устройство для измерения межосевого расстояния отверстий

Формула изобретения

Устройство для измерения межосевого расстояния отверстий, включающее линейный измеритель межосевого расстояния и расположенные перпендикулярно ему узлы определения осей отверстий, снабженные конусными головками, выполненными с возможностью их перемещения и фиксации вдоль узлов определения осей отверстий, отличающееся тем, что разность расстояний между конусными головками определена по формуле

K = H + [(D - d)/2]ctg ,

где Н - расстояние между плоскостями кромок отверстий со стороны устройства;

D и d - диаметры отверстий;

- угол конусности конусной головки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии машиностроения, а именно к устройствам для измерения межосевого расстояния отверстий деталей и узлов, а также к средствам обеспечения взаимозаменяемости крупных агрегатов машин, например летательных аппаратов, при стыковке их по отверстиям.

Известно устройство для замера межцентровых расстояний отверстий типа штангенциркуля (О. Д.Тищенко и А.С.Вандинский. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1970, рис. 72).

Устройство включает штангу с основной шкалой расстояний и движущуюся вдоль рамку с нониусной шкалой. К штанге и рамке неподвижно закреплены губки с прямолинейными участками, расположенными перпендикулярно к штанге.

С помощью устройства в положении контакта прямолинейных участков губок с образующими отверстий детали определяют расстояние l между наиболее близко расположенными образующими отверстий или расстояние L между наиболее далеко расположенными образующими, а затем вычисляют межцентровое расстояние A по формулам A = L - (d + D)/2 или A = l + (d + D)/2, где d и D - диаметры отверстий детали.

Устройство обеспечивает возможность определения межцентрового расстояния отверстий различного диаметра с учетом фактических отклонений размеров диаметров, а также при расположении отверстий на разных уровнях.

Недостатком является низкая точность определения расстояния, вызываемая погрешностью установки губок по образующим отверстий, причем с увеличением отношения межцентрового расстояния к длине контакта губок с образующими эта погрешность возрастает. Недостаток вызван тем, что установка измерительной шкалы перпендикулярно осям отверстий производится не прямой установкой штанги в это положение, а косвенно, путем базирования сравнительно малых по длине губок на образующие, длина которых для некоторых деталей может быть еще меньше длины губок. В этих условиях возможен значительный перекос устройства и соответствующая погрешность измерения.

Другим недостатком является невозможность измерения на определенном уровне от плоскости деталей, а следовательно невозможно учесть погрешности перекосов самих отверстий относительно плоскости детали. Этот недостаток обусловлен отсутствием возможности перемещения и фиксации положения губок в направлении осей отверстий.

Известно устройство для измерения межосевого расстояния отверстий по авторскому свидетельству N 310100 G 01 B 5/14, 1971.

Устройство содержит измерительные щупы, подвижные в направлении измерения и взаимодействующие с противоположно расположенными образующими отверстий, узел определения положения оси отверстия и линейный измеритель. Узел определения положения оси отверстия выполнен в виде призмы, подвешенной к измерительным щупам на двух парах симметрично расположенных плоских параллельных пружин, составляющих некоторый угол, например 45^o с направлением перемещения измерительных щупов. Устройство содержит специальный узел определения положения осей отверстий, что обеспечивает возможность непосредственного измерения расстояния между осями по шкале прибора. Преимуществом устройства является и то, что измерительные щупы контактируют с образующими отверстий в точках (а не по прямым), определенным образом расположеных относительно плоскости базирования устройства, а само устройство базируется на плоскость детали. Это позволяет определять межосевое расстояние в определенной плоскости уровня, перпендикулярной к осям отверстий, а следовательно учесть влияние погрешностей углов наклона к базовой плоскости.

Недостатком устройства является ограниченность технологических возможностей. Во-первых, это определяется невозможностью измерения межосевых расстояний между отверстиями, расположенными на разных уровнях, вследствие того, что положение измерительных щупов не регулируется в направлении осей отверстий. Во-вторых, невозможностью измерения межосевых расстояний в деталях, имеющих конфигурацию поверхности между отверстиями, отличную от плоскости, так как в этом случае невозможна строгая фиксация устройства в положении совпадения направлений осей отверстия детали и осей узлов определения положения осей отверстий устройства. Недостаток обусловлен отсутствием регулировки положением устройства относительно детали и средств контроля этого положения.

Другим недостатком является сложность конструкции, обусловленная наличием подвижных измерительных щупов и системой пружин.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является "Раздвижной калибр" (патент CH N 518519, G 01 B 3/20, 1972, с. 1-4), содержащий штангу, на которой имеются губки, одна из которых жестко связана со штангой, а другая имеет возможность перемещаться и закрепляться вдоль штанги. На губках расположены линейки, которые также могут перемещаться и закрепляться на заданную величину. Линейки снабжены конусными головками, которые жестко закреплены на линейках.

Недостатком является ограниченность технологических возможностей его использования, а также низкая эффективность технологического процесса при измерении межосевого расстояния расположенных на разных уровнях отверстий разного диаметра.

Изобретение направлено на расширение технологических возможностей и повышение эффективности процесса измерения путем установки устройства в положение замера в зависимости от уровня расположения отверстий.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для измерения межосевого расстояния отверстий, включающем линейный измеритель межосевого расстояния и расположенные перпендикулярно к нему узлы определения осей отверстий, снабженные конусными головками - конусные головки имеют угол конусности и выполнены с возможностью перемещения вдоль узлов определения осей и с последующей их фиксацией на узлах определения осей. Причем, в отличие от прототипа, разность расстояний между конусными головками, измеряемых от измерителя межосевого расстояния определяется по формуле K = H + [(D - d)/2]ctg , где H - расстояние между плоскостями кромок отверстий со стороны устройства, а D и d - диаметры отверстий.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - схема распределения погрешностей измерения.

Устройство содержит узлы определения осей отверстий в виде конусов 1 с углом конусности, жестко закрепленных на оси 2 и снабженных указателями перемещений 3. Оси 2 вместе с конусом 1 могут перемещаться в направляющих 4, жестко связанных с линейками 5, имеющих шкалу расстояний 6 и жестко фиксироваться на заданных размерах вдоль линеек винтами 7. Линейки 5 связаны со штангой 8 под углами 90^o, одна из линеек жестко, другая с возможностью перемещения вдоль штанги с помощью направляющей 9, на которой эта линейка жестко закреплена. Устройство включает измеритель межосевого расстояния в виде штанги 8 с упором 10 и индикатором 11, закрепленных на направляющей 9.

Измерение межосевого расстояния l отверстий 12 диаметром D и 13 диаметром d, плоскости кромок которых расположены на расстоянии H на объекте 14, производится следующим образом.

По фактическим размерам D, d и H путем их замеров на объекте 14 или номинальным размерам D, d и H, взятым из чертежа объекта 14, устанавливают конусы 1 относительно штанги 8 на расстояние, обеспечивающее установку штанги над самой высокой точкой поверхности объекта 14 между отверстиями 12 и 13 так, чтобы разность расстояний между конусами 1 относительно штанги 8 была равна K = H + h, где H - размер между плоскостями кромок отверстий 12 и 13, h - размер, компенсирующий положение штанги 8 перпендикулярно осям отверстий 12 и 13 вследствие разности их диаметров и определяемым по формуле h = (D - d) ctg /2.

Конусы 1 устанавливают на расчетное расстояние к шкалам 6 с помощью указателей 3 путем перемещения осей 2 в направляющих 4 и фиксируют в этом положении винтами 7. Затем, перемещая линейку 5 вдоль штанги 8 по направляющей 9, вводят конусы 1 в отверстия 12 и 13 до полного прилегания их к кромкам отверстий по всей окружности. В этом положении снимают размер между осями конусов и совпадающими с ними осями отверстий по индикатору 11.

В конкретном исполнении для всех случаев l > H погрешность l размера l вызывает отклонение K установки узла 1 относительно штанги, очень мало зависит от самих погрешностей K и уменьшается с увеличением l, так как связана зависимостью (см. фиг. 2);

(l+l)²+(H+H)²= l²+H²,

оттуда после преобразований, пренебрегая малым значением l² и H², получим l = HH/l.

Поэтому при замерах межосевого расстояния в большинстве случаев с достаточной точностью можно использовать номинальные размеры d, D и H, определяемые чертежом объекта, не прибегая к замерам фактических размеров. Для облегчения расчетов угол лучше всего принять равным 45^o, тогда поправка на разность диаметров существенно упрощается и равна (D - d)/2, так как ctg = 1.

В качестве измерителей могут использоваться шкалы с нониусами или измерители индикаторного типа в зависимости от требуемой точности.

Предлагаемое устройство для измерения межосевого расстояния отверстий, по сравнению с известными устройствами, устанавливаемыми в положение измерения по уровню или с базой на поверхность детали, имеет следующие технико-экономические преимущества:

расширение технологических возможностей обеспечением измерения межосевого расстояния отверстий на объектах любой формы за счет базирования устройства на кромки отверстий и обеспечения замера расстояний под углом к горизонту на объектах любых размеров путем установки устройства в положение замера в зависимости от размеров взаимного положения отверстий;

повышение эффективности процесса измерения за счет исключения использования дополнительных средств и времени на установку объекта измерения в положение горизонта.