Uniwersytet Technologiczno - Przyrodniczy

im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich

w Bydgoszczy

LABORATORIUM METROLOGII

Temat: Pomiar gwintów

Wykonali: Tomasz Adamkiewicz

Paweł Bukowski

Grupa: A

Bydgoszcz, 2007/2008

1. Tolerancje gwintów metrycznych

Wg PN-70/M-02113 dzielimy gwinty metryczne na trzy klasy zależnie od dokładności wykonania:

• gwinty dokładne

• gwinty średnio dokładne

• gwinty zgrubne

W śrubie tolerowana jest średnica zewnętrzna d i średnica podziałowa d₂, w nakrętce średnica wewnętrzna D₁ i średnica podziałowa D₂.

Położenie pól tolerancji średnic względem wymiarów nominalnych są określone przez odchyłki podstawowe: El - dla gwintów wewnętrznych (nakrętek), es - dla gwintów zewnętrznych (śrub). Kąt
i podziałka P nie są tolerowane, ale ich błędy są uwzględnione w tolerancjach średnic podziałowych. Tolerancje średnic są uporządkowane w szeregach tolerancji (tablica 9.1.).

Tablica 9.1. Szeregi tolerancji i położenie pól tolerancji

Klasa gwintu wewnętrznego	Długość skręcania
dokładna	Duża L	Mała S	Średnia M
		4H	4H5H	6H
średnio dokładna	/5G/, (5H)	5H6H, /6G/, (6H)i	/7G/, (7H)
zgrubna		/7G/, 7H	/8G/, 8H
Klasa gwintu zewnętrznego
dokładna	/3h4h/	4h	4h5h
średnio dokładna	/5g6g/, /5h6h/	6d, (6e), (6g)^1	/7e6e/, /7g6g/, /7h6h/
zgrubna		8g, 8h	/9g8g/

¹ - dla średnic powyżej 1,4 mm; / / - kojarzenia niezalecane; ( ) kojarzenia uprzywilejowane

Długość skręcania:

• mała S - do (3 - 5) P

• średnia M - od (3 - 5) P do (9 - 15) P

• duża L - powyżej (9 - 15) P

W zależności od odchyłek podstawowych rozróżnia się gwinty pasowane suwliwie lub pasowane luźno.

2. Pomiary gwintów

2.1. Pomiary gwintów zewnętrznych

Średnicę zewnętrzną d gwintu mierzy się takimi samymi metodami i przyrządami jak średnicę gładkiego wałka, uwzględniając tylko niedokładność pomiaru narzędzia w zależności od dokładności wykonania gwintu. Można stosować więc suwmiarki, mikrometry, mikroskopy pomiarowe, długościomierze, optimetry, itd.

Średnicę wewnętrzną d₁ gwintu najczęściej mierzy się na gwintu na mikroskopie pomiarowym lub mikrometrem do gwintów ze specjalnymi końcówkami.

Podziałkę P gwintu można sprawdzić wzorcami zarysu gwintu (MWGa dla gwintu metrycznego i MWGb dla gwintu calowego - wg PN-71/M-53395), na mikroskopie pomiarowym oraz specjalnymi przyrządami czujnikowymi lub optycznymi, wzorce zarysu gwintu najczęściej stosuje się przy identyfikacji gwintu. Pomiar podziałki jest z reguły wykonywany przy kontroli gwintów dokładnych - śrub pociągowych, pomiarowych itp.

Średnicę podziałową d₂ mierzy się mikrometrem do gwintów, metodą trójwałeczkową lub mikroskopem pomiarowym.

Kąt
boku gwintu mierzy się na mikroskopie przy pomocy głowicy goniometrycznej lub rewolwerowej

2.2. Pomiary gwintów wewnętrznych

Średnicę wewnętrzną D₁ gwintu mierzy się takimi samymi metodami i przyrządami jak średnicę otworów (suwmiarki, średnicówki czujnikowe, mikrometryczne itp.).

Średnicę podziałową D₂ można zmierzyć przyrządami mikrometrycznymi lub czujnikowym oraz długościomierzem poziomym lub optimetrem poziomym zaopatrzonym w specjalne końcówki. W specjalnych przypadkach stosuje się metody niszczące (przecięcie gwintu) lub metodę replik, polegającą na wykonaniu odlewu siarkowego lub z tworzywa sztucznego i jego pomiarze.

Ponadto możemy gwinty sprawdzać. Stosuje się do tego sprawdziany i przeciwsprawdziany i tak rozróżniamy:

• Sprawdziany i przeciwsprawdziany gwintowe do gwintów metrycznych ISO

(PN-61/M-02130)

• Sprawdziany i przeciwsprawdziany gwintowe do gwintów calowych rurowych

(PN-54/M-53302)

3. Sprzęt pomiarowy

3.1. Wzorce zarysu gwintu

Wzorce zarysu gwintu służą do sprawdzania i identyfikacji gwintów calowych i metrycznych. Wzorzec gwintu metrycznego ma symbol MWGa, a calowego - MWGb. Sprawdzanie polega na przykładaniu do gwintu kolejnych wzorców, aż do uzyskania przylegania wzorca zarysu gwintu bez prześwitu.

3.2. Mikrometr do gwintów.

Mikrometry zewnętrzne do gwintów MMGe (PN-60/M-53214) przeznaczone są do pomiaru średnic podziałowych gwintów zewnętrznych od 2 do 100 mm, gwintów metrycznych o skokach od 0,4 do 6 mm oraz gwintów calowych (Whitwortha). Przed przystąpieniem do pomiaru dobiera się, w zależności od kąta a oraz skoku P mierzonego gwintu wymienne końcówki wrzeciona (stożkowe) i kowadełka (pryzmatyczne). Mikrometry o zakresie od 0 do 25 mm nastawia się na zero po doprowadzeniu do zetknięcia ze sobą wymiennych końcówek za pomocą pokrętła przesuwającego kowadełko. Nastawienie mikrometru o zakresie większym niż 25 mm przeprowadza się po włożeniu między końcówki pomiarowe wzorca nastawczego. Niedokładność pomiaru średnic podziałowych gwintów nie większych od 100 mm przy pomocy mikrometrów do gwintów waha się w granicach od ± 0,04 do ± 0.15 mm.

3.3. Pomiar średnicy podziałową metodą trój wałeczkową.

Pomiar średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego przy użyciu trzech wałeczków o jednakowych średnicach d_w jest pomiarem pośrednim, polegającym na zmierzeniu długości M wałeczków ułożonych we wrębach gwintu Pomiar odległości M można przeprowadzić mikrometrem, transametrem, mikrokatorem, optimetrem pionowym lub długościomierzem uniwersalnym. Dobór narzędzia mierniczego do mierzenia wymiaru M jest uzależniony od tolerancji Td₂ sprawdzanego gwintu.

Średnicę optymalną wałeczków d_wo. stykającą się z teoretycznym zarysem gwintu na średnicy podziałowej, oblicza się z zależności:

gdzie:

P - skok gwintu w mm

- kąt zarysu boku gwintu

Do pomiaru dobiera się wałeczki w zależności od skoku mierzonego gwintu - tablica 9.2.

Średnicę podziałową d₂ mierzonego gwintu obliczamy ze wzoru

który po podstawieniu odpowiednich wartości kąta ma postać

a) dla gwintu" metrycznego -
= 30°

b) dla gwintu calowego -

gdzie:

M - zmierzone rozstawienie wałeczków

P - skok gwintu.

d - średnica wałeczków dobrana z tablicy 9.2.

A₁ - poprawka na skręcenie wałeczków w bruzdach gwintu,

A₂ - poprawka na odkształcenia sprężyste spowodowane naciskiem pomiarowym.

Dla gwintu metrycznego (
= 30°)

Dla gwintu calowego

Poprawka na odkształcenie sprężyste obliczana jest z wzoru

gdzie:

P - skok gwintu

d₂ - średnica podziałowa

d - średnica zewnętrzna

S - nacisk pomiarowy N (dla mikrometru S = 5N)

Błąd pomiaru średnicy podziałowej metodą trójwałeczkową można określić z wzoru

który otrzymujemy różniczkując podstawowe równanie i gdzie

(wg PN-79/m-53088)

- błąd pomiaru mikrometrem zewnętrznym

- błędy pomiaru kąta i skoku na mikroskopie

Tablica 9.2. Średnice d_wo i d_w wałeczki pomiarowe

Gwint metryczny =60° [mm]	Gwint calowy =55° [i]	dw0 [mm]	dw [mm]	Gwint metr. =60° [mm]	Gwint calowy =55° [i]	dw0 [mm]	dw [mm]
0,45	—	0,260	0,290	—	—	1,553	1,650
0,5	—	0,289			—	9		1,591
0,6	—	0,346	0,335	3	—	1,732		2,050
0,7	—	0,404	0,455	—	8	1,790
0,75	—	0,433			3,5	—		2,021
0,8	—	0,462			—	7		2,046
—	28	0,511		0,530	—	—		2,071
0,9	—	0,520			4	—		2,309	2,550
1	—	0,577		0,620	—	6		2,387
—	24	0,597			—	—		2,588
—	20	0,716		0,725	4,5	—		2,598
1,25	—	0,722				5		2,598	3,200
—	19	0,751			5	—		2,887
—	18	0,796		0,895	—	—		3,106
1,5	—	0,866			5,5	—		5,176
—	16	0,895			—	4,5		3,182
1,75		1,010		1,100	6	—		3,464	4,000
—	14	1,023			—	4		3,580
—	—	1,035			—	3,5		4,091
2	—	7,155		1,350	—	—		4,141
—	12	1,193			—	3,25		4,406	5,050
—	11	1,302			—	3		4,773
—	10	1,452		1,650	—	—		5,173
2,5	—	1,443			—	—		—

3.4. Pomiary gwintów zewnętrznych na mikroskopie

Duży mikroskop warsztatowy przeznaczony jest do pomiaru przedmiotów kształtowych metodą optyczną lub optyczno - stykową. Jego zakres pomiarowy wynosi:

• wzdłużny - 50 + 100 = 150 mm

• poprzeczny - 50 + 25 = 75 mm

przy czym zakres głowic mikrometrycznych wynosi 50 min, a większy przesuw stołu uzyskuje się wkładając pomiędzy wrzeciona głowicy mikrometrycznej i stół, płytki wzorcowe długości. Stół mikroskopu jest obrotowy o 360° i zaopatrzony w podziałkę kątową oraz noniusz o dokładności odczytu 3'.

Śruby mikrometryczne zastosowane w głowicach mają skok równy 1 mm i wartość działki elementarne na bębnach równą 0,01 mm. Zastosowano dla zwiększenia dokładności pomiaru przetworniki obrotowo impulsowe, połączone z urządzeniami wskazującymi (cyfrowymi). Przetworniki generują 1000 impulsów na jeden obrót wrzeciona, wobec czego rozdzielczość układu pomiarowego wynosi
. Oprócz tego wskaźniki cyfrowe pozwalają na zerowanie wskazania w dowolnym położeniu stołu, co znacznie ułatwia i przyspiesza pomiar.

Mikroskop warsztatowy wyposażony jest w głowicę goniometryczną. Znajduje się w niej ułożyskowana obrotowo w osi optycznej mikroskopu płytka szklana z krzyżem kreskowym i układem dodatkowych, przecinających pod kątem 60° lub równoległych kresek. Kąt obrotu płytki, przy nastawieniu jej kreskowych elementów celowniczych na ograniczające mierzony przedmiot kontury, odczytuje się przez specjalny mikroskop odczytowy na podziałce kątowej wykonanej na płytce i widocznym w mikroskopie odczytowym noniuszu o wartości działki 1'. Krzyż kreskowy i układy kresek w tej głowicy mogą być oczywiście wykorzystywane jako elementy celownika do nastawiania na żądane punkty obrazu przedmiotu.

Przy pomiarze kąta zarysu gwintu można w mikroskopie wykorzystywać głowicę rewolwerową, którą zakłada się w miejsce głowicy goniometrycznej. Na obrotowej płytce posiada ona gwintu o różnych skokach, a podziałka widoczna w polu widzenia pozwala na bezpośrednie zmierzenie odchyłki kąta mierzonego zarysu od wartości nominalnej.

Do wyposażenia mikroskopu należy także urządzenie projekcyjne, dzięki któremu na dużym ekranie, nasadzonym na rubus okularu mikroskopu, uzyskuje się ogólnie widoczny powiększony obraz obserwowanego przedmiotu. Błąd pomiaru dużym mikroskopem warsztatowym wynosi

gdzie:

L - wielkość mierzona w mm,

H - wysokość przedmiotu mierzonego w mm.

4. Sprzęt pomiarowy wykorzystywany w ćwiczeniu

W ćwiczeniu wykorzystujemy następujące przyrządy pomiarowe

• wzorce zarysu gwintu MWGa i MWGb

• mikrometr do gwintów 0 - 25, 25 - 50 mm

• mikrometr zewnętrzny 0 - 25, 25 - 50 mm

• podstawa do mikrometru

• komplet wałeczków pomiarowych do gwintów MLDb

• mikroskop warsztatowy duży

• głowica rewolwerowa do gwintów

---