Калибры по ГОСТ: типы, классы точности и применение

1. Введение в метрологические калибры по ГОСТ

Калибры представляют собой бесшкальные измерительные инструменты, которые используются для контроля размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей. Они относятся к группе предельных средств измерений, применяемых в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Стандартизация калибров в России осуществляется согласно государственным стандартам (ГОСТ), которые устанавливают технические требования к различным типам калибров, их размерам, допускам и методам контроля.

Основное достоинство контроля деталей калибрами заключается в высокой производительности, так как определение годности детали осуществляется путем одной простой операции — контроля прохождения или непрохождения соответствующего калибра. В данной статье мы рассмотрим различные типы калибров по ГОСТ, их пределы измерения, классы точности и рекомендации по применению.

2. Типы калибров по ГОСТ

2.1. Резьбовые калибры

Резьбовые калибры предназначены для контроля параметров резьбы и делятся на два основных вида:

• Калибры-пробки — для контроля внутренней резьбы (в отверстиях);
• Калибры-кольца — для контроля наружной резьбы (на валах).

Каждый из этих видов калибров может быть проходным (ПР) или непроходным (НЕ). Резьбовые калибры стандартизированы следующими ГОСТами:

• ГОСТ 17756-72 — Калибры резьбовые проходные пробки;
• ГОСТ 17757-72 — Калибры резьбовые непроходные пробки;
• ГОСТ 17763-72 — Калибры резьбовые проходные кольца;
• ГОСТ 17764-72 — Калибры резьбовые непроходные кольца;
• ГОСТ 7157-79 — Калибры для конической резьбы (пробки);
• ГОСТ 7158-79 — Калибры для конической резьбы (кольца);
• ГОСТ 10071-89 — Калибры для трапецеидальной резьбы.

2.2. Гладкие калибры

Гладкие калибры применяются для контроля гладких цилиндрических поверхностей и подразделяются на:

• Калибры-пробки — для контроля отверстий;
• Калибры-скобы — для контроля валов.

Гладкие калибры стандартизированы следующими ГОСТами:

• ГОСТ 18360-93 — Калибры-пробки гладкие проходные;
• ГОСТ 18365-93 — Калибры-пробки гладкие непроходные;
• ГОСТ 18362-93 — Калибры-скобы гладкие проходные;
• ГОСТ 18363-93 — Калибры-скобы гладкие непроходные;
• ГОСТ 14807-69 — Калибры-пробки двусторонние с неполными непроходными частями;
• ГОСТ 2216-84 — Калибры-скобы регулируемые.

2.3. Проходные и непроходные калибры

По функциональному назначению калибры делятся на проходные (ПР) и непроходные (НЕ):

• Проходные калибры (ПР) контролируют предельный размер, соответствующий максимуму материала детали (наименьший размер отверстия или наибольший размер вала);
• Непроходные калибры (НЕ) контролируют предельный размер, соответствующий минимуму материала детали (наибольший размер отверстия или наименьший размер вала).

Принцип контроля калибрами основан на двустороннем контроле: проходной калибр должен проходить через деталь или по детали (в зависимости от типа), а непроходной — не должен.

3. Пределы измерения калибров

3.1. Пределы измерения резьбовых калибров

Резьбовые калибры по ГОСТ охватывают следующие пределы измерения:

• Для метрической резьбы: от 1 до 100 мм по наружному диаметру с шагом от 0,25 до 6 мм;
• Для конической трубной резьбы: от 1/16" до 4" по ГОСТ 6111-52;
• Для трапецеидальной резьбы: от 10 до 200 мм по наружному диаметру с шагом от 2 до 24 мм.

Резьбовые калибры обеспечивают контроль следующих параметров резьбы:

• Средний диаметр;
• Шаг резьбы;
• Профиль резьбы;
• Наружный и внутренний диаметры (для некоторых видов резьбы).

3.2. Пределы измерения гладких калибров

Гладкие калибры по ГОСТ охватывают следующие пределы измерения:

• Для калибров-пробок: от 1 до 500 мм;
• Для калибров-скоб: от 1 до 180 мм (для нерегулируемых) и от 3 до 500 мм (для регулируемых).

Для особо точных измерений внутренних размеров в диапазоне от 50 до 600 мм применяются микрометрические нутромеры, регламентированные ГОСТ 10-88, которые относятся к 1 и 2 классам точности.

4. Классы точности калибров

4.1. Характеристика классов точности

Стандарты ГОСТ устанавливают несколько классов точности для калибров в зависимости от их назначения и требуемой точности измерений:

• Класс 1 — калибры повышенной точности, используются в качестве эталонных и для контроля изделий особо высокой точности в точном машиностроении, оптике;
• Класс 2 — калибры высокой точности, применяются в точном приборостроении, авиационной промышленности;
• Класс 3 — калибры средней высокой точности, используются в приборостроении, автомобильной промышленности;
• Класс 4 — калибры средней точности, применяются в общем машиностроении и массовом производстве;
• Класс 5 — калибры пониженной точности, используются для контроля неответственных деталей в обычном машиностроении;
• Класс 6 — калибры низкой точности, применяются для грубых деталей и строительных конструкций.

4.2. Допуски и отклонения по классам точности

Допустимые отклонения размеров калибров зависят от их класса точности и номинального размера. Чем выше класс точности (меньше число), тем меньше допуск на изготовление калибра. Таблица 4 демонстрирует предельные отклонения для различных классов точности в зависимости от диапазона размеров.

Для гладких калибров отклонения рассчитываются с учетом формул, установленных в соответствующих ГОСТах. Основные формулы для расчета исполнительных размеров проходных и непроходных калибров:

• Для проходного калибра-пробки: d_ПР = d_min + Z + H/2
• Для непроходного калибра-пробки: d_НЕ = d_max - Y - H/2
• Для проходного калибра-скобы: D_ПР = D_max - Z - H/2
• Для непроходного калибра-скобы: D_НЕ = D_min + Y + H/2

где:

• d_min, d_max — предельные размеры отверстия;
• D_min, D_max — предельные размеры вала;
• Z — величина износа проходного калибра;
• Y — допуск на изготовление непроходного калибра;
• H — допуск на изготовление калибра.

5. Рекомендации по применению калибров

5.1. Критерии выбора калибров

При выборе калибров для контроля размеров деталей следует руководствоваться следующими критериями:

1. Точность измерения — класс точности калибра должен соответствовать требованиям к точности контролируемых деталей. В соответствии с ГОСТ 24853-81, класс точности калибра обычно выбирается на 1-2 единицы ниже, чем квалитет контролируемого размера;
2. Тип контролируемой поверхности — для контроля отверстий применяют калибры-пробки, для контроля валов — калибры-скобы, для контроля резьбы — соответствующие резьбовые калибры;
3. Диапазон измерений — размеры калибров должны соответствовать размерам контролируемых деталей;
4. Условия эксплуатации — для массового контроля в производственных условиях выбирают более износостойкие калибры;
5. Экономическая целесообразность — для крупносерийного производства рационально использовать специальные калибры, а для единичного и мелкосерийного — универсальные средства измерения.

5.2. Правила использования калибров

Для обеспечения достоверности измерений при использовании калибров необходимо соблюдать следующие правила:

1. Подготовка поверхностей — перед измерением необходимо очистить контролируемые поверхности детали и рабочие поверхности калибров от загрязнений, стружки и смазки;
2. Температурный режим — калибры и контролируемые детали должны иметь одинаковую температуру, соответствующую нормальной температуре измерений (20°C ± 2°C);
3. Усилие при измерении — калибры-пробки должны свободно проходить или не проходить под действием собственного веса или с приложением незначительного усилия. Калибры-скобы должны перемещаться по контролируемой поверхности под действием усилия не более 2-5 Н;
4. Контроль резьбы — резьбовые калибры должны ввинчиваться в резьбу или навинчиваться на резьбу без заеданий и перекосов;
5. Порядок контроля — контроль деталей калибрами производится в последовательности "проходной — непроходной". Если проходной калибр не проходит, деталь является бракованной (больше минимального размера отверстия или меньше максимального размера вала);
6. Периодическая поверка — калибры должны проходить периодическую поверку в соответствии с установленными интервалами.

Пример расчета исполнительных размеров калибров для контроля отверстия Ø30H8 (+0,033/0):

1. Предельные размеры отверстия: d_min = 30,000 мм, d_max = 30,033 мм;
2. Для калибров 3-го класса точности в диапазоне св. 18 до 30 мм: H = 4 мкм = 0,004 мм;
3. Величина износа Z = 0,004 мм (для 3-го класса точности и данного диаметра);
4. Допуск на изготовление непроходного калибра Y = 0,004 мм;
5. Расчет исполнительных размеров:
   • Проходной калибр-пробка: d_ПР = 30,000 + 0,004 + 0,004/2 = 30,006 мм;
   • Непроходной калибр-пробка: d_НЕ = 30,033 - 0,004 - 0,004/2 = 30,027 мм.

6. Обслуживание и хранение калибров

Для обеспечения длительного срока службы калибров и сохранения их метрологических характеристик необходимо соблюдать следующие правила обслуживания и хранения:

1. Защита от коррозии — рабочие поверхности калибров должны быть защищены от коррозии с помощью консервационных смазок (например, ЦИАТИМ-201 по ГОСТ 6267-74);
2. Условия хранения — калибры должны храниться в специальных шкафах или футлярах при температуре 20°C ± 5°C и относительной влажности не более 60%;
3. Обращение с калибрами — не допускается удары, падения и другие механические воздействия на калибры;
4. Периодическая очистка — калибры следует регулярно очищать от загрязнений и старой смазки, используя нейтральные растворители;
5. Контроль износа — необходимо периодически контролировать степень износа рабочих поверхностей калибров и своевременно выводить из эксплуатации изношенные калибры;
6. Маркировка — каждый калибр должен иметь четкую маркировку, содержащую информацию о номинальном размере, классе точности и дате последней поверки.

7. Поверка и калибровка

Для обеспечения достоверности результатов измерений калибры должны проходить периодическую поверку в соответствии с требованиями нормативных документов:

1. Периодичность поверки — в соответствии с ПР 50.2.006-94 установлены следующие интервалы между поверками:
   • Для эталонных калибров (1 класс точности) — 1 год;
   • Для рабочих калибров (2-3 классы точности) — 1-2 года;
   • Для рабочих калибров (4-6 классы точности) — 2-3 года.
2. Методы поверки — поверка калибров производится в соответствии с методиками, установленными в следующих документах:
   • МИ 1982-89 — Методика поверки гладких цилиндрических калибров;
   • МИ 1978-89 — Методика поверки резьбовых калибров;
   • ГОСТ 8.001-80 — Организация и порядок проведения государственных испытаний средств измерений.
3. Средства поверки — для поверки калибров используются следующие средства измерений:
   • Универсальные измерительные микроскопы (УИМ);
   • Оптиметры;
   • Микрометры со стойками;
   • Измерительные машины;
   • Концевые меры длины высокой точности.

По результатам поверки калибрам присваивается статус годных или негодных к применению. Годные калибры получают свидетельство о поверке или отметку в паспорте, а на негодные калибры выдается извещение о непригодности.

8. Заключение

Калибры являются важными инструментами контроля в производственном процессе, обеспечивающими высокую производительность и достаточную точность при контроле геометрических параметров деталей. Правильный выбор типа калибра, его класса точности и соблюдение правил эксплуатации позволяют обеспечить необходимое качество выпускаемой продукции.

Система калибров, стандартизированная в ГОСТах, обеспечивает единство измерений и взаимозаменяемость деталей в машиностроении и приборостроении. Развитие технологий измерений ведет к совершенствованию конструкций калибров, повышению их точности и износостойкости, расширению области применения.

Несмотря на развитие современных цифровых измерительных систем, калибры продолжают оставаться незаменимыми в массовом производстве благодаря своей простоте, надежности и высокой производительности.