Микрометрические инструменты. Метрология К какой группе измерительных инструментов относится микрометр

05.12.2023 -

Микрометры – высокоточные средства измерений, относящиеся к группе микрометрических инструментов, предназначенные для прямого измерения геометрических размеров абсолютным контактным методом. У всех микрометров измерительным элементом служит микрометрический винт с точным шагом, обычно шаг резьбы 0.5 мм. В основе конструкции микрометров лежит микрометрическая пара в виде резьбовой (микрометрической) гайки и микрометрического винта, соединенного с отсчетным барабаном. Винтовая пара предназначена для преобразования продольного перемещения винта в окружные перемещения барабана.

Микрометры оснащаются механизмом трещотки или иным механизмом, обеспечивающим постоянство измерительного усилия инструмента. Принцип действия таких устройств заключается в том, что когда достигнуто максимальное измерительное усилие, крутящий момент перестает подаваться на винт и трещотка начинает проскальзывать, вращаясь вхолостую.

В данной статье представлены описания различных типов и видов микрометров: цифровые, гладкие, листовые, трубные, рычажные, микрометры для измерений внутренних размеров, специальные микрометры, микрометры для мягких материалов, зубомерные и резьбовые микрометры, и т.п.

Если Вы хотите купить микрометр, то Вы сможете подробнее ознакомиться с назначением и основными техническими параметрами инструментов.

Наибольшее распространение получили микрометры гладкие, применяемые практически во всех сферах хозяйственной деятельности. Мы рассмотрим микрометры производства РФ и КНР всех типоразмеров.

Микрометры гладкие тип МК с ценой деления 0,01 мм (РФ)

Микрометры гладкие МК выпускаются в соответствии с ГОСТ 6507-90 и относятся к микрометрическому инструменту и используются для измерения наружных (охватываемых) размеров изделий и деталей прямым абсолютным методом.

Измеряемые размеры определяют по углу поворота барабана микрометрической головки. Продольная основная шкала, расположенная на неподвижной втулке, называемой стеблем, служит для отсчета полных оборотов микрометрического винта. На стебле выполнена разрезная гайка для центрирования и направления микрометрического винта. Для облегчения отсчета шкала состоит из двух шкал с шагом 1 мм, смещенных относительно друг друга на 0.5 мм и нанесенных по обе стороны продольного штриха на стебле. Таким образом, интервал деления основной шкалы равен шагу микрометрического винта.

Указателем для отсчета по основной шкале служит торец барабана, закрепленного на микрометрическом винте. Круговая шкала с радиально нанесенными штрихами служит для отсчета долей миллиметра. Шкала имеет 50 делений, нанесенных на конусной части барабана микрометра. Указателем для этой шкалы является продольный штрих на стебле.

Измерительные поверхности гладких микрометров оснащаются твердым сплавом.

Гладкие части микрометрического винта имеют диаметр 8h9 или 6h9.

Для настройки микрометры оснащаются установочными мерами. К микрометрам с диапазоном измерения от 25 мм до 300 мм прилагается одна установочная мера, соответствующая размером нижней границе диапазона микрометра, и две установочных меры если диапазон превышает 300 мм. Микрометры с диапазоном измерений от 0 до 25 установочной меры не имеют.

По точности микрометры подразделяются на 1 и 2 класс точности. В соответствии с классом точности устанавливается предел допускаемой погрешности микрометра

Микрометры гладкие производства ЗАО "КРИН", г. Киров, РФ внесены в Государственный реестр средств измерений РБ и поставляются Заказчику с паспортом поверки.

Диапазоны измерений микрометров гладких МК:

Основные характеристики микрометров гладких МК:

Микрометры электронные цифровые МКЦ

Микрометры гладкие электронные цифровые, для удобства по аналогии с требованиями ГОСТ обозначенные нами МКЦ, производства предприятий КНР.

Заявлено так же производство цифровых микрометров рядом российских предприятий, однако при этом никаких принципиальных или сколько-нибудь значимых различий в конструкции и параметрах микрометров мы не обнаружили.

В основе конструкции гладких электронных микрометров лежит микрометрическая пара винт-гайка. Отличие от механических гладких микрометров состоит в отсутствии шкал на стебле и барабане, результат измерений снимается с ЖК-дисплея. Цифровое отсчетное устройство определяет не только точность прибора, но и наличие множества функций, которых нет у механических аналогов. Электронные цифровые микрометры способны производить измерения в миллиметрах и дюймах, а так же обладают функцией установки нуля. Эта функция позволяет электронным микрометрам осуществлять измерения не только в абсолютной, но и в относительной системах отсчета. Такая возможность является значительным преимуществом электронных цифровых микрометров в сравнении с механическими.

Для удобства пользователя некоторые модели электронных микрометров оснащаются дополнительными функциями. Например, функция удержания полученного результата, обычно обозначаемая "HOLD", и функция переключения системы отсчета.

Дополнительные функции цифрового микрометра, как правило, отображаются в виде специальных символов, обозначающих эти функции. Например, символ "H" означает включение функции удержания результата измерения на дисплее микрометра.

На ЖК-дисплее электронных микрометров отображается значение полученного результата измерения, и единицы измерения, в которых получен результат. При этом, так же отображается и символ системы отсчета - абсолютная или относительная.

Часто некоторые модели цифровых микрометров оснащены функцией контроля заряда батареи. Когда возникает необходимость замены элемента питания либо подзарядки аккумулятора, на ЖК-дисплее появляется символ, изображающий элемент питания.

Наличие дополнительных функций, а так же легкость считывания результатов, что является наиболее важным отличием и преимуществом электронных микрометров, существенно уменьшает затраты времени и упрощает процесс измерения в сравнении с механическими микрометрами. К недостаткам, пожалуй, можно отнести только более высокую стоимость.

Все электронные микрометры проходят метрологический контроль в аккредитованных лабораториях. При получении приобретенного инструмента Заказчику выдается свидетельство о поверке либо калибровке.

Основные технические характеристики электронных микрометров:

Микрометры гладкие тип МК с ценой деления 0,01мм (КНР)

Микрометры гладкие производства предприятий КНР имеют аналогичную конструкцию и назначение с российскими микрометрами, и изготавливаются в соответствии со стандартом КНР GB/T 1216-2004. Для удобства пользователя в наименовании марки или типоразмера гладких микрометров мы применяем по аналогии с приборами производства РФ обозначение МК.

Конструктивно микрометры почти не отличаются. Разрезная гайка так же выполнена заодно со стеблем микрометра, в некоторых моделях запрессована в стебель, и имеет аналогичное назначение - регулировка натяга в паре «винт-гайка». Микрометрический винт имеет шаг 0.5 мм, гладкая часть винта имеет диаметр 6.5 мм, 7.5 мм или 8 мм.

Измерительные поверхности микрометров изготовлены из твердого сплава или закаленной стали с твердостью 61.8 HRC.

Стандартом GB/T 1216-2004 предусмотрены следующие диапазоны измерений микрометров:

Как видно из таблицы в отличие от российских аналогов микрометры КНР в пределах от 300 до 500 мм изменяют диапазон измерений с шагом 25 мм и комплектуются одной установочной мерой. Следует отметить, что стандарт GB/T 1216-2004 предусматривает менее жесткие требования к установочным мерам по сравнению с ГОСТ.

Микрометры имеют две шкалы – основная на стебле, двойная, со смещением относительно друг друга на 0.5 мм. Отсчет долей миллиметра производится по круговой шкале барабана микрометра.

Для установки микрометра на «ноль» в большинстве моделей используется специальный ключ, входящий в комплект микрометра.

Погрешность микрометрической головки не должна превышать 3 мкм.

Основные технические характеристики микрометров:

Микрометры производства КНР поставляются Заказчику после проверки на соответствие требованиям стандарта GB/T 1216-2004 или завода изготовителя. при получении инструмента Заказчику выдается свидетельство о калибровке.

Микрометры рычажные типа МР

Микрометры рычажные типа МР предназначены для высокоточного измерения линейных размеров прецизионных деталей как методом непосредственной оценки, так и методом сравнения с эталонной мерой длины, в точном приборостроении, машиностроении и других отраслях промышленности.

Рабочее положение микрометров - линия измерения расположена горизонтально.

Шкала отсчетного устройства может быть расположена от вертикального до горизонтального положения.

Микрометры рычажные выпускаются с ценой деления 0,001 и 0,002 мм .

Технические характеристики рычажных микрометров:

Микрометр специальный МКВ для внутренних размеро в

Микрометр специальный МКВ предназначен для измерения для внутренних размеров отверстий, пазов и прочих охватывающих элементов изделий.

Принцип действия микрометра МКВ аналогичен обычному механическому микрометру, с той лишь разницей, что с помощью специального микрометра измеряют внутренние размеры.

Для установки микрометра на "ноль" используются специальные установочные втулки.

Микрометр специальный МКВ для внутренних размеров обладает всеми достоинствами механического микрометра - простотой, надежностью и долговечностью.

Микрометры листовые тип МЛ

Микрометры листовые тип МЛ предназначены для измерения толщины листов и лент

Специальная вытянутая форма скобы микрометра удобна для измерений толщин на некотором удалении от кромки листа, обычно имеющей неровности и деформации, что позволяет получить более точные результаты измерения, в сравнении с обычными гладкими микрометрами

Кроме того, листовые микрометры снабжены круговой шкалой для более удобного снятия результатов измерения

Измерительные поверхности микрометра выполнены из твердого сплава.

Технические характеристики микрометров листовых МЛ:

Микрометры зубомерные тип МЗ

Микрометры зубомерные тип МЗ предназначены для измерения длины общей нормали зубчатых колес с модулем более 1 мм.

Микрометры с верхним пределом диапазона измерения 50 мм и выше укомплектованы установочной мерой - концевой плоскопараллельной мерой длины.

Номинальный диаметр измерительных поверхностей пятки и измерительной губки микрометра не менее 24 мм.

Микрометры типа МЗ производятся ЗАО "КРИН", г. Киров, РФ.

Допускается изготовление пятки со срезанной измерительной поверхностью.

Технические характеристики микрометров МЗ:

Микрометры трубные МТ с ценой деления 0.01мм

Микрометры трубные тип МТ предназначены для измерения толщины стенок труб.

Микрометр является универсальным измерительным прибором, который предназначается для получения линейных размеров измеряемой детали. Вне зависимости от того, используется здесь относительный или абсолютный принцип измерения, все они производятся контактным методом. Сфера измерений практически у всех приборов, лежит в области относительно небольших размеров, так как сам микрометр работает с высокой точность, вплоть до тысячных долей миллиметра. В зависимости от применяемой модели погрешность может составлять от 2 до 50 мкм. Создается микрометр по ГОСТ 6507 90.

микрометры:фото

Область применения устройства очень широка, так как он очень удобен и практичен. Зачастую он имеет небольшие размеры, поэтому, его можно встретить как при использовании в домашних условиях, так и в лабораториях по контролю качества, инструментальных мастерских, в машиностроении, столярных и слесарных мастерских. Их применяют для контроля толщины проводов, стенок деталей, металлических листов и так далее. Мало какой измерительный инструмент может работать в подобном диапазоне с заданной точностью.

Несмотря на разнообразие моделей, каждая из которых предназначается для особых целей, принцип действия у них оказывается весьма схожим. Он основан на перемещении винта, который располагается вдоль оси прибора в гайке, закрепленной неподвижно. Перемещение совершается пропорционально углу, который он проходит вокруг оси. Полный оборот отображается на шкале, которая располагается на стебле. Он показывает 1 мм пройденного пути. Доли показываются на барабане, который показывает данные с точностью до 0,01 мм. В зависимости от конкретной модели в данных могут быть некоторые различия.

В комплекте зачастую идут эталоны, по которым можно поверить прибор перед использованием. Для каждого диапазона используются свои эталоны, ведь пределы измерений микрометра могут отличаться в несколько раз.

Преимущества и недостатки

Микрометр не зря стал одним из самых распространенных средств для получения сверхточных линейных размеров деталей. Шаг микрометра в 0,01 мм позволяет применять микрометр в самых разнообразных сферах. Благодаря своим небольшим размерам он легко переносится и всегда может находиться под рукой. Как и другие механические приспособления, при должном уходе он сможет проработать очень длительный срок эксплуатации. Он легок в поверке, которую желательно производить перед каждым использованием. Некоторые современные модели могут сразу подключаться к компьютеру, чтобы вносить туда данные об измерении, упрощая дальнейшие расчеты.

Сложность заключается в считывании данных, так как не каждый человек умеет правильно пользовать микрометром. Здесь имеются три шкалы, каждая из которых показывает свои данные, так что их нужно складывать для получения итогового результата. Любой микрометр имеет ограничение по диапазону использования, что также создает сложности при использовании, поэтому, иногда приходится иметь несколько устройств, если речь идет о производстве. Сложная конструкция и множество деталей хоть и позволят повысить точность и уменьшить погрешность, но делают их практически не ремонтируемыми.

Виды микрометров

Существует несколько видов устройств, которые отличаются по сфере своего применения, а соответственно и имеют некоторые отличительные особенности, которые больше подходят для того или иного вида деятельности. Среди них выделяют:

Зубомерный (микрометр МЗ) – он работает с зубьями, расположенными на зубчатых колесах, и служит для определения длины нормали зуба, модуль которого начинается от 1 мм. Верхний предел при этом составляет 50 мм. В комплект его входит установочная плоскопараллельная конечная мера длины;

Трубный микрометр – его применяют для определения линейных размеров стен в трубах. Это актуально как для контроля качества при изготовлении, так и для исследования износа изделий;

Листовые (МЛ) – используются для замеров толщины пленок и листов. Они, в основном, работают с достаточно маленькими размерами и имеют очень высокий класс точности;

Микрометры гладкие ГОСТ 6507 90 – это самый распространенный тип изделий, которые применяются в большинстве сфер и служат для определения линейных наружных размеров всех доступных деталей;
Рычажные (МР) – это измерительные приборы, в которых встроены рычажно-зубчатые индикаторные приборы. Эта система имеет высокую механическую сложность и состоит из множества деталей. Но это существенно облегчает процесс использования, поэтому, они применяются в тех местах, где идет интенсивное измерение различных деталей. Считываемые данные передаются на индикаторную головку и отображаются на шкале;

Проволочные (МП) – их применяют для измерения диаметров в проволоке, подшипника и шариках. Далеко не каждый тип может нормально работать с круглыми предметами, но в данном случае к этому предрасполагают особенности конструкции;

Призматические (МТИ, МПИ МСИ) – они применяются для измерений лезвийных инструментов с тремя, пятью и семью рабочими лезвиями от http://www.classeng.com соответственно. Пятка скобы в этих устройствах выполняется в виде стандартной призмы;

Канавочные (МКН) – микрометры такого вида работают с определением расстояния между параллельными канавками и определяют ширину каждой из них. Верхний предел устройств составляет 50 мм. В комплект его входит установочная плоскопараллельная конечная мера длины;
Резьбомерные (МВМ, бывают как метрические, так и дюймовые микрометры) – они имеют специальные колки-вставки в своей конструкции;

Универсальные (МКУ) – приборы, которые имеют семь пар сменных пяток. Благодаря наличию сменного набора, можно измерять детали, имеющие различную конфигурацию;
Для глубоких измерений (МКГ);
Предельные или двушкальные (МКП) – служат для измерения предельных наружных размеров;
Для горячего проката (МГП)
Настольные – стационарные микрометры, которые крепятся к рабочему столу;
Микрометр для левшей.

Общая классификация

В целом, все измерительные приборы данного типа можно разделить в классификации по следующим признакам и параметрам:

Типы микрометров;
Нижний и верхний предел измерения;
Размеры;
Принцип отображения данных (механические или электронные);
Класс точности устройства;
Сфера применения;
Назначение;
Конструктивные особенности (настольные или ручные);
Наличие или отсутствие дополнительных приспособлений.

Технические характеристики

Параметры	МК-25	МК-50	МК-75	МК-100	МКЦ-25	МКЦ-50
А, мм	9	14	14,5	15	6	8
В, мм	3	3	3	3	3,5	3,5
С, мм	28	38	49	60	24	32
L, мм	32	57	82	107	32	57
Верхний и нижний диапазон измерений, мм	0-25	25-50	50-75	75-100	0-25	25-50
Шаг микрометра, мм	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
Приблизительная погрешность, +-мм	0,002	0,002	0,002	0,002	0,002	0,002
Количество интерференционных полос при отклонении от плоскостности относительно измерительной поверхности пятки устройства, шт	2	2	2	2	2	2
от плоскостности относительно измерительной поверхности микровинта, шт	2	2	2	2	2	2
Количество интерференционных полос при отклонении от плоских измерительных поверхностей, шт	2	3	3	4	2	2
Отклонение длины установочной меры от номинального значения, +-мкм	0,5	0,5	0,8	0,8	0,5	0,5

Обозначение микрометров и их расшифровка

Микрометры зачастую имеют обозначения, в которых соединяются буквы и цифры. Это помогает определить по одному лишь названию модели некоторые характеристики. К примеру, первые буквы (допустим МК) обозначают вид микрометра (в данном случае – гладкий микрометр). Наличии буквы «Н» говорит о том, что отсчет идет по двум шкалам на стебле и по барабану с нониусом. Если стоит буква «Ц» - то это означает, что это прибор цифрового типа и все результаты измерения будут показаны на специальном дисплее. Когда стоит двузначное число, то на нем обозначает конечная величина, относящаяся к измеряемому диапазону, а цифра, стоящая после тире, показывает класс точности.

Фирмы производители

Многие приборы работают еще со времен СССР, но они, в основном, находятся в частном использовании. Сейчас в магазинах встречаются модели от различных производителей. Это могут быть как отечественные, так и зарубежные компании. Очень перспективными оказываются те, которые занимаются электронными устройствами. Наиболее распространенными являются:

Микротех (Украина, Харьков);
Standart Gage;
AmPro (Тайвань);
Mitutoyo (Япония);
Schut Geometrical Metrlogy (Нидерланды);
Topex;
JTC (Тайвань);
Эталон (Россия);
IsoMaster;
Tesamaster.

Микрометр:Видео

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

Вариант	Типы посадок
	ø22Н7/h6	ø36Н7/s6	ø16H7/j s 6
	ø27Н8/е8	ø48Н7/г6	ø18Н7/k6
	ø37N7/h7	ø7Н8/е8	ø25Н7/rб
	ø38Н7/r6	ø12Н7/е8	ø45Н7/j s 6
	ø22Н7/е8	ø69Н7/r6	ø15К7/h6
	ø18Е9/h8	ø29Н7/r6	ø50Н7/j s 6
	ø42Н7/r6	ø25H7/k6	ø18E9/h8
	ø85Е9/h8	ø35Н7/s6	ø45Н7/k6
	ø5Н9/h9	ø72Н7/r6	ø28N7/h7
	ø50Р7/h6	ø18Е9/h8	ø29К7/h6

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

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.

Измерительный прибор высокой степени точности, позволяющий определять линейные размеры физических тел, называется микрометр. Многогранность принципа работы микрометра способствует высокой точности производимых измерений, а простота в работе с устройством делает его доступным даже для начинающих мастеров.

Описание и действие

Прибор на современном рынке представлен множеством типов и моделей, которые по принципу действия и правилам эксплуатации не имеют существенных различий. Исключением являются лишь электронные и лазерные приборы.

Название инструмента указывает размерную величину , в пределах которой прибор способен с достоверной точностью определить размер детали. Один микрон - очень мелкий параметр; на практике чаще пользуются точностью в 50 микрон - это величина, значение которой может повлиять на результат сборочных работ либо настройку детали.

Приемы измерения микрометром - абсолютный и относительный . При первом варианте разъем прибора прилагается непосредственно к поверхности детали. Зажимы для крепления выставляются в соответствии с геометрией измеряемой детали. Показания в микронах снимаются согласно измерительным шкалам.

Относительный метод основан на данных, снятых при измерении предметов, которые находятся в непосредственной близости к искомому объекту обмера. В дальнейшем с их помощью косвенным математическим путем устанавливаются искомые параметры этого предмета.

Устройство прибора

Винт и гайка - вот самое простое описание механической конструкции микрометра. Сложными и тщательно выверенными являются шкалы, предназначенные для снятия измерений.

Стандартная модель измерительного прибора состоит :

Скоба, имеющая достаточную жесткость. Даже мелкие деформации этой детали способны повлиять на точность измерений. Дефекты скобы свидетельствуют о непригодности измерительного устройства к работе;
Пятка - обычно реализована как элемент части корпуса прибора. Существуют также виды микрометры со съемной пяткой. Такая модификация устройства предназначена для измерений в диапазоне от 500 до 800 мм;
Микрометрический винт (шпиндель) вращается за счет передвижения трещотки;
Устройство стопорное реализовано в виде винтового зажима, служит фиксатором микрометрического винта при снятии показаний измерительных величин или настройке микрометра;
Стебель имеет основную и дополнительную измерительные шкалы для определения размерных величин детали. Основная показывает целые значения (миллиметр), а дополнительная - половинные;
Барабан рассчитан для измерения десятых и сотых доли мм и служит указателем шкалы стебля;
Трещотка регулирует напряжение, при котором контактируют прибор и предмет измерения, а также способствует вращению микрометрического винта;
Эталон - деталь дополнительно входит в комплект устройства и необходима для настройки точности и проверки работоспособности микрометра.

Проверка и калибровка

Сразу после приобретения микрометр рекомендуется диагностировать на наличие дефекта в работе. При сбое шкалы ее можно настроить с помощью ключа, входящего в комплект устройства.

Проверка точности прибора производится смыканием плоскостей измерения . В максимальном упорном положении винта в противоположную плоскость на индикаторе электрического микрометра появится цифра «0».

В приборе с механической конструкцией стебля должен принять положение, в котором будет практический полностью закрыт барабаном. Нулевое значение на барабане должно совпасть с продольным штрихом стебля, а его скошенный край - с нулевой отметкой верхней шкалы.

До того как приступить к проверке, устройство и деталь необходимо выдержать в одинаковых температурных условиях не менее трех часов. При желании для проверки можно использовать эталон.

Процесс измерения и показания

В начале работы необходимо расположить измерительную деталь между пяткой прибора и микрометрическим винтом. Начать вращение барабана с учетом максимальной близости шпинделя и измеряемого предмета.

При измерениях микрометр находится в левой руке. Во избежание нагрева от температуры тела и искажения результатов держать прибор следует за изолированную часть скобы .

Размеренно и не спеша до соприкосновения с измеряемой поверхностью подводится шпиндель устройства. Крутить его следует по направлению против часовой стрелки относительно торца с нарезкой пока деталь не зайдет в зазор торцов. Далее, необходимо по часовой стрелке довести вращение шпинделя до упора, придерживая в процессе нарезки барабан.

При достижении упора вращение начнет сопровождаться треском . Вращение микрометрического винта следует прекратить и можно приступать к снятию показаний. Освобождается деталь из зажима обратным вращением шпинделя. Точный размер замеряется на барабане с помощью шкалы нониуса.

Показания прибора. При работе по снятию величин измерений механическим прибором требуется некоторая сноровка. Начинаем снимать показания с более крупного разряда цифр и оканчиваем мелким.

Для начала обратим внимание на шкалу стебля на неподвижной части рукоятки. Она содержит две шкалы , которые для комфортного восприятия расположены в позиции остановки края барабана, зафиксируем значение деления нижней шкалы (допустим, 8). Оно находится в зоне видимости. Так определяется величина первого цифрового показания.

В случае когда край барабана сравнялся с делением на верхней шкале, то после запятой необходимо поставить цифру 5, если деление скрыто, тогда цифру 0. После рассматривается шкала на барабане, где находятся сотые доли миллиметра, их необходимо прибавить к десятым долям.

Допустим, верхняя шкала не показала половинчатого деления, соответственно, измерительная величина равна 8,0 мм. Поскольку на барабане с горизонтальным штрихом выпало значение 12, следовательно, 8,0 + 0,12 = 8,12 мм. В случае видимости штриха на верхней шкале стебля 8,5 + 0,12 = 8,62 мм.

Основные разновидности

В зависимости от длины передвижного шпинделя (винта) микрометры классифицируют по типоразмерам. Приборостроительная промышленность производит устройства для измерения размера деталей в диапазонах:

от 0 до 25 мм,
от 25 до 50 мм,
от 50 до 75 мм,
до 500−600 мм.

Ряд измерительных приборов дополнительно укомплектован установочными концевыми мерами для возможности выставления устройства в позицию «на ноль».

Микрометры имеют различие по видам (по ГОСТ 6507–90) в зависимости от назначения и конструктивной принадлежности (ручные и настольные).

Широко распространены в использовании следующие виды измерительных микрометров :

гладкие - предназначены мерить наружные размеры;
листовые - для толщины лент и листов, оснащены стрелочным циферблатом;
трубные - для толщины трубных стенок;
проволочные - для толщины проволоки;
микрометрические головки - для измерения перемещения;
зубомерные - измеряют нормали зубчатых цилиндрических колес, что важно для контроля качества при их производстве.

Помимо отображенных в ГОСТ, используются и другие виды инструмента:

рычажные микрометры - принцип действия прибора основан на механизме измерения линейных величин с помощью метода сравнений и оценок (модель МРИ);
микрометры призматические - для измерения внешнего диаметра инструмента со множеством лезвий (серия МТИ, МПИ, МСИ);
нутромеры микрометрические - для измерения внутренних параметров различных деталей (НМ, НМИ);
канавочные;
резьбомерные;
универсальные и прочие.

Электронный инструмент

Для скоростных обмеров предназначены приборы с наличием электронной «цифровой» индикации, значение произведенных измерений у которых отображается на отдельном табло (к примеру, микрометр модифицированный МК - МКЦ).

Современные микрометры с цифровой индикацией имеют ряд определенных достоинств:

Ощутимым недостатком цифровых измерительных устройств является ненадежность в работе. Всякая цифровая техника нуждается в особо аккуратном обиходе. Механическая модель микрометра при возможном падении не особо пострадает, хотя это отразится на способности работать в дальнейшем. При цифровом аналоге в таком случае существует риск немедленного прекращения работы, ремонтных затрат или даже замены прибора.

Недорогой цифровой микрометр неизвестного производства способен допускать погрешности результата измерений. Такие приборы фактически не соответствуют ГОСТу, впрочем, нередко цифровые модели, изготовленные согласно стандарту, имеют частые сбои в работе. Инструмент требует замены по прошествии гарантийного срока эксплуатации.

Лазерный микрометр - новейший универсальный измерительный инструмент. Главное отличие прибора от механических аналогов - это потребность в автономном источнике питания.

Микрометр служит для бесконтактных измерений линейных величин, определения зазоров, ширины, толщины, внутренних диаметров в технологических объектах. Посредством лазерного устройства измеряют уровни сыпучих веществ, отслеживают положение объекта.

По причине высокой себестоимости лазерный манометр пока не пользуется большим спросом в частных кругах.

Как один из самых высокоточных приборов, прибор нашел свое применение во многих сферах современной промышленности и строительстве. Электронное обеспечение делает такое устройство довольно хрупким и дорогостоящим и выдвигает повышенные требования к его бережной эксплуатации.