IBM	Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego Instytut Budowy Maszyn
Wydział Mechaniczny Studia niestacjonarne Rok Akad. 2007/2008 Semestr IV		LABORATORIUM METROLOGII I SYSTEMÓW POMIAROWYCH
Andrzej Trzos Grupa L4/1		Temat ćwiczenia: Pomiary gwintów.
Ćwiczenie Nr 6		Data: 07.06.2008	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobami mierzenia, gwintów i posługiwaniem się stosowanymi w tych czynnościach narzędziami pomiarowymi.

2. Narzędzia i przyrządy używane w ćwiczeniu.

• Komplet wzorców do gwintów (sprawdziany grzebieniowe) MWGa

• Suwmiarka uniwersalna MAUb o zakresie 0-150mm, dokładność pomiaru 0,05mm;

• Mikrometr do gwintów MMGe o zakresie (0-25) [mm],dokładności 0,01[mm];

• Mikroskop warsztatowy- duży - ST 2990 Jena, NRD;

Szkic mierzonego przedmiotu

2. Wiadomości ogólne na temat kontroli gwintów .

Najważniejszymi wielkościami określającymi wymiary połączenia gwintowego są:

• średnica zewnętrzna d śruby,

• średnica D gwintu nakrętki,

• średnica D1 otworu nakrętki,

• średnica podziałowa d2 śruby i D2 nakrętki,

• skok gwintu P,

• kąt zarysu α

Rys 1. wielkości określające wymiary połączenia gwintowego.

Średnicę zewnętrzną śruby oraz średnicę wewnętrzną otworu nakrętki można mierzyć uniwersalnymi przyrządami mierniczymi lub sprawdzić sprawdzianami szczękowymi albo tłoczkowymi. Skok gwintu i kąt zarysu można sprawdzać wzornikami do gwintów. Średnicę podziałową śruby można mierzyć metodą bezpośrednią, na przykład za pomocą mikrometru do gwintów.

Poszczególne elementy wymiarowe gwintu zewnętrznego mogą być dokładnie zmierzone na mikroskopach warsztatowych lub na projektorach mierniczych.

Sprawdzanie gwintów.

Gwinty zewnętrzne Do orientacyjnego sprawdzania skoku i kata zarysu gwintu zewnętrznego są przystosowane wzorniki do gwintów (rys 2). Sprawdzanie zarysu gwintu zewnętrznego polega na ocenie zgodności i równomierności szczeliny świetlnej, która powstaje między gwintem płytką wzornika najlepiej pasującą do zarysu sprawdzanego gwintu. Na płytkach wzornika oznaczone są skoki odpowiednich gwintów oraz ewentualne wartości kątów zarysu.

Rys 2. Przykład sprawdzaniagwintu zewnętrznego wzornikiem do gwintów

Sprawdziany do gwintów mogą być jedno- lub dwugraniczne. Jednograniczny, pierścieniowy sprawdzian przechodni (rys 3) powinien dać się swobodnie wkręcić na całą długość sprawdzanego gwintu. Niedopuszczalne są wszelkie zacinania się pierścienia na gwincie i przekręcenie pierścienia siłą. Pierścień nieprzechodni, rozpoznawany po płytkim rowku naciętym na jego obwodzie, pomalowanym czerwoną farbą, nie powinien dać się wkręcić na sprawdzany gwint.

Rys 3. Jednograniczny przechodni sprawdzian pierścieniowy do gwintu zewnętrznego.

Sprawdzian jednostronny dwugraniczny szczękowy (rys 4) wykorzystywany jest do sprawdzania trzpieni gwintowanych w sposób podobny do sprawdzania wałków sprawdzianem szczękowym jednogranicznym. Gwint wykonany jest poprawnie , gdy strona przechodnia sprawdzianu przechodzi przez sprawdzany trzpień, a strona nieprzechodnia zatrzymuje się na nim.

Rys 4. Jednostronny sprawdzian dwugraniczny sprawdzian szczękowy krążkowy do gwintu zewnętrznego.

Gwinty zewnętrzne

Sprawdzanie gwintów wewnętrznych wykonuje się trzpieniowymi sprawdzianami gwintowymi. Rozróżnia się gwintowe sprawdziany trzpieniowe jedno i dwugraniczne (rys 5).

Rys 5. Dwustronny dwugraniczny sprawdzian trzpieniowy do gwintu wewnętrznego.

Sprawdzany gwint uważa się za dobry, gdy strona przechodnia sprawdzianu daje się wkręcać do sprawdzanego otworu, a strona nieprzechodnia nie wkręca się lub daje się wkręcać tylko na jeden obrót. Stronę przechodnia można odróżnić od nieprzechodniej po tym, że na trzpieniu strony nieprzechodniej nacięty jest pierścień pomalowany na czerwono a zwoje gwintu są spłaszczone. Na stronie przechodniej jest więcej zwojów niż na nieprzechodniej a ich zarys jest normalny.

Pomiary gwintów zewnętrznych.

Pomiary średnic gwintu. Pomiary zewnętrznej średnicy gwintu wykonuje się uniwersalnymi przyrządami mierniczymi, podobnie jak pomiary wałków. Zwracać należy jednak uwagę, aby przy gwintach o dużych skokach wartość skoku nie przekraczała szerokości lub średnicy powierzchni mierniczej przyrządu (rys.6c) użytego do pomiaru. Jeżeli wymiary powierzchni mierniczej przyrządu są tego rzędu co skok kontrolowanego gwintu, należy zastosować przekładkę znanej grubości (np. płytkę wzorcową - rys. 6b), która zapobiegnie fałszowaniu wyników pomiarów.

Rys 6 Schematy do pomiaru średnicy zewnętrznej gwintu wykonywanego: a), b) prawidłowo, c) nieprawidłowo.

Przypadku pomiaru średnicy rdzenia gwintu grozi popełnienie błędu spowodowanego ukośnym ustawieniem się końcówek mierniczych, co powoduje, że mierzony jest wymiar m, większy niż średnica śruby d3 (rys 7).

Rys 7. Schemat wyjaśniający powstawanie błędu pomiaru spowodowanego ukośnym ustawieniem punktowych końcówek przyrządu mierniczego podczas mierzenia średnicy rdzenia gwintu.

Przy mierzeniu średnicy rdzenia śruby według schematu przedstawionego na rys 7 należy po zmierzeniu wymiaru m przeliczyć średnicę rdzenia wykorzystując wzór

gdzie: m - zmierzony wymiar, P - skok mierzonego gwintu.

Aby uniknąć przeliczeń, należy mierzyć średnicę rdzenia takim przyrządem mierniczym, który jest zaopatrzony w specjalną nasadkę z końcówkami mierniczymi rozstawionymi dokładnie na odległość równą skokowi P gwintu.

Pomiary skoku gwintu. Skok można ustalić przez zliczanie zwojów gwintu przypadających na określony odcinek znanej długości. W przypadku gwintu metrycznego mierzy się odstęp kilku zwojów gwintu (najwygodniej dziesięciu), na przykład za pomocą ostrzy mierniczych suwmiarki (rys 8).

Rys 8. Sposób określania skoku gwintów metodą pomiaru suwmiarka przez kilka zwojów.

Aby otrzymać wartość skoku P gwintu, wykorzystuje się prosty wzór

gdzie: l - długość zmierzonego odcinka,

n - liczba zwojów mieszczących się na odcinku o długości l.

W przypadku gwintów calowych określa się ilość zwojów przypadających na 1 cal, nastawiając suwmiarkę na wymiar 25,4mm i licząc zwoje mieszczące się na tej długości. Dokładne pomiary skoku gwintu można wykonać tą samą metodą z wykorzystaniem płytek wzorcowych zamocowanych w uchwycie wraz z ostrymi wkładkami.

Pomiary średnicy podziałowej mikrometrem do gwintów. Pomiar taki wykonuje się w przypadkach, gdy chodzi o szybkie uzyskanie wyniku, a do dokładności pomiaru nie przywiązuje się zbyt wielkiej wagi. Każdy mikrometr do gwintów wyposażony jest w kilka par wymiennych końcówek mierniczych (rys 9) wykorzystywanych do mierzenia średnicy podziałowej gwintu o określonym kacie i określonych skokach (trwale oznaczonych na końcówkach).

Rys 9. Mikrometr do gwintów: a) widok mikrometru, b) końcówki wymienne, c) gniazdo we wrzecionie,
d) wzornik nastawczy.

Po włożeniu do kowadełka i wrzeciona właściwych końcówek mierniczych należy wyregulować wskazanie zerowe (mikrometru o zakresie mierniczym 0÷25mm) lub początkowe (mikrometru o zakresie większym niż 25mm). Wskazanie zerowe sprawdza się przez doprowadzenie do zetknięcia się końcówek mierniczych osadzonych we wrzecionie i kowadełku mikrometru. Wskazanie początkowe sprawdza się przez pomiar specjalnego wzorca nastawczego. Wyregulowanie mikrometru na wskazanie zerowe lub początkowe może być wykonane przez regulacje położenia kowadełka za pomocą odpowiedniej śruby nastawczej znajdującej się obok niego.

Podczas wykonywania pomiaru mikrometr może być zamocowany w podstawie. W takim przypadku mierzoną śrubę trzyma się w lewej ręce, prawą pokręcając sprzęgło mikrometru. W czasie mierzenia należy zwracać szczególna uwagę, aby chwyt końcówkami mierniczymi został wykonany dokładnie na średnicy, a nie na cięciwie śruby.

Ponieważ dokładność tej metody pomiaru średnicy podziałowej na ogólnie jest większa od 0,1mm, nie zaleca się jej stosować do mierzenia sprawdzianów gwintowych.

Pomiary gwintu mikroskopem warsztatowym. Wszystkie charakterystyczne wielkości gwintu można mierzyć za pomocą mikroskopu warsztatowego. Długości w dwu prostopadłych do siebie kierunkach odczytuje się tu na bębnach śrub przesuwających stolik mikroskopu, natomiast wartości mierzonych kątów - na obrotowej tarczy okularu.

Na stolik mikroskopu zakłada się urządzenie kłowe. Miedzy kły wstawia się wałek kontrolny. Należy zwrócić uwagę, aby oś kłów wypadła w połowie poprzecznego ruchu stolika. Po nastawieniu ostrości obrazu pionowym ruchem tubusu mikroskopu nastawia się równoległość osi kłów do ruchu wzdłużnego stolika. Stolik należy ustawić tak, aby punkt środkowy okularu, czyli punkt przecięcia się linii ciągłych, (rys 11) ślizgał się po krawędzi wałka kontrolnego przy przyspieszonym posuwie wzdłużnym stolika.

Rys 11. Linie w okularze mikroskopu warsztatowego.

(Cz. Struzik „Pracownia Techniczna” WSiP 1981)

Przy pomiarze skoku gwintu i średnicy podziałowej punkt środkowy okularu nastawia się na krawędź gwintu (rys. 12).

Rys 12. Pomiar skoku gwintu średnicy podziałowej i kąta profilu na mikroskopie warsztatowym.

(Cz. Struzik „Pracownia Techniczna” WSiP 1981)

W przypadku mierzenia bez nożyków punkt przecięcia kresek nastawnych okularu obserwacyjnego nastawia się kolejno w punktach wierzchołkowych zarysów tych zwojów, których odległość ma być zmierzona, przy czym kierunek przesuwu sań mikroskopu powinien być równoległy do osi trzpienia. Znaleziony w ten sposób skok gwintu jest różnicą odczytań na podziałce wzdłużnej mikroskopu(ew. podzieloną przez ilość zwojów w przypadku pomiaru prze kilka zwojów). Pozostałe średnice mierzy się z użyciem poziomej linii okularu, kąty sprawdza się dostawiając stycznie do profilu gwintu linie okularu krzyżujące się pod katem 60˚; ewentualne odchyłki odczytuje się na podziałce kątowej, obracając tarczę okularu. Przy pomiarze kąta za pomocą mikroskopu jedną z linii okularu (najczęściej pionową) należy - obracając tarczę okularu - doprowadzić do styczności z jednym ramieniem kąta i w bocznym okularze mikroskopu odczytać wartość kąta z dokładnością do 1 minuty, następnie te samą linię doprowadzić do styczności z drugim ramieniem kata i dokonać drugiego odczytu. Różnica obu odczytów jest wartością mierzonego kąta.

4. Przebieg ćwiczenia.

Określenie rodzaju gwintu.

• Sprawdzany gwint jest gwintem o zarysie trójkątnym, prawym, jednokrotnym.

Pomiar średnicy zewnętrznej gwintu suwmiarką .

Nr pomiaru	I	II	III
Wynik pomiaru	∅19,90	∅19,95	∅19,92

• W trakcie pomiaru suwmiarką uniwersalną stwierdziłem że jest to gwint metryczny o średnicy zewnętrznej M20.

Sprawdzenie wartości skoku wzornikiem do gwintu .

• Po sprawdzeniu skoku sprawdzianem grzebieniowym określiłem jego skok - wyniósł 1,5 mm wiec jest to gwint metryczny drobnozwojowy M20x1,5

Pomiar średnicy podziałowej mikrometrem do gwintu.

Nr pomiaru	I	II	III
Wynik pomiaru	∅19,01	∅19,00	∅19,03

• Po porównaniu wartości mierzonych z tablicą w Poradniku Mechanika stwierdziłem że pomiar III jest najbliższy właściwego tzn. ∅19,026

Pomiar elementów gwintu za pomocą mikroskopu warsztatowego.

Rodzaj pomiaru	odczyt I odległości w mm	odczyt II odległości w mm	Wynik obliczeń (wymiar w mm)
		A	B	C=A-B
skok	3,95	2,45	1,5
głębokość zarysu h	13,45	12,56	0,89
średnica zewnętrzna d	25,37	5,45	19,92
średnica wewnętrzna d1	24,66	6,52	18,14

• Średnicę podziałowa gwintu można obliczyć dodając głębokość zarysu do średnicy wewnętrznej lub odejmując od średnicy zewnętrznej tj:

D2 = d1 + h = 18,14 + 0,89 = 19,03 mm

D2 = d - h = 19,92 - 0,89 = 19,03 mm

• Wyniki pomiaru mikroskopem potwierdziły w dużym przybliżeniu pomiar mikrometrem i są bliskie odczytom z tabeli.

• Kat zarysu gwintu metrycznego wynosi 60˚ w czasie pomiaru na mikroskopie nie można było stwierdzić odchylenia od tego zarysu więc kąt połowy zarysu gwintu wynosi 30˚

5. Wnioski.

• Średnicę zewnętrzną śruby oraz średnicę wewnętrzną otworu nakrętki można mierzyć uniwersalnymi przyrządami mierniczymi takimi jak suwmiarki uniwersalne i mikrometry.

• Elementy wymiarowe śruby i nakrętki mogą być sprawdzone jednocześnie za pomocą sprawdzianów do gwintów.

• W warunkach produkcyjnych gwinty sprawdza się przede wszystkim sprawdzianami.

• Sprawdzanie gwintów za pomocą mikroskopu lub projektora stosuje się w przypadkach kontroli szczegółowej lub w przypadkach kontroli sprawdzianów gwintowych.

• Jak potwierdziły wyniki pomiarów, pomiar gwintów na mikroskopie warsztatowym jest dokładnym sposobem pomiaru i kontroli gwintów ale pracochłonnym, więc w kontroli w warunkach produkcji seryjnej i masowej należy go stosować wyrywkowo.

• Błędy występujące w czasie pomiarów mogą być spowodowane niestarannością wykonywania pomiaru, niedokładnością narzędzi pomiarowych, złym odczytem spowodowanym zjawiskiem np. paralaksy.

---