Устройство микрометра и правила измерения им

Содержание: Скрыть Открыть

Микрометр – это универсальный измерительный прибор для высокоточного (с погрешностью от 2 до 50 мкм) определения линейного размера детали. Измерение может быть произведено абсолютным или относительным контактным методом с погрешностью достаточной для точной сборки узлов и станочного производства.

Устройство и применение микрометров

Как универсальный измерительный инструмент применение микрометра возможно в любой области, где необходимо определение линейных размеров с точностью от 2 мкм. Это, в первую очередь, механическая обработка деталей, точная сборка узлов и механизмов, настройка работы промышленного оборудования и мн. другое.

Устройство микрометра достаточно простое, в конструкцию инструмента входит всего три основных элемента:

• Рама в виде полукруга оснащенная опорной стойкой (1) для фиксации измеряемой детали.
• Ручка, оснащенная трещоткой (6), неподвижным стеблем (4) со шкалой и измерительным барабаном (5).
• Винт (2) с неподвижной гайкой (3) для измерения линейных величин.

Замер с помощью микрометра выполняется посредством перемещения винта в неподвижной гайке. По углу оборота винта и определяется перемещение и рассчитывается линейный размер. Количество полных оборотов указано на стебле, доли – по круговой шкале на барабане. Инструмент также оснащен устройством кольцевой гайкой для фиксации.

Для обеспечения точности измерений передвижение микрометрического винта не должно превышать 25 мм. Поэтому микрометры выпускаются в пределах 0–25, 25–50 мм и т. д., до 300 мм, с дальнейшим шагом 100 мм. — 300–400, 400–500 и т. д.

Принцип действия микрометров

Для примера возьмём обычные механические гладкие микрометры, получившие наиболее широкое применение. Данный инструмент позволяет производить замер абсолютным и относительным способом. При абсолютном замере измеряемая деталь размещается между опорной стойкой и передвижным винтом. Полученный размер можно определить непосредственно по шкале. При относительном измерении определяется размер рядом распложенных предметов и затем вычисляется нужный параметр.

Сам замер производится в следующей последовательности:

• Проверить точность прибора. Необходимо закрутить винт и проверить – совпадает ли нулевая отметка на шкале барабана с горизонтальным штрихом на стебле.
• Если предел измерений более 25 мм, то для проверки необходимо использовать эталонные меры.
• При несовпадении меток необходимо отрегулировать стебель специальным ключом (входит в комплект).
• Перед началом измерения винт выкручивается до размера немного более размера детали.
• Измеряемая деталь размещается между винтом и неподвижным упором.
• Винт необходимо зажать с помощью трещотки до характерного звука срабатывания – трещотка начинает проворачиваться, закрутка микровинта останавливается после 3 щелчков.
• Определяем показание по трем шкалам. Первые две расположены на стебле и одна на барабане. По штрихам в верхней части шкалы определяется количество полных миллиметров. К ним прибавляем, если возможно, половину второй шкалы, т. е. ещё 0,5 мм.
• В завершение прибавляем значение со шкалы барабана в соответствие с ценой деления шкалы, например 0,01 мм.
• Окончательный итог определяется суммированием всех трех показаний.
• Для получения максимально точного результата рекомендуется проведение нескольких замеров с расчетом среднего значения.

Типы микрометров

Для различных объектов измерения выпускаются следующие типы микрометров:

• Микрометры листовые – для замера толщины листов.
• Гладкие микрометры – для определения размера предметов с гладкой поверхностью.
• Микрометры рычажные – оснащены рычажно-зубчатой головкой для замера изделий со сложной конфигурацией.
• Трубные микрометры – для определения размеров стен труб.
• Проволочные и резьбомерные – для замера тонких изделий.
• Цифровые микрометры – оснащены электронной системой определения размера и цифровой шкалой.

Микрометры цифровые

Вместе с механическими, цифровые микрометры пользуются большой популярностью благодаря удобству и точности измерения, а также возможностям электронных приборов:

• Производить замер с точностью до 1 мкм при погрешности до 0,1 мкм.
• Встроенная калибровка.
• Удобное цифровое табло для максимально быстрого и точного получения результата.
• Выбор систем расчета.
• Вывод информации на ПК и мн. другое в зависимости от модели.

Государственные стандарты

Основной стандарт регулирующий технические условия производства инструмента – ГОСТ 6507-90

Микрометр – высокоточный прибор, предназначенный для измерения линейных величин абсолютным методом. Чтобы определить его показания, необходимо просуммировать значения шкалы стебля и барабана.

Определение показаний прибора

Указателем при отсчете по шкале 2 стебля служит торец барабана, а продольный штрих 1 является указателем для круговой шкалы 3. Пронумерованная шкала стебля показывает количество миллиметров, а его дополнительная шкала служит для подсчета половин миллиметров.

Отметим последний полностью открытый барабаном штрих миллиметровой шкалы стебля. Его значение составляет целое число миллиметров, и на рисунке он обозначен зеленым цветом. Если правее этого штриха имеется открытый штрих дополнительной шкалы (выделен голубым), нужно прибавить 0,5 мм к полученному значению.

При отсчете показаний круговой шкалы 3 в расчет берут то её значение, которое совпадает с продольным штрихом 1. Таким образом, на верхнем изображении показания прибора составляют:

• 16 + 0,22 = 16,22 мм.
• 17 + 0,5 + 0,25 = 17,75 мм.

Распространенной ошибкой является случай, когда неверно учитывают (или не учитывают) величину 0,5 мм. Это связано с тем, что ближайший к барабану штрих дополнительной шкалы может быть открыт частично. При необходимости проверьте себя с помощью штангенциркуля.

Порядок проведения измерений микрометром

Рабочие поверхности микрометра разводят на величину чуть большую, чем размер измеряемой детали, иначе при работе можно её поцарапать. Дело в том, что торцевые поверхности пятки и микрометрического винта имеют высокую твердость для устойчивости к истиранию.

Пятку слегка прижимают к детали и вращают микрометрический винт с помощью трещотки до соприкосновения его с измеряемой поверхностью. Трещотка служит для регулирования усилия натяга – делается обычно 3 – 5 щелчков. Положение микрометрического винта фиксируют с помощью стопорного устройства для того, чтобы не сбить показания при считывании значений со шкалы.

В процессе работы с микрометром его следует держать за скобу таким образом, чтобы была видна шкала стебля, и показания можно было снять на месте.

При измерении диаметра вала, измерительные поверхности нужно выставлять в диаметрально противоположных точках. При этом пятка прижимается к валу, а микрометрический винт, который медленно вращают трещоткой, последовательно выравнивается в двух направлениях: осевом и радиальном. После работы необходимо проверить точность инструмента с помощью эталона.

Устройство гладкого микрометра типа мк-25

Основные элементы конструкции гладкого микрометра представлены на рисунке ниже и обозначены цифрами:

1. Скоба. Она должна быть жесткой, поскольку её малейшая деформация приводит к соответствующей ошибке измерения.
2. Пятка. Она может быть запрессована в корпус, а может быть сменной у микрометров с большим диапазоном измерений (500 – 600 мм, 700 – 800 мм и т.д.).
3. Микрометрический винт, который перемещается при вращении трещотки 7.
4. Стопорное устройство. У микрометра на рисунке оно выполнено в виде винтового зажима. Используется для фиксации микрометрического винта при настройке прибора или снятии показаний.
5. Стебель. На него нанесены две шкалы: пронумерованная (основная) показывает количество целых миллиметров, дополнительная – количество половин миллиметров.
6. Барабан, по которому отсчитывают десятые и сотые доли миллиметра. Торец барабана также является указателем для шкалы стебля 5.
7. Трещотка для вращения микрометрического винта 3 и регулировки усилия, прикладываемого к измерительным поверхностям прибора.
8. Эталон, который служит для проверки и настройки инструмента. Не предусмотрен для некоторых моделей микрометров МК-25.

Настройка микрометра и проверка его точности

Проверку нулевых показаний микрометра проводят каждый раз перед началом работы, при необходимости выполняют настройку. Ниже приведена общая последовательность действий.

• Проверить жесткость крепления пятки и стебля микрометра в скобе. Протереть чистой мягкой тканью измерительные поверхности.
• Проверить нулевые показания инструмента. Для этого у МК-25 соединяют между собой рабочие поверхности пятки и микрометрического винта усилием трещотки (3 — 5 щелчков). Если прибор настроен правильно, его показания будут равны 0,00.

Для проверки микрометров с диапазоном измерений 25 — 50 мм, 50 — 75 мм и более используют соответствующие им эталоны (концевые меры длины), точный размер которых известен. Эталон, имеющий чистую торцевую поверхность, должен быть зажат без перекосов между измерительными поверхностями прибора усилием трещотки в несколько щелчков. Полученное значение сравнивают с известным, а при необходимости выполняют настройку микрометра в следующей последовательности.

Настройка на ноль

а) Фиксируют микрометрический винт при помощи стопорного устройства в положении с зажатой концевой мерой или соединенными вместе измерительными поверхностями.

б) Разъединяют барабан и микрометрический винт между собой. Для этого придерживают одной рукой барабан, а другой отворачивают корпус трещотки (достаточно полуоборота).

Также возможна конструкция прибора, в которой соединение барабана с микрометрическим винтом осуществлено с помощью винта или прижимной гайки с углублением. В этом случае воспользуйтесь ключом, идущим в комплекте.

в) Нулевой штрих барабана совмещается с продольным штрихом стебля. После этого барабан вновь соединяют с микрометрическим винтом, проводят новую проверку. Настройка повторяется при необходимости.

На производстве, а иногда и в быту, когда точность показаний штангенциркуля становится недостаточно, на помощь приходит микрометр. Этот прибор и другое промышленное оборудование можно приобрести на сайте https://izpk.ru/. Микрометр предназначен для измерения контактным методом относительно малых линейных величин с высокой точностью. Для ее обеспечения реализован простой, но очень эффективный преобразовательный механизм, в основе которого — винтовая пара. Однако он же вызывает трудности при использовании инструмента у людей, недостаточно разбирающихся в принципе его устройства. Если штангенциркулем может свободно пользоваться почти каждый, то про микрометр такого сказать нельзя.

Задача данной статьи — показать, что фактически использование микрометра ненамного сложнее измерений с помощью штангенциркуля.

Историческая справка

Винтовая пара для точной установки размеров применялась еще в шестнадцатом веке. Она была составной частью прогрессивных по тем временам прицельных приспособлений для пушек, входила в состав конструкций геодезических инструментов.

В 1848 году француз Пальмер впервые получил патент на микрометр. Вернее, тогда изобретение назвали винтовым штангенциркулем, имеющим круговой нониус. Этот прибор мог бы совершить революцию в области измерений. Однако промышленность в то время не обеспечивала такой высокой точности обработки материалов. Инструмент не пользовался популярностью и про него забыли.

Вспомнили про него американцы Луснан Шарпе и Джозеф Браун в 1867 году. Промышленность развивалась, производство наполнялось новыми технологиями и прогрессивными металлообрабатывающими станками. Американские инженеры уловили потребность в позабытом измерительном инструменте и начали серийное производство микрометров. Впоследствии появились и другие микрометрические инструменты.

Принцип действия микрометра

Работа измерительного механизма основана на перемещении вращаемого винта в гайке. Оптимальная погрешность измерений достигается при осевом перемещении винта на небольшую длину. Это объясняется тем, что достаточно трудно изготовить винт большой длины, который будет сохранять точность шага резьбы на любом участке. Поэтому рабочий ход винта обычно составляет не более 25 мм, а микрометры производят различных типоразмеров, соответствующих диапазону измеряемых длин.

Типы микрометров

В зависимости от назначения и конструкции различают приборы следующих типов:

• МК — наиболее известные микрометры гладкие. Применяются для измерения наружных размеров.
• МЛ — листовые. Предназначены для измерения толщины листов и лент. Снабжены циферблатом.
• МТ — трубные. Предназначены для измерения толщины стенок труб.
• МЗ — зубомерные. Позволяют измерять общие нормали цилиндрических зубчатых колес. Это важный вид контроля качества изготовления зубьев.
• МГ — микрометрические головки. С их помощью измеряют перемещение.
• МП — микрометры, предназначенные для измерения толщины проволоки.

Микрометр гладкий

В быту чаще всего приходится сталкиваться именно с микрометром гладким. Он наиболее универсален и чаще других встречается в домашних наборах инструментов. Кроме того, умея пользоваться этим инструментом, каждый с легкостью сможет воспользоваться и прибором другого типа.

Устройство

Все механизмы расположены на скобе. На ней жестко закреплена пятка, она служит неподвижным упором в процессе выполнения измерений. На противоположном конце скобы жестко закреплен стебель, он выполнен в виде полого цилиндра.

На стебле нанесена шкала, цена ее деления обычно составляет 0,5 мм. Внутри стебля располагается винтовая пара. Гладкая часть микрометрического винта выходит из стебля в измерительную зону и оканчивается плоской измерительной поверхностью.

Противоположная часть микрометрического винта жестко соединена с барабаном. На барабане нанесена шкала, позволяющая отсчитывать сотые или тысячные доли миллиметра. На практике мы чаще сталкиваемся с микрометрами, имеющими цену деления 0,01 мм.

На внешнем торце барабана размещена трещотка. Она ограничивает крутящий момент, прикладываемый рукой человека при вращении винта. Это позволяет избежать неверных показаний прибора при упругой деформации элементов винтовой пары. Кроме того, трещотка не даст повредить механизм микрометра приложением чрезмерных усилий.

Как мы видим, устройство микрометра довольно простое.

Класс точности

Вопреки распространенному заблуждению, класс точности микрометра определяет не цену деления, а допускаемую погрешность. Например, для МК25 первого класса предел погрешности составляет ±2 мкм (±0,002 мм), а второго класса — уже ±4 мкм (±0,004 мм).

Маркировка

ГОСТ 6507–90 определяет условные обозначения микрометров. Например, уже упомянутый гладкий микрометр с диапазоном измерения от 0 до 25 мм первого класса имеет обозначение «Микрометр МК25−1 ГОСТ 6507–90 ».

ГОСТ — документ, требующий неукоснительного соблюдения. В литературе могут встречаться обозначения этого же микрометра, написанные через пробел (микрометр МК 25) или через дефис (МК-25). Однако единственно верным является слитное написание (МК25).

Микрометр с цифровой индикацией

Имеющиеся в продаже микрометры с цифровой индикацией обладают рядом преимуществ:

• Наличие электронной начинки в составе прибора и цифровой индикации существенно упрощает процесс измерения и сокращает время, затрачиваемое на считывание показаний.
• Явным преимуществом производимых согласно ГОСТ 6507–90 цифровых приборов является цена деления 0,001 мм, а также небольшой предел допускаемой погрешности.
• Современные цифровые модели позволяют проводить не только абсолютные, но и относительные измерения. В любом положении из диапазона измерений можно выставить нулевое значение. Такая функция полезна при техническом контроле, разбраковке деталей, сложных измерениях.
• Контроль и разбраковку деталей можно проводить еще быстрее, если занести в память прибора пределы допуска. Продвинутые модели обладают такой функцией.
• Приборы последних лет имеют разъем, позволяющий выводить статистику измерений на компьютер. Эта функция полезна как для анализа серии измерений, так и для составления различных отчетов.
• Цифровые инструменты универсальны для жителей любой страны мира, поскольку позволяют использовать метрическую или английскую систему измерений.

Есть у цифровых приборов и свои недостатки. Главный из них — меньшая надежность. Любая цифровая техника требует бережного отношения. Классический механический микрометр при случайном падении на пол с большой долей вероятности не пострадает, хотя и для него это плохо. А вот цифровой при таком обращении может отказаться продолжать работу, что потребует ремонта или даже покупки нового прибора.

Также следует помнить, что дешевый цифровой прибор неизвестного производителя может выдавать существенные ошибки в результатах. И ошибки эти могут быть гораздо более критичными, чем ошибки, выдаваемые дешевой механической моделью. Разумеется, речь здесь идет о приборах, фактически не соответствующих ГОСТу. Хотя даже изготовленные по ГОСТу цифровые модели порой демонстрируют загадочное поведение или отказываются работать спустя месяц после начала эксплуатации.

Пошаговая инструкция по использованию микрометра

Процесс измерения сводится к вращению барабана до соприкосновения пятки и плоской измерительной поверхности винта с габаритами предмета.

Чтобы не оставить без внимания ни один нюанс проведения измерений, приведем подробную инструкцию по использованию микрометра.

При пользовании цифровым микрометром трудности в снятии показаний обычно не возникают. Поэтому при описании процесса будем рассматривать прибор классической конструкции.

Этап первый. Проверка показаний

Желательно осуществлять не только при покупке нового прибора, но и каждый раз перед проведением измерений.

Для проверки показаний микрометра с диапазоном измерений от 0 до 25 мм нужно вращать барабан до смыкания измерительных плоскостей при отсутствии детали. Чтобы проверить показания микрометров с большим диапазоном, нужно использовать концевую меру, входящую в комплект прибора.

Барабан должен полностью закрыть шкалу, нанесенную на стебле. Говоря более точно, торец барабана должен остановиться четко на нулевой отметке стебля. А нулевая отметка шкалы барабана должна остановиться напротив продольного штриха.

Если неточность показаний обнаружена в магазине, от покупки стоит отказаться. Если показания сбились в процессе эксплуатации, можно пойти одним из двух путей решения проблемы:

1. Если микрометр предназначен для домашнего использования, можно провести регулировку самостоятельно.
2. Если микрометр производственный и его показания считаются официальными при изготовлении, контроле и сдаче деталей, регулировку следует поручить специально уполномоченным лицам или организациям.

Самостоятельная регулировка проводится по следующему алгоритму:

1. Микрометрический винт фиксируется стопорным устройством при соединенных измерительных плоскостях или при зажатой между ними концевой мере.
2. Барабан разъединяется с микрометрическим винтом. Для этого следует воспользоваться специальным ключом, входящим в комплект прибора. В некоторых моделях достаточно просто отвернуть трещотку вращением против часовой стрелки.
3. Нулевой штрих на барабане совмещается с продольным штрихом на стебле.
4. Проводится сборка прибора в обратном порядке.
5. Осуществляется новая проверка показаний.
6. В случае необходимости регулировка повторяется.

Этап второй. Фиксация детали измерительными поверхностями

Для получения точного результата измерений и предотвращения поломки микрометра вследствие неправильного обращения следует придерживаться простых рекомендаций:

1. Удерживая деталь вплотную к пятке, вращением барабана подвести измерительную плоскость микрометрического винта близко к габариту детали. Не следует прилагать усилий.
2. Дальнейшее вращение можно осуществлять только через трещотку. Серия щелчков трещотки подскажет, что измерительные поверхности соприкоснулись с деталью, а показания прибора соответствуют измеряемому габариту.

Первый пункт можно не принимать во внимание, если с самого начала вращать барабан через трещотку. Выработав такую привычку, можно избежать повреждения элементов микрометра и снизить износ измерительных поверхностей при случайном превышении необходимого вращательного момента.

Этап третий. Снятие показаний

Показания начинают снимать с крупного разряда, а заканчивают — мелким.

Цены делений у разных микрометров могут отличаться, поэтому перед снятием показаний нужно ознакомиться с прибором. Для полной уверенности в правильности проведения измерений желательно прочитать паспорт.

В качестве примера возьмем наиболее широко распространенный гладкий микрометр МК25 с ценой деления 0,01 мм:

• Снимаем показания шкалы стебля. Цена деления — 0,5 мм. Важно помнить: если деление не видно, искомый размер определяется предыдущим открытым делением.
• Снимаем показания шкалы барабана. В рассматриваемом приборе цена деления барабана — 0,01 мм. Цифры на барабане показывают сотые доли миллиметра.
• Суммируем показания шкал стебля и барабана.

Мы довольно подробно рассмотрели, как пользоваться микрометром. Видеоурок по его использованию поможет более наглядно раскрыть тонкости проведения измерений.

Поверка

Поверка осуществляется согласно методическим указаниям МИ 782−85.

Знание методики поверки важно не только для специалиста, проводящего ее, но и для работника, который пользуются средством измерения и стремится быть квалифицированным.

Может показаться, что при бытовой эксплуатации микрометра знания о поверочных операциях не нужны, но это не так. Отклонение от нормы отдельных контролируемых параметров заметно невооруженным глазом.

Среди этих параметров:

• отклонение от плоскостности измерительных поверхностей;
• отклонение от параллельности измерительных поверхностей;
• перекос плоской измерительной поверхности винта.

Появление таких отклонений должно насторожить и побудить к принятию решения о необходимости ремонта измерительного прибора.

Теперь, обладая обширной информацией по проведению измерений с помощью микрометра, по его устройству и способам контроля качества его показаний, можно быть уверенным, что любые вопросы о микрометре, как пользоваться им — в том числе, никогда не застанут врасплох.