Katedra Technik Wytwarzania
i Automatyzacji
METROLOGIA I KONTKOLA JAKOÅšCI - LABORATORIUM
TEMAT:
POMIARY GWINTÓW
1. Wiadomości podstawowe
1.1 Wymiary gwintów metrycznych
Gwinty metryczne wg PN-ISO 68-1:2000 opisane są przez następujące parametry
(rys1.):
D- średnica zewnętrzna gwintu wewnętrznego (średnica znamionowa)
d- średnica zewnętrzna gwintu zewnętrznego (średnica znamionowa)
D2- średnica podziałowa gwintu wewnętrznego
d2- średnica podziałowa gwintu zewnętrznego
D1- średnica wewnętrzna gwintu wewnętrznego
d1- średnica wewnętrzna gwintu zewnętrznego
H- wysokość trójkąta podstawowego
P- podziałka
Rys. 1. Wymiary nominalne gwintów metrycznych wg PN-ISO 68-1:2000
2
Średnica zewnętrzna (d, D) jest to średnica wyobrażalnego walca opisanego
na wierzchołkach występów w przypadku gwintu zewnętrznego (gwintu śruby) lub opisanego
na dnach bruzd w przypadku gwintu wewnętrznego (gwintu nakrętki).
Średnica wewnętrzna (d1, D1) jest to średnica wyobrażalnego walca opisanego na dnach
bruzd w przypadku gwintu zewnętrznego (gwintu śruby) lub opisanego na wierzchołkach
występów w przypadku gwintu wewnętrznego (gwintu nakrętki).
Średnica podziałowa (d2, D2) jest to średnica wyobrażalnego walca, którego oś pokrywa
się z osią gwintu, a jego powierzchnia boczna przecina gwint w ten sposób, że szerokość
występów i bruzd wzdłuż tworzącej są sobie równe.
Kąt gwint ą jest to kąt między różnoimiennymi bokami zarysu i dla gwintów
metrycznych jest on równy 60o.
Kąt boku jest to kąt między bokiem zarysu i prostą prostopadłą do osi gwintu.
W gwintach metrycznych kÄ…t boku wynosi 30o.
Podziałka (P) jest to odległość osiowa między dwoma odpowiadającymi sobie punktami
na najbliższych jednoimiennych bokach gwintu. Ze względu na wartość podziałki rozróżnia
się gwinty zwykłe i gwinty drobnozwojne, których podziałka jest mniejszej od podziałki
gwintu zwykłego.
Skok linii śrubowej (Ph) odnosi się do gwintów wielokrotnych i jest związany z
podziaÅ‚kÄ… zależnoÅ›ciÄ… Ph = n Å" P , gdzie n jest krotnoÅ›ciÄ… gwintu.
Długość skręcenia jest to długość osiowa, na której może występować styk gwintu
zewnętrznego i wewnętrznego. Norma wyróżnia trzy długości skręcenia: S-małą, N- średnią
i L-długą.
1.2 Tolerowanie gwintów metrycznych
Zarówno gwinty zewnętrzne jak i wewnętrzne toleruje się w głąb materiału przyjmując za
linię zerową zarys nominalny gwintu. W gwintach zewnętrznych tolerowane są średnice d2
i d, natomiast w gwintach wewnętrznych D2 i D1 (rys. 2.).
3
Rys. 2. Pola tolerancji gwintu zewnętrznego (śruby) i gwintu wewnętrznego (nakrętki)
Charakter pasowania zależy od wzajemnego położenia pól tolerancji średnic
podziałowych śruby i nakrętki. Rozróżnia się tu pasowanie ciasne, luz
ne i suwliwe.
Pasowanie suwliwe jest szczególnym przypadkiem pasowania luz
nego, przy którym luz
przyjmuje wartość równą zeru lub wartości dodatnie (przy pasowaniu luz
nym luz ma zawsze
wartość dodatnią).
Zbiór szeregów tolerancji i pól tolerancji tolerowanych średnic przedstawia poniższa
tabela:
Tab.1. Tolerowane średnice gwintów
tolerowana średnica szereg tolerancji położenie pola tolerancji
d2 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
e, f, g, h
d 4, 6, 8
D2 4, 5, 6, 7, 8
E, F, G, H
D1 4, 5, 6, 7, 8
4
1.3 Oznaczenia gwintów metrycznych
a) oznaczenie gwintu zewnętrznego
M20x2  5h6h : gwint metryczny zewnętrzny o średnicy znamionowej d=20 i podziałce
P=2, szereg i położenie tolerancji średnicy d2  5h, szereg i położenie tolerancji średnicy
d  6h, średnia długość skręcenia (przy średniej długości skręcenia nie jest wymagane
podanie wartości tego parametru w oznaczeniu gwintu)
M20  5h - 32: gwint metryczny zewnętrzny zwykły (w opisie nie jest podana wartość
podziałki, więc nie jest to gwint drobnozwojny) o średnicy znamionowej d=20, szereg i
położenie tolerancji dla średnicy d2 i średnicy d 5h, długość skręcenia 32 mm
b) oznaczenie gwintu wewnętrznego
M20x2  5H6H -32 : gwint metryczny wewnętrzny o średnicy znamionowej D=20
i podziałce P=2, szereg i położenie tolerancji średnicy D2  5h, szereg i położenie
tolerancji średnicy D1  6h, długość skręcenia 32 mm
M20  6H: gwint metryczny wewnętrzny zwykły o średnicy znamionowej D=20, szereg
i położenie tolerancji dla średnicy D2 i średnicy D1 6H, średnia długość skręcenia
c) oznaczenie połączenia gwintowego
M20x2 6H/5h6h  połączenie gwintu wewnętrznego M20x2 6H z gwintem zewnętrznym
M20x2 5h6h
2. Pomiary gwintów
Narzędzia do pomiaru średnicy zewnętrznej, wewnętrznej oraz podziałowej gwintu
dobiera się w zależności od sprawdzanej tolerancji T i dla warunków produkcyjnych
przyjmuje siÄ™, że dziaÅ‚ka elementarna narzÄ™dzia a = 0,1Å"T [mm], natomiast dla warunków
laboratoryjnych a = 0,2 Å"T [mm].
2.1. Pomiary gwintu zewnętrznego mikrometrem z wymiennymi końcówkami
Pomiar średnicy zewnętrznej gwintu zewnętrznego za pomocą mikrometru przeprowadza
się z wykorzystaniem końcówek płaskich (rys.3). Przed pomiarem należy sprawdzić, czy
narzędzie jest wykalibrowane.
5
Rys.3. Pomiar średnicy zewnętrznej gwintu zewnętrznego
Do pomiaru średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego używa się dedykowanych do tego
celu końcówek. Końcówki należy dobrać wg skoku gwintu. Przy zakładaniu końcówek należy
zwrócić uwagę, że końcówka pryzmatyczna 2 powinna być założona po stronie kowadełka,
a końcówka stożkowa 3 po stronie wrzeciona (rys.4.). Przed pomiarem mikrometr należy
wykalibrować. Mikrometry o zakresie pomiarowym 0-25 mm kalibruje się poprzez
ustawienie go na wymiar 0, zablokowanie bębenka i doprowadzenia do zetknięcia
wymiennych końcówek przesuwając kowadełko za pomocą nakrętek 1. Mikrometry o innych
zakresach pomiarowych kalibruje siÄ™ na wzorcu nastawczym 4. W tym celu mikrometr
z założonymi końcówkami należy ustawić na wymiar, który widnieje na wzorcu, a następnie
zablokować obrót bębenka. Wzorzec umieszcza się pomiędzy końcówkami pomiarowymi
i odpowiednio przesuwa się kowadełko, tak aby unieruchomić wzorzec bez nadmiernego
ściskania go.
Rys. 4. Wzorcowanie mikrometru: 1- regulacja przesunięcia konika, 2- końcówka pryzmatyczna,
3- końcówka stożkowa, 4- wzorzec nastawczy do gwintów
6
Pomiar średnicy podziałowej przeprowadza się jak na rys. 5.
Rys.5. Pomiar średnicy podziałowej mikrometrem z wymiennymi końcówkami
2.3. Pomiary średnicy podziałowej metodą trójwałeczkową
Pomiar średnicy podziałowej za pomocą trzech wałeczków pomiarowych jest
pomiarem pośrednim, polegającym na zmierzeniu odległości pomiędzy wałeczkami
ułożonymi we wrębach gwintu (rys.6.). Średnicę wałeczków pomiarowych dobiera się wg PN
w zależności od średnicy zewnętrznej oraz podziałki gwintu.
Rys.6. Pomiar średnicy podziałowej metodą trójwałeczkową
Średnicę podziałową gwintu metrycznego oblicza się wg wzoru:
d2 = M - 3dw + 0,866P - ´1 + ´2 [mm]
gdzie:
dw  średnica wałeczków pomiarowych
P  skok gwintu
´1  poprawka na skrÄ™cenie waÅ‚eczków
´2  poprawka na sprężyste odksztaÅ‚cenie waÅ‚eczków
7
Poprawkę na skręcenie wałeczków w bruzdach wintu oblicza się wg wzoru:
P
´1 = 0,07599dw ( )2 [mm]
d2
Poprawkę na na sprężyste odkształcenie wałeczków oblicza się wg wzoru:
R2
´2 = 0,0043 [mm]
d
gdzie:
R  nacisk przyrzÄ…du pomiarowego [kg]
2.4. Pomiary gwintu zewnętrznego na mikroskopie iNEXIVE
Mikroskop iNEXIVE wyposażony jest w system wizyjny, wykorzystujący do pomiarów
obraz video. Do pomiarów gwintu stosuje się narzędzia, które bazują na wykrywaniu
krawędzi przedmiotu analizując pozom szarości. Krawędz
jest rozpoznawana w miejscu
największego kontrastu, czyli przejścia jasnego w ciemne lub odwrotnie (rys.7.).
Rys. 7. Rozpoznawanie krawędzi przedmiotu; rozkład kontrastu wzdłuż znacznika
(strzałki)
3. Przeprowadzenie ćwiczenia
1. Podać oznaczenie połączenia gwintowego, np. M30x2 6H/5h6h.
2. Podać oznaczenie gwintu zewnętrznego, np. M30 5h6h.
3. Podać oznaczenie gwintu wewnętrznego, np. M30 6H.
4. Odczytać z normy wartości średnic d, d1, d2, D, D1 i D2 oraz dolne i górne odchyłki
graniczne dla tych średnic.
5. Uzupełnić wymiary na rysunkach wg przyjętych zasad.
8
6. Przeprowadzić pomiar średnicy zewnętrznej gwintu zewnętrznego za pomocą
mikrometru.
7. Przeprowadzić pomiar średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego za pomocą
mikrometru z wymiennymi końcówkami:
7.1. Wybrać odpowiednie końcówki i założyć na mikrometr.
7.2. Wywzorcować mikrometr.
7.2.Przeprowadzić pomiar.
8. Przeprowadzić pomiar średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego metodą
trójwałeczkową:
8.1.Wybrać komplet wałeczków wg PNxxxy.
8.2.Założyć wałeczki na mikrometr z płaskimi końcówkami pomiarowymi.
8.3.Dokonać pomiaru wymiaru obejmującego M.
8.4.Obliczyć bÅ‚Ä™dy ´1 i ´1 przyjmujÄ…c nacisk mikrometru 5-10 N .
8.5.Obliczyć średnicę podziałową.
9. Przeprowadzić pomiary gwintu na mikroskopie.
9.1.Ustawić gwint w takiej pozycji, aby oś gwintu była równoległa do osi X
mikroskopu.
9.2. Zmierzyć średnicę zewnętrzną gwintu- wskazać punkt na średnicy
zewnętrznej, zaakceptować przyciskiem enter i OK.
9
Przesunąć stolik tak, aby widoczna była przeciwna strona gwintu i wskazać
drugi punkt na średnicy zewnętrznej, zaakceptować przyciskiem enter i OK.
Wybrać z paska narzędzi point to point distance (odległość między dwoma
punktami) ,
wskazać z listy dwa punkty, zaakceptować i odczytać odległość w
osi Y.
9.3. Analogicznie do punktu 9.2. zmierzyć 2 punkty na średnicy wewnętrznej
znajdujące się po przeciwnych stronach gwintu i obliczyć odległość między
nimi.
9.4. Zmierzyć skok gwintu- przesunąć stolik tak, alby poziomu wskaz
nik przecinał
gwint jak na rys. poniżej. Zablokować przesuw stolika w osi Y wciskając
odpowiedni przycisk na joysticku lub klikajÄ…c na ikonÄ™ osi Y na ekranie.
Zmierzyć odległość Pp między punktem przecięcia wskaz
nika z prawym
bokiem dowolnego występu i punktem przecięcia wskaz
nika z prawym bokiem
sÄ…siadujÄ…cego zwoju.
Analogicznie zmierzyć skok Pl po lewej stronie występów.
Obliczyć skok gwintu wg wzoru:
Pp + Pl
P =
2
9.5. Zmierzyć średnicę podziałową gwintu- przesunąć stolik tak, aby pionowy
wskaz
nik przecinał zarys gwintu jak na rys. poniżej. Zablokować przesuw w
osi X. Zmierzyć odległość d2p między punktem przecięcia wskaz
nika z
prawym bokiem dowolnego występu i punktem przecięcia wskaz
nika bokiem
występu po przeciwnej stronie gwintu.
10
Analogicznie zmierzyć średnicę podziałową d2l po lewej stronie występu.
Obliczyć wymiar średnicy podziałowej wg wzoru:
d2 p + d2l
d2 =
2
9.6. Zmierzyć kąt zarysu: zmierzyć 2 punkty na prawym boku wrębu, wybrać
narzędzie linie i wskazać te 2 punkty, aby przeprowadzić przez nie prostą.
Analogicznie postąpić po zmierzeniu 2 punktów na lewym boku wrębu. Wybrać z
paska narzędzi line to line intersection (przecięcie pomiędzy liniami)
i odczytać kąt przecięcia (kąt zarysu gwintu).
11
10. Uzupełnić orzeczenie z pomiarów wykonanych na mikroskopie
Za dokładność pomiarową przyjąć największy błąd graniczny mikroskopu:
MPE=3+8L/1000µm
gdzie
L - zmierzony wymiar [mm]
Literatura:
Jakubiec W., Malinowski J.: Metrologia wielkości geometrycznych. WNT, Wa-wa 2004.
Krawczyk M.: Metrologia i kontrola jakości. Oficyna Politechniki Rzeszowskiej,1998.
Białas S., Metrologia techniczna z podstawami tolerowania wielkości geometrycznych
dla mechaników. Oficyna Politechniki Warszawskiej, Wa-wa 2006
PN-ISO 68-1: 2000 Gwinty ogólnego przeznaczenia. Zarys nominalny. Gwinty
metryczne.
PN-ISO 724: 1993 Gwinty metryczne ISO ogólnego przeznaczenia. Wymiary
nominalne.
PN-ISO 965-1: 2001 Gwinty metryczne ISO ogólnego przeznaczenia. Tolerancje.
Część 1- Zasady i dane podstawowe.
PN-ISO 965-2: 2001 Gwinty metryczne ISO ogólnego przeznaczenia. Tolerancje.
Część 2- Wymiary graniczne gwintów zewnętrznych i wewnętrznych. Klasa
średniodokładna.
PN-ISO 965-1: 2001 Gwinty metryczne ISO ogólnego przeznaczenia. Tolerancje.
Część 3- Odchyłki gwintów maszynowych.
12