1

L 1. Cale plan-paralele

Definiie: Calele plan-paralele sunt masuri terminale de lungime sub forma prismatic (n

mod obinuit) sau bar cilindric (n special cele care nsoesc aparatele de msur), ale cror

dimensiuni de msurare sunt determinate prin distana dintre dou suprafee plane i paralele.

Acestea se folosesc ca mijloace de msur pentru reglarea dispozitivelor de prelucrare i

control ale mainilor-unelte, pentru etalonarea i verificarea aparatelor de msur i control (calele

plan-paralele sunt elemente de transmitere a dimensiunilor etalon, vezi figura 1).

Figura 1

Suprafeele plane sunt foarte fin prelucrate, de aceasta depinznd direct precizia calelor

respective. Fineea prelucrrii suprafeelor lucrtoare d calelor proprietatea de aderen, care st la

baza utilizrii lor sub form de blocuri de cale, a cror dimensiune este egal cu suma dimensiunilor

calelor componente.

Fenomenul de aderen se explic prin atracia molecular n prezena unei pelicule extrem

de fine de lubrifiant, rmase pe suprafeele calelor dup curarea lor n vederea utilizrii.

Calele plan-paralele se confecioneaz din oeluri speciale i sunt tratate termic pentru

creterea duritii suprafeelor, deci a rezistenei lor la uzare.

Calele paralelipipedice au dimensiunile seciunii paralele cu suprafeele de msurare n

funcie de dimensiunea nominal ln, astfel:

9 x 20 mm, pentru ln 0,5 mm;

9 x 30 mm, pentru 0,5 < ln 10 mm;

9 x 35 mm, pentru ln > 10 mm.

Calele de form cilindric au diametrul de 20 de mm. Calele de nsoire ale aparatelor de

msur pot avea i alte diametre (cel mai frecvent 10 mm); exist i de 8 mm i de 6 mm.

Dimensiunile nominale ale calelor plan-paralele sunt standardizate n diferite serii aritmetice

cu anumite raii, ca n tabelul 1; acestea se gsesc n truse cu un anumit numr de elemente (38, 46,

86, 87) care permit obinerea anumitor dimensiuni (blocuri de cale) prin combinaiile posibile ntre

ele.

Tabelul 1

Nr.

serie Dimensiuni [mm] Raia [mm]

1 1,001 1,009 0,001

2 1,01 1,49 0,01

3 1,5 9,5 0,5

4 10 100 10

2

Unele truse au n componen i 4 cale de protecie, dou de 0,5 mm i dou de 1 mm, care

se aeaz la capetele blocului de cale n scopul reducerii fenomenului de uzare.

Calele n trepte de 1 m i cu dimensiunea nominal pn la 1 mm se livreaz n truse

separate; similar i calele cu dimensiuni ntre 125 i 500 mm.

La realizarea unui bloc de cale cu o anumit dimensiune, se ine seama de urmtoarele

reguli:

1. numrul de cale din componena blocului trebuie s fie ct mai mic;

2. alegerea calelor se face ncepnd cu cele avnd dimensiunea nominal cea mai mic,

dimensiunea acesteia coninnd ultima zecimal a dimensiunii de realizat;

3. la alegerea calelor se urmrete obinerea la ultima zecimal a restului, care rezult efectund

diferena dup fiecare alegere, a cifrei zero sau cinci;

4. n ipoteza existenei unor cale marginale cu rol de protecie, dimensiunile acestora se scad din

dimensiunea blocului nainte de a ncepe algoritmul.

Dup ce s-a stabilit componena blocului de cale, acestea se iau din trus, se spal cu

benzin sau cu alt produs petrolier uor volatil pentru a ndeprta vaselina n care sunt conservate,

se terg cu o crp foarte moale sau cu piele de cprioar i se efectueaz formarea blocului.

Unirea calelor se realizeaz, fie prin aezarea suprafeelor de msurare (lucrtoare) una n

prelungirea celeilalte, dup care se imprim calelor o micare de translaie pn la suprapunerea

complet a acestora, fie prin aezarea suprafeelor de msurare perpendicular una pe cealalt, dup

care se imprim calelor o micare de rotaie de 90(sau se poate efectua o micare combinat, roto-

translaie). Simultan cu micarea efectuat pentru a suprapune calele se aplic o uoar apsare

asupra acestora.

Dup utilizare, pe cale se depune un strat fin de vaselin anticorosiv i se aeaz n trus.

Pentru unele lucrri de reglare, msurare, trasare sau verificare, care se execut cu ajutorul

calelor, se pot utiliza garnituri de accesorii.

Exemple de dimensiuni de realizat:

75,993 mm -

I 1,003

74,99 -

II 1,49

73,5 -

III 3,5

IV 70

53,423 mm -

I 1,003

52,42 -

II 1,02

51,4 -

III 1,4

IV 50

3

Dimensiunile, abaterile i precizia calelor plan-paralele

Noiunile care se vor prezenta n continuare au trimitere la figura 2.

Figura 2

1. Dimensiunea nominal, l, reprezint lungimea nominal a calei i se consider ca fiind

distana dintre suprafaa liber de msurare a calei i suprafaa de referin (pe care se aeaz

cala cu cealalt suprafa de msurare), n cazul cnd asupra sistemului nu acioneaz fore

exterioare care s tind s modifice lungimea calei (figura 2. a).

Observaie: Aceast dimensiune se nscrie pe una din suprafeele de msurare (cnd l 5,5

mm) sau pe una din suprafeele nelucrtoare (cnd l > 5,5 mm).

2) Lungimea nominal impus, ln , este lungimea nominal stabilit (impus) prin standard

(figura 2. b).

3) Lungimea efectiv ntr-un punct, le, este distana dintre un punct oarecare, E al suprafeei

libere de msurare i suprafaa de referin (figura 2. c).

4) Lungimea median, lm, este distana dintre centrul geometric, M al suprafeei libere de

msurare i suprafaa de referin (figura 2. d).

5) Abaterea lungimii efective ntr-un punct oarecare, le: le = le l (figura 2. e).

6) Abaterea lungimii mediane, lm: lm = lm l (figura 2. f).

7) Abaterea de la plan-paralelism, lp: lp = le lm (figura 2. g).

8) Abaterea de la perpendicularitate a suprafeei laterale, i, este diferena dintre unghiul

format de suprafaa lateral cu suprafaa de msurare a calei i unghiul drept, exprimat prin

lungimea laturii opuse unghiului (figura 2. h).

9) Abaterea de la planeitate, p, care este un efect al tuturor tipurilor de erori care se ntlnesc

la o suprafa de msurare a unei cale plan-paralele.

Calele plan-paralele se clasific n patru clase de precizie, notate cu 0, 1, 2 i 3 (precizia

scade de la 0 ctre 3) n funcie de abaterile limit le, lm, lp i i, precum i de calitatea aderrii

care depinde printre altele de p.

4

Verificarea calelor plan-paralele

Verificarea calelor se face pentru a determina n ce msur ele corespund din punct de

vedere al prescripiilor de precizie ale dimensiunilor, paralelismului i planeitii.

a) Verificarea lungimii calelor se face prin metoda interferometric absolut cu ajutorul unui

aparat de interferen. n acest caz fora de msurare este nul, iar valoarea lungimii calei se

stabilete n valoare absolut. Prin aceast metod se verific numai calele cele mai precise

(clasa 0).

n practica industrial sunt folosite metode comparative de msurare, lund ca dimensiune

de msurat lungimea median (lm). n acest caz se ia drept etalon o cal dintr-o clas de precizie

superioar. Pentru comparare se poate folosi fie un comparator de interferen, fie (cel mai des) un

optimetru, vertical sau orizontal, cu precizia de citire de 1 m sau ultraoptimetru cu precizia de

citire de 0,2 m (metoda comparativ tehnic).

Msurarea se execut aeznd alturat, pe masa aparatului cele dou cale (cea etalon i cea

de verificat) dup care se face reglarea la zero a aparatului. Pentru aceasta se aduce cala etalon sub

palpatorul aparatului i se realizeaz reglajul (dup lm) folosind trei trepte i anume:

- reglajul brut, prin ridicarea sau coborrea ntregului aparat pe stativ prin intermediul piuliei;

- reglajul semifin, prin ridicarea sau coborrea mesei, folosind urubul micrometric;

- reglajul fin, prin deplasarea scrii de citire cu ajutorul butonului de reglare fin, situat pe ocularul

aparatului.

Se ridic palpatorul (pentru a nu zgria suprafeele calei) i se aduce n dreptul palpatorului

cala de verificat.

n acest mod se poate verifica abaterea la valoarea lungimii mediane, lm precum i abaterea

lungimii efective ntr-un punct, le, ncercndu-se n mai multe puncte ale suprafeei.

La fel se poate verifica abaterea de la plan-paralelism, lp verificnd n cele patru coluri ale

calei (figura 3). n acest caz aparatul se pune la zero dup valoarea lungimii mediane proprii a calei

de verificat. Valorile gsite se compar cu cele standardizate i se stabilete clasa de precizie a calei.

Figura 3

p p1 p2max ,l l l

5

b) Verificarea planeitii suprafeelor de lucru ale calelor se face folosind o metod

interferometric tehnic. Aceasta utilizeaz pentru verificarea planeitii, cale de sticl sau cuar

(mai rar), fr a se folosi aparate speciale de interferen.

Se aplic pe suprafaa calei de verificat o cal de sticl, crendu-se ntre acestea o pan de

aer, de forme diferite n funcie de forma efectiv a suprafeei ce se verific.

n cazul cnd cele dou suprafee ale celor dou cale formeaz un diedru (ca o pan de aer),

suprafaa calei de verificat va intersecta straturile alternativ luminate, aprnd pe suprafaa acesteia

franje alternative, luminate i ntunecate. Grosimea h a penei de aer pentru un punct considerat se

poate evalua prin numrul de franje ce apar de la muchia penei i pn la punctul ales:

mh n

Dac suprafaa calei de verificat este perfect plan, vor apare franje rectilinii, paralele i

echidistante (figura 4).

Figura 4 Figura 5 Figura 6

Exemplu (n figura 4): 4 mp h

Dac franjele ce apar vor fi curbe, suprafaa calei va fi, de asemenea, curb.

Dac presupunem c suprafaa calei de verificat este o calot sferic, atunci calota va

intersecta straturile alternativ luminate la diferite nlimi (figura 5). nlimea maxim a calotei

(abaterea maxim de la planeitate p) va fi dat de numrul de franje.

Dac deplasm n sus suprafaa sferic (convex) a calei, franjele par a luneca spre marginile

calotei; n cazul cnd franjele par a luneca spre centru, suprafaa este concav (figura 6).

n cazul cnd franjele apar ca n figura 7, mrimea convexitii sau concavitii calei, se

apreciaz nmulind valoarea distanei dintre benzi cu un coeficient.

6

Figura 7

1,3 mh

Aceast metod poate fi folosit i pentru verificarea abaterii lungimii mediane a calelor,

folosind cal etalon care se aeaz lng cala de verificat i se urmresc prin cala de sticl franjele.

Se poate observa forma i numrul acestora, apoi se calculeaz: m ml h n .