Микрометр устройство и правила пользования

Министерство образования АР Крым

Таврический Национальный Университет им. Вернадского

Исследование физического прибора

Выполнил: студент 1 курса

физического факультета гр. Ф-111

1. Название. 2. Принцип действия. 3. Схема устройства прибора -основные части -их размещение -взаимодействие 4. Эксплуатационные характеристики. 5. Правила пользования. 6. Область применения прибора.

Микро́метр — универсальный инструмент (прибор), предназначенный для измерений линейных размеров абсолютным контактным методом в области малых размеров с высокой точностью (до 2 мкм), преобразовательным механизмом которого является микропара винт — гайка.

Действие микрометра основано на перемещении винта вдоль оси при вращении его в неподвижной гайке. Перемещение пропорционально углу поворота винта вокруг оси . Полные обороты отсчитывают по шкале, нанесённой на стебле микрометра, а доли оборота — по круговой шкале, нанесённой на барабане. Оптимальным является перемещение винта в гайке лишь на длину не более 25 мм из-за трудности изготовления винта с точным шагом на большей длине. Поэтому микрометр изготовляют несколько типоразмеров для измерения длин от 0 до 25 мм, от 25 до 50 мм и т. д. Для микрометров с пределами измерений от 0 до 25 мм при сомкнутых измерительных плоскостях пятки и микрометрического винта нулевой штрих шкалы барабана должен точно совпадать с продольным штрихом на стебле, а скошенный край барабана — с нулевым штрихом шкалы стебля. Для измерений длин, больших 25 мм, применяют микрометр со сменными пятками; установку таких микрометров на ноль производят с помощью установочной меры, прикладываемой к микрометру, или концевых мер. Измеряемое изделие зажимают между измерительными плоскостями микрометра. Обычно шаг винта равен 0,5 или 1 мм и соответственно шкала на стебле имеет цену деления 0,5 или 1 мм, а на барабане наносится 50 или 100 делении для получения отсчёта 0,01 мм. Эта величина отсчёта является наиболее распространённой, но имеются микрометры с отсчётом 0,005, 0,002 и 0,001 мм. Постоянное осевое усилие при контакте винта с деталью обеспечивается фрикционным устройством — трещоткой. При плотном соприкосновении измерительных поверхностей микрометра с поверхностью измеряемой детали трещотка начинает проворачиваться с лёгким треском, при этом вращение микровинта следует прекратить после трёх щелчков.

Схема устройства прибора:

Микрометр состоит из стальной скобы , к которой присоединяется трубка , имеющая внутреннюю винтовую нарезку. При работе, микрометр держат так, чтобы скоба была обращена к работающему, а трубка располагалась справа от нее.

В трубку входит винт, скрепленный с гильзой и выходящий наружу в виде стержня . Если шаг винта равен мм, то при одном обороте винт и связанная с ним гильза перемещаются вправо или влево на мм. Следовательно, расстояние между концом стержня и упором можно отсчитать по положению гильзы .

На трубке нанесен масштаб, позволяющий отсчитать, на сколько целых делений отодвинулась гильза от нулевого положения. На самой гильзе нанесены деления, дающие возможность оценить, на какое расстояние отошла гильза от ближайшего целого деления слева на трубке . Если гильза по окружности разделена на делений, то при повороте гильзы на одно деление сама гильза перемещается поступательно на мм.

Характеристики некоторых микрометров, выпускаемых в СССР

Пределы измерений, мкм

Гладкий Рычажный Листовой Трубный Зубомерный Настольный

от 0 до 600 от 0 до 2000 от 0 до 5; 10; 25 от 0 до 10: 25 от 0 до 100 от 0 до 10: 20

± (2—10) ± (3—4) ± 4 ± 4 ± 5 ± (2—3)

Прежде, чем пользоваться микрометром, нужно проверить правильность его установки на нуль. Для этого поворачивают гильзу до тех пор, пока стержень не коснулся упора . Завинчивание следует производить, пользуясь головкой , поворачивающейся с некоторым трением, что исключает возможность сильного нажима на измеряемый предмет и обеспечивает постоянный нажим при измерениях. Если конец стержня касается вплотную упора , то в случае правильной установки прибора, обрез гильзы должен совпадать с нулевым делением основного масштаба и нулевое деление гильзы должно точно совпадать с нулевой чертой на трубке . После проверки правильности установки прибора следует:

а) определить шаг винта, т.е. расстояние, на которое перемещается винт и гильза за один оборот;

б) рассчитать, на какую долю миллиметра передвинется гильза при повороте на одно деление и приступить к измерениям.

Для определения длины тела, следует поместить его между выступами и , и вращать гильзу при помощи головки до тех пор, пока измеряемое тело не будет зажато между выступами и . После этого отсчитать число целых делений на трубке до гильзы и число делений, на которое повернулась гильза . Зная цену деления гильзы , подсчитать, на какую долю миллиметра отодвинута гильза от ближайшего левого деления на трубке . Сумма обоих отсчетов определит искомую длину.

Область применения прибора:

В зависимости от конструкции (формы корпуса или скобы, в которую встраивается микропара, формы измерительных поверхностей) или назначения (измерение толщины листов, труб, зубьев зубчатых колёс) микрометры разделяют на гладкие, рычажные, листовые, трубные, проволочные, призматический, канавочные, резьбомерные, зубомерные и универсальные.

Микрометры выпускаются ручные и настольные, в том числе со стрелочным отсчётным устройством. Микрометрические пары используются также в глубиномерах, нутромерах и других измерительных средствах. Наибольшее распространение имеют гладкие микрометры. Настольные микрометры (в том числе со стрелочным отсчётным устройством) предназначаются для измерения маленьких деталей (до 20 мм), их часто называют часовыми микрометрами.

Функциональное назначение микрометра заключается в измерении относительно малых величин контактным способом. Сферы его применения характеризуются необходимостью получения результатов, отличающихся высокой точностью, например, изготовление инструментов. Инструмент достаточно распространен, однако определенные сложности его применения обусловили актуальность вопроса о том, как пользоваться микрометром.

Конструкция прибора

Современный рынок измерительных приборов предлагает довольно широкий ассортимент микрометров, однако их конструктивное исполнение практически идентично, за исключением моделей электронного типа. Отличия механических приборов заключаются в основном в габаритных размерах измеряемых ими предметов. Стандартный измеритель состоит из следующих компонентов:

• «Скоба». Деталь, представляющая собой основу инструмента, на которой закреплены остальные механизмы прибора. Изготавливается из особо прочного металла, устойчивого к деформационным воздействиям, поскольку от жесткости этого элемента напрямую зависит величина погрешности при измерении.
• «Пятка». Элемент, выполняющий функции жесткого упора. Выполняется в двух вариантах: запрессованная в корпус скобы и съемная. Сменная пятка характерна для приборов с диапазоном измерений 500 — 800 миллиметров.
• «Стебель». Составная часть микрометра, выполненная в виде полого цилиндра с размещенной внутри винтовой парой. На лицевой стороне стебля находятся основная, показывающая миллиметры, и дополнительная, показывающая половины миллиметров, шкалы.
• «Барабан». Элемент, шкала которого показывает десятые и сотые доли миллиметра (микрометры), одновременно играет роль указателя для шкалы стебля.
• «Трещотка». Размещена со стороны внешнего торца барабана. Эта деталь не только перемещает микрометрический винт, но и ограничивает величину крутящего момента, прикладываемого человеческой рукой. Такая функция обеспечивает правдивость показаний при возникновении упругой деформации элементов винтовой пары и не позволяет повредить механизм прибора.
• «Микрометрический винт». Одно из окончаний элемента имеет гладкую поверхность и выдвигается в измерительную зону, а другое жестко соединено с барабаном.
• «Стопорное устройство». Деталь выполнена в виде винтового зажима, фиксирующего микрометрический винт в момент настройки прибора или снятия показаний.
• «Эталон». Элемент, находящийся вне прибора и предназначенный для его проверки перед проведением измерений.

Класс точности и маркировка

Термин «класс точности» означает максимально допустимую погрешность прибора. Например, максимальная погрешность микрометра «МК25», имеющего первый класс точности, не должна превышать двух микрометров (±0,002миллиметра), тогда как у такого же прибора второго класса — четырех микрометров (±0,004миллиметра).

Маркировка измерителя выглядит следующим образом: «Микрометр МК25−1», где число 25 обозначает диапазон возможных измерений (от 0 до 25 миллиметров), а единица — класс точности. Кроме того, к названию добавляется шифр документа, определяющего условные обозначения этих приборов — «ГОСТ 6507−90».

Цифровая индикация

Сегмент измерительных приборов современного рынка инструментов предлагает микрометры, имеющие вместо шкал электронное табло для цифровой индикации измерений. Такие устройства определенно имеют ряд преимуществ в сравнении с их механическими аналогами:

• Цифровое отображение значений значительно упрощает процедуру измерения и минимизирует время считывания показаний.
• Электронные приборы имеют сравнительно малый предел допустимой погрешности и цену деления в один микрометр.
• Цифровые микрометры обеспечивают возможность проведения как абсолютных, так и относительных измерений, что чрезвычайно удобно при проведении технического контроля, выполнении расчетов высокого уровня сложности, разбраковке деталей и тому подобное.
• Способность некоторых приборов «запоминать» пределы допуска.
• Наличие разъема подключения компьютера, позволяющего анализировать статистику измерений с последующим составлением отчетов.
• Возможность использования наряду с метрической системой измерений английскую.

Справедливости ради следует отметить и наличие определенных недостатков, характерных для микрометров с цифровой индикацией измерений. Основной минус — это меньшая в сравнении с механическими приборами надежность, поскольку электронный инструмент более восприимчив к различного рода негативным факторам: ударам, падениям, повышенным температурам и влажности и так далее.

Инструкция по пользованию

Процедура измерения заключается во вращении барабана до момента соприкосновения плоского окончания микрометрического винта и пятки с габаритными окончаниями измеряемого предмета. Поскольку в работе с приборами с цифровой индикацией измерений проблемы возникают редко, рассматривать следует порядок действий на примере микрометра классической конструкции.

Проверка показаний

Рекомендуется выполнять не только в процессе приобретения прибора, но и постоянно перед выполнением измерений. Процедура проверки начинается с вращения барабана до момента смыкания пятки и плоского окончания микрометрического винта. Прибор работает исправно, если торец барабана останавливается на нулевой отметке шкалы стебля, а продольный штрих указывает на отметку «0» на барабане.

В случае невыполнения одного из условий необходимо произвести регулировку микрометра. Алгоритм выполнения самостоятельной регулировки выглядит следующим образом:

• Посредством стопорного устройства производится фиксация микрометрического винта. Измерительные плоскости при этом находятся в соединенном положении, или между ними зажимается концевая мера.
• При помощи специального ключа, входящего в комплект микрометра, выполняется разъединение микрометрического винта и барабана.
• Продольный штрих, нанесенный на стебле, совмещается с нулевой отметкой барабана.
• Прибор собирается в обратном порядке, после чего проверяется повторно.

Фиксация детали

Для проведения измерений деталь должна быть надежно зафиксирована измерительными поверхностями инструмента. Во избежание поломки микрометра и в целях получения максимально точных результатов необходимо придерживаться некоторых простых рекомендаций:

1. Плотно прижав измеряемый предмет к пятке, не прилагая усилий, подвести плоскость винта микрометрического к краю предмета.
2. Дальнейшее сближение измерительной поверхности винта с габаритом измеряемого предмета производить исключительно посредством трещотки.
3. Серия щелчков сигнализирует о соприкосновении измерительных поверхностей с габаритами измеряемого элемента, и показания шкал микрометра соответствуют его размерам.

Выполнение этих несложных рекомендаций позволит минимизировать риск повреждения инструмента и существенно снизить степень износа измерительных поверхностей.

Снятие показаний

Снятие показаний начинается с наиболее крупного разряда, постепенно переходя к более мелким. В первую очередь фиксируется показания шкалы, расположенной на стебле. В качестве примера рассматривается модель «МК25−1», цена деления шкалы стебля которого — 0,5 миллиметра. Чрезвычайно важно понимать, что искомый показатель определяется предшествующим открытым делением.

Далее нужно снять показания со шкалы барабана. Здесь цена деления — 0,01 миллиметра. Суммируя полученные показания с двух шкал, получается итоговый результат.

Поверка микрометра

Осуществление поверки микрометра регламентировано методическими указаниями МИ 782−85. Владение методикой поверки чрезвычайно важно как для специалиста, поверяющего инструмент, так и для квалифицированного работника, непосредственно проводящего измерения. Даже в процессе бытовой эксплуатации владение знаниями о поверочных мероприятиях приносит большую пользу. Обнаружение таких отклонений контролируемых параметров, как нарушение параллельности измерительных плоскостей, перекос измерительной плоскости винта и некоторые другие, служат очевидным сигналом о неисправности измерителя.

Микро́метр — измерительный прибор, предназначенный для измерения длины (линейного размера) с низкой погрешностью. Погрешность измерения микрометром составляет от 2 до 50 мкм в зависимости от измеряемых диапазонов и класса точности прибора. При измерении применяется абсолютный или относительный контактный метод и преобразовательным механизмом которого является микропара винт — гайка.

Содержание

История возникновения микрометра [ править | править код ]

Использование винтовой пары в отсчётном устройстве было известно ещё в XVI веке, например в пушечных прицельных механизмах (1570), позднее винт стали использовать в различных геодезических приборах. Первый патент на микрометр как самостоятельное средство измерений был выдан во Франции Ж.-Л. Пальмеру (фр. Jean-Louis Palmer) в 1848 году как на «винтовой штангенциркуль с круговым нониусом». Но в то время, при обработке материалов такая точность не достигалась, и новый измерительный прибор не нашел применения. Только в 1867 году американские инженеры Джозеф Браун и Луснан Шарпе начали производство микрометров [1] .

Принцип действия [ править | править код ]

Действие микрометра основано на перемещении винта вдоль оси при вращении его в неподвижной гайке. Перемещение пропорционально углу поворота винта вокруг оси. Полные обороты отсчитывают по шкале, нанесённой на стебле микрометра, а доли оборота — по круговой шкале, нанесённой на барабане. Оптимальным является перемещение винта в гайке лишь на длину не более 25 мм из-за трудности изготовления винта с точным шагом на большей длине. Поэтому микрометр изготовляют несколько типоразмеров для измерения длин от 0 до 25 мм, от 25 до 50 мм и т. д. Предельный диапазон измерений наибольшего из микрометров заканчивается на отметке в 3000 мм. Для микрометров с пределами измерений от 0 до 25 мм при сомкнутых измерительных плоскостях пятки и микрометрического винта нулевой штрих шкалы барабана должен точно совпадать с продольным штрихом на стебле, а скошенный край барабана — с нулевым штрихом шкалы стебля. Для измерений длин, больших 25 мм, применяют микрометр со сменными пятками; установку таких микрометров на ноль производят с помощью установочной меры, прикладываемой к микрометру, или концевых мер. Измеряемое изделие зажимают между измерительными плоскостями микрометра. Обычно шаг винта равен 0,5 или 1 мм и соответственно шкала на стебле имеет цену деления 0,5 или 1 мм, а на барабане наносится 50 или 100 делении для получения отсчёта 0,01 мм. Постоянное осевое усилие при контакте винта с деталью обеспечивается фрикционным устройством — трещоткой (храповиком). При плотном соприкосновении измерительных поверхностей микрометра с поверхностью измеряемой детали трещотка начинает проворачиваться с лёгким треском, при этом вращение микровинта следует прекратить после трёх щелчков.

Типы микрометров [ править | править код ]

Виды микрометров в зависимости от конструкции (формы корпуса или скобы, в которую встраивается микропара, формы измерительных поверхностей) или назначения (измерение толщины листов, труб, зубьев зубчатых колёс):

В последнее время некоторые производители [ какие? ] предлагают специальную трубную насадку с шариком диаметром 5 мм на пятку гладких микрометров, которая позволяет выполнять измерения аналогичные трубным микрометрам.

Микрометры выпускаются ручные и настольные, в том числе со стрелочным и цифровым отсчётным устройством. Цифровые микрометры обладают рядом преимуществ:

— выставление на нуль одним нажатием кнопки; — доступны относительные измерения (установка нуля в любой точке измерительного диапазона); — переключение между дюймовой и метрической системами исчисления; — в многих моделях возможна передача результатов измерений на персональный компьютер по нажатию кнопки или через заданный интервал времени.

Микрометрические пары используются также в глубиномерах, нутромерах и других средствах измерения (в том числе в испытательных стендах). Наибольшее распространение имеют гладкие микрометры. Настольные микрометры (в том числе со стрелочным отсчётным устройством) предназначаются для измерения мелких деталей (до 20 мм), их часто называют часовыми микрометрами.