小公差孔徑的檢測(cè)

伴隨著企業(yè)的發(fā)展速度越來(lái)越快，并與國(guó)際市場(chǎng)對(duì)接，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，隨之對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)手段也提出新的要求。我公司對(duì)殼體類(lèi)零件的檢測(cè)目前采用三坐標(biāo)和塞規(guī)、卡規(guī)等檢具共同檢測(cè)的方法。針對(duì)于小孔徑小公差(主要是H7級(jí)公差及以下)的檢測(cè)，我們一直采用塞規(guī)檢測(cè)，但這類(lèi)塞規(guī)由于設(shè)計(jì)公差范圍太小，加工難度大，無(wú)法讀取準(zhǔn)確的數(shù)值，計(jì)量檢測(cè)無(wú)法保證，驗(yàn)收合格率低，磨損快，報(bào)廢量大等原因，已不能滿(mǎn)足日常檢測(cè)的需要，因而提出新的檢測(cè)手段要求。

檢測(cè)現(xiàn)狀

以孔徑(φ6～φ30)的H7級(jí)公差為例計(jì)算的塞規(guī)尺寸如表所示。目前采用塞規(guī)檢測(cè)方法主要存在的弊端包括：

1.塞規(guī)制作成本高

根據(jù)我公司工具車(chē)間和同行業(yè)的數(shù)據(jù)分析，只有塞規(guī)的公差大于0.003 mm時(shí)，塞規(guī)才能保證95%以上的產(chǎn)品合格率;當(dāng)小于0.001?5 mm時(shí)，只能保證33%的合格率;當(dāng)小于0.002?5 mm且大于0.001?5 mm時(shí)，只能保證67%的合格率。

2.使用成本高

通端的下差和磨損極限的差值即為磨損量，磨損量越小，塞規(guī)的使用壽命越短。

3.計(jì)量困難

根據(jù)計(jì)量室反饋，由于設(shè)計(jì)公差范圍太小，約在0.014 mm左右，加工難度大，無(wú)法讀取準(zhǔn)確的數(shù)值，計(jì)量檢測(cè)無(wú)法保證，驗(yàn)收合格率低。

4.產(chǎn)品加工困難

因?yàn)槿?guī)吃掉了產(chǎn)品要求公差的一部分公差，導(dǎo)致產(chǎn)品加工時(shí)壓縮到產(chǎn)品圖要求尺寸的中差，因而對(duì)加工的要求也相應(yīng)提高了(見(jiàn)圖1)。

以殼體類(lèi)零件經(jīng)常使用的工藝銷(xiāo)子孔φ11H7為例，根據(jù)《塞規(guī)、卡板的計(jì)算程序》計(jì)算所得(見(jiàn)圖2)，計(jì)算產(chǎn)品被壓縮之后的實(shí)際要求尺寸為：Sj=Zx-Ts=0.016?0-0.003?8=0.012?2;該塞規(guī)的磨損量為：Ms =Tx- Mj =11.001?8-11.000?0=0.001?8。(備注：Cc為產(chǎn)品要求尺寸;Tx為通規(guī)的下差;Ts為通規(guī)的上差;Zx為止規(guī)的下差;Zs為止規(guī)的上差;Mj為磨損極限尺寸;Ms為塞規(guī)的磨損量;Sj為產(chǎn)品被壓縮之后的實(shí)際要求尺寸。

解決方案

針對(duì)以上原因，提出以下幾種方案供參考使用。

方案一：加大塞規(guī)的設(shè)計(jì)公差。針對(duì)制造和檢驗(yàn)提出的問(wèn)題，我們加大通端和止端的設(shè)計(jì)公差為0.003 mm，保證90%以上的成品率;加大磨損量到0.003 mm，增加檢具的磨損量(見(jiàn)圖3)，同樣以φ11H7為例，產(chǎn)品被壓縮之后的實(shí)際要求尺寸Sj=0.009 mm。即對(duì)產(chǎn)品圖的要求尺寸更加嚴(yán)格了，公差為原先的一半，產(chǎn)品圖要求的φ11H7在機(jī)加工過(guò)程中要控制在φ11H5級(jí)，導(dǎo)致加工難度增加，因誤判導(dǎo)致的產(chǎn)品合格率降低。

方案二：使用氣動(dòng)量?jī)x。氣動(dòng)量?jī)x因其與塞規(guī)相比能精確讀數(shù)、成本低，同時(shí)還能檢測(cè)內(nèi)孔的圓度、錐度，兩孔中心距、同軸度、垂直度等而在小公差尺寸檢測(cè)的應(yīng)用上越來(lái)越廣泛，我公司在齒輪類(lèi)以及小的雜件類(lèi)零件上應(yīng)用較多。

因氣動(dòng)量?jī)x使用時(shí)要求安裝在沒(méi)有振動(dòng)的工作臺(tái)上，以保證浮標(biāo)能自由的上下移動(dòng)，不與玻璃管壁相碰，而且沒(méi)有顯著的擺動(dòng)現(xiàn)象。測(cè)工件時(shí)，把工件水平平穩(wěn)地放在工作臺(tái)上，測(cè)頭校準(zhǔn)之后插入孔內(nèi)，量?jī)x示值為內(nèi)徑;旋轉(zhuǎn)測(cè)頭一周量?jī)x示值差為圓度;測(cè)頭在孔內(nèi)上下移動(dòng)一定距離可測(cè)量孔是否有錐度，通過(guò)三角函數(shù)換算可得到錐度值。其余檢測(cè)方法不一一贅述。

因?yàn)闇y(cè)量時(shí)要求工件水平平穩(wěn)地放在工作臺(tái)上，而殼體類(lèi)零件有一部分尤其是大殼產(chǎn)品體積龐大、質(zhì)量重，則要求工作臺(tái)一定要足夠大，同時(shí)有移動(dòng)設(shè)備。很明顯該類(lèi)檢具不適合大的殼體類(lèi)檢測(cè)。

方案三：使用電子塞規(guī)。電子塞規(guī)是近年發(fā)展起來(lái)可替代氣動(dòng)量?jī)x和塞規(guī)的高效孔徑測(cè)量?jī)x器。電子塞規(guī)由電子塞規(guī)本體和電子測(cè)微顯示儀組成。電子塞規(guī)的傳感器一般采用開(kāi)啟式差動(dòng)變壓器原理，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是測(cè)量范圍寬，可達(dá)1～2 mm。電子塞規(guī)本體由塞規(guī)體、專(zhuān)用導(dǎo)套和硬質(zhì)合金側(cè)頭等組成。與塞規(guī)配套的電子放大器一般選用模擬放大電路和向敏檢波器等組成。

電子塞規(guī)精度高，綜合測(cè)量誤差小于0.001 mm，穩(wěn)定、可靠、耐用，可在生產(chǎn)車(chē)間常溫條件下長(zhǎng)時(shí)間使用，它完全可以替代塞規(guī)、三爪內(nèi)徑千分尺及內(nèi)徑量表等測(cè)孔檢具，可快速、方便地測(cè)量通孔的直徑、橢圓度和錐度。

電子塞規(guī)采用兩個(gè)硬質(zhì)合金測(cè)頭進(jìn)行接觸測(cè)量，測(cè)力小、耐磨性好。測(cè)頭安裝具有自鎖功能，安裝調(diào)整方便。一般情況下，按用戶(hù)的訂貨要求設(shè)計(jì)專(zhuān)用導(dǎo)套，專(zhuān)用的導(dǎo)套保證了測(cè)量時(shí)的間隙、導(dǎo)向和定心，測(cè)量的孔徑準(zhǔn)確、客觀和快速。圖4、圖5 分別是大小不一樣的電子塞規(guī)結(jié)構(gòu)圖。尾線(xiàn)部分連接測(cè)量的顯示儀器，每個(gè)都配有兩個(gè)上下限環(huán)規(guī)(見(jiàn)圖6)，圖7是快換測(cè)頭。

使用注意事項(xiàng)：測(cè)量時(shí)電子塞規(guī)測(cè)頭應(yīng)處在導(dǎo)套直徑方向上，若導(dǎo)套直徑偏離測(cè)頭軸線(xiàn)方向，則測(cè)量的是弦而不是工件的直徑，如圖8所示。其產(chǎn)生的偏心誤差可用下式表示：

e=ε2/(R-r)式中：r為測(cè)頭直徑;R為被測(cè)孔直徑;ε為偏心值。

消除誤差的辦法是當(dāng)電子塞規(guī)體安裝導(dǎo)套和測(cè)頭后，要進(jìn)行定心檢查，其步驟如下：

1.將導(dǎo)套插入標(biāo)準(zhǔn)孔中，在與測(cè)頭軸線(xiàn)相垂直的方向來(lái)回移動(dòng)導(dǎo)套，要求讀數(shù)的變化小于0.001?mm;

2.如果讀數(shù)的變化量大于0.001 mm，必須放松導(dǎo)套和塞規(guī)體的緊固螺釘，進(jìn)行導(dǎo)套相對(duì)于測(cè)頭軸線(xiàn)的定心調(diào)整。

電子塞規(guī)分帶線(xiàn)式和不帶線(xiàn)式的(也稱(chēng)OD規(guī))。前面介紹的是帶線(xiàn)式的，相對(duì)于殼體測(cè)量單個(gè)孔徑也存在和氣動(dòng)量?jī)x相同的問(wèn)題：不方便。而OD規(guī)，如圖9所示，采用日本三豐數(shù)顯千分表顯示。原理和使用與帶線(xiàn)式的一樣，但比帶線(xiàn)式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，更適合殼體類(lèi)的檢測(cè)。

結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，對(duì)于單個(gè)小公差孔徑尤其H7級(jí)及以下的，對(duì)于殼體類(lèi)的檢測(cè)建議像取力器這樣的小件可以用氣動(dòng)量?jī)x檢測(cè)，這樣成本相對(duì)較低，比塞規(guī)更適合;而像大殼、離殼等大件殼體類(lèi)零件使用OD規(guī)檢測(cè)更方便快捷。

目前，國(guó)內(nèi)很多機(jī)械加工企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用了電子塞規(guī)檢測(cè)零件。而我們已經(jīng)和相關(guān)廠家取得聯(lián)系，正在與和相關(guān)單位和部門(mén)協(xié)商相關(guān)事宜，希望能給殼體類(lèi)零件的小公差尺寸檢測(cè)盡快應(yīng)用電子塞規(guī)，從而提高檢測(cè)水平