Контроль линейных и угловых размеров универсальными измерительными инструментами

Цель работы: освоить методику проведения измерений средствами, широко используемыми в условиях производства и с их помощью провести контроль типовой детали.

Приборы: меры, штангенциркуль ШЦ-II, Микрометры типа МК, угломер типа УН.

Теоретические сведения

Мера.

Поверка, т.е. определение действительной погрешности, выданного измерительного инструмента - штангенциркуля или микрометра, выполняется применением плоскопараллельных концевых мер длины, из которых составляются образцовые размеры (М). Образцовые размеры (М) могут быть размером одной меры или блока мер, составляемых из отдельных мер.Измеренная погрешность по абсолютной величине не должна превышать допускаемую нормативной документацией погрешность инструмента, т.е. |Δr| ≤ |E|. В случае, если |Δr| > |E| инструмент не соответствует требованиям. Проведенная поверка является частью процесса сертификации средства измерения.

Штангенциркуль.

Варианты, наиболее часто применяемых на производстве конструктивных исполнений штангенциркулей типа ШЦ (ГОСТ 166-89) представлены на рис. 1, 2, 3.

Запрещается перемещать подвижную рамку за пределы штанги во избежание потери плоской пружины.

Рис. 1. Штангенциркуль ШЦ-1 с диапазоном измерения 0-125 мм

и величиной отсчета 0,1 мм.

1 - губки для внутренних измерений, 2 – рамка, 3 – зажим рамки,

4 – штанга, 5 – линейка глубинометра, 6 – шкала штанги, 7 – нониус,

8 – губки для наружных измерений.

Рис. 2. Штангенциркуль ШЦ-II с диапазоном измерения 0-160 мм

и величиной отсчета 0,05 мм

1 – неподвижные измерительные губки, 2 – подвижные измерительные губки,

3 – рамки, 4 – зажим рамки, 5 – рамка микрометрической подачи,

6 – зажим рамки микрометрической подачи, 7 – штанга,

8 – гайка и винт микрометрической подачи рамки, 9 – нониус

Рис. 3. Штангенциркуль ШЦ-III с диапазоном измерения 0-160 мм или 0-400 мм с величиной отсчета 0,05 мм

(выполняется с мик-рометрической подачей или без неё):
1 – рамка, 2 – зажимы рамки, 3 – рамка микрометрической подачи,

4 – зажим рамки микрометрической подачи, 5 – штанга,

6 – гайка и винт микрометрической подачи, 7 – нониус, 8 – губка рамки, 9 – губка штанги

Нониус.

Шкала нониуса делит целое число миллиметров основной шкалы на определенное число частей на рис.4 представлена шкала нониуса с ценой деления 0,1 мм. Длина нониуса в этом случае равна 19 мм и разделена на 10 частей. Одно деление (длина деления) нониуса равна 19:10 = 1,9 мм, что на 0,1 мм меньше целого числа миллиметров.

Рис. 4. Шкала нониуса с величиной отсчета 0,1 мм

На рис. 5 представлена шкала нониуса с ценой деления 0,05 мм. Длина конуса 39 мм разделена на 20 частей. Длина деления составляет 39:20 = 1,95 мм, что на 0,05 мм меньше целого числа миллиметров.

Рис. 5. Шкала нониуса с величиной отсчета 0,05 мм

Отсчет показаний

Примеры отсчета показаний штангенинструмента с ценой деления 0,05 мм представлены на рис. 6 а, б, в, крестиком указаны штрихи нониуса, совпадающие со штрихом основной шкалы.

Рис. 6. Отсчет показаний по нониусу с ценой деления 0,05 мм

При внутренних измерениях к показаниям штангенциркуля по основной и нониусной шкалами прибавляется толщина губок, которая указана на них. Пример измерения диаметра отверстия представлен на рис. 7.

Рис. 7. Отсчет показаний при внутренних измерениях

Микрометр.

Микрометры типа МК мод 102 (ГОСТ 6507-90) предназначены для наружных измерений (рис. 8). Цена деления 0,01 мм. Диапазоны измерений микрометров от 0 - 25 мм (МК-25) до 500 - 600 мм (МК-600). У всех микрометров перемещение подвижной пятки с микровинтом равно 25 мм. Микрометры с нижним пределом 300, 400 и 500 мм имеют сменную пятку, что позволяет увеличить диапазон измерений до 100 мм. Микрометры, начиная с М-50, с диапазоном измерения 25 - 50 мм имеют в комплекте установочные меры (рис.8 и 9).

Рис. 8. Микрометры типа МК

Основные элементы микрометра показаны на рис. 9. Конструктивное исполнение некоторых элементов, например 6, 7 и 9, может быть другим, при этом их функциональное назначение не изменяется.

Рис. 9. Микрометр для наружных измерений:
1 – скоба, 2 – жесткая пятка,

3 – калибр (концевая мера) для установки микрометра на нуль,

4 – подвижная пятка (микровинт), 5 – стебель,

6 – микрометрическая головка, 7 – установочный колпачок,

8 – трещоточное устройство, 9 – тормозное приспособление

Запрещается применять излишнее усилие при силовом замыкании жесткой и подвижной пяток микрометра при проверке нулевого положения или проведении измерений, для этого вращение микровинта осуществлять большим и указательным пальцами руки, как показано на рис. 10.

Рис. 10. Пример использования микрометра

Установка нулевого положения шкалы микрометра, в случае несовпадения, проводится с помощью взаимно противоположного поворота микрометрической головки 6 и установочного колпачка 7 (рис. 9, 11) и осевого перемещения головки 6 до совпадения нуля. В некоторых конструкциях стопорение микрометрической головки осуществляется винтом.

При невозможности установки нуля, допускается принять условный нуль отсчета, например на рис. 11 а и б, показаны случаи несовпадения нуля на величины + 0,17 мм и + 0,22 мм, в этих случаях от значений показаний вычитаются значения этих методических погрешностей инструмента. В производственных условиях такое средство измерений подлежит ремонту и поверке.

Рис. 11. Случаи несовпадения нуля

Отсчет показаний

Примеры отсчета показаний микрометра представлены на рис. 12. Необходимо следить за показаниями верхней шкалы стебля, один оборот микровинта даёт перемещение пятки на 0,5 мм.

Рис.12 Примеры отсчета показаний микрометра

Угломер.

Угломер типа УН предназначен для измерения наружных и внутренних углов деталей. Цена деления равна 2 мин.

Диапазон измерения наружных углов составляет 0°-180°, внутренних 40°-180°. Размер углов больше развернутого (180°) получается как разность между 360° и измеренным углом. Конструкция угломера и его основные элементы показаны на рис. 13.

Рис.13. Основные элементы конструкции угломера
1 – основание, 2 – угольник, 3 – нониус, 4 – стопор, 5 – сектор,

6 – линейка основания, 7 – съемная линейка, 8 – державка

Построение шкал основания и нониуса представлена на рис. 14. Угол между крайними штрихами нониуса равен 29° и разделен на 30 частей, таким образом в угловых единицах длина деления составляет 29°: 30х60=58 мин, что на 2 мин меньше целого числа.

Рис. 14. Построение шкал основания и нониуса

Примеры измерения углов в различных пределах и соответствующего применения приспособлений (угольник, линейка), а также отсчеты показаний, приведены на рис. 15, а, б, в, г, д, е, ж, з с необходимыми пояснениями. Совпадающие штрихи отмечены крестиком.

При измерении наружных углов от 0° до 50° показания читают по правой части шкалы.

Рис.15. Пример измерения углов в различных пределах

а) 0°-50°

При измерении наружных углов от 50° до 90° показания читают по левой части шкалы.

б) 50°- 90°

При измерении наружных углов от 90° до 140° к показаниям правой части шкалы прибавляют 90°.

в) 90°-140°

При измерении наружных углов от 140° до 180° к показаниям левой части шкалы прибавляют 90°.

г) 140°-180°

При измерении внутренних углов от 180° до 130° показания правой части шкалы вычитают из 180°.

д) 180°-130°

При измерении внутренних углов от 130° до 90° показания левой части шкалы вычитают из 180°.

е) 130°-90°

При измерении внутренних углов от 90° до 40° показания правой части шкалы вычитают из 90°.

ж) 90 °- 40°

При отсутствии просвета между измерительными поверхностями нулевые штрихи нониуса и основания должны совпадать.

Рис.16. Пример отсутствия просвета между измерительными поверхностями

з) 0°

Обработка результатов

Действительные значения, т.е. полученные в результате измерений линейные или угловые величины обозначены Zr. За номинальный размер z принять ближайшее целое число. Погрешность размера вычислить по формуле ΔZ = Z_r – Z,мм. За условие годности принять неравенство |ΔZ| ≤ TZ, где TZ – допуск размера. Допуск (Т) размера (z) определить по таблицам, исходя из заданного квалитета точности (IТ) и значения Z. Допуск угла AT'– задается преподавателем.

Пример. Результат измерения Zr = 29,95 мм, примем Z = 30,0 мм, тогда Z = – 0,05 мм. Квалитет точности задан – IT9, в этом случае TZ = 52 мкм = 0,052 мм. Условие годности выполняется.