4 . Технические измерения

4.1. Линейные измерения

Меры длины концевые плоскопараллельные. Широко используются плоскопараллельные концевые меры длины в форме прямоугольного параллелепипеда с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями. Меры выпускаются по ГОСТу 9038 - 90 из стали марок X, ШХ15, ХГ, 12ХГ и из твердого сплава, а также из кварца классов точности 00; 01; 0; 1; 2; 3. Допуски на размер в зависимости от класса точности находятся в пределах от 0,06 до 1 мкм, а на плоскостность – от 0,05 до 1 мкм. Шероховатость измерительных поверхностей должна быть Rz  0,063 мкм.

За длину l концевой меры принимают длину перпендикуляра, опущенного из данной точки измерительной поверхности концевой меры на ее противоположную поверхность (рис. 4.1, а). Наибольшая по абсолютному значению разность между длиной меры в любой точке и ее номинальной длиной, которая маркируется на боковой поверхности меры (рис. 4.1, 6), составляет отклонение длины меры. Разность между наибольшей и наименьшей длинами определяет отклонение от плоскопараллельности.

М

Рис. 4.1. Плоскопараллельные концевые меры длины: 1 – винт; 2 – гайка; 3 – планка державки; 4 – стабилизтор; 5- притертый блок; 6 – вкладыш державки; 7 – боковики; 8 – державка

еры поставляются в наборах и россыпью по заказам. Градация: 0,001; 0,005; 0,01; 0,5; 1; 10; 25; 50; 100 мм. Используя свойство притираемости, обеспечивающее прочное сцепление концевых мер, их можно собирать в различные блоки (рис. 4.1, б). Блок следует составлять из возможно меньшего количества мер. Для закрепления блоков мер и удобного пользования при наружных и внутренних измерениях, для проведения точных разметочных работ выпус-

каются наборы принадлежностей к плоскопараллельным концевым мерам типа ПК-1, ПКО-1, ПК-2 и ПК-3 (ГОСТ 4119 - 76).

По допустимой погрешности измерения, допуску на плоскопараллельность и результатам поверки определяют разряд меры. По ГОСТу 166 – 75 предусмотрено пять разрядов (1, 2, 3, 4, 5).

В некоторых случаях измерительные поверхности концевых мер длины выполнены цилиндрическими или сферическими.

Меры длины штриховые. К штриховым мерам длины относятся: брусковые (ГОСТ 12069 - 90), ленточные рулетки (ГОСТ 7502 - 98), линейки измерительные металлические (ГОСТ 427-- 75), складные металлические метры, объект-микрометры, стеклянные штриховые линейки и шкалы.

Брусковые штриховые меры длины применяются для непосредственных измерений в качестве шкал приборов и станков, а также как образцовые для поверки измерительных приборов линейных измерительных преобразователей. Брусковые меры выполняются одно- и многозначными. Однозначные меры имеют два штриха, расстояние между которыми определяет длину меры, многозначные - шкалу штрихов с деци-, санти- и миллиметровыми интервалами. Некоторые меры имеют интервалы между штрихами 0,1 или 0,2 мм. В этом случае в комплект входят лупы с увеличением не менее 7^х. Меры изготовляются из инвара, оптического стекла и стали.

По ГОСТу 12069 – 90 предусмотрено девять типов поперечного сечения брусковых мер классов точности 0, 1, 2, 3, 4, 5.

В зависимости от условий аттестации штриховые меры длины могут быть 1, 2 и 3-го разрядов.

Измерительные металлические рулетки выполняются из инвара, нержавеющей стали и светлополированной стальной ленты длиной 1, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100 м. Они выпускаются 2-го и 3-го классов точности. Допускаемые отклонения действительной длины миллиметровых делений рулеток должны быть не более ±0,15 и ±0,20 мм, сантиметровых - не более ±0,20 и ±0,30 мм, дециметровых и метровых - не более ±0,30 и ±0,40 мм для 2-го и 3-го классов точности соответственно.

Измерительные металлические линейки изготовляются из стальной пружинной термообработанной ленты со светлополированной поверхностью длиной до 1 м и с ценой деления 1 мм.

Складные металлические метры изготовляются длиной 1 м и состоят из 10 стальных упругих пластин, соединенных шарнирно. Металлические измерительные линейки должны иметь отклонения между любыми штрихами не более ±0,10 мм для линеек длиной до 300; ±0,15 мм - для линеек длиной от 300 до 500 мм и ±0,20 мм - для линеек длиной от 500 до 1000 мм.

Объект-микрометры вставляются в микроскопы для определения увеличения. Они представляют собой металлическую оправу длиной 76, шириной 76 и толщиной 2 мм. В центр оправы вклеена стеклянная пластина со шкалой, имеющей интервалы между делениями 0,01.

Стеклянные штриховые линейки имеют пять интервалов по 25 мм общей длиной 125 мм. Интервал 60 - 61 мм имеет 10 делений через 0,1 мм.

Ш ирина штрихов - 0,006 мм; допускаемое отклонение на расстоянии между любыми штрихами ± 0,002 мм; точность аттестации не ниже 0,0005 мм.

Линейка применяется для поверки инструментальных микроскопов.

Шкалы стеклянные. Существуют несколько типов: штриховые, шкалы с крестом, шкалы с крестом и контрольными штрихами. Стеклянные шкалы применяют для поверки измерительных микроскопов, компараторов и проекторов.

Ш

Рис. 4.2. Штангенциркули: а – ШЦ-I; б – ШЦ-II; в – ШЦ-III: 1 – губки для внутренних измерений; 2 – рамка; 3 – винт; 4 – штанга; 5 – ножка глубиномера; 6 – нониус; 7 – губки для наружных измерений; 8 – разметочные губки; 9 – микроподача; 10 – винты для крепления нониуса; 11 – пружина

тангенинструменты представляют собой две измерительные губки, одна из которых связана с направляющей штангой, имеющей основную шкалу, а другая - с подвижной рамкой, не-сущей нониус. Принцип действия нониуса осно-

ван на совмещении штрихов основной шкалы и шкалы нониуса. К штангенинструментам относятся штангенциркули, штангенрейсмасы (штангенвысотомеры), штангенглубиномеры, штангензубомеры.

Штангенциркули выпускаются нескольких типов: ШЦ-1 - двусторонние с глубиномером (рис. 4.2, а); ШЦТ-I – односторонние из твердого сплава; ШЦ-II - двусторонние (рис. 4.2, б); ШЦ-III - односторонние (рис. 4.2, в).

Ф

Рис. 4.3. Штангенциркуль со стрелочным

отсчетным устройством

ирмами "Теза" (Швейцария), "Маузер" (ФРГ) и рядом других зарубежных фирм выпускается штангенциркуль со стрелочным отсчетным устройством с ценой деления 0,01 и 0,02 мм (рис. 4.3).

Г лубиномер 3 и рамка 2 жестко связаны с зубчатой рейкой 4, передающей движение через трибку 6 стрелке 1 отсчетного устройства 5.

Штангенрейсмасы и штангенглубиномеры. Штангенрейсмасы (штангенвысотомеры) (рис. 4.4, а) предназначены для измерения высот и разметочных работ. Штангенглубиномеры (рис. 4.4, 6) предусмотрены для измерения глубин отверстий и пазов, а также для измерения выступов.

Микрометрические приборы. К микрометрическим приборам относятся микрометры гладкие (рис. 4.5, а), рычажные (рис.

4

Рис. 4.4. Штангенрейсмас (а) и штангенглубиномер (б): 1 – основание; 2 – измерительная ножка; 3 – штанга; 4 – рамка с микрометрической подачей; 5 – нониус; 6 – рамка с нониусом; 7 – разметочная ножка

.5, д), зубомерные (см. рис. 4.49, V), нутромеры (рис. 4.6), глубиномеры (рис. 4.7). Некоторыми зарубежными фирмами выпускаются микрометры с цифровым отсчетом (рис. 4.5, г). Существует также ряд специальных измерительных средств, оснащенных микрометрической головкой.

У микрометрических нутромеров (рис. 4.6) в микрометрическую головку запрессована неподвижная пятка 1; подвижная пятка 6 соединена

с микровинтом 5, который крепится в исходном положении стопором 4. Пятки выполнены из твердого сплава и имеют сферические поверхности. К нутромерам с диапазоном измерения от 150 до 6000 мм прикладываются удлинители, которые навинчиваются на резьбу стебля 3, защищенную колпачком 2.

Р ычажно-зубчатые приборы. К ним относятся: головки измерительные; скобы с отсчетным устройством; глубиномеры, стенкомеры, толщиномеры и нутромеры индикаторные. На базе измерительных головок создано большое количество различных специальных измерительных приспособлений и приборов.

Рис. 4.5. Микрометрические приборы: а – гладкий; б –вставка для мягких материалов; в – вставки для резьбовых микрометров; г – микрометр с цифровым отсчетом; д – рычажный микрометр: 1- корпус; 2 – микрометрический винт; 3 – стопор; 4 – стебель; 5 – барабан; 6 – храповой механизм; 7 – гайка; 8 – подвижная пятка; 9 – цифровой отсчет; 10 – арретир; 11 – теплоизолирующая накладка; 12 – пятка; 13 – шкала; 14 – труба; - 15 – сектор; 16 и 17 – рычаги; 18 – направляющие; 19 – пружина; 20 – контакт

Р ычажно-зубчатые измерительные головки в большинстве случаев имеют общий принцип построения. Технические характеристики приведены в [42].

Н

Рис. 4.6. Микромертический

нутромер

а рис. 4.8, а приведена кинематическая схема индикатора часового типа ИЧ-2, а на рис. 4.9 - рычажно-зубчатая измерительная головка 1ИГ. Существуют индикаторные головки с цифровым (электронным) отсчетом показаний (рис. 4.10).

Рис. 4.7. Микрометрический глубиномер: 1 – корпус; 2 – микрометрический винт; 3 – стопор; 4 – стебель; 5 – барабан; 6 – храповой механизм

Рис. 4.8. Кинематическая схема индикатора часового типа: 1 – зубчатая рейка стержня; 2 – пружина; 3 – шестерня z=100; 4 – реечный триб; 5 – стрелка; 6 – стрелочный триб; 7 – шкала; 8 – зубчатое колесо; 9 – пружинный волосок

Рис. 4.10. Индикатор с цифровым отсчетом

П

Рис. 4.9. Рычажно-зубчатая измерительная головка 1ИГ: а – схема; б – общий вид: 1 – измерительный стержень; 2 – рычажок для арретирования; 3 – рычаг; 4 триб; 5 – рычаг; 6 – спиральная пружина; 7 – пружина; 8 – направляющие втулки; 9 – указатели допуска; 10 - втулка

риборы с рычажно-зубча-тыми механизмами. Рычажно-зубчатые головки и механизмы применяются в качестве отсчетных устройств в универсальных измерительных приборах в многомерных и переналаживаемых приспособлениях, на станках.

По ГОСТу 11098 - 75 выпускаются скобы с отсчетным устройством типа СИ, оснащенные измерительными головками, и типа СР - со встроенным в корпус отсчетным устройством. По ГОСТу 11358 – 89 выпускаются индикаторные толщиномеры настольного типа ТН и ручные – типа ТР; по ГОСТу 7661 – 67 изготавливаются глубиномеры; по ГОСТу 11358 – 89 –

стенкомеры; по ГОСТу 868 – 82, ГОСТу 9244 – 75 – индикиторные нутромеры.

Н

Рис. 4.11. Схема индикаторного

нутромера

а рис 4.11, а приведена схема индикаторного нутромера для измерения отверстий свыше 18 мм. Внутри трубки 5 перемещается шток 4, на который через рычаг 3 действует подвижная пятка, контактируемая с измеряемым кольцом 7, вторая пятка 6 - неподвижная. Шток 4 соединен со штоком измерительной головки 2. В нутромерах для измерения диаметров отверстий менее 18 мм нижний конец штока 4 выполнен в виде конуса, который действует на подвижные пятки, шарики или подпружиненные сферические поверхности разжимной цанги 8 (рис. 4.11, б).

П ружинные измерительные приборы. В пружинных приборах используются упругие передаточные

(

Рис. 4.12. Пружинная измерительная головка микрокатора: 1 – втулка; 2 – измерительный стержень; 3 – литой каркас; 4 – передняя крышка; 5 – скрученная лента; 6, 13, 14, 20 и 22 – винты; 7 – задняя крышка; 8 – винтовая пружина; 9 хомутик для регулирования усилия; 10 – винт; 11 – плоская пружина; 12 – неподвижная упругая пластинка; 15 и 16 – планки; 17 стеклянная стрелка; 18 – масляный демпфер; 19 – шеллачный шарик; 21 – упругий треугольник

измерительные) механизмы, не имеющие пар с внешним трением. Применение плоских пружин и мембран взамен обычных опор скольжения и вращения обеспечивает их надежную работу в условиях скопления пыли и большой влажности. В пружинных передачах приборов для преобразования малых перемещений измерительного наконечника в значительно большие перемещения указателя используют плоские, прямые, изогнутые или скрученные упругие металлические ленты. Цена деления шкал измерительных головок находится в пределах 0,02 – 10 мкм.

В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются микрокаторы типа ИГП, микаторы типа ИПМ, миникаторы типа ИРП и оптикаторы типа 15301.

Базовой моделью пружинных приборов является измерительная пру-