1.4.1 Штангенциркули. Штангенинструменты являются распространенными в машиностроении видами измерительного инструмента. Их применяют для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин, глубин и т. д. Все штангенинструменты основаны на применении нониусов, по которым отсчитывают дробные доли делений основных шкал.

На рисунке 1.8 показано устройство штангенциркуля типа ШЦ – I.

1 - штанга, 2, 7 - губки, 3 - подвижная рамка, 4 - зажим,

5 – шкала нониуса, 6 - линейка глубиномера

Рисунок 1.8 Штангенциркуль ШЦ – I

Штангенциркули применяются трех типов: ШЦ - I, ШЦ – II (двухсторонние) и ШЦ – III (односторонний) по ГОСТ 166-89.

Штангенциркуль ШЦ - I применяется для измерения наружных, внутренних размеров и глубин с величиной отсчета по нониусу 0,1 мм. Штангенциркуль (рисунок 1.8 ) имеет штангу 1 , на которой нанесена шкала с миллиметровыми делениями. На одном конце этой штанги имеются неподвижные измерительные губки 2 и 7 а на другом конце линейка 6 для измерения глубин. По штанге перемещается подвижная рамка 3 с губками 2 и 7 .

Рамка в процессе измерения закрепляется на штанге зажимом 4 .

Нижние губки 7 служат для измерения наружных размеров, а верхние 2 - для внутренних размеров. На скошенной грани рамки 3 нанесена шкала 5 , называемая нониусом. Нониус предназначен для определения дробной величины цены деления штанги, т. е. для определения доли миллиметра. Шкала нониуса длиной 10 мм разделена на 10 равных частей; следовательно, каждое деление нониуса равно 19:10=1,9 мм , т. е. оно короче расстояния между каждыми двумя делениями, нанесенными на шкалу штанги, на 0,1 мм (2,0-1,9=0,1). При сомкнутых губках начальное деление нониуса совпадает с нулевым штрихом шкалы штангенциркуля, а последний-10-й штрих нониуса - с 19-м штрихом шкалы.

Перед измерением при сомкнутых губках нулевые штрихи нониуса и штанги должны совпадать. При отсутствии просвета между губками для наружных измерений или при небольшом просвете (до 0,012 мм )должны совпадать нулевые штрихи нониуса и штанги.

При измерении деталь берут в левую руку, которая должна находиться за губками и захватывать деталь недалеко от губок, правая рука должна поддерживать штангу, при этом большим пальцем этой руки перемещают рамку до соприкосновения с проверяемой поверхностью, не допуская перекоса губок и добиваясь нормального измерительного усилия.

Рамку закрепляют зажимом большим и указательным пальцами правой руки, поддерживая штангу остальными пальцами этой руки; левая рука при этом должна поддерживать нижнюю губку штанги. При чтении показаний штангенциркуль дер­жат прямо перед глазами. Целое число миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо нулевым штрихом нониуса. Дробная величина (количество десятых долей миллиметра) определяется умножением величины отсчета (0,1 мм ) на порядковый номер штриха нониуса, не считая нулевого, совпадаю­щего со штрихом штанги. Примеры отсчета показаны на рисунке 1.9.

39+0,1*7= 39,7; 61+0,1*4=61,4

Рисунок 1.9 Примеры отсчета размеров по шкалам штанги и нониуса

Штангенциркули предназначены для измерения наружных и внутренних размеров, глубин отверстий и разметочных работ, изготовлены из высококачественных сталей.

Основные типы и параметры штангенциркулей по ГОСТ 166-89 приведены в таблицах 1.2 – 1.7

Таблица 1.2 – Измерительные характеристики и внешний вид ШЦ – I

Таблица 1.3 – Измерительные характеристики и внешний вид ШЦ – II

Таблица 1.4 – Измерительные характеристики и внешний вид ШЦ – III

Кроме механических штангенциркулей применяют цифровые со встроенным портом, показания не требуют расчета, имеется возможность переноса размеров на электронные носители и ПК.

Таблица 1.5 – Измерительные характеристики и внешний вид ШЦЦ – I

Таблица 1.6 – Измерительные характеристики и внешний вид ШЦЦ – II

Таблица 1.7 – Измерительные характеристики и внешний вид ШЦЦ – III

1.4.2 Штангенглубиномеры. Эти инструменты служат для измерения высот, глубины глухих отверстий, канавок, пазов, выступов. Изготавливаются по ГОСТ 162-90.

В таблицах 1.8 – 1.10 приведены измерительные характеристики и внешний вид штангенглубиномеров.

Таблица 1.8 – Измерительные характеристики и внешний вид Штангенциркуля с губками для измерения внутренних канавок

Таблица 1.9 – Измерительные характеристики и внешний вид Штангенглубиномера ШГ

Таблица 1.10 – Измерительные характеристики и внешний вид Штангенглубиномера цифрового ШГЦ

При измерении глубин отверстий штангенглубиномер устанавливают на опорную (измеряемую) поверхность детали основанием, прижимают основание левой рукой, а правой рукой опускают штангу до упора и зажимают винтом. Результаты измерений отсчитываются примерно таким же образом, как на обычном штангенциркуле, только нониусы отградуированы таким образом, что позволяют оценить десятые и сотые доли мм .

1.4.3 Штангенрейсмусы предназначены для измерения высот от плоских поверхностей и точной разметки, изготавливаются по ГОСТ 164-90 .

Штангенрейсмусы устроены следующим образом: они имеют основание с жестко закрепленной на нем штангой со шкалой, передвижную рамку с нониусом и стопорным винтом, устройство микрометрической подачи, которая состоит из движка, винта, гайки и стопорного винта, что позволяет устанавливать сменные ножки с острием для разметки (нанесения рисок).

Основные измерительные характеристики и внешний вид штангерейсмусов приведены в таблицах 1.11 – 1.12.

Таблица 1.11 – Измерительные характеристики и внешний вид штангенрейсмуса

Таблица 1.12 – Измерительные характеристики и внешний вид штангенрейсмуса цифрового

1.4.4 Микрометрические инструменты : микрометр, микрометрический глубиномер, микрометрический нутромер.

Микрометры служат для точного измерения наружных размеров деталей цилиндрической и плоской формы (тонких листов), толщин стенок труб – микрометры; глубин пазов, отверстий, выступов и впадин глубиномеры; внутренних размеров деталей – нутромеры.

Рассмотрим параметры, внешний вид и способы применения некоторых микрометров.

Микрометр гладкий МК ГОСТ 6507–90 имеет скобу 1 , пятку 2 , винт 3 , стопор 4 , стебель 5 , барабан 6 , трещотку 7 и установочные меры 8 (см. рисунок 1.10 ).

а – устройство; б – микрометрический винт; в – барабан; 1 – скоба; 2 – пятка;

3 – винт; 4 – стопор; 5 – стебель; 6 – барабан; 7 – трещотка; 8 – установочные меры

Рисунок 1.10 Микрометр гладкий

На рисунке 1.11 показан принцип отсчета размеров по показаниям микрометра.

Рисунок 1.11 Чтение показаний микрометра и примеры отсчета

МК предназначены для измерения наружных размеров изделий. Измерительные поверхности оснащены твердым сплавом

МКЦ предназначены для измерения наружных размеров изделий, требующих повышенной точности результата до 0,001 мм. Измерительные поверхности оснащены твердым сплавом. Встроенный порт (вывод результатов на ПК).

Таблица 1.13 – Измерительные характеристики и внешний вид микрометров гладких МК

Модель и диапазон измерений	Цена деления, мм
МК 25	0,01
МК 50	0,01
МК 75	0,01
МК 100	0,01
МК 125	0,01
МК 150	0,01
МК 175	0,01
МК 200	0,01
МК 225	0,01
МК 250	0,01
МК 300	0,01
МК 400	0,01
МК 500	0,01
МК 600	0,01

Таблица 1.14 – Измерительные характеристики и внешний вид микрометров гладких цифровых МЦ

Таблица 1.15 – Измерительные характеристики и внешний вид микрометров типа МВМ

Предназначены для измерения среднего диаметра метрических, дюймовых и трубных резьб.

Таблица 1.16 – Измерительные характеристики и внешний вид микрометров зубомерных МЗ и МЗЦ

Модель и диапазон измерений	Цена деления, мм	Тип МЗ
МЗ 25	0,01
МЗ 50	0,01
МЗ 75	0,01
МЗ 100	0,01
МЗ 125	0,01
МЗ 150	0,01
МЗ 175	0,01
МЗ 200	0,01
МЗ 225	0,01
МЗ 250	0,01
МЗЦ 25	0,001	Тип МЗЦ
МЗЦ 50	0,001
МЗЦ 75	0,001
МЗЦ 100	0,001
МЗЦ 125	0,001
МЗЦ 150	0,001
МЗЦ 175	0,001
МЗЦ 200	0,001
МЗЦ 225	0,001
МЗЦ 250	0,001

Предназначены для измерения длины общей нормали зубчатых колес с модулем от 1 мм.

На рисунке 1.12 показано устройство и принцип действия микрометрического глубиномера. Прием пользования этим инструментом похож на прием применения штангенглубиномера. Сменные стрежни позволяют увеличить диапазон измеряемых глубин. Их длина – фиксированная величина и прибавляется к считанным показаниям.

а - устройство, б - примеры отсчета; 1 - стебель, 2 - основание, 3 - сменные стержни

Рисунок 1.12. Микрометрический глубиномер :

Микрометрические нутромеры по ГОСТ 10-88 предназначены для измерения внутренних размеров изделий.

Таблица 1.17 – Измерительные характеристики и внешний вид микрометрических нутромеров

На рисунке 1.13 показано устройство микрометрического нутромера.

а - устройство, б - удлинительный стержень, в - проверка кулевого положения; 1 - измерительные поверхности, 2, 6 - гайки, 3 - стопор,

4 - микрометрический винт, 5 - барабан

Рисунок 1.13 Микрометрический нутромер :

Шаг резьбы микрометрической винтовой пары (определяющий цену деления-перемещения измерительного стержня) равен 0,5 мм, сотые доли мм отсчитываются по показаниям конической части барабана.

Правила обращения с микрометрами:

· не разрешается измерять микрометром черные, плохо обработанные поверхности и особенно детали, покрытые наждачной или металлической пылью;

· запрещается измерять микрометрами нагретые детали и не следует продолжительное время держать его в руке, т.к. при этом показания будут неточными; измерения производить только при температуре 20 О С;

· в процессе измерения барабан трещотки вращать плавно и не слишком быстро;

· резкая подача и сильный зажим вина приводят к неточным показаниям и преждевременному износу винта; перед применением освободить стопор;

· не пользоваться микрометром как скобой во избежание износа измерительных поверхностей;

· при работе микрометр класть только на сухую чистую поверхность;

· по окончании работ микрометр тщательно протереть, стопор ослабить, измерительные поверхности немного развести;

· хранить микрометр в деревянном футляре; для длительного хранения микрометры промывают в чистом авиационном бензине, насухо протирают и смазывают техническим бескислотным вазелином; не допускается хранить их в сыром помещении и при резких перепадах температур.

Контрольные вопросы

1. Назначение и классификация штангенинструментов

2. Устройство штангенциркуля и методы измерения линейных величин этим инструментом

3. Назначение и классификация микрометров

4. Устройство микрометра и методы измерения величин этим инструментом

5. Правила обращения с микрометрами

Рычажные приборы

1.5.1 Классификация рычажных приборов . Рычажно-механические приборы обладают высокой точностью, универсальностью и предназначены в основном для относительных измерений, точностью от 0,01 до 0,0005 мм в зависимости от типа измерительной головки. Некоторые из них могут быть использованы также и для абсолютных измерений малых величин (размеров). Высокая точность показаний этих приборов получена в результате использования различных рычажно-механических систем, позволяющих в значительной степени увеличить передаточное число механизма.

Конструкции этих приборов весьма разнообразны и могут быть подразделены на 5 групп:

а) рычажного типа (рычажные индикаторы, миниметры);

б) с зубчатой передачей (индикаторы часового типа);

в) рычажно-зубчатые (рычажные скобы);

г) пружинные (микрокаторы);

д) комбинированные, построенные на принципе сочетания рычажно-зубчатого механизма с микрометрической парой.

В ремонтном производстве наиболее часто применяются Индикаторы часового типа и индикаторные нутромеры, а для высокоточных измерений - рычажные скобы, миниметры, пружинные микрометры (микрокаторы).

Индикаторы часового типа (с зубчатой передачей) предназначаются для относительного или сравнительного измерения и проверки отклонений от заданной формы размеров. Этими приборами определяют овальность, конусообразность, радиальное и торцовое биение, неплоскостность и непрямолинейность, отклонение от правильного взаимного расположения поверхностей и т. д. Они широко используются также в различных измерительных приспособлениях. Предел измерения индикатором составляет 0-10 мм, а цена деления 0,01 мм.

Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм (ГОСТ 577-68*) изготовляются двух типов: ИЧ - обыкновенный, с перемещением измерительного стержня параллельно шкале, с пределами измерения 0-5 и 0-10 мм; малогабаритные с пределами измерения 0-2 мм. ИТ - торцовые, с перемещением измерительного стержня перпендикулярно к шкале, с пределами измерения 0-2 мм.

1.5.2 Индикаторы часового типа . Предназначены для измерения линейных размеров абсолютным и относительным методами, определения величины отклонения от заданной геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.

Конструкция индикатора часового (нормального) типа (рис. 1.14 ) основана на том, что в его механизме передаточное устройство выполнено в виде зубчатых колес и рейки, преобразующих поступательное перемещение измерительного стержня 8 с наконечником 9 во вращательное движение основной (большой) стрелки 5 . Передаточное число зубчатых колес выбрано таким, что при вертикальном перемещении измерительного стержня на 1 мм основная стрелка совершает полный оборот. Шкала индикатора (циферблат 3 ) имеет 100 делений. Таким образом, цена

деления составляет 0,01 мм. Погрешность часовых индикаторов в пределах одного

оборота равна тоже 0,01 мм. Перемещение стержня на целые миллиметры отмечается стрелкой на указателе числа оборотов 6 . Установка на ноль производится поворотом накатанного ободка 4 большого циферблата или головки 11 измерительного стержня (при неподвижном циферблате). При измерении индикатор устанавливают на индикаторные стойки различных конструкций.

1 – корпус; 2 – стопор; 3 – циферблат;

4 – ободок; 5 – стрелка; 6 – указатель;

7 –гильза; 8 – измерительный стержень;

9 – наконечник; 10 – рабочий конец

(шарик); 11 – головка

Рисунок 1.14 Устройство индикатора

Часового типа

Измерительные характеристики и внешний вид индикаторов часового типа представлены в таблицах 1.18 и 1.19 .

Таблица 1.18 – Индикаторы часового типа ИЧ ГОСТ 577-68

Таблица 1.19 – Индикаторы часового типа цифровые ИЧЦ ГОСТ 577-68

Индикаторы цифровые при измерениях не требует расчетов, имеют встроенный порт (вывод результатов на ПК).

1.5.3 Индикаторные нутромеры и глубиномеры. Предназначены для измерения высоты пазов, выступов и впадин, глубины отверстий, других внутренних размеров деталей относительными и абсолютными методами измерений. Общий принцип подобен индикатору часового типа – как рычажные приборы они преобразуют малую измеряемую величину в существенное перемещение стрелки по шкале индикатора.

В таблицах 1.20 и 1.21 представлены измерительные характеристики и внешний вид этих рычажных приборов.

Таблица 1.20 – Нутромер индикаторный ГОСТ 868–82

Таблица 1.21 – Глубиномер индикаторный ГИ ГОСТ 16209-82

Нутромеры вставляют в отверстия, слегка покачивая из стороны в сторону. Перед измерением нутромер предварительно настраивают на ожидаемую глубину по микрометру или блоку ПКМД. Основную стрелку устанавливают на 0. При касании шарика измерительного стержня к основанию измеряемой поверхности стрелка отклоняется вправо или влево. Тогда положительные отклонения отнимают от уста-новленного значения глубины, а отрицательные – наоборот, прибавляют. С показаниями глубиномеров поступают аналогично. В отличие от нутромеров глубиномеры имеют установочную плиту, которая прижимается к измеряемой

поверхности, относительно которой производится замер глубины. Нутромеры и глубиномеры поставляются в комплекте с дополнительными сменными стержнями заданных длин, чтобы увеличить диапазон измерений.

1.5.4 Прочие рычажные приборы. К ним можно отнести рычажно-зубчатые индикаторы, рычажные скобы и пружинные микрометры (микрокаторы).

1) Индикаторы рычажно-зубчатые ИРБ предназначены для абсолютных и относительных измерений линейных размеров, контроля отклонений от заданной геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.

Шкала индикатора типа ИРБ размещена параллельно оси измерительного рычага в среднем положении и перпендикулярно к плоскости его поворота.

Выпускаются с ценой деления 0,01 и 0,001 мм.

Рисунок 1.15 Индикатор рычажно-зубчатый ИРБ

2) Скоба рычажная СР предназначены для измерения линейных размеров прецизионных деталей, как методом непосредственной оценки, так и методом сравнения с мерой, в точном приборостроении, машиностроении и других отраслях промышленности. Шкала отсчетного устройства может быть расположена от вертикального до горизонтального положения.

Скобы рычажные выпускаются с ценой деления 0.001 мм.

Таблица 1.22 – Скобы рычажные СР (ТУ 2-034-227-87)

3) Измерительные пружинные головки МИКРОКАТОРЫ типа ИГП – это механические прецизионные индикаторы, предназначенные для высокоточных измерений линейных размеров и контроля геометрической формы. Могут применяться как в специальных стойках, так и в различного вида измерительных устройствах и приспособлениях с присоединительным диаметром 28 мм. В конструкции прибора используется измерительный механизм в виде скрученной в средней части ленточной пружины, при растягивании поворачивающейся на

определенный угол. Измеряемая длина, которую показывает стрелка, укрепленная в средней части пружины, пропорциональна углу поворота пружины. Точность, линейность, повторяемость и чувствительность - это основные отличительные признаки микрокаторов. Настройку микрокатора на контролируемый размер осуществляют по концевым мерам, располагаемым между измерительным наконечником и плоскостью стола стойки.

Таблица 1.23 – Микрокаторы

4) Измерительные пружинные малогабаритные головки Микаторы типа ИПМ – это механические прецизионные индикаторы предназначены для измерения линейных размеров изделий и их отклонений от заданной геометрической формы, а также для встраивания в различные измерительные приборы. В конструкции прибора используется измерительный механизм в виде скрученной в средней части ленточной пружины, при растягивании поворачивающейся на определенный угол. Точность, линейность, повторяемость и чувствительность - это основные отличительные признаки микаторов. Присоединительный диаметр 8мм, вылет измерительного стержня 32мм.

Таблица 1.24 – Микаторы ГОСТ 14712-79

Контрольные вопросы

1. Назначение и классификация рычажных инструментов

2. Устройство и принцип действия индикатора часового типа

3. Другие виды микрометрических инструментов рычажного типа

Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова

Факультет металлургии, машиностроения и транспорта

УСТРОЙСТВО

И ЭКСПЛУАТАЦИЯ МИКРОМЕТРИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ

методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Методы и средства измерения и контроля», «Стандартизация, сертификация и технические измерения», «Основы взаимозаменяемости», Метрология»

для студентов машиностроительных специальностей

(для внутривузовского пользования)

Павлодар

УДК 621: 531.714(07)

ББК 34.63-5я7

У82

Рецензент:

кандидат технических наук, профессор

магистр, старший преподаватель

Составители :

У82 Устройство и эксплуатация микрометрических инструментов: методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Стандартизация, сертификация и технические измерения», «Методы и средства измерения и контроля», «Основы взаимозаменяемости», «Метрология» для студентов машиностроительных специальностей (для внутривузовского пользования)/сост. , – Павлодар, 2007. – 17с.

В методических указаниях с целью получения представления о микрометрических инструментах на основе эксплуатации и устройстве, и на конкретном примере, студентам предлагается дать заключение о годности детали с определением метрологических характеристик используемых микрометрических инструментов.

Лабораторная работа является составной частью общего цикла лабораторных работ предусмотренных по дисциплинам «Стандартизация, сертификация и технические измерения», «Методы и средства измерения и контроля», «Основы взаимозаменяемости», «Метрология».

УДК 621: 531.714(07)

ББК 34.63-5я7

© Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, 2007

Введение

Микрометрические инструменты находят широкое применение в машиностроении в процессе изготовления и контроля детали с точностью 0,01мм. Погрешность контроля изготовления детали во многом зависит от степени износа и метрологических показателей микрометрических инструментов. Поэтому необходимо знать и уметь производить настройку и регулировку микрометрических инструментов для точности измерений.

В лабораторной работе ставиться цель ознакомить студентов с назначением, устройством, применением, настройкой, регулировкой и разнообразием микрометрических инструментов.

В лабораторной работе студентам необходимо дать заключение о годности детали и определить метрологические показатели применяемых при измерении размеров детали микрометрических инструментов.

1 Цель и задачи лабораторной работы

1.1 Цель лабораторной работы – получить представление о микрометрических инструментах на основе их эксплуатации и устройстве и на конкретном примере, студентам предлагается дать заключение о годности детали с определением метрологических показателей, используемых микрометрических инструментов.

1.2 Задачи лабораторной работы:

Изучить настоящее методическое указание;

Используя приведенные в методическом указании формулы определить метрологические показатели микрометрических инструментов;

Для заданной детали начертить эскиз с указанием на нём размеров, подлежащих измерениям, а также расшифровать символические обозначения допусков;

Составить отчет.

2 Основные положения

К микрометрическим измерительным инструментам относятся: микрометры для наружных измерений; микрометры для внутренних измерений – штихмассы и микрометрические глубиномеры. У всех этих инструментов в качестве измерителя служит микрометрическая головка.

Микрометрические головки наиболее распространенных конструкций показаны на рисунке 1. У всех головок правый конец стебля 2 заканчивается разрезной втулкой с внутренней цилиндрической и наружной конической резьбой. Во внутреннюю резьбу стебля ввинчивается микровинт 4, левая гладкая часть которого входит в такое же гладкое отверстие в стебле, чем и обеспечивается точное направление микровинта. Микровинт имеет слева измерительную плоскость, а справа – фасонный цилиндрический или конический хвостовик 5, на который надевается барабан 5, соединяемый с микровинтом установочным колпачком 7 или коническим разрезным кольцом 9, закрепляемым по движной гайкой 10. На скошенной кромке барабана по всей ее окружности нанесены деления. Установочный колпачок выполнен за одно целое с трещоточным устройством 15. При вращении головки 13 крутящий момент передается микровинту, но как только измерительное усилие на конце микровинта превысит усилие, которое может обеспечить сила сопротивления пружины, так сейчас же зуб 12 начнет проскальзывать относительно зубчатой дорожки головки 13, и она будет вращаться вхолостую. На наружную коническую резьбу стебля навинчивается коническая гайка 6, с помощью которой можно стягивать внутреннюю резьбу втулки и тем самым регулировать возникающий в процессе износа резьбы осевой люфт микровинта относительно гайки.

1 - скоба; 2 - стебель; 3 - втулка; 4 - микровинт; 5 - барабан; 6 - регу­лировочная гайка; 7 - соединительный колпачок; 8 - хвостовик; 9 - кони­ческое разрезное кольцо; 10 - поджимная гайка; 11 - пружина трещоточного устройства; 12 - зуб трещоточного устройства; 13 - головка трещоточного устройства; 14 - винт; 15 - трещоточное устройство; 16 - рычаг стопора; 17 - ось стопора; 18 - кольцо стопора; 19 - пружинящее разрезное кольцо.

Рисунок 1 – Микрометрические головки

Стопорное устройство микрометрической головки, представленной на рисунке 1, а, выполнено в виде эксцентрической оси 17, соединенной с рычагом 16. Если поворачивать рычаг влево до отказа, то микровинт будет прижиматься к корпусу стебля. На рисунке 1, б, стопорное устройство выполнено в виде кольца 18, которое навинчивается на левый конец разрезной конической втулки. В микрометрической головке, показанной на рисунке 1,в, крепление барабана 5 к микровинту осуществляется путем поджатия заплечиков барабана к цилиндрическому хвостовику микровинта 8 через разрезную коническую шайбу 9 с помощью гайки 10. Наружное кольцо 18 стопорного приспособления вставлено в корпус скобы. Если поворачивать это кольцо по часовой стрелке, то его косой срез будет прижимать ролик к пружинящему хвостовику, отчего внутреннее разрезное кольцо 19 сожмется и застопорит микровинт.

Точность отсчета всех микрометрических головок 0,01мм.

Микрометры для наружных измерений. Любой микрометр имеет скобу 1 (рисунок 2), на левом конце которой запрессована жесткая пятка 2 или, если пределы измерения больше 300мм, сменные удлиненные пятки (рисунок 3). Установку пяток ведут с помощью калибра. На правом конце скобы смонтирована микрометрическая головка 6 (рисунок 2), состоящая из стебля 5, барабана и подвижной пятки 4, связанной с микровинтом. Барабан соединен с установочным колпачком 7 и трещоточным устройством 8. Для фиксирования полученного при измерении размера микровинт стопорится рычажком тормозного приспособления 9.

При измерении объект вводят между пятками микрометра и, вращая барабан за головку трещоточного устройства 5, подводят подвижную пятку 4 до соприкосновения с ним. После того как головка трещоточного устройства начнет проворачиваться, отсчитывают показания. Микрометры имеют пределы измерения от 0 до 600мм с интервалом через 25мм (до 300мм) и с интервалом 100мм (после 300мм).

Перед измерениями микрометр необходимо проверить на совпадение нулевых штрихов на стебле и барабане. Если нулевые штрихи не совпадают, то микрометр иеобходимо настроить. Настройку микрометра ведут в следующем порядке.

Поворачивают стопорный рычаг 16 (рисунок 1,а) или стопорное кольцо 18 (рисунок 1,б и в) и освобождают (расстопоривают) микровинт.

1 - скоба; 2 - жесткая пят­ка; 3 - калибр (концевая мера) для установки микро­метра на нуль; 4 - под­вижная пятка (микровинт); 5 - стебель; 6 - микромет­рическая головка; 7 - уста­новочный колпачок; 8 - трещоточное устройство; 9 - тормозное приспособле­ние.

Рисунок 2 – Микрометр для наружных измерений

Рисунок 3 – Крепление пяток

Создают зазор в 1мм между пятками 2 и 4 (рисунок 2) или если между пятками вставлена концевая мера 3 (рисунок 2), между торцом концевой меры и пяткой 4.

Вращают барабан за головку трещоточного устройства 5, доводя пятки 2 и 4 до соприкосновения. Момент соприкосновения обнаруживается по характерному звуку трещоточного устройства. В этом положении проверяют совпадение нулевого штриха на барабане с нулевым штрихом на стебле 5. Если нулевые штрихи совпадают, микрометр готов к работе, если же нет, то необходима его настройка. В этом случае проводят следующие операции.

С помощью рычага тормозного приспособления 9 (рисунок 2) или кольца 18 (рисунок 1) стопорят микровинт.

В этом положении отъединяют барабан 6 (рисунок 2) от микровинта пятки 4. Для этого, придерживая барабан левой рукой, правой рукой ослабляют соединительный колпачок 7. В результате этого барабан может свободно вращаться вокруг стебля и его можно установить на нуль.

Установив барабан на нуль, осторожно завертывают (наживляют) соединительный колпачок 7.

Освободив стопор и отъединив измерительные пятки друг от друга или от установочного калибра, закрепляют соединительный колпачок окончательно. После этого еще раз повторяют первые три операции для проверки установки.

Микрометрические нутромеры (штихмассы) применяют для измерений диаметров отверстий или внутренних размеров более 50мм. Микрометрический нутромер состоит из головки (рисунок 4, а) и удлинителей (рисунок 4, б). В головку входят собственно микрометрический винт 5, стебель 3 с нарезным левым концом, на который навинчиваются удлинители или предохранительная гайка 2, сферические наконечники 1 и 10, которые соприкасаются со стенками измеряемого объекта, стопорный винт 4, барабан 7 и установочный колпачок 9. Наименыпий размер микрометрического нутромера будет тогда, когда нулевое деление шкалы барабана 7 совпадает с начальным штрихом продольной шкалы на стебле 3.

В большинстве нутромеров наименьший размер – 75мм и более. Наибольший же размер зависит от числа удлинителей, соединенных с головкой, и их размеров. Для уменьшения погрешности при измерениях необходимо использовать не более 3 – 4 удлинителей. Чтобы соединить удлинитель с микрометрической головкой, необходимо отвернуть предохранительную гайку 2, а вместо нее навернуть правый конец удлинителя. При навертывании измерительный наконечник 1, нажимая на правый конец удлинирисунок 4, б), заставляет выйти наружу его левый измерительный конец. При развинчивании головки стальной стержень (штихмасс) под воздействием пружины 12 снова скрывается в металлическую трубку 14. На свободный конец удлинителя с резьбой может быть навинчен другой удлинитель и т. д. На свободный конец последнего удлинителя навинчивают предохранительную гайку.

1 – сферические наконечник 9 – установочный колпачок

2 – предохранительная гайка 10 – сферические наконечник

3 – стебель 11 – буртик

4 – стопорный винт 12 – пружина

5 – микровинт 13 – предохранительная головка

6 – регулировочная гайка 14 – предохранительная трубка

7 – барабан 15 – удлинитель

8 – разрезное кольцо

Рисунок 4 – Микрометрический нутромер

В процессе измерений нутромер вводят в отверстие и один конец его упирают в поверхность измеряемого объекта, а другой, вращая барабан, приводят в соприкосновение с противоположной поверхностью. Покачивая нутромер сначала в осевом, а потом в диаметральном направлениях, находят наименьший и наибольший размеры. Зафиксировав размер с помощью стопора и вынув нутромер из отверстия, производят отсчет. При использовании удлинителей необходимо навертывать их на головку, начиная с больших размеров, так как другая последовательность установки удлинителей приводит к увеличению погрешности измерений.

Нулевую установку головки нутромера проверяют концевыми мерами или специальной скобой, приложенной к нутромеру.

Проверку и настройку штихмасса ведут в следующем порядке.

Вводят в скобу микрометрическую головку с надетой на нее предохранительной гайкой 2.

Отстопорив микровинт 4 и придерживая левой рукой микрометрическую головку в скобе, правой рукой поворачивают барабан 7 до тех пор, пока наконечники 1 и 10 не соприкоснутся с боко-выми стенками скобы. В этом положении стопорят микровинт.

Вынимают микрометрическую головку и, придерживая левой рукой барабан 7, правой рукой ослабляют колпачок 9. В этом положении барабан легко поворачивается вокруг стебля 3 и может быть установлен так, чтобы его нулевой штрих совпадал с нулевым штрихом стебля.

Легко затягивают колпачок 9, отстопоривают его и затягивают окончательно. Головка настроена и готова к работе.

Микрометрический глубиномер (рисунок 5) служит для измерения глубины отверстий, уступов, выточек и т. д. У глубиномеров со стеблем соединена не скоба, как у микрометров, а основание (траверса) 1. Кроме того, в отличие от микрометров нуль основной шкалы микрометрической головки глубиномеров расположен не слева, а справа. В остальном головка глубиномера сходна с головкой микрометра. В нижнем конце микровинта сделано отверстие 10, в которое может быть введен цилиндрический стержень 11 необходимой длины. Длина стержня зависит от измеряемого размера. На конце каждого цилиндрического стержня имеется пружинящее устройство, обеспечивающее достаточную связь стержня с микровинтом. Сменные стержни могут быть четырех размеров: 0-25; 25-50; 50-75; 75-100мм.

Проверку и настройку микрометрического глубиномера ведут в следующем порядке.

Вывертывают барабан 5 микрометрической головки настолько, чтобы конец измерительного стержня скрылся в отверстии траверсы.

Устанавливают траверсу на поверочную плиту и, прижимая ее левой рукой, вращают правой рукой головку трещоточного устройства 8 до появления щелчков. В этом положении микровинт 3 фиксируют с помощью стопорного винта 9.

Придерживая левой рукой барабан 5, ослабляют правой рукой колпачок 7. В этом положении барабан легко поворачивается вокруг стебля и может быть установлен так, что его нулевой штрих совпадет с нулевым штрихом стебля.

Завертывают колпачок 7 и расстопоривают микровинт. Прибор готов к работе.

1 – основание (траверса)

2 – стебель

3 – микровинт

4 – регулировочная гайка

5 – барабан

6 – хвостовик винта

7 – установочный колпачок

8 – трещоточное устройство

9 – стопорный винт

10 – отверстие для установки стержня

11 – стержни

Рисунок 5 – Микрометрический глубиномер

3 Порядок выполнения работы

Исходными данными при проведении измерений микрометрическими инструментами служат размеры, каждый из которых предназначен только для использования какого-либо одного прибора.

3.1 Изучить конструкцию, регулирование и настройку микрометрических инструментов.

3.2 Дать эскиз детали, указав на нем заданные размеры.

3.3 Расшифровать символические обозначения допусков по всем заданным размерам.

3.4 Определить для всех инструментов следующие метрологические показатели:

а) пределы измерения;

б) цену деления на стебле микрометрической головки в мм;

в) цену деления на барабане в мм. Цену деления на барабане находят по формуле

e=t/n (1)

где t – шаг резьбы микровинта

п – число делений на барабане;

г) возможную предельную погрешность Δlim инструмента в пределах его использования (см. приложение A).

3.5 Проверить и настроить все инструменты.

3.6 Произвести измерения всех заданных размеров с учетом возможностей инструмента. Измеренный размер записать с учетом предельной погрешности

Dвоз=Dпр±ΔΣ(изм) (2)

где Dвоз – возможный размер с учетом погрешности измерения

Dпр – размер, установленный по показаниям прибора

ΔΣ(изм) – предельная погрешность прибора для полученного размера.

3.7 Дать заключение о годности изделия (укладывается ли полученный размер в допуске).

4.1 Цель работы

4.2 Эскиз детали с указанием на нём размеров, подлежащих измерениям и символическая расшифровка обозначений допусков

4.3 Метрологические показатели, применяемых микрометрических инструментов

4.4 Заключение о годности детали

5 Меры безопасности

5.1 Запрещается производить действия, которые могут привести к травмам, бесцельное вращение винтов, нониусов и т. д.

5.2 Осторожно прикасаться к острым краям детали, в случае пореза обратиться к преподавателю.

Контрольные вопросы

1 Разновидности, устройство и назначение микрометрических инструментов

2 Метрологические показатели микрометрических инструментов

3 Регулирование и настройка микрометрических инструментов

4 Предельная погрешность микрометрических инструментов

5 По указанию преподавателя расшифровать символическое обозначение допусков

Литература

1 , Полещенко по взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям. М.: Колос, 1977. – 224с.

2 и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник - 5-е изд., М.: Машиностроение, 19с.

3 Допуски и посадки. Справочник в 2-х томах. /Под редакцией, 6-е изд. - Л.: Машиностроение, 19с.

Приложение А

(справочное)

Предельные погрешности средств измерения линейных величин (±Δlim)

Наименвание измерительного средства

контакта

Интервалы размеров, мм

Цена деления, мм

Микрометры рычажные находятся на руках

находятся в стойке

Значение, Δlim, мкм

Глубиномеры микрометрические при абсолютном методе

при относит. методе

Перемещение стержня

Средства установки

Класс шерохов. пов. детали

Интервалы размеров, мм

Значение, Δlim, мкм

Нутромер микрометрический с ценой деления 0,01мм

по установочной мере

Введение……………………………………………………. Цели и задачи лабораторной работы……………………… Цель лабораторной работы………………………………… Задачи лабораторной работы……………………………… Основные положения……………………………………….. Порядок проведения работы……………………………….. Меры безопасности…………………………………………. Контрольные вопросы……………………………………… Литература…………………………………………………… Приложение А……………………………………………….. УТВЕРЖДАЮ Проректор по УР ПГУ им. С. Торайгырова (личная подпись) «____»____________2007г. Составители: старший преподаватель __________ старший преподаватель __________ Кафедра машиностроения и стандартизации Утверждено на заседании кафедры «____»______2007г. Протокол №_____ Заведующий кафедрой _________________ Одобрено методическим советом факультета металлургии, машиностроения и транспорта «____»_________2007г. Протокол №_____ Председатель МС _____________________ СОГЛАСОВАНО Декан факультета _____________ «___»_______2007г. Нормоконтролер ОМК _________ «___»______2007г. ОДОБРЕНО ОПиМО Начальник ОПиМО _____________ «___»______2007г. Рецензия на методическое указание к лабораторной работе «Устройство и эксплуатация микрометрических инструментов» по дисциплинам «Метрология», «Основы взаимозаменяемости», «Стандартизация, сертификация и технические измерения», «Методы и средства измерения и контроля». В методическом указании представлены устройства, назначение и применение микрометрических инструментов – микрометров, микрометрического глубиномера и микрометрических нутромеров, а также их регулирование и настройка. По каждому описанному инструменту представлены рисунки с пояснительным текстом. По приведённым теоретическим положениям студент приобретает навыки чтения чертежа детали, правильного выбора методов измерения и применения измерительных инструментов. Методические указания разработаны в соответствии с общими требованиями к оформлению и изданию в научно-издательском центре ПГУ им. С. Торайгырова согласно МИ ПГУ 4.02.1-05. Методическое указание разработано в помощь студентам для полного и наглядного освоения лекционного материала на практике. Учитывая практическую значимость данной лабораторной работы «Устройство и эксплуатация микрометрических инструментов» для студентов машиностроительных специальностей рекомендовать к изданию в НИЦ ПГУ им. С. Торайгырова. Магистр, старший преподаватель Рецензия на методические указания к лабораторной работе «Устройство и эксплуатация микрометрических инструментов» по дисциплинам «Метрология», «Основы взаимозаменяемости», «Стандартизация, сертификация и технические измерения», «Методы и средства измерения и контроля». Методические указания составлены с целью получения представления о микрометрических инструментах. В процессе выполнения лабораторной работы на конкретной детали студентам предлагается дать заключение о годности детали с определением метрологических показателей используемых микрометрических инструментов. При заключении о годности детали, учитывается предельная погрешность микрометрических инструментов, что дает полную картину при измерении размеров детали. Лабораторная работа предусмотрена для дальнейшего освоения теоретического материала по дисциплинам «Стандартизация, сертификация и технические измерения», «Методы и средства измерения и контроля», «Основы взаимозаменяемости», «Метрология». Учитывая практическую значимость данной лабораторной работы «Устройство и эксплуатация микрометрических инструментов» для студентов машиностроительных специальностей, рекомендовать к изданию в НИЦ ПГУ им. С. Торайгырова. Кандидат технических наук, профессор

МИКРОМЕТРЫ

Цель работы

1. Изучить устройство, принцип измерения и метрологические характеристики микрометрических инструментов.

2. Измерить деталь гладким микромером и дать заключение о годности детали.

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.

1. Цель работы.

2. Конструкция и метрологические характеристики гладкого микрометра. Как читаются показания микрометра при измерениях?

3. Эскиз детали с действительными размерами.

4. Оценка годности деталей.

Контрольные вопросы

1. Виды микрометрических инструментов.

2. Устройство микрометров.

3. Как снимать показания микрометра? Настройка микрометра на нуль.

4. Для чего служит трещотка?

5. Устройство микрометрического глубиномера.

6. Устройство микрометрического нутромера.

Литература

1. Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно – измерительных инструментов и приборов. – М.:Машиностроение, 1993.

2. Белкин И.М. Средства линейно – угловых измерений. Справочник. –М.:Машиностроение, 1987.

3. Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. –М.:Машиностроение, 1980.

Лабораторная работа №1

Тема: Измерение линейных величин.

Приборы и принадлежности: штангенциркуль, микрометр, измеряемые тела.

Нониус и микрометрический винт. Представим себе две линейки, сложенные вместе, как указано на рис. 1. Пусть цена деления (длина одного деления) верхней линейки равна l 1 , а цена деления нижней линейки - l 2 . Линейки образуют нониус, если существует такое число k, при котором

Kl 2=(k + 1)l 1 (1)

У линеек, изображенных на рис. 1, k = 4. Верхний знак в формуле (1) относится к случаю, когда деления нижней линейки длиннее делении верхней, т. е. когда l 2 > l 1 . В противоположном случае следует выбирать нижний знак. Будем для определенности считать, что L2 > L1. Величина

d= l2 – l 1 = l 1 /k =l 2 /(k + 1) (2)

называется точностью нониуса.

В частности, если L 1 = 1 мм, k =10 то точность нониуса. d = 0,1 мм. Как видно из рис. 1, при совпадении нулевых делений нижней и верхней шкал совпадают, кроме того, k-е деление нижней и (k+1) -е деление верхней шкалы, 2k-е деление нижней и 2(k+1) -е деление верхней шкалы и т. д.

Начнем постепенно сдвигать верхнюю линейку вправо. Нулевую деления линеек разойдутся и с начало совпадут первые деления линеек. Это случится при сдвиге l 2 -l 1 , равном точности нониуса d . при двойном сдвиге совпадут вторые деления линеек и т. д. если совпали m-е деления, можно, очевидно, утверждать, что их нулевые деления сдвинуты на md .

Высказанные утверждения справедливы в том случае, если сдвиг верхней линейки относительно нижней не превышает одного деления нижней линейки. При сдвиге ровно на деление (или несколько делений) нулевое деление верхней шкалы совпадает уже не с нулевым, а с первым (или n-м) делением нижней линейки. При небольшом дополнительном сдвиге с делением нижней линейки совпадает уже не нулевое, в первое деление и т. д.

В технических нониусах верхнюю линейку делают обычно короткой, так что совпадать с нижними может лишь одно из делений этой линейки. В дальнейшем мы всегда будем предполагать, что нониусная линейка является в этом смысле короткой.

Применим нониус для измерения длины тела А (рис.2). как видно из рисунка, в нашем случае длина L тела А равна

L = nl 2 + md (3)

(l 2 >l 1). Здесь n - целое число делений нижней шкалы, лежащих влево от начала верхней линейки, а m- номер деления верхней линейки, совпадающего с одним из делений нижней шкалы (в том случае, если ни одно из делений верхней линейки не совпадает в точности с делениями нижней, в качестве m берут номер деления, которое ближе других подходит к одному из делений нижней шкалы).

Часто подвижная часть нониуса (верхняя линейка на рис. 1) имеет более крупные деления, т. е. l 1 >l 2 . метод определения длины тела в этом случае рекомендуется найти самостоятельно.

Аналогичным образом можно строить не только линейные, но и угловые нониусы. Нониусами снабжаются штангенциркули (рис. 3), теодолиты и многие другие приборы.

При точных измерениях расстояний нередко применяют микрометрические винты - винты с малым и очень точно выдержанным шагом. Такие винты употребляются, например, в микрометрах (рис. 4). Один поворот винта микрометра передвигает его стержень на 0,5 мм. Барабан, связанный со стержнем, разбить на 50 делений. Поворот на одно деление соответствует смещению стержня на 0,01 мм. С этой точностью обычно и производятся измерения с помощью микрометра.

Микрометрический винт. Микрометр.

Микрометрический винт применяется в точных измерительных приборах (микроскоп, микрометр) и позволяет проводить измерения до сотых долей миллиметра. Микрометрический винт представляет собой стержень, снабженный точной винтовой нарезкой. Высота подъёма винтовой нарезки за один оборот называется шагом микрометрического винта. Микрометр (рис.4) состоит из двух основных частей: скоба В и микрометрический винт А. Микрометрический винт проходит через отверстия скобы с внутренней резьбой, против микрометрического винта на скобе имеется упор. На микрометрическом винте закреплен полный цилиндр (барабан) с делениями по окружности. При вращении микрометрического винта барабан скользит по линейной шкале, нанесенной на стебле.

Для того, чтобы микрометрический винт А передвинулся на 1 мм, необходимо сделать два оборота барабана С. Таким образом, шаг микрметриечского винта равен 0,5 мм. У того микрометра на барабане С имеется шкала, содержащая 50 делений. Так как шаг винта в =0,5 мм, а число делений барабана m =50, то точность микрометра

в/m = 0,5/50 = 1/100 мм (4)

Числовое значение измеряемого предмета находят по формуле

L = kв+ nв/m (5)

Длина измеряемого тела равно целому числу k мм масштабной линейки, n - деление нониуса, которое совпадает с любым делением масштабной линейки.

Измерение штангенциркулем и обработка результатов

измерения.

Штангенциркуль состоит из стальной миллиметровой линейки, с одной стороны, которая имеется неподвижная ножка. Вторая ножка имеет нониус и может перемещаться вдоль линейки. Когда ножки прикасаются, нуль линейки и нуль нониуса совпадает. Для того, чтобы измерить длину предмета, его помещают между ножками, которые двигают до соприкосновения с ножками предмета (без сильного нажима), и закрепляет винтом f. После этого делают отсчет по линейки и нониуса, вычисляют длину предмета по формуле (5).

Штангенциркулем измеряет высоту h и диаметр d цилиндра. Измерения производят следующим образом:

0. Цилиндр помещают между ножками В и Д штангенциркуля (слегка зажав ножки) и закрепляют винт.

1. измеряют длину, диаметр цилиндра и производят отсчет по шкале линейки числа целых k мм, расположенных слева от нулевого деления нониуса и числа делений n шкалы нониуса, совпадающего с любым делением шкалы масштабной линейки. По формуле (5) делают отсчет. Измерения повторить три раза, слегка поворачивая цилиндр между ножками.

2. Вычисляют абсолютные и относительные ошибки измерений. Результаты измерений и вычислений записывают в таблицу результатов.

№	k (м)	n	h (м)	Dh (м)		k (м)	n	d (м)	Dd (м)
1.
2.
3.
Сред.

Измерение микрометром и обработка результатов измерений.

8. Измеряемый предмет (толстую проволку или металлическую пластинку) помещают между упором Е и концом микрометрического винта А.

9. Находят значения k и n по шкале стебля Д и барабана С. по формуле (5) производят отсчет искомых величин.

10. Измерения диаметра проволки повторяют не менее пяти раз в различных местах.

11. Вычисляют абсолютную и относительную погрешность. Результаты измерения и вычислений записывают в таблицу.

№	k (м)	n	L (м)	DL (м)		k (м)	n	h (м)	Dh (м)		L TC (м)
1.
2.
3.
4.
5.
Сред.

Контрольные вопросы.

8 Что такое нониус? Как надо пользоваться с нониусом?

9 Для чего предназначен микрометр и штангенциркуль?

10 Расскажите принцип работы штангенциркуля?

11 Штангенциркуль чем отличается от микрометра?

12 Что называется шагом микрометра?

Лабораторная работа № 2

Поверка микрометра

Цель работы : изучить устройство и принцип действия микрометра; осуществить поверку микрометра.

Микрометр - прибор для измерения линейных размеров контактным способом. Изготовляют следующие типы микрометров:

МК - микрометры гладкие для измерения наружных размеров;

МЛ - микрометры листовые с циферблатом для измерения толщины листов и лент;

МТ - микрометры трубные для измерения толщины стенок труб;

М3 - микрометры зубомерные для измерения зубчатых колес.

Микрометры типа МК выпускают с пределами: 0-5; 0-10; 0-15; 0-25; 25-50 50-75; 75-100; 100-125; 125-150; 150-175; 175-200; 200-225; 225-250 250-275; 275-300; 300-400; 400-500 500 - 600 мм.

Микрометры с верхним пределом измерений 50 мм и более снабжают установочными мерами (цилиндрические стержни, имеющие точную форму).

Микрометр (рис. 378, а) имеет скобу 7 с пяткой 2 на одном конце, втулку-стебель 5 на другом, внутрь которой ввернут микрометрический винт 3. Торцы пятки и микрометрического винта являются измерительными поверхностями. На наружной поверхности стебля проведена продольная линия, ниже которой нанесены миллиметровые деления, а выше ее - полумиллиметровые деления. Винт 3 жестко связан с барабаном 6, на конической части барабана нанесена шкала (нониус) с 50 делениями.

На головке микрометрического винта имеется устройство (трещотка) 7, обеспечивающее постоянное измерительное усилие. Трещотка соединена с винтом так, что при увеличении измерительного усилия свыше 900 гс она не вращает винт, а проворачивается. Для фиксирования полученного размера детали служит стопор 4. Шаг микрометрического винта 3 равен 0,5 мм (рис. 378, б). Так как на скосе барабан 6 по окружности разделен на 50 равных частей (рис. 378, в), то при повороте на одно деление барабана микрометрический винт 3, соединенный с барабаном 6, перемещается вдоль оси на 1/50 шага, т. е. 0,5 мм: 50 = 0,01 мм.

Перед измерением проверяют нулевое положение микрометра. При проверке микрометра с пределами измерения 0 - 25 мм протирают замшей измерительные плоскости пятки и микрометрического винта, затем медленно сводят их до соприкосновения. Для этого медленно вращают трещотку 7, пока она не начнет проворачиваться, издавая характерный треск. Медленное вращение трещотки необходимо потому, что скорость вращения винта влияет на величину измерительного усилия.

При проверке микрометров с пределами измерения 25 - 50, 50 - 75 мм и т. д. между измерительными плоскостями микрометрического винта и пятки помещают либо установочную меру 8, либо мерительную плитку, соответствующую нижнему пределу измерения, т. е. 25, 50, 75 и т. д. Измерительные плоскости сближаются так же, как и у микрометров с пределом измерения 0 - 25 мм.

Если при проверке окажется, что нулевое деление барабана 6 не совпадет с продольным штрихом на стебле 5, еще раз выполняют установку на нуль в таком порядке: закрепляют микровинт стопором; разъединяют барабан с микровинтом; устанавливают барабан и закрепляют его; проверяют нулевое положение.

Перекос измерительных поверхностей микрометрического винта при зажатии стопором не должен превышать у микрометров с пределами измерения до 100 мм - 1 мкм, а для микрометров с пределами измерения более 100 мм - 2 мкм.

Перед измерением проверяемую деталь закрепляют в тисках или в приспособлении, протирают измерительные поверхности и устанавливают микрометр на размер несколько больше проверяемого, затем микрометр (рис. 379, а, в) берут левой рукой за скобу 7, а измеряемую деталь 3 помещают между пяткой 2 и торцом микрометрического винта 4. Плавно вращая трещотку, прижимают торцом микрометрического винта 4 деталь 3 к пятке 2 до тех пор, пока трещотка 5 не начнет провертываться и пощелкивать.

Установка микрометра на нуль показана на рис. 379, 6.

При измерении диаметра цилиндрической детали линия измерения должна быть перпендикулярна образующей и проходить через центр (рис. 379, в).

При чтении показаний микрометра целые миллиметры отсчитывают по краю скоса барабана по нижней шкале, полу миллиметры - по числу делений верхней шкалы стебля. Сотые доли миллиметра определяют на конической части барабана по порядковому номеру (не считая нулевого) штриха барабана, совпадающего с продольным штрихом стебля.

При чтении показаний микрометр держат прямо перед глазами (рис. 380, а). Примеры отсчета показаны на рис. 380, 6.

Микрометрический глубиномер с точностью измерения 0,01 мм (рис. 381, а) применяют для измерения глубины пазов, отверстий и высоты уступов до 100 мм. Глубиномеры изготовляют со сменными измерительными стержнями для измерений в пределах 0 - 25; 25 - 50; 50 - 75 и 75 - 100 мм. Изменение пределов измерения достигается присоединением сменных стержней. Шаг резьбы микрометрического винта 7 (стебель) - 0,5 мм. Изменение пределов измерений достигается присоединением сменных измерительных стержней 3.

Перед измерением проверяют нулевое положение глубиномера. При измерении левой рукой прижимают основание 2 глубиномера к верхней поверхности детали, а правой при помощи трещотки в конце хода доводят измерительный стержень до соприкосновения с другой поверхностью детали. Затем стопорят микрометрический винт и читают размер.

При чтении показаний надо иметь в виду, что при ввинчивании микрометрического винта глубиномера показания не уменьшаются, как у микрометра, а увеличиваются. Поэтому цифры на шкале стебля и барабана указаны в обратном порядке: на стебле цифры увеличиваются справа налево, а на барабане - по часовой стрелке (рис. 381, б).

Микрометрический нутромер (штихмасс) с ценой деления 0,01 мм (рис. 382, а) предназначен для измерения внутренних размеров от 50 до 10 000 мм. Микрометрические нутромеры изготовляют с пределами измерений: 50-75; 75-175; 75-600; 150 - 1250; 800-2500; 1250-4000; 2500-6000; 4000-10 000 мм. Нутромеры с пределами измерений 1250 - 4000 мм и более поставляют с двумя головками: микрометрической и микрометрической с индикатором.

Шаг резьбы микрометрической винтовой пары нутромера равен 0,5 мм. Микрометрический нутромер имеет стебель 2 (рис. 382, а), в отверстие которого вставлен микрометрический винт 4. Концы стебля и микрометрический винт имеют сферические измерительные поверхности 7.

На винт насажен барабан 5 с установочной гайкой 6. В установленном положении микровинт закрепляют стопором 3.

Для измерения отверстий размером более 63 мм используют удлинительные стержни (рис. 382, б) с размерами: 25; 50; 100; 150; 200 и 600 мм. Без удлинителей можно измерять размеры от 50 до 63 мм. Перед навинчиванием удлинителя со стебля свинчивают гайку 6, после присоединения удлинителя ее навинчивают на резьбовой конец последнего стержня.

Перед измерением микрометрическую головку (рис. 382,д) устанавливают по установочной мере (скобе) на исходный размер, проверяют нулевое положение, затем выбирают наименьшее количество соответствующих удлинителей.

Измерение нутромером отверстий производят по двум взаимно перпендикулярным диаметрам. Левой рукой прижимают измерительный наконечник к одной поверхности, а правой рукой вращают барабан до легкого соприкосновения с другой поверхностью (рис. 383,а,б). Отыскав наибольший размер, стопорят микровинт и читают размер.

Правильное положение микрометрического нутромера находят покачиванием головки нутромера при легком контактировании измерительных поверхностей с деталью.

Для отсчета показаний на стебле нутромера имеется шкала длиной 13 мм с полу миллиметровыми и миллиметровыми делениями. Вторая шкала нанесена на конической части барабана, она имеет 50 делений по окружности. По этой шкале и отсчитывают сотые доли миллиметра.

Показания микрометрического нутромера читают так: к предельному размеру микрометрической головки (75 мм) прибавляют показания на стебле (в данном случае 3 мм), а затем показания на скосе барабана (0,21 мм). Следовательно, показание будет 75 мм + 3 мм + 0,21 мм = 78,21 мм (рис. 383, я).

При чтении показаний с удлинителями к показанию микрометрической головки прибавляют длину удлинителей, например: к микрометрической головке присоединены удлинители 200 и 100 мм. Показание (рис. 383,г) будет:

75 мм + 200 мм + 100 мм + 6 мм + 0,16 мм = 381,16 мм.

Микрометрические инструменты

К атегория:

Измерения

Микрометрические инструменты

Микрометр - прибор для измерения линейных размеров контактным способом. Изготовляют следующие типы микрометров:

МК - микрометры гладкие для измерения наружных размеров;

МЛ - микрометры листовые с циферблатом для измерения толщины листов и лент;

МТ - микрометры трубные для измерения толщины стенок труб;

МЗ - микрометры зубомерные для измерения зубчатых колес.

Микрометры типа МК выпускают с пределами: 0-5; 0-10; 0-15, 0-25; 25-50 50 – 75; 75-100; 100-125; 125-150 150-175; 175-200; 200-225; 225-250 250-275; 275-300; 300-400; 400-500 500 – 600 мм.

Микрометры с верхним пределом измерений 50 мм и более снабжают установочными мерами (точные цилиндрические стержни).

Микрометр имеет скобу с пяткой на одном конце, втулку-стебель на другом, внутрь которой ввернут микрометрический винт. Торцы пятки и микрометрического винта являются измерительными поверхностями. На наружной поверхности стебля проведена продольная линия, ниже которой нанесены миллиметровые деления, а выше ее - полумиллиметровые деления. Винт жестко связан с барабаном, на конической части барабана нанесена шкала (нониус) с 50 делениями.

Рис. 1. Микрометр: а - устройство, б - микрометрический винт, в - барабан

На головке микрометрического винта имеется устройство (трещотка), обеспечивающее постоянное измерительное усилие.

Трещотка соединена с винтом так, что при увеличении измерительного усилия свыше ЮН (900 гс) она не вращает винт, а проворачивается. Для фиксирования полученного размера детали служит стопор 4. Шаг микрометрического винта 3 равен 0,5 мм. Так как на скосе барабан 6 по окружности разделен на 50 равных частей (рис. 378, в), то при повороте на одно деление барабана микрометрический винт 3, соединенный с барабаном 6, перемещается вдоль оси на V50 шага, т. е. 0,5 мм:50 = 0,01 мм.

Перед измерением проверяют нулевое положение микрометра. При проверке микрометра с пределами измерения 0 - 25 мм протирают замшей измерительные плоскости пятки и микрометрического винта, затем медленно сводят их до соприкосновения. Для этого медленно вращают трещотку 7, пока она не начнет проворачиваться, издавая характерный треск. Медленное вращение трещотки необходимо потому, что скорость вращения винта влияет на величину измерительного усилия.

При проверке микрометров с пределами измерения 25 - 50, 50 -75 мм и т. д. между измерительными плоскостями микрометрического винта и пятки помещают либо установочную меру 8, либо мерительную плитку, соответствующую нижнему пределу измерения, т. е. 25, 50, 75 мм и т. д. Измерительные плоскости сближаются так же, как и у микрометров с пределом измерения 0 - 25 мм.

Если при проверке окажется, что нулевое деление барабана 6 не совпадает с продольным штрихом на стебле 5, то еще раз выполняют установку на нуль в таком порядке: закрепляют микровинт стопором; разъединяют барабан с микровинтом; устанавливают барабан и закрепляют его; проверяют нулевое положение.

Рис. 379. Приемы использования микрометра: а - измерение деталей в вертикальном и горизонтальном положениях, б - установка микрометра на нуль, в - установка микрометра на деталь

Рис. 1. Чтение показаний микрометра: а - положение глаз, б - примеры отсчета

Перед измерением проверяемую деталь закрепляют в тисках или в приспособлении, протирают измерительные поверхности и устанавливают микрометр на размер несколько больше проверяемого, затем микрометр (рис. 379, а, в) берут левой рукой за скобу, а измеряемую деталь помещают между пяткой и торцом микрометрического винта. Плавно вращая трещотку, прижимают торцом микрометрического винта деталь к пятке до тех пор, пока трещотка на начнет провертываться и пощелкивать.

При измерении диаметра цилиндрической детали линия измерения должна быть перпендикулярна образующей и проходить через центр.

При чтении показаний микрометра целые миллиметры отсчитывают по краю скоса барабана по нижней шкале, полумиллиметры - по числу делений верхней шкалы стебля. Сотые доли миллиметра определяют по конической части барабана по порядковому номеру (не считая нулевого) штриха барабана, совпадающего с продольным штрихом стебля.

Рис. 381. Микрометрический глубиномер: а - устройство, б - примеры отсчета

Рис. 382. Микрометрический нутромер (штихмасс): а - устройство, б - удлинительный стержень, в - проверка нулевого положения

Микрометрический глубиномер с точностью измерения 0,01 мм применяют для измерения глубины пазов, отверстий и высоты уступов до 100 мм. Глубиномеры изготовляют со сменными измерительными стержнями для измерений в пределах 0 - 25; 25 – 50; 50-75 и 75-100 мм. Шаг резьбы микрометрического винта 1 (стебель) - 0,5 мм. Изменение пределов измерений достигается присоединением сменных измерительных стержней 3.

Перед измерением проверяют нулевое положение глубиномера. При измерении левой рукой прижимают основание 2 глубиномера к верхней поверхности детали, а правой с помощью трещотки в конце хода доводят измерительный стержень до соприкосновения с другой поверхностью детали. Затем стопорят микрометрический винт и читают размер.

При чтении показаний надо иметь в виду, что при ввинчивании микрометрического винта глубиномера показания не уменьшаются, как у микрометра, а увеличиваются. Поэтому цифры на шкале стебля и барабана указаны в обратном порядке: на стебле цифры увеличиваются справа налево, а на барабане - по часовой стрелке.

Микрометрический нутромер (штихмасс) с ценой деления 0,01 мм предназначен для измерения внутренних размеров от 50 до 10 000 мм. Микрометрические нутромеры изготовляют с пределами измерений: 50 – 75; 75-175; 75-600; 150-1250; 800 – 2500; 1250 – 4000; 2500-6000; 4000 -10 000 мм. Нутромеры с пределами измерений 1250 - 4000 мм и более поставляют с двумя головками: микрометрической и микрометрической с индикатором.

Рис. 1. Приемы измерения: а - цилиндрических отверстий, б - параллельности деталей, в, г - примеры отсчета без применения и с применением удлинителей

Шаг резьбы микрометрической винтовой пары нутромера равен.0,5 мм. Микрометрический нутромер имеет стебель, в отверстие которого вставлен микрометрический винт. Концы стебля и микрометрический винт имеют сферические измерительный поверхности.

На винт насажен барабан с установочной гайкой. В установленном положении микровинт закрепляют стопором.

Для измерения отверстий размером более 63 мм используют удлинительные стержни с размерами: 25; 50; 100; 150; 200 и 600 мм. Без удлинителей можно измерять размеры от 50 до 63 мм. Перед навинчиванием удлинителя со стебля свинчивают гайку 6, после присоединения удлинителя ее навинчивают на резьбовый конец последнего стержня.

Перед измерением микрометрическую головку устанавливают по установочной мере (скобе) на исходный размер, проверяют нулевое положение, затем выбирают наименьшее количество соответствующих удлинителей.

Измерение нутромером отверстий производят по двум взаимно перпендикулярным диаметрам. Левой рукой прижимают измерительный наконечник к одной поверхности, а правой рукой вращают барабан до легкого соприкосновения с другой поверхностью. Отыскав наибольший размер, стопорят микровинт и читают размер.

Правильное положение микрометрического нутромера находят покачиванием головки нутромера при легком контактировании измерительных поверхностей с деталью.

Для отсчета показаний на стебле нутромера имеется шкала длиной 13 мм с полумиллиметровыми и миллиметровыми делениями. Вторая шкала нанесена на конической части барабана, она имеет 50 делений по окружности. По этой шкале и отсчитывают сотые доли миллиметра.

Показания микрометрического нутромера читают так: к предельному размеру микрометрической головки (75 мм) прибавляют показания на стебле (в данном случае 3 мм), а затем показания на скосе барабана (0,21 мм). Следовательно, показание будет 75 мм + + 3 мм+ 0,21 мм = 78,21 мм.

При чтении показаний с удлинителями к показанию микрометрической головки прибавляют длину удлинителей, например: к микрометрической головке присоединены удлинители 200 и 100 мм. Показание будет: 75 мм + 200 мм + 100 мм + 6 мм + + 0,16 мм = 381,16 мм.