Файл: Метрология, стандартизация и.pdf

118 шего диаметра). Полученные значения берутся по абсолютной величине (для меньшего диаметра расчет не приведен. Расчет этих значений проводится аналогично).
Рис. 5. Эскиз и схема измерения детали
Таблица 2 Результаты измерений детали
Больший диаметр
Меньший диаметр
Плос- кость и точки из- мерения действительный размер отклонение от от действительный размер отклонение от а б с круг- лости цилин- дрич- ности а б с круг- лости цилин- лин- дрич- ности
I
20,15 20,13 20,14 0,015 0,015 15,25 15,28 15,26 0,025 0,015
II
20,18 20,15 20,16 15,24 15,23 15,26
Таблица 3 Результаты расчетов
= (аI – аII)/2 0,015
= (аI-bI)/2 0,01
= ( аII-bII)/2 0,015
=(bI – bII)/2 0,01
= (bI-cI)/2 0,005
= (bII-cII)/2 0,005
= (cI – cII)/2 0,01
= (cI-aI)/2 0,005
= (cII-aII)/2 0,01
- выбрать наибольшее значение и занести в таблицу 2.

119
Контрольные вопросы
1. Микрометрические инструменты и принцип их дей- ствия.
2. Назначение трещотки.
3. Основные метрологические характеристики микромет- рических инструментов.
4. Микрометрические нутромеры, их преимущества и не- достатки.
5. Изложите принцип настройки микрометров на «ноль».
6. Что составляет основу конструкции микрометрических инструментов?
7. Как дается заключение о годности микрометра?
8. От чего зависит предельная погрешность микрометра?
9. Укажите пределы измерения и цену деления цифрового микрометра.
10. Укажите преимущества цифрового микрометра.
11. Каким методом производятся измерения при исполь- зовании механического и цифрового микрометра?

120
РАБОТА № 13. Индикаторный нутромер
Назначение работы: ознакомиться с устройством и основными метрологическими показателями измерительных головок и индикаторного нутромера; освоить принципы проверки шкалы индикаторного нутромера концевыми мерами длины; приобрести навыки работы с нутромерами при контроле и измерении внутренних размеров.
Оборудование: индикаторный нутромер, набор концевых мер, штангенциркуль, державки для крепления концевых мер и боковики, деталь.
1. Общие сведения об измерительных головках
и области их применения
Наиболее распространены два способа измерения дей- ствительных размеров: абсолютный и относительный.
Приборы, реализующие абсолютный метод измерения
(линейки, штанген- и микрометрические инструменты), имеют ограниченную точность измерения (до 0,01 мм – механические и 0,001 мм – цифровые). Это связано с тем, что при измерении действительный размер считывается непосредственно с отсчёт- ного устройства прибора и его точность определяется ценой деления прибора.
Для получения более высокой точности измерения (до
0,02 мкм) применяется относительный метод измерения, при котором с отчетного устройства считываются отклонения от номинального (установочного) размера, а не действительный размер. Применение этого метода основано на использовании измерительных головок.
Измерительными головками называются съемные от- счетные устройства, преобразующие малые перемещения изме- рительного стержня в большие перемещения указательной стрелки.
Механические измерительные головки в зависимости от конструкции передаточного механизма делятся на следующие типы:
- зубчатые с точностью до 0,01 мм;

121
- рычажно-зубчатые с точностью до 0,001 мм;
- рычажно-пружинные с точностью до 0,00002 мм.
Как самостоятельные измерительные средства головки применяются редко, например, при измерении погрешности формы, шероховатости и т.д. Основное их назначение – осна- щение измерительных приборов и приспособлений различного назначения.
1.1. Зубчатые измерительные головки
(индикаторы часового типа ИЧ)
Индикаторными (рис. 1) называются измерительные го- ловки, у которых указательная стрелка может при измерении совершать один и более оборотов.
Рис. 1. Индикатор часового типа ИЧ:
1 – измерительный стержень; 2 – трибка (малое зубчатое колесо), на оси которой закреплена большая указательная стрелка;
3 – блок спаренных зубчатых колес; 4 – малая указательная стрелка (показывает число оборотов большой указательной стрелки); 5 – ободок циферблата; 6 – направляющая втулка;
7 – тарельчатая пружина; 8 – дополнительное колесо

122
Основой конструкции индикатора часового типа ИЧ яв- ляются зубчатые передачи (рис. 1). Передаточные отношения в этих передачах подобраны таким образом, что перемещение измерительного стрежня на 1 мм заставляет большую указа- тельную стрелку совершать один полный оборот. Циферблат разбит на 100 делений, следовательно, цена одного деления i = 1/100 = 0,01 мм.
Наличие гарантированного бокового зазора в реальных зубчатых передачах требует установки на дополнительном ко- лесе 8 тарельчатой пружины 7, которая создает постоянное усилие в передачах и полностью выбирает этот зазор в одну сторону.
Индикаторные головки бывают двух типов:
- нормальные с ходом измерительного стержня 0…5 и
0…10 мм;
- малогабаритные с ходом стержня 0…2 мм и 0…3 мм.
Преимущества индикатора часового типа: большие преде- лы измерения, простота конструкции, дешевизна.
Недостатки: значительная погрешность (от
± 4,5 до±26 мкм).
1.2. Рычажно-зубчатые головки
Конструкция передаточного механизма этих приборов представляет собой сочетание зубчатых и рычажных передач.
Рычажно-зубчатые приборы выпускаются с ценой деления 0,01 и 0,001 мм.
Преимущества этих головок и индикаторов сводятся к следующему: обладают более высокой точностью, имеют ма- лое измерительное усилие и инерционность, позволяют произ- водить измерения в труднодоступных местах.
Недостатки: пределы измерения меньше, чем у индикато- ра часового типа.

123
1.3. Рычажно-пружинные головки
Основой конструкции рычажно-пружинных головок явля- ется рычажно-пружинная передача (рис. 2).
Рис. 2. Рычажно-пружинная передача
Пружина представляет собой бронзовую плоскую пру- жинную ленту 4, закрученную в виде спирали. Она является чувствительным элементом этих головок.
Один конец пружины связан с измерительным стержнем 7 через треугольный пружинный рычаг 5, а другой – неподвижно прикреплен к плоской пружине 1. Вертикальные перемещения измерительного стержня 7 регламентируются мембраной 6.
Перемещение измерительного стержня 7 вверх или вниз вызывает сжатие или растяжение пружины 4. При этом указа- тельная стрелка 2 отклоняется от нулевого положения на шкале
3 в соответствующую сторону. Стрелка сбалансирована с по- мощью противовеса 9. Сила измерения создается пружиной 8.
Известны конструкции, в которых вместо указательной стрелки устанавливается бронзовое зеркальце. При этом роль указательной стрелки выполняет световой луч.

124
Рычажно-пружинные головки выпускаются с ценой деле- ния 0,02; 0,5; 1 и 2 мкм.
Основными преимуществами пружинных головок являет- ся: высокая точность измерения, малый порог чувствительно- сти, меньшее измерительное усилие и технологичность кон- струкции.
Недостатки – чувствительность к вибрации.
1.4. Цифровые индикаторные головки
Основой конструкции цифровой индикаторной головки является наличие выполненного в виде жидкокристаллического экрана (дисплея) отсчетного устройства (рис. 3). Такое кон- структивное решение позволяет сократить время отсчета пока- заний, устранить возможность ошибки в их отсчете и снизить утомляемость рабочего за счет простоты отсчета показаний.
Рис. 3. Цифровая индикаторная головка
Цена деления цифровой индикаторной головки составляет
0,001 мм. Посадочное место у этих головок стандартное, что позволяет их использовать в индикаторном нутромере.

125
1.5. Индикаторный нутромер
Индикаторный нутромер представляет собой полую труб- ку, в нижней части которой расположен измерительный стер- жень 1 (рис. 4). Перемещение измерительного стержня 1 через равноплечный рычаг 3 и стержень 4 передается на индикатор- ную головку 5.
С противоположной стороны от измерительного стержня предусмотрено устройство для настройки прибора на требуе- мый размер. Оно состоит из резьбового отверстия, в которое ввинчиваются сменные вставки 7.
Рис. 4. Индикаторный нутромер
В верхней части нутромера имеется стандартное посадоч- ное гнездо для установки измерительной головки 5, которая фиксируется стопорным винтом 6.
Индикаторные нутромеры с использованием механиче- ских головок выпускаются с пределами измерений от 18 до
1000 мм с ценой деления 0,01 мм (зубчатые) и от 6 до 50 мм с ценой деления 0,001 мм (рычажно-зубчатые).
Они предназначены для относительных измерений отвер- стий прямым контактным методом.
Подготовка нутромера к измерениям сводится к предвари- тельной настройке его на номинальный (установочный) размер.
Настройка осуществляется по блоку концевых мер, которые устанавливаются между боковиками и зажимаются в державке
(рис. 5).

126
Преимущества нутромера: высокая производительность при массовом и серийном производстве, достаточная точность измерения.
Рис. 5. Настройка нутромера на размер по блоку концевых мер с боковиками
Недостатки: большие потери времени на настройку при- бора при единичном измерении.

127
- вращая подвижный циферблат индикатора, подвести к большой стрелке нулевое деление.
Индикаторный нутромер готов к работе.
2. Проверить шкалу индикаторного нутромера с шагом
0,05 мм для определения его погрешности:
- проверку погрешности нутромера провести при измере- нии следующих размеров блока концевых мер: D-0,2; D-0,15;
D-0,1; D-0,05; D; D+0,05; D+0,1; D+0,15; D+0,2.
Полученные результаты занести в таблицу 1 (строка 1) аттестата индикаторного нутромера № 857677. В примере (таб- лица 1) D = 50,2 мм.
- подсчитать относительный размер в поверяемых точках
(см. таблицу 1, строка 2). Количественно он равен (мкм): -200
(-0,2 мм); -150; -100; -50; 0; +50; +100; +150; +200;
- контролируемые размеры последовательно собрать из концевых мер в блоки;
- каждый полученный размер установить в державку с бо- ковиками и измерить индикаторным нутромером;
- снять показания с прибора на глаз с точностью до 0,001 мм
(1 мкм). Результаты занести в таблицу 1 (строка 3);
- подсчитать величину погрешности измерения (абсолют- ное значение разности относительного размера и «Показания прибора»). Результаты занесите в таблицу 1 (строка 4);
- определить величину поправки и ее знак (величина по- правки и показания инструмента в сумме должны быть равны относительному размеру). Результаты занесите в таблицу 1
(строка 5).
3. По результатам таблицы 1 построить график кривой поправок (рис. 6).
По оси ординат (X) откладываем значения относительного размера (строка 2 таблицы 1), а по оси абсцисс (Y) – значения поправок (строка 5 таблицы 1).
Кривая поправок позволяет определить знак погрешности, которую имеет индикаторный нутромер на нормируемом участке
± 200 мкм (± 0,2 мм).

128
Таблица 1. Аттестат на индикаторный нутромер № 857677 с пределами измерениями от 35 до 50 мм и ценой деления 0,01 мм
Размер по набору плиток, мм
50 50,05 50,1 50,15 50,2 50,25 50,3 50,35 50,4
Относительный размер, мкм
-200
-150
-100
-50 0
+50
+100 +150
+200
Показания индикатора, мкм
-202
-146
-104
-56 0
+52
+93
+147
+204
Погрешность, мкм
2 4
4 6
0 2
7 3
4
Поправка,
мкм
+2
-4
+4
+6 0
-2
+7
+3
-4
Рис. 6. График кривой поправок
4. Изобразить эскиз цилиндра с указанием точек измере- ния (рис. 7), произвести его обмер и подсчитать отклонение от круглости и цилиндричности:
- цилиндр измеряется в двух взаимно перпендикулярных направлениях и четырех точках. Полученные при измерениях результаты округлять до 10 мкм (0,01 мм). Результаты измере- ний с учетом знака занести в таблицу 2 (графа 1 «Показания индикатора»);
Рис. 7. Эскиз и схема измерения детали