Универсальные средства технических измерений
Механические измерительные приборы и инструменты.Механические измерительные приборы и инструменты подразделяют на пять разновидностей: 1)бесшкальные инструменты, 2)штангенинструменты, 3)измерительные головки, 4)микрометрические инструменты, 5)зубчато-рычажные приборы.
Бесшкальные инструменты. К ним относятся лекальные и поверочные линейки (ГОСТ 8026—75), предназначенные для контроля отклонений от прямолинейности на просвет или посредством щупа с собственным отклонением от прямолинейности от 0,6 (класс 0; 50 мм) до 3 мкм (класс 1; 500 мм); синусные линейки (ГОСТ 4046—80) для косвенных измерений наружных углов до 45° с погрешностью от +5" до ±15"; шаблоны с выпуклым и вогнутым радиусами (ГОСТ 4126—82) для контроля на просвет с предельными отклонениями от +20 до +40 мкм; щупы (ГОСТ.882—75) для контроля зазоров по вхождению лезвий разных толщин; угольники поверочные 90° (ГОСТ 3749—77) для контроля прямых углов на просвет; поверочные плиты (ГОСТ 10905—86) для контроля отклонений от плоскостности по краске; образцы шероховатости поверхности (ГОСТ 9378—75) для визуального контроля шероховатости поверхности деталей.
Штангенинструменты. Штангенинструмент представляет собой две измерительные поверхности (губки), между которыми устанавливается размер, одна из которых (базовая) составляет единое целое с линейкой (штангой), а другая соединена с двигающейся по линейке рамкой. На линейке наносятся через 1 мм деления, на рамке устанавливается или гравируется нониус. В целях повышения надежности штангенинструменты изготовляют из материалов, не подвергающихся коррозии с высокой износостойкостью, для чего используют закаленные стали, хромирование и армирование рабочих поверхностей твердым сплавом. Выпускают несколько видов и типоразмеров с размером отсчета 0,05 и 0,1 мм.
В зависимости от назначения и конструктивных особенностей штангенинструменты разделяют на штангенциркули для измерений наружных и внутренних размеров; штангенглубиномер для измерений глубин пазов и высот уступов; штангензубомер для измерений толщины зуба шестерни; угломер с нониусом для измерений наружных и внутренних углов.
Измерительные головки. Под измерительной головкой понимают механические отсчетные устройства, преобразующие малые перемещения измерительного наконечника в большие перемещения стрелки и имеющие шкалу, по которой отсчитывают величины перемещения наконечника.
В качестве отдельного прибора эти головки не используют, их устанавливают в устройствах для отсчета перемещений. Поэтому измерительные головки еще называют «отсчетными головками». Головки при измерении устанавливают в универсальные приспособления — штативы и стойки.
По принципу действия измерительные головки подразделяют на пружинные (ГОСТ 6933—81); рычажно-зубчатые (ГОСТ 18833—73; ГОСТ 9696—82); рычажные. Измерительные головки устанавливают на стойки или штативы (ГОСТ 10197—70).
Пружинными измерительными головками называют головки, в которых передаточным механизмом являются упругие элементы (пружина плоская или свернутая, торсионный вал) и используются их упругие свойства. Стандартизованы измерительные головки с механизмом в виде свернутой пружины. На базе пружинного механизма головки изготавливают в основном четырех видов: головки пружинные (микрокаторы); головки измерительные пружинно-оптические (оптикаторы); головки измерительные пружинные малогабаритные (микаторы) и головки измерительные рычажно-пружинные (миникаторы).
К рычажно-зубчатым головкам относят: головки с зубчатым механизмом (индикатор часового типа); рычажно-зубчатые индикаторы с изменяемым положением измерительного рычага относительно корпуса для измерений отклонений формы и расположения;
многооборотный индикатор для относительных измерений наружных размеров; скобы с отсчетным устройством — рычажная и индикаторная скоба; индикаторный глубиномер; индикаторный толщиномер для измерений толщин; индикаторный нутромер и нутромеры с ценами делений 1 и 2 мкм; рычажно-зубчатые измерительные головки осевого и бокового действия — для относительных измерений наружных размеров и отклонений формы и расположения; устройство информационно-измерительное цифровое со струнным преобразователем для измерения линейных размеров.
Микрометрические инструменты. У микрометров измерительным элементом служит шпиндель, имеющий резьбу с очень точном шагом. Осевое перемещение шпинделя для полных оборотов отчитывается при помощи штрихов, нанесенных на стебле, а для отсчета долей оборота служат радиальные штрихи, нанесенные на барабане микрометра.
Форма выполнения микрометров различна и в основном зависит от конструкции его корпуса (скобы), который, собственно, и носит название измерительного инструмента. Шаг резьбы шпинделя для метрических микрометров равен 0,5 или 1 мм. У микрометров с шагом 0,5 мм измерительный барабан имеет 50 штриховых делений. У микрометров с шагом 1 мм барабан имеет 100 штриховых делений, чтобы можно было отсчитать 0,01 мм. Длина шпинделя рассчитывается исходя из пределов измерения по шкале инструмента 25 мм. Избегают применения шпинделей большой длины вследствие трудности выполнения микровинтов с точным шагом по всей его длине.
Барабан или гильза могут переставляться, поэтому микрометр может легко устанавливаться на ноль. Гайка шпинделя обычно регулируется. Для жесткой установки измерительного шпинделя служит зажимное устройство. Чтобы всегда измерять с одним и тем же усилием, измерительный шпиндель снабжен храповиком или фрикционной муфтой (трещоткой). Микрометрический измерительный инструмент может быть встроен в различного вида скобы, измерительные приборы, приспособления.
К микрометрическим инструментам относят ручные микрометры, микрометрические глубиномеры и нутромеры (ГОСТ 6507—90; ГОСТ 4380—86; ГОСТ 7470—78); головки микрометрические (ГОСТ 6507—90); микрометры настольные; микрометры рычажные (ГОСТ 4381—87); микрометры окулярные.
Микрометры для наружных измерений имеют скобу, размер которой соответствует измеряемой длине и изменяется ступенями через 25 мм.
Микрометры для внутренних измерений выполняют с губками или в виде штихмасов. Микрометрические штихмасы имеют на обоих концах закругленные измерительные поверхности, которые прилегают к изделию только в одной точке. Они снабжаются удлинителями (от 25 мм) с интервалом 25 мм так, что один микрометрический инструмент с набором удлинителей имеет большие пределы измерения (от 100 до 500 мм). Для измерения глубин и уступов служат микрометрические глубиномеры, у которых микрометрическая головка установлена в траверсе, контактирующая плоская поверхность которой расположена перпендикулярно оси.
Оптические приборы.Действие оптических (оптико-механических) приборов основано на использовании световой энергии.
С помощью приборов, дающих действительное изображение предмета и имеющих в плоскости изображений пластинки с делениями или перекрестием, можно производить измерения двояким путем.
1. Оптическая система вместе с жестко с ней связанной штриховой пластинкой может перемещаться относительно предмета. Точность визирования в основном обусловливается увеличением, даваемым микроскопом. Величина перемещения измерительного прибора равняется измеряемому размеру изделия. Погрешность при измерении этого перемещения входит целиком в результат измерения. Определение масштаба изображения в этом случае не обязательно.
2. Оптическая система неподвижна; штриховая пластина либо перемещается в плоскости изображения предмета относительно самого изображения, либо имеет шкалу. Средством измерения является оптическая система. Точность визирования (контакта) с измеряемой поверхностью та же, что и в первом случае. Величина перемещения штриховой пластинки соответствует размерам действительного изображения. Следовательно, в результат измерения входит погрешность масштаба изображения, поэтому она должна быть точно известна, а изображение строго подобно предмету. Для этого целесообразно применять телецентрический ход лучей.
Оптические приборы подразделяют на три разновидности:
1)приборы с оптическим способом визирования с измеряемой поверхностью и механическим измерением перемещения точки визирования (инструментальные микроскопы и проекторы).
2)приборы с механическим соприкосновением с контролируемым изделием и оптическим измерением перемещения точки соприкосновения (Приборы второй разновидности основаны на получении автоколлимационного изображения. Автоколлимацией называется ход световых лучей, при котором они, выйдя из некоторой части оптической системы параллельным пучком, отражаются от плоского качающегося зеркала и проходят систему в обратном направлении. К этим приборам относят: оптиметр вертикальный и горизонтальный; оптический длиномер вертикальный и горизонтальный; интерферометр; измерительную машину; гониометр. Приборы этой группы применяют для измерения методом сравнения с установочной мерой (размер концевых мер длины) или сравнением размера со шкалой, встроенной непосредственно в прибор);
3)приборы с оптическим устройством для наблюдения контролируемого изделия и оптическим измерением перемещения точки визирования (Основными представителями третьей разновидности оптических приборов являются универсальный микроскоп и универсальный измерительный микроскоп (УИМ). К этому виду приборов относятся и бесконтактные интерферометры).