Калибры: гладкие пробки и скобы, резьбовые калибры, износ и контркалибры

Как работает предельный калибр

У предельного калибра две стороны — по двум границам поля допуска. Калибр-пробка проверяет отверстие: ПР сделана по наименьшему размеру отверстия, НЕ — по наибольшему. Калибр-скоба проверяет вал наоборот: ПР — по наибольшему размеру вала, НЕ — по наименьшему. Деталь годна, если ПР проходит, а НЕ не проходит.

Правила применения задаёт ГОСТ 24851-81:

• ПР-пробка должна проходить в отверстие, ПР-скоба — по валу под действием собственного веса или определённой силы. Калибр не забивают молотком и не продавливают с усилием.
• НЕ не должна входить или проходить; в крайнем случае — закусывать, то есть слегка зацепиться на входе.
• Калибр изымают, когда его износ дошёл до предела по ГОСТ 24853-81.

Перед проверкой калибр и деталь протирают: стружка и грязь на поверхности дают ложный ответ. Непроходную сторону ГОСТ 2015-84 рекомендует выделять красным цветом. На калибре по тому же стандарту указывают номинальный размер, поле допуска, предельные отклонения и назначение — например ПР или К-И. Сверьте маркировку с чертежом до того, как брать калибр в работу.

Принцип Тейлора простыми словами

Почему у пробки стороны разной длины? Рекомендация ИСО Р 1938, на которой основан ГОСТ 24853-81, объясняет это принципом Тейлора.

• Проходная сторона проверяет, соберётся ли деталь с ответной. Поэтому в идеале это пробка или кольцо полной формы и длиной не меньше длины сопряжения. Если отверстие изогнуто или овально, длинная ПР в него не войдёт — и правильно, вал туда тоже не встанет.
• Непроходная сторона проверяет один размер в одном месте. В идеале она касается детали в двух противоположных точках, и её прикладывают в разных сечениях и направлениях.

На практике от принципа отступают, и документ это допускает. Проходное кольцо для вала неудобно, его заменяют скобой. Но скоба проверяет размер в сечении и не видит, что длинный вал изогнут. Прямолинейность и другие отклонения формы тогда проверяют отдельно — об этом урок «Допуски формы и расположения».

Допуск и износ калибра

Калибр тоже изготавливают с допуском. ГОСТ 24853-81 задаёт его для гладких калибров до 500 мм и располагает поля так:

• поле новой ПР смещено внутрь поля детали на величину Z (для пробки) или Z1 (для скобы);
• ПР трётся о каждую деталь и изнашивается: у пробки диаметр уменьшается, у скобы раствор растёт. Предел износа может выйти за границу поля детали на Y (Y1);
• поле НЕ стоит на противоположной границе поля детали.

Пример из статьи «Гладкие калибры» — скоба для вала Ø20h7. По ГОСТ 25347-2013 вал годен от 19,979 до 20,000 мм. По таблице 2 ГОСТ 24853-81 для квалитета 7 и размеров от 18 до 30 мм Z1 = 3 мкм, Y1 = 3 мкм, допуск скобы H1 = 4 мкм.

Если допуск на чертеже не совпадает со стандартным, ГОСТ 24853-81 велит брать калибр по квалитету, допуск которого ближе всего к допуску детали.

Контрольные калибры и проверка калибров

Скобу проверяют контрольными калибрами по ГОСТ 24851-81: К-ПР — новую проходную скобу, К-НЕ — непроходную, К-И — износ проходной. Новая ПР-скоба должна скользить по К-ПР под собственным весом. Если проходная скоба прошла по К-И — износ за пределом, скобу изымают.

Вместо контрольных калибров для скоб до 180 мм стандарт допускает универсальные измерительные приборы и плоскопараллельные концевые меры, а для скоб любого размера — аттестованные образцы изделий. Как часто, решает предприятие по нагрузке на калибр; калибры вносят в тот же график, что и остальные средства контроля, — см. урок «Измерения и выбор средства».

Чей калибр прав. ГОСТ 24851-81 на случай разногласий рекомендует так. В процессе изготовления работают новыми или малоизношенными ПР, а НЕ берут с размером у «строгого» края: у пробки — ближе к наименьшему, у скобы — ближе к наибольшему. Контролёры изготовителя вместе с представителем заказчика, наоборот, берут ПР у предела износа и НЕ у «мягкого» края. Тогда деталь, принятая цехом, пройдёт и у заказчика. Правильность оценки проверяют калибрами у границы износа ПР и у границы поля новой НЕ.

Резьбовые калибры

Внутреннюю резьбу проверяют резьбовыми пробками, наружную — резьбовыми кольцами. Логика та же: ПР — по одной границе поля среднего диаметра, НЕ — по другой. Правила — в приложении 2 ГОСТ 24939-81:

• пробка ПР должна свободно ввинчиваться в резьбу;
• пробка НЕ, как правило, не должна ввинчиваться. Допускается до двух оборотов, у сквозной резьбы — с каждой стороны. Для коротких резьб до 4 витков — до двух оборотов с одной стороны или в сумме с двух сторон. Обороты считают при вывинчивании калибра;
• кольцо ПР должно свободно навинчиваться на резьбу;
• кольцо НЕ, как правило, не должно навинчиваться, допускается до двух оборотов; на коротких резьбах до 3 витков — не допускается.

Резьбовая пробка ПР не проверяет внутренний диаметр гайки — для него есть гладкие калибры ПР и НЕ. Кольца проверяют контрольными пробками: пробка К-И, как правило, не должна ввинчиваться в проходное кольцо, допускается до двух оборотов с каждой стороны. Вошла глубже — кольцо изношено.

ГОСТ 24997-2004 задаёт допуски и износ резьбовых калибров. Две вещи, которые нужны контролёру:

• проходные калибры для 6-й, 7-й и 8-й степеней точности делают по 6-й, поэтому одна пробка ПР с маркировкой 6H подходит для полей 6H, 7H и 8H;
• на мелких шагах НЕ-пробку применять не рекомендуют: для степеней точности 4–6 — начиная с шага 0,4 мм, для 7-й — с 0,5 мм, для 8-й и 9-й — с 0,8 мм (примечание 3 к таблице 11). Мельче — резьбу проверяют измерением.

Пример расчёта для М10×1,5-6H — в статье «Контроль резьбы калибрами»: новая пробка ПР по среднему диаметру 9,0325…9,0435 мм, предел износа — 9,0205 мм. Изношенная до предела ПР пропустит гайку со средним диаметром на 5,5 мкм меньше наименьшего по чертежу.

Когда калибр лучше измерения

Рекомендация ИСО Р 1938 сравнивает оба подхода. Калибр выигрывает там, где один-два точных размера надо проверять много раз:

• ответ «годен — не годен» без отсчёта по шкале — быстро и меньше зависит от навыка;
• ПР полной формы проверяет размер и форму сразу, как при сборке;
• проверку можно делать у станка, без переноса детали в ОТК.

Поэтому калибры берут для серии: например, точное отверстие под подшипник на каждой детали или резьба на каждой гайке. Но каждому полю допуска нужен свой комплект, а допуск и износ калибра «съедают» часть допуска детали.

Чего калибр не скажет

Калибр не покажет фактический размер. Из ответа «годен» не видно, лежит размер в середине поля или в микроне от границы и куда он уходит от детали к детали.

• Первая деталь и наладка. Чтобы поправить коррекцию, нужно число — калибр его не даёт.
• Cp и Cpk. Индексы воспроизводимости считают по измеренным значениям; по результатам «годен — не годен» их не посчитать. Подробно — в уроке «Cp и Cpk».
• Спор о годности. Калибр у границы износа может пропустить деталь чуть вне допуска — спорный размер решают измерением или проверенными калибрами у границ.
• Покрытие. Если резьбу цинкуют, уточните по чертежу, к какому состоянию — до или после покрытия — относится поле допуска.

Что проверить перед приёмкой

• Маркировка калибра совпадает с чертежом: размер, поле допуска, ПР или НЕ.
• Калибр в графике проверки и не изношен до предела; скобы проверены по К-И, кольца — контрольной пробкой.
• Калибр и деталь чистые, ПР идёт под собственным весом или без усилия, НЕ не входит.
• Для резьбы НЕ-пробка вошла не больше чем на два оборота; на мелком шаге — проверка измерением.
• Там, где нужен фактический размер — первая деталь, Cp, спор о годности, — вместо калибра записано измерение.