Как проверить штангенциркуль на точность

При производстве строительных работ или мелкого ремонта часто требуются измерительные инструменты. Обычно ими являются линейки или рулетки. Но при измерении диаметра трубы или глубины отверстия эти инструменты не подходят. Для таких целей служат более точные измерительные приборы – штангенциркули.

Такой прибор является универсальным. С его помощью можно измерить внешние и внутренние размеры деталей. Штангенциркули приобрели широкую популярность в быту, так как он имеет простое устройство и удобен в пользовании. С помощью такого прибора можно быстро и легко произвести измерение с высокой точностью.

Устройство штангенциркуля

1 — Губки для внутренних измерений
2 — Губки для наружных измерений
3 — Зажимной винт
4 — Подвижная рамка
5 — Нониус
6 — Штанга
7 — Шкала штанги
8 — Глубинометр

У всех аналогичных штангенциркулю инструментов имеется измерительная штанга, благодаря которой прибор получил такое название. На штанге имеется основная шкала, которая необходима при измерении в первую очередь.

Подвижная рамка с нанесенной шкалой имеет возможность перемещаться по штанге. Шкала на штанге называется нониусом, который имеет более точную разметку по долям делений. Это обеспечивает повышенную точность измерений. Степень точности штангенциркуля в зависимости от исполнения может достигать сотых долей миллиметра.

Штангенциркули имеют губки двух видов:

• Для измерения внутренних размеров.
• Для измерения наружных размеров.

Также имеется еще один измерительный элемент прибора, который называется глубиномером. С помощью него можно измерить глубину отверстий и другие размеры.

Цифровые штангенциркули устроены аналогичным образом. Однако вместо нониуса применяется цифровая шкала, повышающая удобство применения и точность измерения прибором.

1 — Зажимной винт
2 — Батарейка
3 — Ролик изменения длинны
4 — Обнуление
5 — Вкл/Выкл
6 — Переключение мм/дюймы

Как и все измерительные приборы, цифровые приборы оснащены шкалой с ценой деления 0,01 мм. Допустимой погрешностью считается отклонение результата измерения в меньшую или большую сторону на 10%. В промышленности все измерительные инструменты каждые полгода подвергаются метрологическому контролю.

В торговой сети продаются штангенциркули, упакованные в футляре. При приобретении инструмента рекомендуется осмотреть измерительные губки. Они должны быть ровными, и при их сжатии не должно быть просвета.

Шкала нониуса при сомкнутых губках должна находиться в нулевом положении. Линии отметки делений шкалы по нониусу должны быть нанесены четко. В комплект прибора должен входить паспорт с отметкой о произведенной поверке на точность.

Виды и особенности

Основные виды штангенциркулей:

Существует несколько подвидов различных штангенциркулей в зависимости от размеров, конструктивных особенностей и принципа действия.

ШЦ-I

Это наиболее простая и популярная модель прибора, которая широко используется в промышленном производстве. Его называют «колумбиком» по названию фирмы изготовителя, которая производила инструмент в военное время (Columbus).

Прибором можно измерить внутренние, наружные размеры, глубину. Интервал измерений составляет от 0 до 150 мм. Точность измерений достигает 0,02 мм.

ШЦЦ-I

Эта цифровая модель измерительного инструмента имеет аналогичную конструкцию классического штангенциркуля. Интервал измерений 0-150 мм. Одним из его преимуществ можно назвать более высокую точность при измерении за счет наличия цифрового индикатора.

Удобство использования такого цифрового прибора заключается в том, что в любой точке измерения можно обнулить индикатор. Также легко одной кнопкой можно переключать метрическую систему на дюймовую.

При покупке цифровой модели необходимо обратить внимание на наличие нулевых показаний при сведенных губках, а также при затянутом стопорном винте цифры на дисплее не должны прыгать.

ШЦК-I

В такой конструкции штангенциркуля присутствует поворотный индикатор с круглой шкалой, цена деления которой 0,02 мм. Такими штангенциркулями удобно пользоваться при частых измерениях на производстве. Стрелка индикатора хорошо видна для быстрого контроля результата, не имеет скачков, в отличие от цифровых моделей. Этим прибором особенно удобно пользоваться в отделе технического контроля для замеров аналогичных типовых размеров.

ШЦ-II

Такие линейки используются для измерения внутренних и наружных размеров, а также для работ по разметке деталей перед обработкой. Поэтому на их губках имеются насадки, выполненные из твердого сплава для защиты их от быстрого износа. Интервал измерения серии приборов ШЦ-II находится в пределах 0-250 мм и точностью измерения 0,02 мм.

ШЦ-III и ШЦЦ-III

Большие детали измеряются чаще всего такой моделью инструмента, так как точность измерений у него выше остальных моделей и составляет 0,02 мм для механических приборов, и 0,01 мм для цифровых.

Наибольший размер для измерения составляет 500 мм. Губки в таких моделях направлены вниз, и могут иметь длину до 300 мм. Это дает возможность производить измерения деталей в широких пределах.

Штангенциркули специального назначения

Коротко рассмотрим несколько специализированных моделей штангенциркулей, предназначенных для специальных видов работ. В торговой сети такие приборы появляются довольно редко.

• ШЦЦТ – применяется для замеров труб, его называют трубным штангенциркулем.
• ШЦЦВ — для измерения внутренних размеров, имеет цифровой дисплей.
• ШЦЦН – аналогичная предыдущему прибору, служит для измерения наружных размеров.
• ШЦЦУ — универсальный цифровой измеритель, в комплект входит комплект насадок для труднодоступных измерений: межцентровых расстояний, стенок труб, наружных и внутренних размеров и т.д.
• ШЦЦД – прибор для измерения толщины тормозных дисков и деталей с наличием различных выступов.
• ШЦЦП — штангенциркули применяются для измерения глубины протектора шин автомобилей.
• ШЦЦМ – штангенциркули, предназначенны специально для замеров межцентровых расстояний.

Правила пользования штангенциркулем

• Проверить инструмент. Для этого губки штангенциркуля свести вместе и проверить точность их смыкания на наличие между ними просвета.
• Инструмент взять в правую руку, а измеряемую деталь в левую руку.
• Для измерения внешнего размера детали, необходимо развести нижние губки инструмента и расположить между ними контролируемую деталь. При этом следует быть осторожным, так как края губок острые, и можно получить травму при неаккуратном обращении с инструментом.
• Губки штангенциркуля сжать до соприкосновения с деталью. Если материал изготовления детали имеет мягкую структуру, то сильное сжатие губок приведет к неточности измерения. Поэтому губки необходимо сдавливать осторожно, только до соприкосновения с поверхностью детали. Для передвижения рамки штангенциркуля используют большой палец руки.
• Проверить расположение губок относительно детали. Они должны находиться на равном расстоянии от краев детали, наличие перекосов инструмента не допускается.
• Зафиксировать винт, предназначенный для зажима подвижной рамки. Это позволяет сохранить положение рамки для точных результатов измерения. Затягивать винт целесообразно большим и указательным пальцем, одновременно этой же рукой удерживать инструмент в одном положении, чтобы не сдвигать его для обеспечения точности измерения.
• Отложить деталь в сторону, а зафиксированный штангенциркуль без детали взять для снятия результатов замера.
• Этап снятия показаний инструмента является очень важным, так как неточность при измерении может привести к серьезным последствиям на производстве.

Штангенциркуль расположить прямо перед глазами.

1 — Шкала штанги
2 — 21 деление
3 — Шкала нониуса

— На рисунке изображен порядок измерения. Слева показаны губки для внешних замеров с измеряемой деталью, а справа изображены шкалы: нониусная и основная. Их деления и определят результат измерения.
— Сначала необходимо подсчитать количество целых миллиметров. Для этого нужно найти на шкале штанги деление, которое находится наиболее близко к нулю нониуса. Это деление указано первой верхней стрелкой красного цвета. В нашем случае эта величина равна 13 мм. Это значение необходимо запомнить, либо записать.
— Далее нужно вычислить доли миллиметра. Для этого на шкале нониуса надо найти деление, совпадающее с делением на шкале штанги. Это деление на рисунке показано второй красной стрелкой.
— Далее необходимо определить номер деления по порядку, для нашего случая получается 21.
— Затем нужно это число умножить на цену деления шкалы нониуса. В нашем примере цена деления 0,01 мм.
— Теперь необходимо подсчитать точную величину измерения, определенного штангенциркулем. Для этого нужно сложить целое число с долями миллиметра. В результате получается 13,21 мм.

• По окончании работы с инструментом очистить его, ослабить винт, сомкнуть губки и положить в чехол. Если инструмент будет долго храниться, то рекомендуется обработать его антикоррозийным раствором.

При наличии циферблатного или цифрового штангенциркуля процесс измерения становится намного проще, так как рассчитывать ничего не нужно, готовый результат будет виден на дисплее или на циферблате.

Штангенинструменты представляют собой две измерительные губки, одна из которых связана с направляющей штангой, имеющей основную шкалу, а другая — с подвижной рамкой, несущей нониус. Принцип действия нониуса основан на совмещении штрихов основной шкалы и шкалы нониуса. К штангенинструментам относятся штангенциркули, штангенрейсмасы (штангенвысотомеры), штангенглубиномеры, штангензубомеры.

Штангенциркуливыпускаются нескольких типов: ШЦ-1 — двусторонние с глубиномером (рис. 8.2,а); ШЦТ-I – односторонние из твердого сплава; ШЦ-II — двусторонние (рис. 8.2,б); ШЦ-III — односторонние (рис. 8.2,в).

Поверка штангенциркуля проводится по ГОСТ 8.113 – 85. Штангенциркули. Метод поверки.

Задание 1. Поверка штангенциркуля Оборудование и принадлежности

Для поверки штангенциркуля используется набор плоскопараллельных концевых мер длины 5-го разряда по ГОСТ 9038 — 90 с погрешностью измерений 0,002 мм. Для определения отклонений от плоскостности и прямолинейности применяют лекальную линейку типа ЛД, класс точности 1 по ГОСТ 8026 – 92.

Рис. 8.2. Штангенциркули: а – ШЦ-I, б – ШЦ-II, в – ШЦ-III: 1 – губки для внутренних измерений; 2 – рамка; 3 – винт; 4 – штанга; 5 – ножка глубиномера; 6 – нониус; 7 – губки для наружных измерений; 8 – разметочные губки; 9 – микроподача; 10 – винты для крепления нониуса; 11 – пружина

ля определения отклонений от параллельности плоских измерительных поверхностей губок используют концевые меры длины и ролик диаметром 5,493 мм, класс точности по ГОСТ 2475 – 8. Для измерения губок применяют металлическую измерительную линейку по ГОСТ 8026 — 92, для размераgгубок – микрометрIкласса по ГОСТ 6507 — 90.

Порядок выполнения работы

Занести данные штангенциркуля в табл. 8.1.

Величина отсчета по нониусу

Цена деления основной шкалы

Число делений нониуса

Произвести внешний осмотр. При внешнем осмотре должны быть установлены отчетливость и правильность оцифровки штрихов шкал, комплектность маркировки, наличие зажимного устройства для зажима рамки. Не допускаются заметные дефекты (пятна, ржавчина, царапины, вмятины и т. д.), перекос края нониуса к штрихам шкалы штанги, препятствующий отсчету показаний.

Опробовать роботу штангенциркуля. При опробовании проверяют плавность перемещения рамки вместе с микрометрической передачей на штанге, возможность продольного регулирования нониуса штангенциркулей ШЦ-II и ШЦ-III, возможность зажима рамки в любом положении в пределах диапазона измерения.

Определить метрологические характеристики.

4.1. В зависимости от типа поверяемого штангенциркуля определяют длину губок: для ШЦ-1 определяют длину губокl иl₂; для ШЦ-II –l, l₁иl₂; для ШЦ-III –l и l₁(рис. 8.3). Длину вылета губок определяют при помощи металлической измерительной линейки; длина вылета должна соответствовать значениям, установленным ГОСТ 166 – 89* (табл. 8.2). Результаты измерений заносят в табл. 8.3.

4.2. Отклонение от плоскостности и прямолинейности измерительных поверхностей губок, а также торца штанги штангенциркуля ШЦ-1 определяют лекальной линейкой. Ребро лекальной линейки устанавливают на проверяемую поверхность параллельно длинному ребру. Значение просвета определяют визуально – сравнением его с образцом для определения значения просвета (рис. 8.4). Отклонение не должно превышать значений, установленных ГОСТ 166 – 89* (табл. 8.4). Результаты измерений заносят в табл. 8.3.

Штангенциркуль используется для определения наружных и внутренних диаметров, линейных размеров, глубин канавок и отверстий, а также расстояний между уступами. Некоторые модификации позволяют наносить разметку на поверхности заготовок. Инструмент применяется для измерения обрабатываемых деталей на механических и слесарных производственных участках, контроля выработки изнашиваемых поверхностей при проведении ремонта оборудования, благодаря простоте в освоении используется в домашних мастерских.

Конструкция штангенциркуля

Представленный на рис. 1 штангенциркуль типа ШЦ-1 состоит из:

1. Штанги.
2. Рамки.
3. Измерительной шкалы.
4. Верхних губок.
5. Нижних губок.
6. Глубиномера.
7. Шкалы нониуса.
8. Зажимного винта.

Выбор штангенциркуля для конкретной задачи определяется габаритами, конструктивными особенностями детали и требованиями к точности размеров. Инструменты различаются следующими параметрами:

• Диапазоном измерений. Длина шкалы на штанге составляет от 125 до 4000 мм.
• Точностью. Распространенные модификации имеют погрешность 0.1, 0.05, 0.02 и 0.01 мм.
• Функционалом. Существуют штангенциркули с глубиномером и без него.
• Количеством и формой мерительных поверхностей. Губки односторонних и двухсторонних инструментов бывают плоскими, заостренными или закругленными.
• Конструкцией отсчетного устройства. Оно бывает нониусным, механическим часового типа или электронным.

Штангенциркули изготавливаются из износостойких инструментальных сталей, а их мерительные поверхности могут быть усилены твердосплавными напайками. Для разметки деталей на незаостренные губки устанавливают резцы (рис. 2), комплектующиеся державками и зажимными винтами.

Порядок измерений

Инструмент и деталь нужно подготовить к работе: удалить загрязнения, свести губки вплотную и убедиться в том, что показания соответствуют «0». Для измерения наружного диаметра или линейного размера необходимо:

• развести губки путем передвижения рамки;
• сдвинуть до плотного прилегания к контрповерхостям;
• зафиксировать положение рамки стопорным винтом;
• вывести штангенциркуль для оценки полученных результатов.

Чтобы измерить внутренний размер, губки сводят в «0», а затем раздвигают до соприкосновения с контрповерхностями. Если конструктивные особенности детали позволяют увидеть шкалу, то показания считывают без фиксации и выведения.

Для измерения глубины отверстия:

• перемещением рамки выдвигают глубиномер;
• опускают его в отверстие до дна и прижимают к стенке;
• перемещают штангу до упора в торец;
• фиксируют стопорным винтом и выводят.

Точность результатов зависит от правильности позиционирования губок относительно детали. Например, при определении диаметра цилиндра штанга должна пересекаться или скрещиваться с его продольной осью под прямым углом, а при измерении длины – располагаться параллельно. В штангенциркулях типа ШЦ-2 и ШЦ-3 есть дополнительная рамка, которая подвижно соединяется с основной микрометрическим регулировочным винтом (рис.3). Такая конструкция упрощает позиционирование инструмента. При проведении замеров дополнительную рамку фиксируют на штанге, а положение основной регулируют вращением микрометрического винта.

Считывание результатов

По нониусной шкале

Количество целых миллиметров отсчитывается от нулевого деления на рейке до нулевого деления нониуса. Если они не совпадают, то размер содержит доли миллиметра, соответствующие точности инструмента. Чтобы определить их, необходимо на нониусе отсчитать от нуля до штриха, совпадающего с риской на штанге, а затем умножить их количество на цену деления.

На рисунке 4 показаны размеры: а – 0.4 мм, б – 6.9 мм, в – 34.3 мм. Цена деления нониуса 0.1 мм

По часовому индикатору

Количество целых миллиметров отсчитывают на штанге от нуля до последней риски, не скрытой под рамкой. Доли определяют по индикатору: номер деления, на котором остановилась стрелка, умножают на его цену.

На рисунке 5 показан размер 30.25 мм. Цена деления индикатора 0.01 мм.

По цифровому табло

Здесь считать не нужно, размер отображается на дисплее.

Для определения внутреннего размера, снятого инструментом с радиусными мерительными поверхностями (нижние губки на рис. 3), к показаниям на шкале добавляют их толщину, которая указана на неподвижной губке. Чтобы посчитать наружный размер, снятый штангенциркулем с резцами (рис. 2), их толщину отнимают от показаний на шкале.

Разметка

Обычный штангенциркуль с заостренными мерительными поверхностями справляется с базовыми разметочными операциями. Упирая одну губку в боковину детали, кончиком второй можно нанести черту на перпендикулярную ей поверхность. Линия получается равноудаленной от торца и копирует его форму. Чтобы начертить отверстие, нужно накернить его центр: углубление служит для фиксации одной из губок. Подобным образом можно использовать любой прием начертательной геометрии.

Твердосплавные напайки и резцы оставляют заметные царапины на деталях из сталей твердостью выше 60 HRC. Существуют также узкопрофильные штангенциркули, разработанные исключительно для разметки.

Почему возникают ошибки при измерениях

Наиболее распространенные ошибки, снижающие точность результатов измерений исправным инструментом:

• Чрезмерное давление на рамку вызывает перекос относительно штанги. Такой же эффект получается, если при измерении нижними губками сводить штангенциркуль за верхние.
• Установка губок на галтели, фаски и скругления.
• Перекосы при позиционировании.
• Нарушение калибровки инструмента.

Первые три ошибки чаще всего возникают от недостатка опыта, и уходят с практикой. Последнюю нужно предотвратить на этапе подготовки к измерениям. Проще всего выставить «0» на электронном штангенциркуле: для этого там предусмотрена кнопка (на рис. 6 кнопка «ZERO»). Часовой индикатор обнуляется вращением винта, расположенного в его нижней части. Чтобы откалибровать нониус, отпускают винты крепления к рамке, передвигают его в нужное положение и снова фиксируют.

Деформации элементов штангенциркуля и износ мерительных поверхностей делают инструмент непригодным к использованию. Для снижения количества брака на производстве штангенциркули проходят периодическую поверку в метрологических службах. Для проверки точности инструмента и приобретения навыков в бытовых условиях можно измерять детали, размеры которых заранее известны: например, хвостовики сверл или кольца подшипников.