точности — 60-К-АТ6 (ГОСТ 20 306−94).
2. Контрольные калибр-втулки 4-й и 5-й степени точности — 40-АТ-4 (ГОСТ 20 305−93).
Калибры для контроля расположения поверхностей
Методика контроля по расчетным допускам и указания по применению калибров для проверки положения поверхностей описаны в ГОСТ 16 085. Этот стандарт также распространяется на калибры сплошных конструкций для симметричных плоскостей. Ими контролируют, например, прямолинейность осей.

Такие калибры состоят из композиционных элементов, точно воспроизводящих сопрягаемые элементы конструкции. Положение каждой поверхности выставляется с высокой точностью относительно базовых элементов в соответствии с чертежами.
Шаблоны резьбы (резьбомеры)
Для контроля резьбы используют резьбомеры. Измерения проводят по комплексной (свинчивание) или дифференцированной методике (раздельная проверка параметров). Комплексный метод предполагает одновременную проверку шага, диаметра и угла профиля путем сравнения с эталоном.

Дифференцированный метод предполагает раздельный контроль наружного/внутреннего диаметров, шага резьбы и половины угла профиля. Существует около 40 видов калибров для трубной и трапецеидальной резьбы. Метод измерений регламентирован ГОСТ 24 939–8, а сам инструмент — ГОСТ 18 466–73 и 18 465−73.

Перед работой резьбовые калибры-кольца свинчивают с эталонной резьбой для проверки. Легкое свинчивание означает, что параметры в норме.

Маркировка резьбовых калибров включает тип резьбы, пределы допусков, назначение и код изготовителя. Для левой резьбы добавляется литера «Л». Калибры для внутреннего использования могут не иметь товарного знака.

Резьбомеры также используются как основной инструмент для определения шага резьбы по числу витков на 1 дюйм. Они выпускаются наборами: для метрической системы — от 0,3 до 9 мм (20 шаблонов), для дюймовой — от 3 до 28 витков на дюйм (18 шаблонов). Чем длиннее шаблон, тем выше точность.
Щупы
Щупы относятся к нормальному типу калибров и предназначены для проверки зазоров между плоскостями. Это пластины из инструментальной стали. Согласно ТУ 2−034−022−1197, их длина составляет 100 или 200 мм.

Щупы длиной 100 мм могут быть как отдельным инструментом, так и входить в наборы:

  • Набор № 1 (8 щупов) — толщина 0,02 — 0,15 мм, градация 0,01 мм.
  • Набор № 2 (16 щупов) — толщина 0,02 — 0,5 мм, градация 0,01 мм.
  • Набор № 3 (12 щупов) — толщина 0,05 — 0,75 мм, градация 0,05 мм.
  • Набор № 4 (12 щупов) — толщина 0,1 — 1 мм, градация 0,1 мм.
Для измерений можно использовать один или несколько щупов, складывая их толщину. Щупы имеют заданную толщину с допустимой погрешностью 5−10 мкм. Использование нескольких щупов увеличивает общую погрешность.
Комплексные проходные калибры
Этот инструмент используют для точной проверки взаимного расположения поверхностей деталей. Измерения проводят согласно ГОСТ 24 960–81 и 24 959−81. Например, шлицевые валы проверяют калибровочными кольцами, а втулки — калибровочными пробками. Гладкие калибры используют для сверки диаметров и ширины впадин по ГОСТ 24 962–81 или 24 968−81.
Маркировка включает: тип, номер вида, назначение (вал/отверстие), степень точности и стандарт. Пример: комплексная пробка со степенью точности 4−5 для втулки шлицов 40×4×8Н, ГОСТ 6035–81; калибровочное кольцо с точностью 1−4 для вала шлица 40×4×8Д, ГОСТ 6033–81.
Как пользоваться калибром: правила эксплуатации
Поскольку калибры — высокоточный инструмент, они требуют бережного обращения как при использовании, так и при хранении. Каждый экземпляр должен храниться в индивидуальном футляре с мягкими вставками. Падение калибра недопустимо. Если это произошло, инструмент необходимо проверить и отрегулировать.

Нельзя допускать контакта рабочих поверхностей с агрессивными веществами. После использования калибр нужно вытереть насухо, слегка протереть промасленной губкой и снова вытереть, после чего уложить в футляр и зафиксировать. Хранить инструмент следует только в футляре в специальной кладовой.
Основные правила эксплуатации
  • Проходная сторона (ПР) должна входить и выходить из детали без усилий. Запрещены удары, сильное нажатие или любое другое силовое воздействие.
  • Непроходная сторона (НЕ) не должна проходить в деталь, а лишь слегка «закусывать» вход.
  • Если для ввода проходной стороны требуются усилия, инструмент пружинит и быстрее изнашивается, теряя точность.
  • Измеряемая деталь должна быть чистой и сухой. С поверхности необходимо удалить масло, стружку и другие загрязнения, которые приводят к погрешностям.
  • Рабочие поверхности калибра не должны соприкасаться с острыми или абразивными предметами.
  • Нельзя проверять детали «на ходу». Измеряемая деталь должна быть неподвижно закреплена.
  • Запрещены измерения нагретых деталей. Номинальные размеры на чертежах указаны для температуры 18−25°С. Деталь и калибр должны иметь одинаковую температуру. Контроль нагретых деталей приводит к ошибкам и порче инструмента.
  • Калибры необходимо регулярно представлять на поверку в установленные сроки для проверки и регулировки. Это обязательное требование для всех предприятий.
  • Хранить калибры можно только в отведенной кладовой в футлярах, каждый на своем месте. Это обеспечивает порядок и оперативный поиск нужного инструмента.