Что такое микрометрическая головка микрометра. Измерение деталей микрометрическим инструментом

МИКРОМЕТРЫ

Цель работы

1. Изучить устройство, принцип измерения и метрологические характеристики микрометрических инструментов.

2. Измерить деталь гладким микромером и дать заключение о годности детали.

МИКРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Микрометрические инструменты являются широко распространенными средствами измерений наружных и внутренних размеров, глубин пазов и отверстий. Принцип действия этих инструментов основан на применении пары винт – гайка. Точный микрометрический винт вращается в неподвижной микрогайке. От этого узла и получили название эти инструменты.

В соответствии с ГОСТ 6507 – 78 выпускаются следующие типы микрометров:

МК – гладкие для измерения наружных размеров;

МЛ – листовые с циферблатом для измерения толщины листов и лент;

МТ – трубные для измерения толщины стенок труб;

МЗ – зубомерные для измерения длины общей нормали зубчатых колес;

МВМ, МВТ, МВП – микрометры со вставками для измерения различных резьб и деталей из мягких материалов;

МР, МРИ – микрометры рычажные;

МВ, МГ, МН, МН2 – микрометры настольные.

Кроме перечисленных типов микрометров выпускаются микрометрические нутромеры (ГОСТ 10 – 75 и ГОСТ 17215 – 71) и микрометрические глубиномеры (ГОСТ 7470 – 78 и ГОСТ 15985 – 70).

Практически все выпускаемые микрометры имеют цену деления 0,01 мм. Исключение составляют микрометры рычажные МР, МР3 и МРИ, имеющие цену деления 0,002 мм. Диапазоны измерений гладких микрометров зависят от размеров скобы и составляют: 0 – 25, 25 – 50, …, 275 – 300, 300 – 400, 400 – 500, 500 – 600 мм

На рис.1,а,б показаны конструкция и схема гладкого микрометра. В отверстиях скобы 1 запрессованы с одной стороны неподвижная измерительная пятка 2 , а с другой – стебель 5 с отверстием, которое является направляющей микрометрического винта 4 . Микрометрический винт 4 ввинчивается в микрогайку 7 , имеющую разрезы и наружную резьбу. На эту резьбу навинчивают специальную регулировочную гайку 8 , которая сжимает микрогайку 7 до полного выбора зазора в соединении «микровинт – микрогайка». Это устройство обеспечивает точное осевое перемещение винта относительно микрогайки в зависимости от угла его поворота. За один оборот торец винта перемещается в осевом направлении на расстояние, равное шагу резьбы, т. е. на 0,5 мм. На микрометрический винт надевается барабан 6 , закрепляемый установочным колпачком – гайкой 9 . В колпачке – гайке смонтирован специальный предохранительный механизм 12 , соединяющий колпачок – гайку 9 и трещотку 10 , за нее и необходимо вращать барабан 6 при измерениях. Предохранительный механизм – трещотка, состоящий из храпового колеса, зуба и пружины, в случае превышения усилия между губками 500 – 900 сН отсоединяет трещотку 10 от установочного колпачка 9 и барабана 6 , и она начинает проворачиваться с характерным пощелкиванием. При этом микрометрический винт 4 не вращается. Для закрепления винта 4 в требуемом положении микрометр снабжен стопорным винтом 11 .

На стебле 5 микрометра нанесена шкала 14 с делениями через 0,5 мм. Для удобства отсчета четные штрихи нанесены выше, а нечетные – ниже сплошной продольной линии 13 , которая используется для отсчета углов поворота барабана. На коническом конце барабана нанесена круговая шкала 15 , имеющая 50 делений. Если учесть, что за один оборот барабана с пятьюдесятью делениями торец винта и срез барабана перемещают на 0,5 мм, то поворот барабана на одно деление вызовет перемещение торца винта, равное 0,01 мм, т.е. цена деления на барабане 0,01 мм.

При снятии отсчета пользуются шкалами на стебле и барабане. Срез барабана является указателем продольной шкалы и регистрирует показания с точностью 0,5 мм. К этим показаниям прибавляют отсчет по шкале барабана (рис.1,в ).

Перед измерением следует проверить правильность установки на нуль. Для этого необходимо за трещотку вращать микровинт до соприкосновения измерительных поверхностей пятки и винта или соприкосновения этих поверхностей с установочной мерой 3 (рис.1,а ).

Вращение за трещотку 10 продолжают до характерного пощелкивания. Правильной считается установка, при которой торец барабана совпадает с крайним левым штрихом шкалы на стебле и нулевой штрих круговой шкалы барабана совпадает с продольной линией на стебле. В случае их несовпадения необходимо закрепить микровинт стопором 11 , отвернуть на пол – оборота установочный колпачок – гайку 9 , повернуть барабан в положение, соответствующее нулевому, закрепить его колпачком – гайкой, освободить микровинт. После этого следует еще раз проверить правильность «установки на нуль».

К микрометрическим инструментам относятся также микрометрический глубиномер и микрометрический нутромер.

Микрометрический глубиномер (рис.2,а ) состоит из микрометрической головки 1 , запрессованной в отверстие основания 2 . Торец микровинта этой головки имеет отверстие, куда вставляют разрезными пружинящими концами сменные стержни 3 со сферической измерительной поверхностью. Сменные стержни имеют четыре размера: 25; 50; 75 и 100 мм. Размеры между торцами стержней выдержаны очень точно. Измерительными поверхностями в этих приборах являются наружный конец сменного стержня 3 и нижняя опорная поверхность основания 2 . При снятии отсчета необходимо помнить, что основная шкала, расположенная на стебле, имеет обратный отсчет (от 25 мм до 0).

Для настройки глубиномера опорную поверхность основания прижимают к торцу специальной установочной меры (рис.2,б ), которую ставят на поверочную плиту. Микровинт со вставкой с помощью трещотки доводят до контакта с плитой, фиксируют его стопором и далее проделывают те же операции, что и при настройке на нуль микрометра.

Измерение глубины отверстий, уступов, выточек и т.д. выполняют следующим образом. Опорную поверхность основания микрометрического глубиномера устанавливают на базовую поверхность детали, относительно которой измеряется размер. Одной рукой прижимают основание к детали, а другой вращают за трещотку барабан микрометрической головки до касания стержня с измеряемой поверхностью и пощелкивания трещотки. Затем фиксируют стопором микровинт и снимают отсчет со шкал головки. Микрометрические глубиномеры имеют пределы измерений от 0 до 150 мм и цену деления 0,01 мм.

Микрометрические нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров изделий в диапазоне от 50 до 6000 мм.

Они состоят из микрометрической головки (рис.3,а ), сменных удлинителей (рис.3,б ) и измерительного наконечника (рис.3,в ).

Микрометрическая головка нутромера несколько отличается от головки микрометра и глубиномера и не имеет трещотки. В стебель 6 микрометрической головки с одной стороны запрессован измерительный наконечник 7 , а с другой ввинчен микровинт 5 , который соединен с барабаном 4 гайкой 2 и контргайкой 1 . Наружу выступает измерительный наконечник микровинта 5 .

Зазор в соединении винт – гайка выбирается с помощью регулировочной гайки 3 , навинчиваемой на разрезную микрогайку с наружной конической резьбой. Установленный размер фиксируется стопорным винтом 9 . Для расширения пределов измерения в резьбовое отверстие муфты 8 ввинчиваются удлинители (рис.3,б ) и измерительный наконечник (рис.3,в ).

Удлинитель представляет собой стержень со сферическими измерительными поверхностями, имеющий точный размер в осевом направлении. Стержень не выступает за пределы корпуса, на обоих концах которого нарезана резьба. Пружина, расположенная внутри корпуса, создает силовое замыкание стержней между собой при свинчивании удлинителя с микрометрической головкой. На свободный конец удлинителя может быть навинчен другой удлинитель и т. д. до получения нутромера с требуемым пределом измерения. В последний удлинитель ввинчивается измерительный наконечник. В процессе измерения с деталью соприкасаются измерительный наконечник микровинта и измерительный наконечник удлинителя. При использовании нутромера с несколькими удлинителями необходимо помнить, что удлинители следует соединять в порядке убывания их размеров и микрометрическую головку соединить с самым длинным из них.

Микрометрический нутромер в сборе с измерительным наконечником устанавливают на нуль по установочной мере – скобе размером 75 мм (рис.3,г ). В случае неудовлетворительной настройки нуля ослабляют на пол – оборота контргайку 1 , поворачивают барабан до совпадения нулевой риски с продольной линией стебля, затягивают контргайку 1 и отпускают винт 9 . Затем проверяют правильность установки. После настройки нутромера на нуль его свинчивают с удлинителями для получения требуемого размера и приступают к измерениям.

Измерения внутренних размеров нутромером осуществляют следующим образом. Вводят инструмент в пространство между измерительными поверхностями (например, в отверстие). Устанавливают один измерительный наконечник нутромера на поверхность и вращают барабан головки до касания второго измерительного наконечника противоположной поверхности. В процессе измерения необходимо не только вращать барабан, но еще и покачивать собранный нутромер, измеряя диаметр в плоскости, перпендикулярной к оси отверстия и в плоскости осевого сечения. Наибольший размер в первом положении и наименьший размер во втором положении должны совпадать.

1. Цель работы.

2. Конструкция и метрологические характеристики гладкого микрометра. Как читаются показания микрометра при измерениях?

3. Эскиз детали с действительными размерами.

4. Оценка годности деталей.

Контрольные вопросы

1. Виды микрометрических инструментов.

2. Устройство микрометров.

3. Как снимать показания микрометра? Настройка микрометра на нуль.

4. Для чего служит трещотка?

5. Устройство микрометрического глубиномера.

6. Устройство микрометрического нутромера.

Литература

1. Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно – измерительных инструментов и приборов. – М.:Машиностроение, 1993.

2. Белкин И.М. Средства линейно – угловых измерений. Справочник. –М.:Машиностроение, 1987.

3. Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. –М.:Машиностроение, 1980.

Лабораторная работа №1

Тема: Измерение линейных величин.

Приборы и принадлежности: штангенциркуль, микрометр, измеряемые тела.

Нониус и микрометрический винт. Представим себе две линейки, сложенные вместе, как указано на рис. 1. Пусть цена деления (длина одного деления) верхней линейки равна l 1 , а цена деления нижней линейки - l 2 . Линейки образуют нониус, если существует такое число k, при котором

Kl 2=(k + 1)l 1 (1)

У линеек, изображенных на рис. 1, k = 4. Верхний знак в формуле (1) относится к случаю, когда деления нижней линейки длиннее делении верхней, т. е. когда l 2 > l 1 . В противоположном случае следует выбирать нижний знак. Будем для определенности считать, что L2 > L1. Величина

d= l2 – l 1 = l 1 /k =l 2 /(k + 1) (2)

называется точностью нониуса.

В частности, если L 1 = 1 мм, k =10 то точность нониуса. d = 0,1 мм. Как видно из рис. 1, при совпадении нулевых делений нижней и верхней шкал совпадают, кроме того, k-е деление нижней и (k+1) -е деление верхней шкалы, 2k-е деление нижней и 2(k+1) -е деление верхней шкалы и т. д.

Начнем постепенно сдвигать верхнюю линейку вправо. Нулевую деления линеек разойдутся и с начало совпадут первые деления линеек. Это случится при сдвиге l 2 -l 1 , равном точности нониуса d . при двойном сдвиге совпадут вторые деления линеек и т. д. если совпали m-е деления, можно, очевидно, утверждать, что их нулевые деления сдвинуты на md .

Высказанные утверждения справедливы в том случае, если сдвиг верхней линейки относительно нижней не превышает одного деления нижней линейки. При сдвиге ровно на деление (или несколько делений) нулевое деление верхней шкалы совпадает уже не с нулевым, а с первым (или n-м) делением нижней линейки. При небольшом дополнительном сдвиге с делением нижней линейки совпадает уже не нулевое, в первое деление и т. д.

В технических нониусах верхнюю линейку делают обычно короткой, так что совпадать с нижними может лишь одно из делений этой линейки. В дальнейшем мы всегда будем предполагать, что нониусная линейка является в этом смысле короткой.

Применим нониус для измерения длины тела А (рис.2). как видно из рисунка, в нашем случае длина L тела А равна

L = nl 2 + md (3)

(l 2 >l 1). Здесь n - целое число делений нижней шкалы, лежащих влево от начала верхней линейки, а m- номер деления верхней линейки, совпадающего с одним из делений нижней шкалы (в том случае, если ни одно из делений верхней линейки не совпадает в точности с делениями нижней, в качестве m берут номер деления, которое ближе других подходит к одному из делений нижней шкалы).

Часто подвижная часть нониуса (верхняя линейка на рис. 1) имеет более крупные деления, т. е. l 1 >l 2 . метод определения длины тела в этом случае рекомендуется найти самостоятельно.

Аналогичным образом можно строить не только линейные, но и угловые нониусы. Нониусами снабжаются штангенциркули (рис. 3), теодолиты и многие другие приборы.

При точных измерениях расстояний нередко применяют микрометрические винты - винты с малым и очень точно выдержанным шагом. Такие винты употребляются, например, в микрометрах (рис. 4). Один поворот винта микрометра передвигает его стержень на 0,5 мм. Барабан, связанный со стержнем, разбить на 50 делений. Поворот на одно деление соответствует смещению стержня на 0,01 мм. С этой точностью обычно и производятся измерения с помощью микрометра.

Микрометрический винт. Микрометр.

Микрометрический винт применяется в точных измерительных приборах (микроскоп, микрометр) и позволяет проводить измерения до сотых долей миллиметра. Микрометрический винт представляет собой стержень, снабженный точной винтовой нарезкой. Высота подъёма винтовой нарезки за один оборот называется шагом микрометрического винта. Микрометр (рис.4) состоит из двух основных частей: скоба В и микрометрический винт А. Микрометрический винт проходит через отверстия скобы с внутренней резьбой, против микрометрического винта на скобе имеется упор. На микрометрическом винте закреплен полный цилиндр (барабан) с делениями по окружности. При вращении микрометрического винта барабан скользит по линейной шкале, нанесенной на стебле.

Для того, чтобы микрометрический винт А передвинулся на 1 мм, необходимо сделать два оборота барабана С. Таким образом, шаг микрметриечского винта равен 0,5 мм. У того микрометра на барабане С имеется шкала, содержащая 50 делений. Так как шаг винта в =0,5 мм, а число делений барабана m =50, то точность микрометра

в/m = 0,5/50 = 1/100 мм (4)

Числовое значение измеряемого предмета находят по формуле

L = kв+ nв/m (5)

Длина измеряемого тела равно целому числу k мм масштабной линейки, n - деление нониуса, которое совпадает с любым делением масштабной линейки.

Измерение штангенциркулем и обработка результатов

измерения.

Штангенциркуль состоит из стальной миллиметровой линейки, с одной стороны, которая имеется неподвижная ножка. Вторая ножка имеет нониус и может перемещаться вдоль линейки. Когда ножки прикасаются, нуль линейки и нуль нониуса совпадает. Для того, чтобы измерить длину предмета, его помещают между ножками, которые двигают до соприкосновения с ножками предмета (без сильного нажима), и закрепляет винтом f. После этого делают отсчет по линейки и нониуса, вычисляют длину предмета по формуле (5).

Штангенциркулем измеряет высоту h и диаметр d цилиндра. Измерения производят следующим образом:

0. Цилиндр помещают между ножками В и Д штангенциркуля (слегка зажав ножки) и закрепляют винт.

1. измеряют длину, диаметр цилиндра и производят отсчет по шкале линейки числа целых k мм, расположенных слева от нулевого деления нониуса и числа делений n шкалы нониуса, совпадающего с любым делением шкалы масштабной линейки. По формуле (5) делают отсчет. Измерения повторить три раза, слегка поворачивая цилиндр между ножками.

2. Вычисляют абсолютные и относительные ошибки измерений. Результаты измерений и вычислений записывают в таблицу результатов.

Измерение микрометром и обработка результатов измерений.

8. Измеряемый предмет (толстую проволку или металлическую пластинку) помещают между упором Е и концом микрометрического винта А.

9. Находят значения k и n по шкале стебля Д и барабана С. по формуле (5) производят отсчет искомых величин.

10. Измерения диаметра проволки повторяют не менее пяти раз в различных местах.

11. Вычисляют абсолютную и относительную погрешность. Результаты измерения и вычислений записывают в таблицу.

Контрольные вопросы.

8 Что такое нониус? Как надо пользоваться с нониусом?

9 Для чего предназначен микрометр и штангенциркуль?

10 Расскажите принцип работы штангенциркуля?

11 Штангенциркуль чем отличается от микрометра?

12 Что называется шагом микрометра?

Лабораторная работа № 2

Поверка микрометра

Цель работы : изучить устройство и принцип действия микрометра; осуществить поверку микрометра.

К микрометрическим инструментам относятся микрометры, микрометрические нутромеры и микрометрические глубиномеры. Общим для всех микрометрических инструментов является наличие микрометрической головки, основные детали которой – микрометрический винт и гайка. Винт микрометрической головки имеет шаг резьбы 0,5 мм и изготовляется с высокой точностью. Точность отсчета всех микрометрических инструментов 0,01 мм.

Микрометры (рис. 3.8) предназначаются для измерения наружных размеров и состоят из скобы 1, в которой с одной стороны запрессована неподвижная пятка 2, а с другой – стебель 3. Полый стебель внутри имеет резьбу, куда ввинчивается микрометрический винт 4. К барабану привернут корпус трещотки 6 с трещоткой 7, ограничивающей усилие измерения (700 ± 200 г). Стопор 8 служит для закрепления винта в нужном положении. Величина перемещений микрометрического винта составляет 25 мм.

Указанная ранее точность микрометров (0,01 мм) достигается следующим образом. На стебле инструмента имеется основная шкала, на которой нанесены деления через каждые 0,5 мм (равные шагу резьбы винта, что обеспечивает перемещение скоса барабана на одно деление при одном полном обороте винта), и продольная риска вдоль образующей. Для удобства отсчета штрихи, соответствующие целым миллиметрам и полумиллиметрам, расположены по разные стороны продольной риски. Коническая часть барабана разделена на 50 частей. Поскольку за один оборот продольное пе­ремещение барабана составляет 0,5 мм, то цена его деления будет 0,5:50 = 0,01 мм.

Отсчет измеренного с помощью микрометра размера производится следующим образом: по положению скошенного края барабана определяют по основной шкале число целых миллиметров и полумиллиметров, к которому добавляют сотые доли миллиметра, соответствующие делению шкалы барабана, расположенному против продольной черты стебля.

Когда ни один из штрихов барабана не совпадает с продольной риской, обычно считают то деление, которое ближе к ней. В этом случае примерно можно оценить также тысячные доли миллиметра.

Перед замерами микрометр нужно проверить. Для этого вращают микрометрический винт за трещотку до соприкосновения контактных поверхностей стержня винта и пятки. При этом край барабана должен остановиться у первого деления шкалы стебля, а его нулевое деление – против продольной риски. В случае, если положение барабана не соответствует указанному, микрометр необходимо отрегулировать. Для этого, соединив контактные поверхности и застопорив микрометрический винт, отворачивают корпус трещотки, освобождая тем самым барабан, ставят барабан в нужное положение и, стараясь не сдвинуть винт, зажимают корпус. При необходимости регулировку повторяют несколько раз.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить описание лабораторной работы.

2. Используя пакет прикладных программ LAB4DOP, сдать коллоквиум по лабораторной работе.

3. Для посадок в соответствии с заданным вариантом (табл. 3.4) построить схемы расположения полей допусков отверстий и валов, указав на схемах предельные отклонения, взятые из табл. 3.2 и 3.3. Рассчитать наибольшие и наименьшие размеры заданных отверстий и валов, наибольшие и наименьшие зазоры и натяги, а также допуски посадок.

4. Сделать рабочие чертежи отдельных деталей и сборочные чертежи соединений, соответствующие заданным посадкам, указав на чертежах размеры и посадки условными обозначениями полей допусков и числовыми величинами предельных отклонений

5. Ознакомиться с устройством предложенных измерительных инструментов, научиться ими пользоваться.

6. Выполнить измерения размеров сопрягаемых деталей (по заданию преподавателя). По результатам измерений вычислить действительные значения зазоров и натягов и предложить варианты посадок. Результаты измерений и вычислений, а также обозначения предложенных посадок занести в табл. 3.5.

Таблица 3.4

Таблица 3.5

Примечание. Измерение размеров внешних поверхностей деталей (валов) произвести с помощью микрометра. Для измерений размеров внутренних поверхностей деталей (отверстий) использовать губки штангенциркуля, расстояние между которыми, соответствующее размеру отверстия, измерить с помощью микрометра.

1. Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Общие положения, расчетные формулы, необходимые для выполнения лабораторной работы.

4. Расчеты и графический материал к индивидуальному заданию.

5. Таблица с результатами измерений размеров деталей и значениями вычисленных зазоров и натягов, а также с предложенными вариантами посадок.

6. Выводы.

7. Литература.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какой размер называется номинальным размером детали?

2. Какой размер называется действительным размером детали?

3. Может ли номинальный размер быть больше (меньше) наибольшего (наименьшего) предельного размера?

4. Может ли действительный размер быть больше (меньше) наибольшего (наименьшего) предельного размера?

5. Может ли верхнее отклонение размера быть отрицательным?

6. Может ли нижнее отклонение размера быть положительным?

7. Что такое допуск размера?

8. От чего зависит величина допуска размера?

9. Что такое квалитет?

10. Что такое поле допуска размера?

11. Как может располагаться поле допуска размера относительно линии, соответствующей нулевым отклонениям?

12. Что такое посадка?

13. Может ли поле допуска вала располагаться над полем допуска сопряженного отверстия?

14. Какое сопряжение вала с отверстием называется посадкой с зазором?

15. Какое сопряжение вала с отверстием называется посадкой с натягом?

16. Какая посадка называется переходной?

17. Для какого размера задана более высокая точность выполнения: ø20Н7, ø45N6, ø100k8 ?

18. Сравните значения допусков размеров вала и отверстия в посадке ø45N7/h6.

19. В какой системе выполнены посадки ø30Н7/k6, ø25N7/h6 ?

ЛИТЕРАТУРА

5. Ванторин В.Д. Механизмы приборных и вычислительных систем. – М.: Высш. шк., 1985, с. 274 – 287.

6. Вопилкин Е.А. Расчет и конструирование механизмов приборов и систем. – М.: Высш. шк., 1986, с. 283 – 292.

7. Куркин В.И., Козинцов В.С. Детали механизмов радиоустройств. – М.: Высш. шк., 1988, с. 69 – 73.

8. Сурин В.М. Техническая механика: Учеб. пособие. – Мн.: БГУИР, 2004. – 292 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Микрометрические инструменты

К микрометрическим инструментам относятся гладкие микрометры, микрометрические нутромеры, глубиномеры, а также рычажные микрометры, которые предназначены для абсолютных измерений наружных и внутренних размеров, высот уступов, глубин отверстий и т. д.
Принцип действия этих инструментов основан на использовании винтовой пары (винт-гайка) для преобразования вращательного движения микровинта в поступательное перемещение.
Цена деления таких инструментов 0,01 мм .

Классическая конструкция микрометра включает скобу с запрессованной неподвижной пяткой и стеблем (иногда стебель присоединяют к скобе резьбой) . Внутри стебля с одной стороны имеется микрометрическая резьба с шагом 0,5 мм , а с другой – гладкое цилиндрическое отверстие, обеспечивающее точное направление перемещения микровинта.
На винт насажен барабан, соединенный с трещоткой. Трещотка имеет на торце односторонние зубья, к которым пружиной прижимается штифт, обеспечивающий постоянное усилие измерения. Стопорное устройство служит для закрепления винта в нужном положении.

Отсчетное устройство микрометрических инструментов состоит из двух шкал: продольной и круговой. Продольная шкала имеет два ряда штрихов, расположенных по обе стороны горизонтальной линии и сдвинутых один относительно другого на 0,5 мм . Оба ряжа штрихов образуют одну продольную шкалу с ценой деления 0,5 мм , равной шагу микровинта.
Круговая шкала обычно имеет 50 делений (при шаге винта Р = 0,5 мм ) .
По продольной шкале отсчитывают целые миллиметры и 0,5 мм , по круговой шкале – десятые и сотые доли миллиметра.

Конструкция микрометра впервые была запатентована французским изобретателем Жаном Лораном Палмером в 1848 году под названием «круговой штангенциркуль с круговым нониусом». Однако серийное производство микрометров началось лишь через несколько лет, - после посещения двумя американскими инженерами Д. Брауном и Л. Шарле Парижской выставки, где они увидели изобретение Ж. Палмера и организовали его серийным выпуск.

Микрометры – очень популярный инструмент для измерения наружных диаметров, толщин и т.п. Благодаря простой конструкции, удобству в обращении, быстроте в работе и достаточно высокой точности измерений, они – самые употребляемые цеховые инструменты для линейных измерений. Каждый станочник, слесарь, технолог и конструктор имеет собственный микрометр. Большое разнообразие конструкций, позволяющие измерять самые разные наружные поверхности делают их универсальными инструментами.
Изготавливают микрометры многие зарубежные и отечественные фирмы – Mitutoyo (Япония) , Tesa (Швейцария) , Carl Mahr (Германия) , Челябинский инструментальный завод (ЧИЗ) и Кировский инструментальный завод (КРИН) .

Качество современных микрометров очень высокое. Точный шлифованный винт, беззазорное соединение винта и гайки, твердосплавные торцевые измерительные поверхности обеспечивают плавное перемещение винта без биения торцевой поверхности. Применение нержавеющих сталей и термообработки обеспечивает антикоррозийные свойства инструмента, сопротивление износу и коррозии.
Положительной особенностью микрометров является соблюдение принципа Аббе , что существенно повышает точность измерения.

Современные микрометры, микрометрические инструменты и приборы подразделяются на две группы:
- механические микрометры со штриховой отсчетной шкалой;
- электронные микрометры с цифровым отсчетом.

Согласно ИСО 3611-2010 микрометры со штриховым отсчетом называют микрометрами с аналоговой индикацией, а микрометры с цифровым отсчетом называют микрометрами с цифровой индикацией.

Механический микрометр со штриховым отсчетом

Основным элементом микрометра является микрометрическая винтовая пара. С ее помощью поступательное перемещение измерительной поверхности (торца) микрометрического винта связано с поворотом отсчетного барабана. Один оборот барабана микровинта соответствует перемещению торца микровинта на один шаг резьбы винта. В большинстве конструкций шаг резьбы винта составляет 0,5 мм , а на барабан наносят 50 или 100 делений. Таким образом, цена деления отсчета составляет 0,01 или 0,05 мм . Резьба винта шлифуется на высокоточных станках. Микрометрическая пара в приборах оформлена в виде отдельного узла – микрометрической головки.

Микрометрическая головка входит в состав микрометров различного назначения, нутромеров, глубиномеров, различных стационарных приборов в качестве измерительного узла или узла, задающего точные перемещения, и т. п.

В головке микрометрический винт перемещается совместно с барабаном относительно стебля, жестко соединенного с микрометрической гайкой. Микрометрические головки обычно имеют две шкалы (рис.1): круговую для определения дробных долей оборота и линейную для определения числа полных оборотов микрометрического винта. Линейная шкала и продольный штрих нанесены на наружной поверхности стебля (или на гильзе, одеваемой на стебель) .
Цена деления линейной шкалы равна шагу винта, при шаге 0,5 мм наносятся две части шкалы с длиной деления 1,0 мм , сдвинутые друг относительно друга на 0,5 мм . Общая длина линейной шкалы определяется диапазоном измерительного перемещения микрометрического винта (обычно 25 мм) .
Круговая шкала нанесена на скосе барабана, торец которого является указателем линейной шкалы. Указателем круговой шкалы служит продольный штрих линейной шкалы.

Диаметр барабана выбран таким, чтобы длина деления была около 1 мм . Для отсчитывания дробных долей деления круговой шкалы в некоторых случаях применяют нониус, аналогичный нониусу штангенциркуля со считыванием без параллакса. Цена деления нониуса составляет 0,001 мм . Однако применение нониуса имеет смысл только в том случае, когда отсчитываемые доли деления меньше погрешности микрометрической передачи.

Для стабилизации измерительного усилия предусмотрено специальное устройство (трещотка, или фрикцион) , закрепленное на барабане. С помощью этого устройства на измерительной поверхности микрометрического винта создается усилие, лежащее для большинства случаев применения микрометрических головок в пределах 5-10 Н .

Микрометры являются универсальными инструментами для наружных измерений. Конструкция и метрологические характеристики микрометров определены .

Микрометр имеют скобу, в которую с одной стороны установлена микрометрическая головка, а с другой пятка, Конструкция микрометров предусматривает стопорное устройство для закрепления микрометрического винта. Измерительными поверхностями у микрометров являются параллельные плоскости торцов микрометрического винта и пятки, обычно имеющие диаметр 8 мм .

Для повышения точности измерений выпускают микрометры с диапазоном измерения до 100 мм с диаметром рабочих поверхностей (стебля и пятки) уменьшают до 6,5 мм . Для повышения износостойкости измерительные поверхности микрометров изготовляют из твердого сплава.
Скобы современных высокоточных микрометров выполняют с теплоизолирующим покрытием, чтобы уменьшить погрешности, вызываемые тепловым расширением при контакте с руками.

Для установки нулевого положения микрометры с нижним пределом измерений от 25 мм комплектуют установочными мерами. Цена деление большинства механических микрометров составляет 0,01 мм .
Выпускают также микрометры с ценой деления 0,05 мм и с нониусом с ценой деления 0,001 мм . Диапазон измерений микрометров до 1500 мм .

Микрометры для измерения диаметров более 500 мм (скобы) делают сварными из труб для облегчения и снабжают теплоизолирующими накладками. Микрометры снабжаются сменными наконечниками с приращением длины 25 мм .
Следует отметить, что измерение микрометрическим инструментами больших диаметров (более 500 мм) очень неудобная операция, требующая опыта и терпения.
Результат такого измерения не надежен.

Электронный микрометр с цифровым отсчетом

Несмотря на повсеместное распространение микрометров с штриховыми шкалами и нониусом, отсчет по двум штриховым шкалам и сложение их результатов неудобен, особенно при плохом зрении и недостаточном освещении. Поэтому появление электронных микрометров с цифровым отсчетом сделало процесс измерения значительно проще и удобнее, а в некоторых случаях и точнее.

Конструктивно электронный микрометр мало отличается от механического микрометра, но вместо штриховых шкал он снабжен инкрементным, как правило, емкостным преобразователем, небольшим электронным устройством и цифровым дисплеем.
Преобразователь аналогичен инкрементному преобразователю, применяемому в штангенциркуле. Он состоит из двух небольших дисковых пластин, на которых размещены изолированные друг от друга электроды. Один диск вращается вместе с винтом, второй неподвижен и удерживается шпонкой, расположенной вдоль винта. Оба диска перемещаются вместе с микровинтом на всю величину хода винта.

На скобе микрометра также расположен электронный микропроцессорный блок и цифровой дисплей с дискретностью показаний 0,01 или 0,001 мм . Высота цифр составляет 7-9 мм . На корпусе имеются две кнопки «вкл/выкл» и установка нуля. Установка нуля возможна как при сведенных пятках микрометра, так и любом месте диапазона измерения (например, для контроля партии одинаковых деталей) .

Некоторые модели имеют дополнительные функции, например, сортировка по размерам, кодовый выход на внешние устройства и т.д. Вся электронная система питается от небольшой литиевой батарейки, срок службы которой 1,5 года или 2000 часов.

Электронные микрометры выпускаются с диапазоном измерения до 300 мм и степенью защиты от IP40 – до IP65 по стандарту DIN EN 60529 и ГОСТ 14254-96 .

Кроме стандартных микрометров выпускают много специализированных моделей, например, для измерения толщины стенок труб со сферическими измерительными поверхностями, для измерения мягких материалов с измерительными поверхностями в форме дисков, для измерения среднего диаметра резьбы, для измерения длины общей нормали зубчатых колес с измерительными поверхностями в форме дисков, для измерения наружного диаметра многолезвийного инструмента и др.

Прогрешность при измерении микрометром

Суммарная погрешность измерения с помощью микрометра состоит из следующих составляющих:

• погрешностей микрометрической головки;
• отклонения от плоскостности и от параллельности плоских измерительных поверхностей винта и пятки (при различных углах поворота микрометрического винта и при его стопорении) . При эксплуатации микрометров отклонения от параллельности измерительных поверхностей винта и пятки приводят к различной погрешности для разных форм измеряемых деталей (плоских, цилиндрических, сферических) . Также различными будут деформации этих деталей под действием измерительного усилия;
• деформации скобы микрометра под действием измерительного усилия;
• погрешности установочных мер;
• существенной составляющей погрешности измерения микрометрами (особенно микрометрами больших размеров) является температурная погрешность, вызываемая как разностью температур измеряемой детали и микрометра, так и нагревом микрометра, а иногда и контролируемой детали, теплом рук контролера (для уменьшения последней погрешности в микрометрах для измерения размеров свыше 50 мм предусмотрены теплозащитные накладки) ;
• погрешность, возникающая у электронных микрометров из-за ошибок емкостного преобразователя.

Пределы допускаемой погрешности микрометров приведены в Таблице 1 . Указанные значения погрешностей установлены в зависимости от диапазона измерений.

Предел допускаемой погрешности микрометрической головки (при выпуске ее в качестве отдельного изделия) оговорен ГОСТ 6507-78 «Микрометры с ценой деления 0,01 мм . Технические условия» в виде предельной погрешности δ = ±4 мкм .
Правильно было бы нормировать погрешность расстояний между двумя любыми точками - амплитудную погрешность, как это предусмотрено рекомендациями ИСО 3611-1978 , так как механизм головки при установке барабана на нуль может занимать различные положения и при этом значение погрешности в каждой отдельной точке будет зависеть от положения нулевой точки.

Предельно допустимая погрешность G микрометра в любой точке диапазона измерений (25 мм) указана в Таблице 1 .

Таблица 1

МИКРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Микрометрические инструменты являются широко распространенными средствами измерений наружных и внутренних размеров, глубин пазов и отверстий. Принцип действия этих инструментов основан на применении пары винт-гайка. Точный микрометрический винт вращается в неподвижной микрогайке. От этого узла и получили название эти инструменты.

В соответствии с ГОСТ 6507-78 выпускаются следующие типы микрометров:

МК – гладкие для измерения наружных размеров;

МЛ – листовые с циферблатом для измерения толщины листов и лент;

МТ – трубные для измерения толщины стенок труб;

МЗ – зубомерные для измерения длины общей нормали зубчатых колес;

МВМ, МВТ, МВП – микрометры со вставками для измерения различных резьб и деталей из мягких материалов;

МР, МРИ – микрометры рычажные;

МВ, МГ, МН, МН2 – микрометры настольные.

Кроме перечисленных типов микрометров выпускаются микрометрические нутромеры (ГОСТ 10-75 и ГОСТ 17215-71) и микрометрические глубиномеры (ГОСТ 7470-78 и ГОСТ 15985-70).

Практически все выпускаемые микрометры имеют цену деления 0,01 мм. Исключение составляют микрометры рычажные МР, МР3 и МРИ, имеющие цену деления 0,002 мм. Диапазоны измерений гладких микрометров зависят от размеров скобы и составляют: 0-25, 25-50, …, 275-300, 300-400, 400-500, 500-600 мм

На рис.1,а,б показаны конструкция и схема гладкого микрометра. В отверстиях скобы 1 запрессованы с одной стороны неподвижная измерительная пятка 2 , а с другой - стебель 5 с отверстием, которое является направляющей микрометрического винта 4 . Микрометрический винт 4 ввинчивается в микрогайку 7 , имеющую разрезы и наружную резьбу. На эту резьбу навинчивают специальную регулировочную гайку 8 , которая сжимает микрогайку 7 до полного выбора зазора в соединении «микровинт-микрогайка». Это устройство обеспечивает точное осевое перемещение винта относительно микрогайки в зависимости от угла его поворота. За один оборот торец винта перемещается в осевом направлении на расстояние, равное шагу резьбы, т. е. на 0,5 мм. На микрометрический винт надевается барабан 6 , закрепляемый установочным колпачком-гайкой 9 . В колпачке-гайке смонтирован специальный предохранительный механизм 12 , соединяющий колпачок-гайку 9 и трещотку 10 , за нее и необходимо вращать барабан 6 при измерениях. Предохранительный механизм-трещотка, состоящий из храпового колеса, зуба и пружины, в случае превышения усилия между губками 500-900 сН отсоединяет трещотку 10 от установочного колпачка 9 и барабана 6 , и она начинает проворачиваться с характерным пощелкиванием. При этом микрометрический винт 4 не вращается. Для закрепления винта 4 в требуемом положении микрометр снабжен стопорным винтом 11 .

На стебле 5 микрометра нанесена шкала 14 с делениями через 0,5 мм. Для удобства отсчета четные штрихи нанесены выше, а нечетные - ниже сплошной продольной линии 13 , которая используется для отсчета углов поворота барабана. На коническом конце барабана нанесена круговая шкала 15 , имеющая 50 делений. Если учесть, что за один оборот барабана с пятьюдесятью делениями торец винта и срез барабана перемещают на 0,5 мм, то поворот барабана на одно деление вызовет перемещение торца винта, равное 0,01 мм, т.е. цена деления на барабане 0,01 мм.

При снятии отсчета пользуются шкалами на стебле и барабане. Срез барабана является указателем продольной шкалы и регистрирует показания с точностью 0,5 мм. К этим показаниям прибавляют отсчет по шкале барабана (рис.1,в ).

Перед измерением следует проверить правильность установки на нуль. Для этого необходимо за трещотку вращать микровинт до соприкосновения измерительных поверхностей пятки и винта или соприкосновения этих поверхностей с установочной мерой 3 (рис.1,а ).

Вращение за трещотку 10 продолжают до характерного пощелкивания. Правильной считается установка, при которой торец барабана совпадает с крайним левым штрихом шкалы на стебле и нулевой штрих круговой шкалы барабана совпадает с продольной линией на стебле. В случае их несовпадения необходимо закрепить микровинт стопором 11 , отвернуть на пол-оборота установочный колпачок-гайку 9 , повернуть барабан в положение, соответствующее нулевому, закрепить его колпачком-гайкой, освободить микровинт. После этого следует еще раз проверить правильность «установки на нуль».

К микрометрическим инструментам относятся также микрометрический глубиномер и микрометрический нутромер.

Микрометрический глубиномер (рис.2,а ) состоит из микрометрической головки 1 , запрессованной в отверстие основания 2 . Торец микровинта этой головки имеет отверстие, куда вставляют разрезными пружинящими концами сменные стержни 3 со сферической измерительной поверхностью. Сменные стержни имеют четыре размера: 25; 50; 75 и 100 мм. Размеры между торцами стержней выдержаны очень точно. Измерительными поверхностями в этих приборах являются наружный конец сменного стержня 3 и нижняя опорная поверхность основания 2 . При снятии отсчета необходимо помнить, что основная шкала, расположенная на стебле, имеет обратный отсчет (от 25 мм до 0).

Измерение глубины отверстий, уступов, выточек и т.д. выполняют следующим образом. Опорную поверхность основания микрометрического глубиномера устанавливают на базовую поверхность детали, относительно которой измеряется размер. Одной рукой прижимают основание к детали, а другой вращают за трещотку барабан микрометрической головки до касания стержня с измеряемой поверхностью и пощелкивания трещотки. Затем фиксируют стопором микровинт и снимают отсчет со шкал головки. Микрометрические глубиномеры имеют пределы измерений от 0 до 150 мм и цену деления 0,01 мм.

Микрометрические нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров изделий в диапазоне от 50 до 6000 мм.

Они состоят из микрометрической головки (рис.3,а ), сменных удлинителей (рис.3,б ) и измерительного наконечника (рис.3,в ).

Микрометрическая головка нутромера несколько отличается от головки микрометра и глубиномера и не имеет трещотки. В стебель 6 микрометрической головки с одной стороны запрессован измерительный наконечник 7 , а с другой ввинчен микровинт 5 , который соединен с барабаном 4 гайкой 2 и контргайкой 1 . Наружу выступает измерительный наконечник микровинта 5 .

Зазор в соединении винт-гайка выбирается с помощью регулировочной гайки 3 , навинчиваемой на разрезную микрогайку с наружной конической резьбой. Установленный размер фиксируется стопорным винтом 9 . Для расширения пределов измерения в резьбовое отверстие муфты 8 ввинчиваются удлинители (рис.3,б ) и измерительный наконечник (рис.3,в ).

Удлинитель представляет собой стержень со сферическими измерительными поверхностями, имеющий точный размер в осевом направлении. Стержень не выступает за пределы корпуса, на обоих концах которого нарезана резьба. Пружина, расположенная внутри корпуса, создает силовое замыкание стержней между собой при свинчивании удлинителя с микрометрической головкой. На свободный конец удлинителя может быть навинчен другой удлинитель и т. д. до получения нутромера с требуемым пределом измерения. В последний удлинитель ввинчивается измерительный наконечник. В процессе измерения с деталью соприкасаются измерительный наконечник микровинта и измерительный наконечник удлинителя. При использовании нутромера с несколькими удлинителями необходимо помнить, что удлинители следует соединять в порядке убывания их размеров и микрометрическую головку соединить с самым длинным из них.

Микрометрический нутромер в сборе с измерительным наконечником устанавливают на нуль по установочной мере-скобе размером 75 мм (рис.3,г ). В случае неудовлетворительной настройки нуля ослабляют на пол-оборота контргайку 1 , поворачивают барабан до совпадения нулевой риски с продольной линией стебля, затягивают контргайку 1 и отпускают винт 9 . Затем проверяют правильность установки. После настройки нутромера на нуль его свинчивают с удлинителями для получения требуемого размера и приступают к измерениям.

Измерения внутренних размеров нутромером осуществляют следующим образом. Вводят инструмент в пространство между измерительными поверхностями (например, в отверстие). Устанавливают один измерительный наконечник нутромера на поверхность и вращают барабан головки до касания второго измерительного наконечника противоположной поверхности. В процессе измерения необходимо не только вращать барабан, но еще и покачивать собранный нутромер, измеряя диаметр в плоскости, перпендикулярной к оси отверстия и в плоскости осевого сечения. Наибольший размер в первом положении и наименьший размер во втором положении должны совпадать.

Измерительные линейки, штангенинструмент и микрометрические инструменты

Измерительные линейки

Измерительные линейки (рис. 1.7) относятся к штриховым мерам и предназначены для измерения размеров изделий 14... 18 квалитетов точности прямым методом.

Они предназначены для измерений высот, длин, диаметров, глубин в различных отраслях промышленности, в том числе и в машиностроении. Их основное преимущество - простота конструкции, низкая стоимость, надежность и простота в измерении. Измерение производят прикладыванием линейки к измеряемому объекту, чаще всего совмещая нулевой штрих линейки с краем детали. Отсчет по шкале на другом краю детали дает искомый результат измерения. Но это не обязательно. Так, например, при измерении диаметра отверстия снимаются два показания: с одной стороны отверстия и с другой. Вычитая из большего значения меньшее, получаем размер диаметра.

Конструкции линеек однотипны. Они представляют собой металлическую полосу шириной 20...40 мм и толщиной 0,5... 1,0 мм, на широкой поверхности которой нанесены деления. Линейки изготавливают с одной или двумя шкалами, с верхними пределами измерений 150, 300, 500 и 1 000 мм и ценой деления 0,5 или 1 мм. Линейки с ценой деления 1 мм могут иметь на длине 50 мм от начала шкалы полумиллиметровые деления.

Рис. 1.7.

Допускаемые отклонения действительной общей длины шкалы линеек от номинального значения находятся в пределах +(0,10...0,20) мм в зависимости от общей длины шкалы, а отдельных подразделений- не более ±(0,05...0,10) мм.

Поверку (калибровку) линеек, т. е. определение погрешности нанесения штрихов, производят по образцовым измерительным линейкам, которые называются штриховыми мерами. Погрешность такого сравнения не превышает 0,01 мм.

Штангенинструмент

Предназначен для абсолютных измерений линейных размеров наружных и внутренних поверхностей, а также для воспроизведения размеров при разметке деталей.

К нему относятся штангенциркули (рис. 1.8), штангенглубино- меры и штангенрейсмасы.

Основными частями штангенциркуля являются штанга-линейка с делениями шкалы 1 мм и перемещающаяся по линейке шкала-нониус 5. По штанге-линейке отсчитывают целое число миллиметров, а по нониусу- десятые и сотые доли миллиметра.

По основной линейке 1 с неподвижными губками 2 перемещается рамка 3 с подвижными измерительными губками. Для плавного перемещения рамки по штанге-линейке предусмотрено микрометрическое устройство 7, состоящее из хомутика, зажима и гайки микрометрической подачи. На подвижной рамке установлен стопорный винт 4. Для измерения глубины отверстий пазов и других внутренних элементов деталей используется линейка глубиномера 6.

Для отсчета с помощью нониуса сначала определяют по основной шкале целое число миллиметров перед нулевым делением нониуса. Затем добавляют к нему число долей по нониусу в соответствии с тем, какой штрих шкалы нониуса ближе к штриху основной шкалы (рис. 1.8, г).

Основные типы нониусов (I-IV) представлены на рис. 1.9.

Основными характеристиками нониуса являются величина отсчета по нониусу (цена деления нониуса) а и модуль нониуса у, которые определяются по следующим формулам:

у =(l + i)/(ni),

где i - цена деления основной шкалы, мм; n - число делений нониуса; l - длина шкалы нониуса мм.

Рис. 1.8. :

а - типа ШЦ-1; б - типа ШЦ-П; в - типа ШЦ-Ш; г - отсчет по нониусу; 7 - штанга-линейка; 2 - измерительные губки; 3 - рамка; 4 - винт зажима рамки; 5 - нониус; 6 - линейка глубиномера; 7 - рамка микрометрической подачи

Наибольшее распространение получили нониусы с точностью отсчета 0,1; 0,05; 0,02 мм. Основные метрологические характеристики штангенинструментов, применяемых в машиностроении, представлены в табл. 1.2.

ГОСТ 166-89 предусматривает изготовление и использование трех типов штангенциркулей: ШЦ-1 с ценой деления 0,1 мм, ШЦ-П с ценой деления 0,05 мм и 0,1 мм, ШЦ-Ш с ценой деления 0,05 и 0,1 мм. Кроме того, на заводах применяют ранее изготовленные штангенциркули с ценой деления нониуса 0,02 мм, а также индикаторные штангенциркули с ценой деления индикатора 0,1; 0,05; 0,02 мм.

В штангу индикаторного штангенциркуля (рис. 1.10) вмонтирована зубчатая рейка 2, по которой перемещается зубчатое колесо 3 индикатора, закрепленного на рамке 1. Перемещение зубчатого колеса передается на стрелку индикатора, показывающую единицы, десятые и сотые доли миллиметра.

Для линейных измерений в последнее время применяют также штангенинструменты с электронным цифровым отсчетом (рис. 1.11). В этих приборах вдоль штанги также располагается многозначная мера, по которой отсчитывается величина перемещения подвижной рамки. В качестве многозначной меры используются фотоэлектрические или емкостные преобразователи. Большинство штангенинструментов с электронным отсчетным устройством имеют возможность представления результата измерения непосредственно на шкалу прибора либо на подключаемый к нему микропроцессор. Цена деления таких приборов составляет 0,01 мм.

(ГОСТ 162 - 90) (рис. 1.12) принципиально не отличаются от штангенциркулей и применяются для измерения глубины отверстий и пазов. Рабочими поверхностями штангенглубииомеров являются торцовая поверхность штанги-линейки 1 и база для измерений - нижняя поверхность основания 4. Для удобства отсчета результатов измерений, повышения точности и производительности контрольных операций в некоторых типах штангенглубииомеров вместо нониусной шкалы предусматривается установка индикатора часового типа с ценой деления 0,05 и 0,01 мм.

(ГОСТ 164-90) (рис. 1.13) являются основными измерительными инструментами для разметки деталей и определения их высоты. Они могут иметь дополнительный присоединительный узел для установки измерительных головок параллельно или перпендикулярно плоскости основания.

Рис. 1.9.

Рис. 1.10. : 1 - рамка; 2 - зубчатая рейка; 3 - зубчатое колесо

Конструкция и принцип действия штангенрейсмаса принципиально не отличаются от конструкции и принципа действия штангенциркуля. На заводах применяют штангенрейсмасы с индикаторным и цифровым отсчетом показаний. В первом случае вместо нониус - ной шкалы на подвижной рамке устанавливают индикатор часового типа с ценой деления 0,05 или 0,01 мм, а во втором - зубчатое колесо ротационного фотоэлектрического счетчика импульсов, которое находится в зацеплении с зубчатой рейкой, нарезанной на штанге прибора. За один оборот зубчатого колеса счетчик дает 1 000 импульсов, которые передаются цифровому показывающему или записывающему устройству. Погрешность измерения в этом случае может не превышать 10... 15 мкм.

Для измерения и контроля толщины зубьев зубчатых колес по постоянной хорде применяют штангензубомеры с нониусом по

Рис. 1.11.

Рис. 1.12. :

1 - штанга-линейка; 2 - рамка микрометрической подачи; 3 - нониус; 4 - основание

Рис. 1.13.

1 - штанга-линейка; 2 - рамка; 3 основание; 4 - державка; 5 - нониус

ТУ 2-034-773 - 84 (рис. 1.14) ШЗ-18 и ШЗ-36 с ценой деления 0,05 мм. Этими приборами измеряют зубчатые колеса с модулем с 1 по 18 и с 5 по 36 соответственно без ограничения диаметра делительной окружности, со степенями точности колес 11, 12.

Сама толщина зуба стандартом не нормируется, однако по этой величине путем пересчета можно определить величину смещения исходного контура зубчатой рейки, которая нормируется ГОСТ. При смещении исходного контура зубчатой рейки изменяется толщина зуба по постоянной хорде.

При угле зацепления 20° расстояние hc от постоянной хорды до окружности выступов hc = 0,7476т, а теоретическая толщина зуба по постоянной хорде Sc = 1,387т. На практике значения hc и Sc находят по заранее составленным таблицам.

Штангензубомер имеет две взаимно перпендикулярные штанги 1 и 4, по которым перемещаются две нониусные рамки 2 и 5.

Рамка 2 выполнена с упором 3, а рамка 5 - с губкой 6. При измерении толщины зуба упор 3 устанавливают по нониусу 2 на расчетное значение hc и затем накладывают прибор на проверяемый зуб. Губки 6 и 7 сдвигают и по нониусу 5 измеряют толщину зуба Sc.

Микрометрические инструменты

Предназначены для абсолютных измерений наружных и внутренних размеров, высот уступов, глубин отверстий и пазов и т.д. К ним относятся гладкие микрометры (рис. 1.15), микрометры со вставками, микрометрические глубиномеры, микрометрические нутромеры.

Принцип действия этих инструментов основан на использовании винтовой пары (винт-гайка) для преобразования вращательного движения микрометрического винта в поступательное. Основными частями микрометрических инструментов являются: корпус 1, стебель 3, внутри которого с одной стороны имеется микрометрическая резьба с шагом 0,5 мм, а с другой - гладкое цилиндрическое отверстие, обеспечивающее точное направление перемещения винта.

Рис. 1.14. :

1 и 4 - штанга; 2 и 5 - нониусная рамка; 3 - упор; 6 и 7 - губки

На винт 4 установлен барабан 5, соединенный с трещоткой 7, обеспечивающей постоянное усилие измерения (для микрометрических нутромеров трещотка не устанавливается). Стопор служит для закрепления винта в нужном положении.

Отсчетное устройство микрометрических инструментов (рис. 1.15, в) состоит из двух шкал: продольной 1 и круговой 2. По продольной шкале отсчитывают целые миллиметры и 0,5 мм, по круговой шкале - десятые и сотые миллиметра.

Основные метрологические характеристики микрометрических инструментов представлены в табл. 1.3.

Гладкие микрометры типа МК (ГОСТ 6507-90) (см. рис. 1.15) выпускают с различными пределами измерений - от 0 до 300 мм с диапазоном показаний шкалы 25 мм, а также 300...400, 400...500 и 500...600 мм.

Рис. 1.15. :

а - кинематическая схема; 6 - принципиальная схема; 7 - корпус; 3 - пятка неподвижная; 3 - стебель; 4 - винт микрометрический; 5 - барабан; 6 - гайка микрометрической пары; 7 - устройство стабилизации усилия измерений (трещотка); 8 - ось продольной шкалы; в - отсчетное устройство: 7 - продольная шкала; 3 - круговая шкала

Предельная погрешность микрометров зависит от верхних пределов измерения и может составлять от ±3 мкм для микрометров МК-25 до ± 50 мкм - для микрометров МК-500. Выпускают микрометры с цифровым отсчетом всего результата измерения. Отсчетное устройство в таких микрометрах действует по механическому принципу.

(ГОСТ 7470 - 92) (рис. 1.16) предназначен для абсолютных измерений глубин отверстий, высот выступов и т.д. Он имеет стебель 3, закрепленный на траверсе 4 с помощью гайки фиксации 6. Одной измерительной поверхностью является нижняя плоскость траверсы 4, другой - плоскость микрометрического винта, соединенного с подвижной пяткой 5. Микровинт вращается трещоткой 1, соединенной с барабаном 2. В комплект микрометрического глубиномера входят установочные меры с плоскими измерительными торцами.

(ГОСТ 10-88) (рис. 1.17) предназначен для абсолютных измерений внутренних размеров. При измерении измерительные наконечники приводят в соприкосновение со стенками проверяемого отверстия. Микрометрические нутромеры не имеют трещоток, поэтому плотность соприкосновения определяется на ощупь. Установка нутромера на нуль выполняется либо по установочному кольцу, либо по блоку концевых мер с боковиками, устанавливаемых в струбцину.

Микрометрические нутромеры типа НМ выпускают с пределами измерений 50...75, 75... 175, 75...600, 150... 1 250, 800...2 500, 1 250...4000, 2500...6000 и 4000... 10000 мм. При необходимости увеличения пределов измерений используют удлинители.

Для выбора удлинителей от проверяемого размера отнимают нижний предел измерений микрометрической головки с наконечником. Затем выбирают удлинители по размерам, обеспечивающим их наименьшее количество (от наибольшего к наименьшему) . Сумма нижнего предела измерений микрометрической головки с наконечником и удлинителями должна быть меньше требуемого размера, но не более чем на разность между пределами измерения микрометрической головки.

Микрометрические инструменты применяют также для специфических видов контроля параметров сложных деталей. Так, микрометр со вставками (резьбовой микрометр) (рис. 1.18, а) применяют для измерения среднего диаметра резьбы, микрометрический нормалемер (рис. 1.19) - для измерения колебания длины общей нормали зубчатых колес.

Резьбовой микрометр имеет в неподвижной пятке 1 и микрометрическом винте 4 отверстия, в которые устанавливают сменные призматические 2 и конические 3 вставки (рис. 1.18, б).

Рис. 1.16. :

1 - трещотка; S - барабан; 3 - стебель; 4- траверса; 5 - подвижная пятка; 6 - гайка фиксации

Рис. 1.17. :

1 - неподвижный наконечник; 2 - удлинитель (головка индикаторная); 3 - микрометрическая головка

Для измерения метрических и трапецеидальных резьб предназначено по восемь пар вставок, а для измерения дюймовых резьб - шесть пар вставок. Для компенсации изменения длины вставок барабан изготавливают раздвижным: он состоит из двух частей 5 и 7, стягиваемых гайкой 6. При измерении резьбы поверхности вставок приводятся в соприкосновение с профилем резьбы (рис. 1.18, в). Погрешность измерения резьб (до Мб) составляет 0,04...0,05 мм. Для крупных шагов наибольшие погрешности достигают 0,15 мм, а при измерении с установкой по резьбовому калибру - 0,10 мм.

Рис. 1.18. :

а - схема; б - сменные вставки; в - принцип измерений; 7 - неподвижная пятка; 2 - призматическая вставка; 3 - коническая вставка; 4 - микрометрический винт; 5 и 7 - раздвижные части барабана; 6 - гайка

Рис. 1.19. Микрометрический нормалемер

Микрометрический нормалемер в неподвижной пятке и микрометрическом винте имеет две охватывающие параллельные тарельчатые губки, которые при измерении входят во впадины зубчатого колеса.