5. CONTROLUL PIESELOR CU AJUTORUL CALIBRELOR.

5.1. Principiul controlului pieselor cu ajutorul calibrelor.

La asamblarea a două piese, una de tip arbore şi una de tip alezaj, pot exista numai două situaţii: asamblare cu joc sau asamblare cu strângere. Asamblarea cu joc se realizează atunci când dimensiunea efectivă a arborelui, m este mai mică decât dimensiunea efectivă a alezajului, M. În acest caz asamblarea manuală a celor două piese este posibilă fără deformarea celor două piese; deformare elastică, prin aplicarea unor forţe exterioare, sau termică prin încălzirea alezajului – răcirea arborelui. Pentru realizarea asamblării cu strângere este necesară deformarea celor două piese, astfel în condiţii normale, montarea nu este posibilă.

Fig.5.1. Principiul controlului alezajelor cu ajutorul calibrelor.

Se consideră o piesă de tip alezaj, luată la întâmplare dintr-un lot de piese şi având dimensiunea efectivă, M în câmpul de toleranţă, deci piesă “bună”, figura 5.1.

La asamblarea dintre alezajul considerat şi arborele cu dimensiunea efectivă, m1, rezultă o asamblare cu joc pentru că m1 M. Se spune că arborele cu dimensiunea m1 “trece” prin alezajul cu dimensiunea efectivă, M.

La asamblarea dintre alezajul considerat şi arborele cu dimensiunea efectivă, m2, rezultă o asamblare cu strângere; m2 > M. Se spune că arborele cu dimensiunea efectivă m2 “nu trece” prin alezajul cu dimensiunea efectivă, M.

Scriind cele două condiţii într-o singură relaţie de ordine se obţine:, (5.1)

care exprimă faptul că dimensiunea efectivă a alezajului este cuprinsă între limitele m 1 şi m2. Această exprimare este analoagă cu condiţia ca alezajul să aibă dimensiunea efectivă în câmpul de toleranţă, cuprinsă între Dmin şi Dmax , deci piesă bună.

1

Concluzionând cele de mai sus se poate spune că toate alezajele din lotul considerat sunt în câmpul de toleranţă dacă, împreună cu un arbore de diametru efectiv m1 Dmin, formează asamblare cu joc (trece) şi dacă, împreună cu un arbore de diametru efectiv m2 Dmax, formează asamblare cu strângere ( nu trece).

Pentru piesele alezaj rebut pot exista două situaţii, arborele cu diametrul,m1 nu trece, dimensiunea efectivă, M este mai mică decât Dmin , rebutul este remediabil (piesa se mai poate prelucra)şi arborele cu diametrul m2 trece, dimensiunea efectivă M este mai mare decât Dmax, rebutul fiind definitiv (lipseşte material).

Cei doi arbori utilizaţi la controlul prin asamblare se numesc tampon; pentru m1(Dmin) – parte trece “T” şi pentru m2 (Dmax)- parte nu trece “NT”.

Operaţiunea de verificare cu ajutorul calibrelor se numeşte de control pentru că se stabileşte numai poziţia dimensiunii efective M faţă de limitele Dmin şi Dmax (câmpul de toleranţă), fără să se cunoască valoarea efectivă a dimensiunii.

În mod analog se poate prezenta principiul controlului cu calibre şi pentru presele de tip arbore. Poziţiile relative ale dimensiuni calibrelor potcoavă sunt prezentate în figura 5.2.

Fig. 5.2. Principiul controlului arborilor cu ajutorul calibrelor

Cele două piese de tip alezaj utilizate la controlul arborilor se numesc calibre potcoavă, dacă suprafeţele active sunt plane şi paralele , sau calibre inel, dacă au suprafaţă activă de formă cilindrică. Partea trece “T” are dimensiunea efectivă M1 în zona dmax, iar partea nu trece “NT” are dimensiunea efectivă M2 în zona dmin.

5.2. Proiectarea calibrelor pentru piese cilindrice netede.

5.2.1. Alegerea formei calibrelor

Forma constructivă a calibrelor este determinată de faptul că se manevrează manual, încercându-se asamblarea cu fiecare piesă controlată . Pe lângă faptul că trebuie să aibă gabarite minime sunt necesare elemente de prindere manuală, care să favorizeze poziţionarea cât mai corectă în raport cu piesa controlată.

Există o mare varietate de forme constructive . În STAS 2980/1-87 şi 2980/2-85 sunt cuprinse principalele forme constructive şi clasificarea acestora în tabelul.5.1.

2

Diferite construcţii de calibre (STAS 2980/1-87 şi 2980/2-85) Tabelul 5.1.

Indic clasif

Denumire

Schiţă

Limite de

măsurare

Standardul de

dimensiuniObservaţii

0 1 2 3 4 5

a)

Calibre tampon

ştiftT-NT

Până la 18

- -

b)

Calibre tampon

cu coadă conicăT - NT

1 …30 2981-68

Tamponul NU TRECE poate fi executat incomplet

c)

Calibre tampon

cu mânere

înşurubate sau

bride de fixare

T

100…300

- -

d)

Calibre plate

T10…250 -

Se recomandă folosirea lor numai pentru

e)Calibre vergea

NT

160250

250..5003634-52

Se recomandă folosirea

pt.piese rigide cu dimensiuni sub 315 mm

f)

Calibre potcoavă ştanţateT – NT

3..180 2991-68

Se recomandă folosirea lor

pentru verificarea

pieselor rigide

3

Indic clasif

Denumire

Schiţă

Limite de

măsurare

Standardul de

dimensiuniObservaţii

0 1 2 3 4 5

g)

Calibre potcoavă matriţate(turnate)T – NT

3..100 3507-52

Se recomandă folosirea lor

pentru verificarea

pieselor rigide

h)

Calibre potcoavă cu plăci aplicateT – NT

100..300

3507-52

Se recomandă folosirea lor

pentru verificarea

pieselor rigide

i)Calibre

inelT – NT

1…70 -

Se recomandă folosirea lor

pentru verificarea

pieselor nerigide

Cele mai utilizate sunt: calibrele tampon duble trece şi nu trece, tabelul 5.1.b şi figura 5.4 şi calibrele potcoavă simplă trece şi nu trece, tabelul 5.1.f şi g şi figura 5.5.

4

O problemă practică foarte importantă, pentru obiectivitatea rezultatului controlului pieselor cu ajutorul calibrelor, este legată de forţa cu care se acţionează asupra calibrului la asamblarea cu piesa. Materialele din care se execută calibrele şi piesele controlate sunt elastice astfel că sub acţiunea forţelor se vor deforma, modificându-şi dimensiunile. De aceea caracterul asamblării (strângerea sau jocul) trebuiesc apreciate şi în legătură directă cu forţa necesară pentru deplasarea relativă între calibru şi piesă.

Deoarece aprecierea acestei forţe este lăsată la latitudinea celui care efectuează operaţia de control, rezultatul este în mare măsură dependent de experienţa şi îndemânarea controlului. Subiectivismul controlului este destul de important în cazul utilizării calibrelor potcoavă sau furcă (rigiditate mică, elasticitate mare) la controlul arborilor cilindrici (montarea prin deplasare tangenţială este însoţită de efectul de pană). Calibrele pot fi uşor deformate şi permanent, de persoane “interesate” prin aplicarea de lovituri în locuri bine alese.

Din cele prezentate mai sus rezultă destul de convingător că operaţia de control cu ajutorul calibrelor are valoare numai pentru cel ce o execută ( se convinge dacă piesa este bună sau nu). Pentru a convinge pe alţii controlul cu ajutorul calibrelor nu este suficient.

Standardele prevăd execuţia şi utilizarea de contracalibre pentru controlul calibrelor. Ţinând însă cont de doza mică de subiectivism a operaţiei şi de preţul ridicat al contracalibrelor datorate preciziei de execuţie (toleranţa calibrului este de zece ori mai mare decât a piesei controlate, iar a contracalibrului încă de zece ori mai mică decât a calibrului), proiectarea şi utilizarea contracalibrelor este oportună numai în cazul unei serioase fundamentări tehnice şi economice .

5.2.2. Stabilirea poziţiei şi mărimii toleranţelor de execuţie ale calibrelor pentru piese cilindrice.

Poziţia aproximativă a câmpurilor de toleranţă ale calibrelor în raport cu câmpul de toleranţă al piesei controlate reiese din prezentarea principiului controlului pieselor cu ajutorul calibrelor . Poziţiile exacte şi mărimile câmpurilor de toleranţă ale calibrelor trebuie să ţină seama de următoarele:

- în timpul utilizării, calibrelor “parte trece” se uzează, astfel încât dimensiunile de execuţie (“nou”) vor prezenta o rezervă de uzură, în sensul adaosului de material pe calibru;

- trebuie prevăzută o dimensiune limită de uzură, la care calibrul se va scoate din uz;- pentru a putea fi executate, dimensiunile calibrelor trebuiesc limitate prin câmpuri de

toleranţă proprii;- pentru piese cu dimensiuni mari (peste 180 mm) trebuiesc facilitate condiţiile de

asamblare a piesei cu partea “nu trece” , în sensul deplasării (modificării poziţiei) câmpului calibrului înspre interiorul câmpului de toleranţă al piesei. În acest fel se asigură că nu se elimină şi piese bune din cauza unei poziţionări relative incorecte.

5.2.2.1. Toleranţele calibrelor raportate la toleranţa piesei (metoda generală)

Poziţiile şi mărimile câmpurilor de toleranţe ale calibrelor sunt reprezentate în figura 5.3. şi sunt conforme cu prevederile din STAS 8222-68.

Relaţiile de calcul pentru dimensiunile fiecărei calibru pot fi deduse din diagramele toleranţelor (fig. 5.3.) , după cum urmează:

- Calibre pentru alezaje (tampon) cu dimensiuni până la 180 mm.

5

(5.2.)

- Calibre pentru alezaje (tampon) cu dimensiuni peste 180 mm.

(5.3.)

- Calibre pentru arbori (potcoavă sau inel) cu dimensiuni până la 180 mm.

(5.4.)

6

Fig.5.3. Diagramele toleranţelor de execuţie şi limitele de uzură ale calibrelor (STAS 8222-68).

- Calibre pentru arbori cu dimensiuni peste 180 mm.

(5.5.)

7

Toleranţele H, H1 şi Hs aferente calibrelor sunt dependente de toleranţele fundamentale ale pieselor controlate. Aceste corespondenţe sunt prezentate în tabelul 5.2.

Precizia de execuţie dimensională şi geometrică a calibrelor(STAS 8222 – 68 tabelul 2) Tabelul 5.2

Tipul calibrului

Toleranţe fundamentale ale pieseiIT6 IT7 IT8 …

IT10IT11 şi IT12

IT13…IT16

Toleranţe de execuţie ale calibrelor

la d

imen

siun

i

la f

orm

a ge

omet

ri

la d

imen

siun

i

la f

orm

a ge

omet

ri

la d

imen

siun

i

la f

orm

a ge

omet

ri

la d

imen

siun

i

la f

orm

a ge

omet

ri

la d

imen

siun

i

la f

orm

a ge

omet

rică

Calibre tampon cilindrice (complete sau incomplete).Calibre plate

H IT2 IT1 IT3 IT2 IT3 IT2 IT5 IT4 IT7 IT5

Calibre tampon sfericeCalibre vergea cu capete sferice

Hs

IT2 IT1 IT2 IT1 IT2 IT1 IT4 IT3 IT6 IT5

Calibre inel cilindrice Calibre potcoavăCalibre furcă

H1

IT3 IT2 IT3 IT2 IT4 IT3 IT5 IT4 IT7 IT5

Mărimea şi poziţia toleranţelor de execuţie la dimensiunile calibrelor şi limita de uzură maximă în raport cu dimensiunile limită ale piesei se aleg din tabelul 5.3.

5.2.2.2. Toleranţele calibrelor raportate la linia zero (Metoda simplificată)

Analizând relaţiile de calcul pentru dimensiunile calibrelor şi diagramele din figura 5.3. , se constată că dimensiunile calibrelor dj pot fi exprimate faţă de dimensiunea nominală, N a piesei:

, (5.6.)

în care Lj este abaterea dimensiunii calibrului faţă de dimensiunea nominală a piesei. Valorile L j

cuprind abaterile superioare sau inferioare ale piesei, deci vor fi dependente de: caracterul de ajustaj, treapta de toleranţă şi intervalul de dimensiuni al piesei controlate. Tabelele cu valori pentru Lj sunt excesiv de voluminoase şi nici nu cuprind decât o selecţie din combinaţiile admise de Sistemul ISO de toleranţe şi ajustaje. Este clar că pentru piesele a căror caractere de ajustaje sunt date valori Lj, calculul dimensiunilor calibrelor este mai simplu.

În STAS 8221-68 sunt prezentate câmpurile de toleranţă de execuţie şi limitele de uzură ale calibrelor netede fixe pentru controlul ajustajelor din seria ajustajelor preferenţiale.

În STAS 8223-68 sunt prezentate valorile Lj şi toleranţele de execuţie ale calibrelor şi contracalibrelor netede fixe pentru controlul arborilor din seria ajustajelor preferenţiale.

8

Poziţia toleranţelor de execuţie la dimensiunile calibrelor şi limita de uzură maximă în raport cu dimensiunile limită ale piesei.(STAS 822-68 tabelul 3) Tabelul 5.3.

Dimensiunea nominală a

piesei D, mm

Toleranţe fundametale folosite pt. calculul

toleranţelor de execuţie la dimens. calibrelor (H, Hs,

Hp, H1)

Precizia piesei

6 7 8 9

IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 Z Y Y' 1

z1 y1 y'1 z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

până la 3 1 1 2 3 4 6 10 1 1 - - 1.5 1.5 - 1.5 1.5 - - 2 3 - - 5 0 - -peste 3 până la 6 1 2 3 4 5 8 12 1.5 1 - - 2 1.5 - 2 1.5 - - 3 3 - - 6 0 - -

peste 6 până la 10 1 2 3 4 6 9 15 1.5 1 - - 2 1.5 - 2 1.5 - - 3 3 - - 7 0 - -

peste 10 până la 18 1 2 3 5 8 11 18 2 2 - - 2.5 2 - 2.5 2 - - 4 4 - - 8 0 - -

peste 18 până la 30 2 3 4 6 9 13 21 2 2 - - 3 3 - 3 3 - - 5 4 - - 9 0 - -

peste 30 până la 50 2 3 4 7 11 16 25 2.5 2 - - 3.5 3 - 3.5 3 - - 6 5 - - 11 0 - -

peste 50 până la 80 2 3 5 8 13 19 30 2.5 2 - - 4 3 - 4 3 - - 7 5 - - 13 0 - -

peste 80 până la 120 3 4 6 10 15 22 35 3 3 - - 5 4 - 5 4 - - 8 6 - - 15 0 - -

peste 120 până la 180 4 5 8 12 18 25 40 4 3 - - 6 4 - 6 4 - - 9 6 - - 18 0 - -

peste 180 până la 250 5 7 10 14 20 29 46 5 4 2 2 7 5 3 7 6 3 3 12 7 3 3 21 0 4 4

peste 250 până la 315 6 8 12 16 23 32 52 6 5 2 3 8 6 2 8 7 3 4 14 9 3 6 24 0 6 6

peste 315 până la 400 7 9 13 18 25 36 57 7 6 2 4 10 6 2 10 8 2 6 16 9 2 7 28 0 7 7

peste 400 până la 500 8 10 15 20 27 40 63 8 7 2 5 11 7 2 11 9 2 7 18 11 2 9 32 0 9 9

9

Poziţia toleranţelor de execuţie la dimensiunile calibrelor şi limita de uzură maximă în raport cu dimensiunile limită ale piesei Tabelul 5.3 (continuare)

Dimensiu-nea nominală a

piesei D, mm

Precizia piesei

10 11 12 13 14 15 16

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

până la 3 5 0 - - 10 0 - - 10 0 - - 20 0 - - 20 0 - - 40 0 - - 40 0 - -peste 3 până la 6 6 0 - - 12 0 - - 12 0 - - 24 0 - - 24 0 - - 48 0 - - 48 0 - -

peste 6 până la 10 7 0 - - 14 0 - - 14 0 - - 28 0 - - 28 0 - - 56 0 - - 56 0 - -

peste 10 până la 18 8 0 - - 16 0 - - 16 0 - - 32 0 - - 32 0 - - 64 0 - - 64 0 - -

peste 18 până la 30 9 0 - - 19 0 - - 19 0 - - 36 0 - - 36 0 - - 72 0 - - 72 0 - -

peste 30 până la 50 11 0 - - 22 0 - - 22 0 - - 42 0 - - 42 0 - - 80 0 - - 80 0 - -

peste 50 până la 80 13 0 - - 25 0 - - 25 0 - - 48 0 - - 48 0 - - 90 0 - - 90 0 - -

peste 80 până la 120 15 0 - - 28 0 - - 28 0 - - 54 0 - - 54 0 - - 100 0 - - 100 0 - -

peste 120 până la 180 18 0 - - 32 0 - - 32 0 - - 60 0 - - 60 0 - - 110 0 - - 110 0 - -

peste 180 până la 250 24 0 7 7 40 0 10 10 45 0 15 15 80 0 25 25 100 0 45 45 170 0 70 70 210 0 110 110

peste 250 până la 315 27 0 9 9 45 0 15 15 50 0 20 20 90 0 35 35 110 0 55 55 190 0 90 90 240 0 140 140

peste 315 până la 400 32 0 11 11 50 0 15 15 65 0 30 30 100 0 45 45 125 0 70 70 210 0 110 110 280 0 180 180

peste 400 până la 500 37 0 14 14 55 0 20 20 70 0 35 35 110 0 55 55 145 0 90 90 240 0 140 140 320 0 220 220

10

5.2.3.Problemă rezolvată.

Problema nr.5. Să se proiecteze calibrele pentru controlul pieselor ce formează ajustajul

cilindric 42 .

Etapa 1. Stabilirea limitelor câmpurilor de toleranţă pentru cele două piese ce formează ajustajul :

- pentru alezaj: EI = 0, ES = +TD ; TD = 39 42+0,039 cu Dmax = 42,039 şi Dmin = 42- pentru arbore: es = -9; ei = es – Td ; Td = 25 cu dmax = 41,991 şi dmin = 41,966

Etapa 2. Alegerea tipului constructiv de calibru- pentru alezaj – calibru tampon dublu trece şi nu trece (tab. 5.1, b)- pentru arbore – calibru potcoavă simplu trece şi nu trece ( tab. 5.1, f)

Etapa 3. Calculul dimensiunilor calibrelorMetoda generală- pentru alezaj se alege diagrama din figura 5.3 pentru calibru tampon cu dimensiuni până

la 180 mm şi relaţiile de calcul (5.2).

Din tabelul 5.2. se găseşte pentru calibrul tampon cilindric toleranţa IT 3 la diemensiune şi IT 2 la forma geometrică în coloanele pentru toleranţa fundamentală a piesei IT 8 … IT 10.

Din tabelul 5.3. se găseşte toleranţa H = 4 la dimesniunea în coloana IT 3 şi toleranţa la forma geometrică TF = 2,5 în coloana IT 2 din intervalul (rândul) peste 30 până la 50. Din acelaşi rând se vor găsi z = 6 şi y = 5 din coloana pentru clasa de toleranţă 8 a piesei.

Înlocuind valorile în milimetri în relaţiile 5.2. se obţine:

Este important ca dimensiunile calibrului să fie scrise cu aceeaşi dimensiune nominală ca şi piesa controlată.

- pentru arbore, se alege diagrama din figura 5.3 pentru calibre potcoavă cu dimensiuni până la 180 mm şi relaţiile de calcul (5.4).

Din tabelul 5.2. se găsesc toleranţele IT 3 la dimensiune şi IT 2 la forma geometrică (rândul – calibre potcoavă, coloanele IT 7 – toleranţele fundamentale ale piesei).

Din tabelul 5.3 se găsesc: H1 = 4; TF1 = 2,5; z1 = 3,5; y1 = 3 (precizia piesei 7 şi D peste 30 până la 50).

Cu aceste valori introduse în relaţiile (5.4) se obţine:

Metoda simplificată

11

Pentru alezaj, din STAS 8221-68 tabelul 2, (pag. 14-15) coloana H8 (piesa) rândul peste 30 până la 50 se găsesc: LNT = + 39, LTnou = + 6; LTuzat = - 5, H/2 =2 şi TF = 2,5.Din motive de spaţiu acest tabel şi STAS 8221 –68 nu au fost incluse în lucrare ;tabelul 2 are cca 50 de pagini.

Înlocuind în relaţia (5.6) se obţine:

Pentru arbore din STAS 8223-68 (tabelul 2, pag.11) coloana g7 (piesa), intervalul (rândul) peste 30 până la 50 se găsesc LTuzat = -6, LTnou = -12,5, LNT = - 34, H1/1 = 2 şi TF = 2,5.

Înlocuind în relaţiile (5,6) se obţine :

Comparând rezultatele obţinute prin cele două metode se constată că sunt identice. La metoda simplificată calculele sunt mai simple , dar valori L sunt date numai pentru o selecţie restrânsă de caractere de ajustaje. Metoda generală conduce la dimensiunile şi toleranţele calibrelor, pentru orice ajustaj al piesei controlate

Etapa 4. Întocmirea desenelor de execuţie şi notarea tuturor condiţiilor necesare.În figura 5.4. este desenat calibrul tampon, iar în figura 5.5. calibrul potcoavă.

Fig 5.4. Calibrul tampon

Dimensiunile limită de uzură se pot nota în desenele de execuţie la condiţii tehnice. La atingerea acestor dimensiuni calibrele se vor mai putea folosi numai pentru controlul de recepţie.

12

Fig. 5.5. Calibru potcoavă.

13