Навигация по таблицам
- Таблица классов точности концевых мер
- Таблица допускаемых отклонений по классам
- Таблица стандартных наборов КМД
- Сравнительная таблица материалов
- Таблица международных стандартов
Таблица классов точности концевых мер длины
| Класс точности | Материал изготовления | Область применения | Допуск длины (мкм) | Допуск плоскопараллельности (мкм) |
|---|---|---|---|---|
| 00 | Сталь, твердый сплав | Первичные эталоны | ±0,05 | 0,02 |
| 01 | Сталь | Вторичные эталоны | ±0,10 | 0,05 |
| 0 | Сталь, твердый сплав | Образцовые меры | ±0,12 | 0,06 |
| 1 | Сталь, твердый сплав | Точные измерения | ±0,20 | 0,10 |
| 2 | Сталь, твердый сплав | Производственные измерения | ±0,30 | 0,15 |
| 3 | Сталь, твердый сплав | Общие производственные нужды | ±0,50 | 0,25 |
Таблица допускаемых отклонений по классам точности
| Длина меры (мм) | Класс 0 (мкм) | Класс 1 (мкм) | Класс 2 (мкм) | Класс 3 (мкм) | Класс 4 (мкм) | Класс 5 (мкм) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| До 3 | ±0,12 | ±0,20 | ±0,30 | ±0,50 | ±0,80 | ±1,20 |
| Свыше 3 до 10 | ±0,15 | ±0,25 | ±0,40 | ±0,60 | ±1,00 | ±1,50 |
| Свыше 10 до 30 | ±0,20 | ±0,30 | ±0,50 | ±0,80 | ±1,20 | ±2,00 |
| Свыше 30 до 100 | ±0,25 | ±0,40 | ±0,60 | ±1,00 | ±1,50 | ±2,50 |
| Свыше 100 до 500 | ±0,40 | ±0,70 | ±1,00 | ±1,60 | ±2,50* | ±4,00* |
| Свыше 500 до 1000 | ±0,60 | ±1,00 | ±1,50 | ±2,50 | ±4,00* | ±6,00* |
* Классы точности 4 и 5 не изготавливаются промышленностью, присваиваются изношенным или восстановленным мерам согласно МИ 1604-87
Таблица стандартных наборов концевых мер длины
| Номер набора | Количество мер | Диапазон размеров (мм) | Материалы | Классы точности | Назначение |
|---|---|---|---|---|---|
| №1 | 112 | 1,005 - 100 | Сталь, твердый сплав | 0, 1, 2, 3 | Универсальный полный набор |
| №2 | 87 | 1,005 - 100 | Сталь, твердый сплав | 0, 1, 2, 3 | Основной производственный |
| №3 | 38 | 1,005 - 50 | Сталь, твердый сплав | 0, 1, 2, 3 | Средний производственный |
| №4 | 32 | 1,005 - 25 | Сталь | 1, 2, 3 | Малый производственный |
| №8 | 84 | 1,005 - 500 | Только сталь | 2, 3 | Крупногабаритные измерения |
| №12 | 38 | 1,005 - 50 | Только твердый сплав | 0, 1, 2, 3 | Высокоточные измерения |
| №20 | 23 | 1,005 - 20 | Сталь | 1, 2, 3 | Специальный компактный |
| №21 | 20 | 1,005 - 10 | Сталь | 1, 2, 3 | Малогабаритные измерения |
Сравнительная таблица материалов концевых мер
| Материал | Твердость (HV) | Коэффициент расширения (×10⁻⁶/°C) | Износостойкость | Притираемость | Срок службы |
|---|---|---|---|---|---|
| Хромистая сталь | ≥800 | 10,5-12,5 | Стандартная | Отличная | 2-3 года |
| Твердый сплав | ≥1400 | 9,5 | Высокая | Хорошая | 4-6 лет |
| Керамика | ≥1200 | 7,0-9,0 | Очень высокая | Удовлетворительная | 6-10 лет |
Таблица международных стандартов
| Стандарт | Регион применения | Классы точности | Особенности |
|---|---|---|---|
| ГОСТ 9038-90 | Россия, СНГ | 00, 01, 0, 1, 2, 3 | Наиболее детализированная классификация |
| ISO 3650:1998 | Международный | K, 0, 1, 2 | Упрощенная система классов |
| DIN 861 | Германия, ЕС | K, 0, 1, 2 | Аналог ISO 3650 |
| JIS B7506 | Япония | K, 0, 1, 2 | Японский промышленный стандарт |
| GB/T 6093 | Китай | K, 0, 1, 2 | Китайский национальный стандарт |
Оглавление статьи
Основные понятия и назначение концевых мер длины
Концевые меры длины (КМД), также известные как плитки Иогансона, представляют собой высокоточные эталоны линейных размеров, выполненные в форме прямоугольного параллелепипеда или цилиндра. Эти измерительные инструменты были изобретены в 1896 году шведским механиком Карлом Эдвардом Йоханссоном и с тех пор стали основой метрологического обеспечения линейных измерений в промышленности.
Концевые меры длины характеризуются двумя плоскими, взаимно параллельными измерительными поверхностями с нормированным расстоянием между ними. Под размером плоскопараллельной концевой меры понимается ее срединная длина, которая определяется длиной перпендикуляра, опущенного из середины одной измерительной поверхности на противоположную.
Основное назначение концевых мер длины включает хранение и воспроизведение единицы длины, передачу размеров от первичных эталонов к рабочим средствам измерений, поверку и калибровку измерительных приборов, высокоточные разметочные работы и настройку металлорежущих станков. Благодаря высокому качеству обработки измерительных поверхностей (шероховатость не более 0,063 мкм), концевые меры обладают отличной притираемостью друг к другу и к стеклянным пластинам.
Классификация по классам точности согласно ГОСТ 9038-90
Согласно действующему государственному стандарту ГОСТ 9038-90, концевые меры длины подразделяются на два основных типа: рабочие и образцовые. Рабочие концевые меры используются для непосредственного измерения линейных размеров промышленных изделий, регулировки и настройки измерительных приборов. Образцовые меры предназначены для передачи размера единицы длины от первичного эталона к концевым мерам меньшей точности.
Рабочие концевые меры изготавливаются шести классов точности: 00, 01, 0, 1, 2 и 3. Класс точности определяется величиной допускаемых отклонений длины от номинального значения и отклонений от плоскопараллельности измерительных поверхностей. Самым точным является класс 00, наименее точным - класс 3.
Для концевой меры длиной 50 мм класса точности 2:
Допуск длины: ±0,60 мкм
Допуск плоскопараллельности: 0,30 мкм
Концевые меры классов точности 4 и 5 не изготавливаются промышленностью. Эти классы присваиваются изношенным или восстановленным концевым мерам на основании результатов поверки согласно методическим указаниям МИ 1604-87. Класс точности набора концевых мер определяется низшим классом отдельной меры, входящей в набор.
Образцовые концевые меры аттестуются по четырем разрядам в соответствии с МИ 1604-87. Разряд образцовой меры определяет величину допустимой погрешности при ее использовании для поверки рабочих концевых мер. Образцовые меры 1-го разряда являются наиболее точными и используются для поверки образцовых мер 2-го разряда, которые, в свою очередь, применяются для поверки мер 3-го разряда и так далее.
Материалы изготовления и их характеристики
Современные концевые меры длины изготавливаются из трех основных типов материалов: хромистой стали, твердых сплавов и керамики. Выбор материала существенно влияет на эксплуатационные характеристики, долговечность и точность концевых мер.
Концевые меры из хромистой стали являются наиболее распространенными благодаря оптимальному сочетанию стоимости и качества. Сталь обеспечивает твердость измерительных поверхностей не менее 800 HV по ГОСТ 2999, отличную притираемость и относительно невысокую стоимость изготовления. Однако стальные меры имеют более высокий коэффициент термического расширения (11,5-13,0×10⁻⁶/°C) и меньшую износостойкость по сравнению с другими материалами.
Твердосплавные концевые меры обладают повышенной износостойкостью и стабильностью размеров. Коэффициент термического расширения твердого сплава составляет 9,5×10⁻⁶/°C, что обеспечивает большую температурную стабильность измерений. Твердость твердосплавных мер превышает 1400 HV, что значительно увеличивает их срок службы.
При изменении температуры на 5°C для меры длиной 100 мм:
Стальная мера: Δl = 100 × 11,5 × 5 = 5,75 мкм
Твердосплавная мера: Δl = 100 × 9,5 × 5 = 4,75 мкм
Керамические концевые меры, хотя и не регламентированы отечественными стандартами, находят применение в зарубежной практике. Керамика обеспечивает исключительную износостойкость, низкую теплопроводность и коэффициент термического расширения 7,0-9,0×10⁻⁶/°C. Основным недостатком керамических мер является их высокая стоимость и повышенная хрупкость.
Все концевые меры, независимо от материала изготовления, должны обеспечивать параметр шероховатости измерительных поверхностей Rz не более 0,063 мкм по ГОСТ 2789-73. Это требование гарантирует качественную притираемость мер между собой и к стеклянным пластинам при контроле интерференционным методом.
Стандартные наборы и их комплектация
Концевые меры длины поставляются в виде стандартных наборов, упакованных в специальные футляры из дерева или пластика. Каждая мера размещается в индивидуальном гнезде с указанием номинального размера. Согласно ГОСТ 9038-90, существует 24 стандартных набора концевых мер, различающихся количеством мер, диапазоном размеров и материалом изготовления.
Наиболее распространенными являются наборы от №1 до №4, охватывающие основные производственные потребности. Набор №1 содержит 112 концевых мер в диапазоне от 1,005 до 100 мм и является универсальным для большинства измерительных задач. Набор №2 включает 87 мер в том же диапазоне и предназначен для основных производственных операций. Наборы №3 и №4 являются более компактными и содержат соответственно 38 и 32 меры.
Градация размеров в наборах построена по принципу минимизации количества мер, необходимых для составления блока любого размера с точностью до третьего десятичного знака. Стандартная градация включает значения: 0,001; 0,01; 0,1; 0,5; 1; 10; 25; 50 и 100 мм.
- 1 мера 1,005 мм
- 9 мер от 1,01 до 1,09 мм (шаг 0,01 мм)
- 9 мер от 1,1 до 1,9 мм (шаг 0,1 мм)
- 9 мер от 2,5 до 10 мм (шаг 0,5 мм)
- 10 мер от 10 до 50 мм (различные значения)
Специальные наборы №8 и №9 предназначены для крупногабаритных измерений и содержат меры длиной до 500 мм. Эти наборы изготавливаются исключительно из стали и имеют специальные отверстия для соединения стяжками при формировании блоков большой длины. Наборы №12 и №15 производятся только из твердого сплава и предназначены для высокоточных измерений в условиях повышенных требований к износостойкости.
Компактные наборы №20, №21 и №22 содержат ограниченное количество мер (соответственно 23, 20 и 7) и предназначены для специальных применений или в качестве дополнения к основным наборам. Каждый набор сопровождается паспортом, содержащим информацию о номинальных размерах мер и их действительных отклонениях от номинальных значений.
Методы поверки и калибровки
Поверка концевых мер длины является обязательной процедурой, обеспечивающей соответствие их метрологических характеристик установленным требованиям. Основными методами поверки являются сравнение с образцовыми мерами более высокого разряда точности и абсолютные измерения интерференционным методом.
Поверка концевых мер проводится в соответствии с методическими указаниями МИ 1604-87 и МИ 2079-90. Основными операциями поверки являются: внешний осмотр и определение комплектности; контроль маркировки; определение отклонения длины от номинального значения; контроль отклонения от плоскопараллельности; проверка притираемости к стеклянной пластине.
1. Образцовые меры 1-го разряда → поверяются интерференционным методом
2. Образцовые меры 2-го разряда → поверяются мерами 1-го разряда
3. Рабочие меры класса 1 → поверяются мерами 2-го разряда
4. Рабочие меры класса 2 → поверяются мерами 3-го разряда
Измерение длины концевых мер осуществляется с помощью длиномеров, оптикаторов, измерительных машин или интерферометров. Погрешность измерения должна быть не более установленной для соответствующего разряда образцовых мер. Контроль плоскопараллельности проводится интерференционным методом с использованием плоскопараллельных стеклянных пластин класса точности 1 по ГОСТ 2923-75.
Притираемость концевых мер проверяется путем притирания к стеклянной пластине и наблюдения интерференционной картины в белом свете. Для мер класса точности 0 не допускается наличие интерференционных полос и оттенков. Для мер классов 1, 2 и 3 допускаются оттенки в виде светлых пятен при отсутствии интерференционных полос.
Периодичность поверки устанавливается в зависимости от условий эксплуатации и требований к точности измерений. Для образцовых мер периодичность составляет от 1 до 3 лет, для рабочих мер - от 1 до 2 лет. Результаты поверки заносятся в паспорт концевой меры или свидетельство о поверке.
Международные стандарты и их сравнение
Наряду с отечественным стандартом ГОСТ 9038-90, концевые меры длины регламентируются рядом международных стандартов. Основным международным документом является ISO 3650:1998, который устанавливает четыре класса точности плоскопараллельных концевых мер: K, 0, 1 и 2.
Класс K в системе ISO соответствует наивысшей точности и предназначен для калибровочных лабораторий и научных исследований. Класс 0 используется для высокоточных измерений в производственных условиях. Классы 1 и 2 являются рабочими и применяются для калибровки измерительных инструментов и настройки станков.
Европейский стандарт DIN 861 практически идентичен ISO 3650 и широко применяется в странах Европейского союза. Японский стандарт JIS B7506 также основан на системе ISO, но содержит дополнительные требования к материалам и методам изготовления, характерные для японской промышленности.
Для меры 25 мм:
ГОСТ класс 1: ±0,30 мкм
ISO класс 1: ±0,30 мкм
DIN класс 1: ±0,30 мкм
(Значения практически идентичны)
Китайский стандарт GB/T 6093 базируется на принципах ISO 3650, но адаптирован к особенностям производства и применения концевых мер в Китае. Стандарт предусматривает изготовление мер из стали, твердого сплава и керамики с соответствующими требованиями к качеству поверхности и точности.
Основные различия между стандартами касаются методов испытаний, требований к маркировке и упаковке, а также специфических национальных особенностей метрологического обеспечения. Допустимые отклонения размеров и плоскопараллельности в большинстве стандартов практически совпадают, что обеспечивает взаимозаменяемость концевых мер различного происхождения.
При выборе концевых мер для международного применения рекомендуется ориентироваться на стандарт ISO 3650, который обеспечивает наибольшую совместимость с различными национальными системами метрологического обеспечения.
Практическое применение и расчеты блоков
Практическое применение концевых мер длины основано на принципе составления блоков требуемого размера из минимального количества отдельных мер. Этот подход обеспечивает максимальную точность результирующего размера за счет минимизации суммарной погрешности составляющих мер.
Процедура составления блока начинается с определения требуемого размера и последующего разложения его на составляющие, начиная с наименьших значений. Сначала выбираются меры, обеспечивающие тысячные доли миллиметра, затем сотые, десятые и целые миллиметры.
1. Выбираем меру 1,005 мм (для получения 0,005)
2. Добавляем меру 1,38 мм (для получения 0,38)
3. Добавляем меру 5 мм
4. Добавляем меру 40 мм
Результат: 1,005 + 1,38 + 5 + 40 = 47,385 мм
При формировании блоков до 100 мм концевые меры соединяются методом притирки, используя силы молекулярного сцепления между отполированными поверхностями. Усилие сцепления может достигать 3-8 кгс, что обеспечивает надежное соединение мер в процессе измерений.
Для блоков большей длины применяются специальные стяжки согласно ГОСТ 4119. Концевые меры длиной свыше 100 мм имеют специальные отверстия, расположенные на расстоянии 25 мм от измерительных поверхностей. Стяжки обеспечивают механическое соединение мер и предотвращают их смещение при эксплуатации.
Для блока из 4 мер класса точности 2:
Погрешность каждой меры: ±0,30 мкм
Суммарная погрешность: √(0,30² + 0,30² + 0,30² + 0,30²) = ±0,60 мкм
При работе с концевыми мерами необходимо соблюдать температурные условия. Стандартная температура поверки и применения составляет 20±5°C. При отклонении от этой температуры необходимо вводить поправки на термическое расширение материала мер.
Современные цифровые технологии позволяют использовать специализированное программное обеспечение для автоматического расчета оптимальных комбинаций концевых мер. Такие программы учитывают доступные в наборе размеры, минимизируют количество используемых мер и рассчитывают ожидаемую погрешность результирующего блока.
Правильное хранение и эксплуатация концевых мер включает защиту от загрязнений, коррозии и механических повреждений. Меры следует хранить в оригинальных футлярах при нормальной влажности воздуха (не более 80%) и использовать защитные смазки при длительном хранении.
