Устройство штангенциркуля и микрометра

Перед началом измерений штангенциркулем надо осмотреть его и проверить на точность. Для этого надо совместить губки инструмента. При этом нулевые риски обеих шкал должны совпасть. Одновременно должен совместиться десятый штрих нониуса с девятнадцатым штрихом миллиметровой шкалы.

Держат штангенциркуль в правой руке так, чтобы четыре пальца руки обхватывали штангу, а большой палец ложился на рифленый выступ подвижной рамки. Подвижную рамку перемещают большим пальцем. Штангенциркуль нужно держать перпендикулярно измеряемой поверхности, чтобы губки всей поверхностью касались измеряемой поверхности. Если держать штангенциркуль под углом, то он будет касаться измеряемой поверхности противоположными углами губок, что внесет погрешность в считываемый размер.

При измерении наружных размеров деталь зажимают между нижними губками, при измерении внутренних размеров верхние губки раздвигают до упора в стенки отверстия, глубину отверстий измеряют с помощью штыря-глубиномера (рис.3). Используя верхние заострённые губки как ножки обычного циркуля, можно штангенциркулем проводить круги на металлических, деревянных, пластмассовых и иных поверхностях.

Результаты всех трёх измерений в целых миллиметрах определяют по положению нулевого деления на линейке плюс доли миллиметров, замеренные по нониусу.

При внутренних измерениях к показаниям штангенциркуля по основной и нониусной шкалам прибавляется толщина губок, которая указана на них. Пример измерения диаметра отверстия представлен на рис.4:

Устройство штангенциркуля и микрометра

Устройство штангенциркуля и микрометра

Рис. 4. Отсчет показаний при внутренних измерениях

Порядок отсчёта показаний штангенциркуля по шкалам штанги и нониуса:

· считают число целых миллиметров, для этого находят на шкале штанги штрих, ближайший слева к нулевому штриху нониуса, и запоминают его числовое значение;

· считают доли миллиметра, для этого на шкале нониуса находят штрих, ближайший к нулевому делению и совпадающий со штрихом шкалы штанги, и умножают его порядковый номер на цену деления (0,1 мм) нониуса;

· подсчитывают полную величину показания штангенциркуля, для этого складывают число целых миллиметров и долей миллиметра;

· при измерении штангенциркулем целое число миллиметров отсчитывают по миллиметровой шкале до нулевого штриха нониуса, а десятые доли миллиметра — по шкале нониуса начиная от нулевой отметки до той риски, которая совпадает с какой-либо риской миллиметровой шкалы (рис. 5).

На рис. 5 показаны положения шкал штангенциркуля при отсчёте размеров:

а – 0,5 мм; б – 6,9 мм; в – 34,3 мм.

Устройство штангенциркуля и микрометра

См. также фото 1:

Устройство штангенциркуля и микрометра

Фото 1: Смотрим шаг – 0,1 мм. Первая насечка стоит правее 2 см. Округляем до целых – 2 см (= 20 мм.) Далее смотрим, какая насечка совпадает со шкалой штанги. Совпадает пятая насечка, значит у нас 5 х 0,1 мм = 0,5 мм. Складываем с целой частью, получаем размер 20,5 мм. Если бы у нас совпала восьмая насечка, то было бы 20,8 мм. И так далее.

3. Микрометр

Микро́метр — универсальный инструмент (прибор), предназначенный для измерений линейных размеров абсолютным или относительным контактным методом в области малых размеров с низкой погрешностью (до 2 мкм), преобразовательным механизмом которого является микропара винт — гайка.

Основные элементы микрометра показаны на рис. 6.

Устройство штангенциркуля и микрометра

Рис. 6. Гладкий микрометр МГ с пределом измерения 75—100 мм;

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – микрометрический винт; 4 – стопор; 5 – стебель;
6 – барабан; 7 – трещотка.

Действие микрометра основано на перемещении винта вдоль оси при вращении его в неподвижной гайке. Перемещение пропорционально углу поворота винта вокруг оси. Полные обороты отсчитывают по шкале, нанесённой на стебле микрометра, а доли оборота – по круговой шкале, нанесённой на барабане. Оптимальным является перемещение винта в гайке лишь на длину не более 25 мм из-за трудности изготовления винта с точным шагом на большей длине. Поэтому микрометр изготовляют нескольких типоразмеров для измерения длин от 0 до 25 мм, от 25 до 50 мм и т. д. Предельный диапазон измерений наибольшего из микрометров заканчивается на отметке в 3000 мм. Для микрометров с пределами измерений от 0 до 25 мм при сомкнутых измерительных плоскостях пятки и микрометрического винта нулевой штрих шкалы барабана должен точно совпадать с продольным штрихом на стебле, а скошенный край барабана – с нулевым штрихом шкалы стебля. Для измерений длин, больших 25 мм, применяют микрометр со сменными пятками; установку таких микрометров на ноль производят с помощью установочной меры, прикладываемой к микрометру, или концевых мер. Измеряемое изделие зажимают между измерительными плоскостями микрометра. Обычно шаг винта равен 0,5 или 1 мм и соответственно шкала на стебле имеет цену деления 0,5 или 1 мм, а на барабане наносится 50 или 100 делении для получения отсчёта 0,01 мм. Эта величина отсчёта является наиболее распространённой, но имеются микрометры с отсчётом 0,005, 0,002 и 0,001 мм. Постоянное осевое усилие при контакте винта с деталью обеспечивается фрикционным устройством – трещоткой (храповиком). При плотном соприкосновении измерительных поверхностей микрометра с поверхностью измеряемой детали трещотка начинает проворачиваться с лёгким треском, при этом вращение микровинта следует прекратить после трёх щелчков.

Читать также:  Инструмент для сшивания документов

При измерении детали сначала отсчитывается целое число миллиметров, а затем число на барабане, соответствующее сотым долям миллиметра.

Порядок проведения измерений

1. Измеряемый предмет устанавливается между пяткой и микрометрическим винтом, при этом вращая барабан, устанавливают шпиндель очень близко от предмета.

Замечание:держать инструмент следует левой рукой за изоляционную часть дуги, так чтобы тепло руки не меняло размер дуги и не нарушало точность измерений.

2. Шпиндель осторожно приближают до соприкосновения с измеряемым предметом.

Замечание:крутите против часовой стрелки (если смотреть с торца, где нарезка) барабан прибора, пока измеряемая деталь не зайдёт в зазор между измерительными торцами. Затем крутите по часовой стрелке до упора.

ВНИМАНИЕ! Закручивать надо только держа за нарезку на самом конце вращающегося барабана – тогда при упоре измерительных торцов в деталь эта часть барабана начнёт прокручиваться, издавая звук, как трещотка. Это значит, что измерительные торцы упёрлись в деталь и надо снимать показания. (Если крутить за большой барабан, то можно нечаянно перекрутить прибор и сорвать его.)

Замечание: для более точного определения размеров предмет следует закрепить.

3. Замеряем размер при помощи нониуса барабана в мм, который соответствует горизонтальному указательному штриху шкалы стебля.

4. Определяем общий размер замеряемого объекта.

5. Вращая барабан в обратном направлении, освободить предмет.

Отсчет показаний

Главная деталь микрометра – точный микрометрический винт, ввернутый в гайку, называемую стеблем. При одном обороте винт перемещается вдоль своей оси на 0,5 мм. На винте неподвижно насажен барабан, на котором по окружности нанесено 50 делений. Таким образом, поворот винта на одно деление равен 1/50 полного оборота, или 0,01 мм (0.5мм/50 = 0,01 мм).

Таким образом, цена деления микрометра С = 0,01 мм = 10 -5 м, точность отсчета Δхпр. = ± 0,005 мм = ± 0,5•10 -5 м.

О погрешностях измерений

Виды измерений физических величин и их погрешностей

При измерении любой физической величины получить её абсолютно точное (истинное) значение невозможно из-за присутствующих всегда погрешностей измерений.

Различают прямые и косвенные измерения.

Измерение называютпрямым, если значение измеряемой величины (например, длины или массы предмета) находят в результате сравнения с мерой этой же величины (измерительной линейкой, гирями определенной массы) или считываются со шкалы прибора, используемого для проведения наблюдения (например, вольтметра при измерении электрического напряжения).

Измерение называюткосвенным, если значение измеряемой величины находят с помощью известной функциональной зависимости, которая связывает искомую величину с величинам, получаемыми непосредственно при прямых измерениях (например, сила электрического тока находится с помощью закона Ома по прямым измерениям электрического напряжения и сопротивления).

Все возможные погрешности измерений по характеру происхождения разделяют на три типа:

1. Грубая погрешность (промах) – чрезмерно большая погрешность, явно искажающая результат измерения.

Эта погрешность, связанная с невнимательностью или ошибкой экспериментатора, исключается из протокола измерений.

2. Систематическая погрешность – погрешность, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.

Эта погрешность связана со сдвигом измеренного значения некоторой величины от её истинного значения. Если удается обнаружить причину или найти величину сдвига, то систематическую погрешность можно исключить введением поправки к измеренному значению величины. Однако, не существует универсальных правил, позволяющих найти систематическую погрешность данного измерения.

3. Случайные погрешности – погрешности, появление которых не может быть предупреждено.

Эти погрешности проявляются в разбросе отсчетов при повторных измерениях, проведенных в одних и тех же доступных контролю условиях, т.к. обусловлены факторами, меняющимися от измерения к измерению, действие которых на практике не всегда может быть учтено.

Выполнив измерение физической величины несколько раз, используя теорию погрешностей измерений, можно дать количественную оценку случайной погрешности и указать вероятность, с которой истинное значение измеряемой величины находится внутри некоторого интервала.

Величину случайной погрешности можно уменьшить многократным повторением измерения. Использование теории случайных погрешностей оправдано лишь в том случае, если повторные измерения дают результаты, заметно отличающиеся друг от друга.

О точности измерительных приборов

Развитие измерительной техники привело к появлению разнообразных приборов, отличающихся своей точностью.

Точность прибора – это свойство измерительного прибора, характеризующее степень приближения показаний данного измерительного прибора к действительным значениям измеряемой величины.

Точность прибора либо задается классом точности[1] прибора, либо указана в паспорте, прилагаемом к прибору. Погрешность, вносимая прибором при каждом отдельном измерении (приборная погрешность, Δхпр.), связана с точностью прибора. Эта погрешность равна той доле деления шкалы прибора, до которой с уверенностью в правильности результата можно производить отсчет.

Читать также:  Специальные отвертки для бытовой техники

В тех случаях, когда класс точности не указан и нет указаний в паспорте прибора, приборная погрешность принимается равной половине цены наименьшего деления шкалы прибора: Δхпр. = ± 0,5C, где С – цена наименьшего деления шкалы прибора.

В том случае, когда приборная и случайная погрешности сравнимы по величине, полную погрешность измерений можно представить в виде суммы двух составляющих: Δх = Δхслуч. + Δхпр..

Точность прибора невозможно превзойти никаким методом измерения на нем. Для более точных измерений применяют приборы более высокого класса.

Штангенциркуль используется для определения наружных и внутренних диаметров, линейных размеров, глубин канавок и отверстий, а также расстояний между уступами. Некоторые модификации позволяют наносить разметку на поверхности заготовок. Инструмент применяется для измерения обрабатываемых деталей на механических и слесарных производственных участках, контроля выработки изнашиваемых поверхностей при проведении ремонта оборудования, благодаря простоте в освоении используется в домашних мастерских.

Устройство штангенциркуля и микрометра

Конструкция штангенциркуля

Представленный на рис. 1 штангенциркуль типа ШЦ-1 состоит из:

  1. Штанги.
  2. Рамки.
  3. Измерительной шкалы.
  4. Верхних губок.
  5. Нижних губок.
  6. Глубиномера.
  7. Шкалы нониуса.
  8. Зажимного винта.

Устройство штангенциркуля и микрометра

Выбор штангенциркуля для конкретной задачи определяется габаритами, конструктивными особенностями детали и требованиями к точности размеров. Инструменты различаются следующими параметрами:

  • Диапазоном измерений. Длина шкалы на штанге составляет от 125 до 4000 мм.
  • Точностью. Распространенные модификации имеют погрешность 0.1, 0.05, 0.02 и 0.01 мм.
  • Функционалом. Существуют штангенциркули с глубиномером и без него.
  • Количеством и формой мерительных поверхностей. Губки односторонних и двухсторонних инструментов бывают плоскими, заостренными или закругленными.
  • Конструкцией отсчетного устройства. Оно бывает нониусным, механическим часового типа или электронным.

Штангенциркули изготавливаются из износостойких инструментальных сталей, а их мерительные поверхности могут быть усилены твердосплавными напайками. Для разметки деталей на незаостренные губки устанавливают резцы (рис. 2), комплектующиеся державками и зажимными винтами.

Устройство штангенциркуля и микрометра

Порядок измерений

Инструмент и деталь нужно подготовить к работе: удалить загрязнения, свести губки вплотную и убедиться в том, что показания соответствуют «0». Для измерения наружного диаметра или линейного размера необходимо:

  • развести губки путем передвижения рамки;
  • сдвинуть до плотного прилегания к контрповерхостям;
  • зафиксировать положение рамки стопорным винтом;
  • вывести штангенциркуль для оценки полученных результатов.

Чтобы измерить внутренний размер, губки сводят в «0», а затем раздвигают до соприкосновения с контрповерхностями. Если конструктивные особенности детали позволяют увидеть шкалу, то показания считывают без фиксации и выведения.

Для измерения глубины отверстия:

  • перемещением рамки выдвигают глубиномер;
  • опускают его в отверстие до дна и прижимают к стенке;
  • перемещают штангу до упора в торец;
  • фиксируют стопорным винтом и выводят.

Точность результатов зависит от правильности позиционирования губок относительно детали. Например, при определении диаметра цилиндра штанга должна пересекаться или скрещиваться с его продольной осью под прямым углом, а при измерении длины – располагаться параллельно. В штангенциркулях типа ШЦ-2 и ШЦ-3 есть дополнительная рамка, которая подвижно соединяется с основной микрометрическим регулировочным винтом (рис.3). Такая конструкция упрощает позиционирование инструмента. При проведении замеров дополнительную рамку фиксируют на штанге, а положение основной регулируют вращением микрометрического винта.

Устройство штангенциркуля и микрометра

Считывание результатов

По нониусной шкале

Количество целых миллиметров отсчитывается от нулевого деления на рейке до нулевого деления нониуса. Если они не совпадают, то размер содержит доли миллиметра, соответствующие точности инструмента. Чтобы определить их, необходимо на нониусе отсчитать от нуля до штриха, совпадающего с риской на штанге, а затем умножить их количество на цену деления.

Устройство штангенциркуля и микрометра

На рисунке 4 показаны размеры: а – 0.4 мм, б – 6.9 мм, в – 34.3 мм. Цена деления нониуса 0.1 мм

По часовому индикатору

Количество целых миллиметров отсчитывают на штанге от нуля до последней риски, не скрытой под рамкой. Доли определяют по индикатору: номер деления, на котором остановилась стрелка, умножают на его цену.

Устройство штангенциркуля и микрометра

На рисунке 5 показан размер 30.25 мм. Цена деления индикатора 0.01 мм.

По цифровому табло

Здесь считать не нужно, размер отображается на дисплее.

Устройство штангенциркуля и микрометра

Для определения внутреннего размера, снятого инструментом с радиусными мерительными поверхностями (нижние губки на рис. 3), к показаниям на шкале добавляют их толщину, которая указана на неподвижной губке. Чтобы посчитать наружный размер, снятый штангенциркулем с резцами (рис. 2), их толщину отнимают от показаний на шкале.

Разметка

Обычный штангенциркуль с заостренными мерительными поверхностями справляется с базовыми разметочными операциями. Упирая одну губку в боковину детали, кончиком второй можно нанести черту на перпендикулярную ей поверхность. Линия получается равноудаленной от торца и копирует его форму. Чтобы начертить отверстие, нужно накернить его центр: углубление служит для фиксации одной из губок. Подобным образом можно использовать любой прием начертательной геометрии.

Читать также:  Набор резцов по дереву для токарного станка

Твердосплавные напайки и резцы оставляют заметные царапины на деталях из сталей твердостью выше 60 HRC. Существуют также узкопрофильные штангенциркули, разработанные исключительно для разметки.

Почему возникают ошибки при измерениях

Наиболее распространенные ошибки, снижающие точность результатов измерений исправным инструментом:

  • Чрезмерное давление на рамку вызывает перекос относительно штанги. Такой же эффект получается, если при измерении нижними губками сводить штангенциркуль за верхние.
  • Установка губок на галтели, фаски и скругления.
  • Перекосы при позиционировании.
  • Нарушение калибровки инструмента.

Первые три ошибки чаще всего возникают от недостатка опыта, и уходят с практикой. Последнюю нужно предотвратить на этапе подготовки к измерениям. Проще всего выставить «0» на электронном штангенциркуле: для этого там предусмотрена кнопка (на рис. 6 кнопка «ZERO»). Часовой индикатор обнуляется вращением винта, расположенного в его нижней части. Чтобы откалибровать нониус, отпускают винты крепления к рамке, передвигают его в нужное положение и снова фиксируют.

Деформации элементов штангенциркуля и износ мерительных поверхностей делают инструмент непригодным к использованию. Для снижения количества брака на производстве штангенциркули проходят периодическую поверку в метрологических службах. Для проверки точности инструмента и приобретения навыков в бытовых условиях можно измерять детали, размеры которых заранее известны: например, хвостовики сверл или кольца подшипников.

Инструмент, позволяющий измерить деталь как снаружи, так и внутри, называется штангенциркулем. Этот инструмент состоит из металлической штанги, с нанесенной на нее разметкой, рамки со шкалой нониуса, и верхней и нижней губки.

Этот прибор прост в обращении, и с ним справится даже ребенок, школьного возраста. Не говоря уже о профессионалах, которые работают с ним каждый день. Эти люди могут произвести вычисления по нему практически моментально. Как уже говорилось, прибор позволяет измерить два размера детали – наружный, с помощью нижних губок, и внутренний, с помощью верхних губок. Наружный размер детали определяется так: губки разводятся, деталь помещается между ними, губки сводятся и фиксируются винтом. Внутренний размер детали определяется с помощью введения в деталь верхних губок и разведения их до упора. Результат считывается по двум шкалам. Одна шкала находится на штанге, и ее шаг равен 0,5 мм, а вторая находится в нониусе, и ее шаг равен 0,02 мм. Это позволяет производить сверхточные замеры, необходимые для создания мелких деталей.

Существуют штангенциркули, в которых данные измерений выводятся на циферблат или цифровой индикатор. Это позволяет минимизировать время, затраченное на измерения.

Для того, чтобы штангенциркуль работал долго, нужно придерживаться правил его эксплуатации. Во время работы его нужно протирать смазочно-охлаждающей жидкостью, а после завершения замеров, все поверхности нужно покрыть тонким шаром технического масла. Хранить штангенциркуль необходимо в чехле.

Микрометр
Микрометр — это профессиональный измерительный инструмент, основным предназначением которого есть измерение изделий малого размера. Есть такие виды микрометра: ручные и настольные, рычажные, гладкие, проволочные, листовые, трубные, канавочные, призматические, зубомерные, резьбомерные и универсальные. Но, наиболее часто используется гладкий микрометр, который состоит из скобы с пяткой, трещетки, движущегося винта с точной резьбой и втулки-стебля, на которой размещены две шкалы. Верхняя шкала показывает размер детали в миллиметрах, нижняя шкала, в половинах миллиметра. А для подсчета сотых долей миллиметра нанесены деления на конической части барабана.

Деталь, которую необходимо измерить, нужно разместить между винтом и пяткой и зафиксировать. Трещоткой выполняется осевое усилие на деталь. Результаты измерений сначала считываются со шкалы стебля, а потом со шкалы барабана и складываются.

Микрометры производятся нескольких размеров, они позволяют измерять самые маленькие размеры 0-25 мм, а самый большой размер 500-600 мм. Причиной возникновения градации приборов, послужила сложность создания винта с точным шагом. Все приборы, измеряющие 25 мм и более, имеют установочные концевые меры. Это дает возможность выставить прибор на уровень нуля. Более скоростные приборы имеют цифровую индикацию и табло.
Чтобы прибор работал дольше, его необходимо правильно использовать и хранить. Нельзя измерять детали, укрытые металлической пылью, грубо обработанные детали и в окалинах. Также, не желательно измерять размеры нагретых деталей, это может способствовать неверным результатам.

Трещетку нужно вращать аккуратно, дабы не повредить винт. Для хранения микрометра лучше использовать деревянный футляр.

Для производства мелких деталей необходимы точные измерения, которые лучше производить на качественных измерительных инструментах надежной фирмы. Это очень важно для людей, работающих профессионально с этими приборами каждый день.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *