Masurarea si controlul filetelor cilindrice

Profilul unui filet cilindric (interior sau exterior) se obtine prin intersectia suprafetei filetului cu un plan ce contine axa piesei filetate si este definit de urmatorii parametric (fig. 4.1.) :

- pasul filetului p , care reprezinta distanta intre punctele omoloage de pe doua flancuri paralele consecutive , masurata pe o directie paralela cu axa piesei : filetele pentru tevi se masoara numarul de spire

de pe inch ;- inaltimea teoretica H a filetului , ce se masoara pe o directie perpendiculara ape axa

filetului ;- inaltimea reala H1 a filetului , mai mica decat cea teoretica , datorita faptului ca la

filete varful ascutit al profilului este retezat ;- diametrul exterior al surubului d sau piulitei D care reprezinta diametrul cilindrului

tangent la punctele interioare ale filetului ;- diametrul mediu al filetului , notat cu D2 pentru piulita (filet interior) si cu d2 pentru

surub (filet exterior) , este diametrul cilindrului care trece prin mijlocul flancurilor ce definesc profilul teoretic al filetului ;

- unghiul profilului α , care este unghiul cuprins intre doua flancuri adiacente ale filetului ; are valoarea teoretica de 60o pentru filetele metrice si de 55o la filetele de toli ;

- semiunghiurile profilului , α/2 (dreapta) si respectiv α/2 (stanga) , care sunt unghiurile masurate intre normala la axa de simetrie a filetului si flancul din stanga , respectiv dreapta al profilului filetului ; suma celor doua semiunghiuri este egala cu unghiul α al profilului .

In general , la filete se masoara acei parametri care determina conditiile de insurubare la ansamblarile filatate , si anume : diametrul mediu al filetului , pasul si semiunghiurile profilului .Controlul filetelor se face folosind urmatoarele metode :

- metoda complexa ;- metoda diferentiata .

Metoda complexa se caracterizeaza prin verificarea simultana a tuturor parametrilor filetului cu ajutorul calibrelor si este utilizata in special pentru controlul pieselor ce urmeaza sa intre in alcatuirea asamblarilor filetate in cazul productiei de serie mare si masa .Metoda diferentiat a consta in masurarea separata a diferitilor parametri si filetelor si se aplica la controlul sculelor pentru filete (tarozi , filiere) , al calibrelor pentru filete sau a pieselor filetate produse in serie mica sau unicat . Metodele si principalele mijloace utilizate pentru controlul filetelor cilindrice sunt prezentate in tabelul 4.1.

Metoda complexa de control al filetelor cu ajutorul calibrelor

Aceasta metoda prezinta avantajul ca verificarea pieselor se face in timp foarte scurt si nu necesita o calificare ridicata a controlului ,Principalele tipuri constructive de calibre pentru filete sunt urmatoarele :

- calibre filetate fixe pentru filete interioare (calibre tampon) , care se impart in calibre tampon “trece” (T) , caliber tampon “nu trece” (NT) , si caliber tampon combinate (T si NT) , reprezentate in figura 4.2.

- calibre filetate fixe pentru filete exterioare (calibre inel) ,care se impart in caliber “trece” (T) si caliber “nu trece” (NT) , ca in figura 4.3.

Filetul verificat este considerat corespunzator numai in cazul cand calibrul “trece” poate fi insurubat nefortat cu mana pe toata lungimea filetului , iar calibrul “nu trece” nu poate fi insurubat sau se insurubeaza numai partial (cel mult 3 ½ rotatii).La calibrele inel , diametrum mediu nominal al partii “trece” este egal cu diametrul maxim al surubului , iar

diametrul mediu nominal al calibrului “nu trece” este egal cu diametrul mediu minim al surubului . La calibru tampon , diametrul mediu nominal al calibrului “trece” este egal cu diametrul mediu al piulitei , iar diametrul mediu nominal al calibrului “nu trece” este egal cu diametrul mediu maxim al piulitei .Calibrele “trece” au profilul complet , de aceea se mai numesc si caliber cu profil intreg , iar calibrele “nu trece” au profilul redus (fig.4.4) .

Aceasta metoda de control este complexa deoarece calibrul “trece” controleaza simultan toti parametrii filetului , verificand incadrarea lor in campurile de toleranta prescrise pentru fiecare dintre acestea .In afara calibrelor de tip inel , pentru filete exterioare se mai utilizeaza calibre potcoava , care permit masuratea pieselor fara scoaterea lor de pe masinile pe care se prelucreaza . De aceea atat petru filete inerioare cat si exterioare se pot utiliza calibre reglabile , prevazute cu ceasuri comparatoare .Pentru verificarea simpla , de identificare , a filetelor

interioare si exterioare se utilizeaza sabloane si lere . In fig 4.5 sunt prezentate cateva tipuri de sabloane : cu crestaturi si diviziuni pentru verificarea pozitiei cutitelor la prelucrarea filetelor si verificarea pasului (fig. 4.5 ,a) , pentru verificarea filetelor triunghiular si patrat (fig. 4.5 ,b) , pentru verificarea filetelor trapezoidal (fig. 4.5 ,c) .

Lera , care constituie o garnitura de mai multe sabloane , serveste la verificarea respectiv determinarea pasului filetului sau a numarului de pasi pe inch (tol) prin suprapunerea lerei pe filet (fig. 4.6) . Metoda diferentiala de control al filetelor

Pentru masurarea individuala a filetelor , se utilizeaza o mare diversitate de aparate mecanice , optice sau opticomecanice ca de exemplu : micrometre (obisnuite sau speciale) , microscoape , aparate Abbe , optimetre , pasametre precum si aparate si dispozitive de constructie speciala.Intrucat majoritatea parametrilor filetelor pot fi determinati prin masurarea cu ajutorul microscoapelor (de atelier sau universale) , se prezinta in continuare microscopul de atelier model mic , aparat universal pentru masurarea lungimilor si unghiurilor .

Razele de lumina de la sursa 1 (bec de 12 V) trec printr-un sistem de lentile si filtre 2, se reflect ape oglinda 3, trec prin lentila-condensor 4 si s\limineaza piesa care este asezata pe masa de sticla 5 sau intr-un dispozitiv cu varfuri de centrare , formandu-se astfel lungimea partiala sau totala a conturului piesei : lumina trece mai departe prin obiectivul 6 , prisma 7, placile de protectie 8 si ajunge in capul ocular format din : placa transparenta si rotitoare 9

(cu un sistem de fire reticulare la mijloc si cu o scara gradate in 360o sexazecimale la periferie) , ocularul central 10 . Citirea diviziunilor unghiulare ce indica rotirea capului ocular se face prin intermediul unui sistem optic periferic compus din becul 11 , oglinda 12 , filtrul 13 , obiectivul 14 , placuta 15 cu vernier de 60 diviziuni a cate 1| si ocularul periferic 16 . Constructiv , microscopul mic de atelier este compus sin urmatoarele parti (fig. 4.8) : batiul 1, coloana 2 , (avand posibilitatea de pivotare in jurul axului 3 cu ±10o , prin

rotirea rozetei 4) si microscopul propriu-zis 5 cu capul ocular 6 ce poate fi deplasat de-a lungul coloanei prin intermediul unui mecanism pinion-cremaliera actionat de roata 7 , blocarea facandu-se cu surubul 8 . Pe batiul 1 se afla montata masa 9 , ce poate fi pozitionata longitudinal si trasversal prin intermediul a doua sanii suprapuse perpendicular 10 si 11 , deplasarile fiind masurate cu ajutorum mecanismelor microscopice 12 , respectiv 13 , avand curse de cate 25mm si valoarea diviziunii de pe tamburul suruburilor microscopice de 0,01mm . Deplasari ale mesei mai mari de 25mm se introduc prin introducerea unor cale plan-paralele intre tijele suruburilor micrometrice si platourilor celor doua sanii . Piesa filetata P se masoara se prinde intr-un suport cu varfuri de centrare 14 , montat pe masa 9.Capul ocular universal (fig. 4.9 ,a) utilizat pentru masurarea lungimilor si unghiurilor , este construit din urmatoarele parti : corpul 1 (in care se afla discul de sticla transparenta cu fire reticulare in mijloc si cu scara gradata in grade sexazecimale la periferie) , ocularul central 2 , ocularul periferic 3 , dispozitivul 4 de rotire a discului de sticla si oglinda 5 .In ocularul central 2 se vad (fig. 4.9 ,b) imaginea reala marita a conturului piesei si sistemul de fire reticulare . In ocularul periferic 3 se vad (fig. 4.9 ,c) cateva repere in grade sexazecimale ale scarii gradate periferice si vernierul fix cu 60 diviziuni a cate 1| .

Masurarea diametrului exterior al unui filet , folosind microscopul de atelier prezentat , se face prin suprapunerea unui fir reticular orizontal peste varfurile profilului exterior al filetului (fig. 4.10 ,a) , citind in aceasta pozitie indicatia C1 a tamburului surubului microscopic 13 , apoi se deplaseaza sania transversala pana ce acelasi fir reticular se suprapune peste varfurile exterioare diametraleopuse ale profilului , citindu-se indicatia C2 a tamburului surubului microscopic . Diferenta C1-C2 dintre cele doua citiri reprezinta marimea cilindrului exterior .

Masurarea diametrului interior d1 al filetului se face in mod asemanator cu masurarea diametrului exterior , numai ca in acest caz firul reticular se suprapune succesiv tangent la varfurile interioare ale profilului , de o parte si de alta a axei filetului . Diferenta C4-C3 a cotelor masurate reprezinta valuarea diametrului interior .

Masurarea semiunghiului filetului (fig. 4.11)Unul din firele reticulare orizontale vizibile prin ocularul central se aseaza cu linia varfurilor interioare ale profilului , moment in care firul reticular vertical este perpendicular pe axa filetului , si se citeste in ocularul periferic al capului ocular unghiul corespunzator acestei pozitii (imaginea scarii gradate apare ca in figura 4.9 ,c) .

Se roteste discul capului ocular succesiv catre stanga , respectiv dreapta , pana cand acest fir reticular se suprapune peste flancul din stanga , respectiv dreapta , al profilului si se citesc unghiurile corespunzatoaer acestor pozitii in ocularul periferic . Pe cand diferenta citirilor , se obtin valorile semiunghiurilor stanga , respectiv dreapta .Pentru eliminarea erorilor sistematice de masurare , din cauza necoicidentei axei filetului cu axa varfului de prindere a piesei , semiunghiurile trebuiesc sa fie masuraet in aceeasi sectiune axiala , insa din parti diametral opuse .In acest caz valorile efective ale semiunghiurilor flancurilor se calculeaza cu formulele :

2

)(2

)(2)(

2

2

)(2

)(2)tan(

2

IVIIdreapta

IIIIgas

ααα

ααα

+=

+=

Masurarea pasului p al filetului cu ajutorul microscopului de atelier se efectueaza astfel : se suprapune unul din firele reticulare inclinate , vizibile prin ocularul central , peste unul din flancurile laterale ale profilului filetului (fig. 4.12) , prin deplasarea longitudinala cu ajutorul

surubului microscopic 12 (v.fig. 4.8) al pielei fixate pe masa si eventulala rotire a reticului . Se citeste cota indicata pe tamburul surubului microscopic 12 , apoi se deplaseaza longitudinal masa pana cand firul reticular suprapus initial va coincide cu flancul lateral al spirei vecine . Se citeste cea de-a doua indicatie a surubului micrometric , diferenta celor doua cote C6-C5 , reprezentand valoarea pasului filetului .In cazul unor determinari mai precise ale pasului se poate renunta la deplasarea cu ajutorul surubului

microscopic pentru suprapunerea firului reticular peste flancul spirei vecine , prin folosirea unei cale de masurare cu dimensiunea egala cu valoarea teoretica a pasului , introdusa (dupa suprapunerea initiala a reticului) intre tija surubului micrometric si masa . Se observa apoi daca firul reticular se suprapune perfect peste flancul spirei vecine , in caz contrar determinandu-se abaterea prin citire pe tamburul micrometric sau pe cadrul unui ortotest al carul palpator urmareste deplasarea piesei . Percizia piesei creste in mai mult daca dimensiunea cavei sau a blocului de cale utilizat se ia egala cu un multiplu de numere intregi de pasi (minim 5 pasi) , iar abaterea rezultata din masuraer se imparte la numarul de pasi considerat , obtinadu-se in felul acesta abaterea de pas .

Masurarea diametrului mediu d2 al filetului se face indirect , cu ajutorul micrometrului pentru filet , prin metoda celor 3 sarme sau cu aparate speciale cu comparator .Micrometrele pentru filet (fig. 4.13) , utilizate la controlul filetelor de precizie scazuta , au o constructie speciala , care permite folosirea accesoriilor (6,7,8,9 si 10) necesare masurarii diametrului mediu

al filetului . Potcoava 1 , nicovala 2 , surubul micrometric 3 , bratul cilindric 4 si tamburul 5 nu se deosebesc de elementele similare ale micrometrelor obisnuite decat prin alezajele cu diametrul de 3,5 mm , executate in nicovala si in capatul surubului micrometric .Varfurile accesorilor (adaosurilor) pentru masurare se executa in seturi de cate 2 bucati , fiecare pereche servind la masurarea diametrului mediu d2 al filetului intr-un anumit interval de pasi , de unghiuri si de profil . Aceste accesorii au coada despicata pentru a se putea fixa fara joc in gauri , crestatura executandu-se dezaxat , asigurandu-se astfel o rezemare precisa pe bilele montate pe fundul alezajelor . Shema de masurare a diametrului mediu este prezentata in fig. 4.13 , b .Reglarea la zero a micrometrelor cu limita de masurare 0-25mm se face ca micrometrele obisnuite , in pozitia de contact a perechii de accesorii folosite . Pentru reglarea la zero a micrometrelor cu limita de masurare mai mare de 25mm se folosesc calele de reglare 11 cu capete profilate corespunzator accesoriilor pentru masurarea respectiva .Folosind accesorii corespunzatoare , aceste micrometre pot fi utilizate si pentru determinarea diametrului exterior , respectiv interior al filetelor , precizia fiind insa redusa . Spre exemplu , cu ajutorul unor perechi de accesorii plate de tipul 9 se poate masura diametrul exterior d al filetelor (fig. 4.13 ,c) .Metoda celor trei sarme , utilizata pentru masurarea diametrului mediu al filetelor cu profil triunghiular (metrice si in toli) , trapezoidal sau fierastrau , asigura o precizie ridicata , dar productivitatea relativ scazuta .In fig. 4.14 se prezinta principiul masurarii prin metoda celor trei sarme , folosite la masurarea si modul de utilizare al acestora la masurarea cu micrometre adaptate acestui scop .

In golurile filetelor se introduc trei sarme calibrate de acelasi diametreu ds , alese in functie de pasul p1 , doua de o parte si una de cealalta parte a filetului (fig. 4.14 ,a) se masoara cota M peste sarme cu micrometrul sau cu un optimetru .Din fig. 4.14 ,b se observa :

d2 = M-2AB – 2(BD – CD)insa

24;

2sin2

;2

αα ctg

PCD

dBD

dAB ss ===

In cosecinta :

22)

2sin

11(2

αα ctg

PdMd s ++−=

Pentru filetul metric ( )302

o=α, relatia devine :

d2 = M – 3ds + 0,866p ;

iar pentru filetul in toli ( || )30272

o=α :

ds = M – 3,165ds + 0,9605pIn practica se folosesc tabelele intocmite pe baza formulelor de mai sus cu ajutorul carora , pe baza balorilor nominale , pentru p , ds si α , in functie de valoarea masurata a cotei M se poate determina diametrul mediu d2 fara se efectua calculele .Erorile care determina precizia de masurare prin metoda celor trei sarme sunt deterinate de abaterile diametrului sarmelor ds , de abaterile semiunghiului profilului si de abaterile de pas . Pentru eliminarea acestor erori , se introduc corectii corespunzatoare fiecareia din aceste abateri .