Устройство штангенциркуля: как измерять металлические детали?

Содержание:

1. Основные части штангенциркуля
2. Типы штангенциркулей по ГОСТ 166-89
3. Принцип работы нониуса
4. Как читать шкалу штангенциркуля
5. Как пользоваться штангенциркулем: техника измерения
6. Проверка нулевого положения и подготовка к работе
7. Типичные ошибки при измерении
8. Точность штангенциркуля и сравнение с микрометром
9. Уход, хранение и поверка
10. Как выбрать штангенциркуль для конкретных задач

Штангенциркуль остаётся одним из наиболее распространённых измерительных инструментов в механических цехах, на участках ОТК и в инструментальных кладовых. Его применяют для контроля наружных и внутренних размеров, глубины отверстий и пазов – везде, где требуется точность в диапазоне от 0,02 до 0,1 мм без применения более сложного оборудования. Понимание устройства штангенциркуля и правильная техника работы с ним напрямую влияют на достоверность результата: даже качественный инструмент даёт ошибку, если его держат неправильно или неверно считывают шкалу.

Основные части штангенциркуля

Конструкция классического нониусного штангенциркуля включает несколько функциональных элементов, каждый из которых выполняет конкретную задачу.

1. Штанга – жёсткая линейка с нанесённой основной (главной) шкалой в миллиметрах. Служит направляющей для подвижной рамки и несёт неподвижные губки.

2. Подвижная рамка – скользит вдоль штанги и несёт подвижные губки, шкалу нониуса и зажимной винт. Качество хода рамки – один из ключевых признаков исправности инструмента.

3. Губки для наружного измерения – нижние широкие губки. Охватывают деталь снаружи для измерения диаметров валов, толщины листа, ширины уступов.

4. Губки для внутреннего измерения – верхние заострённые губки. Вводятся внутрь отверстия или паза для измерения внутреннего диаметра или ширины.

5. Глубиномер – тонкий стержень, выдвигающийся из торца штанги при перемещении рамки. Используется для измерения глубины глухих отверстий, пазов и уступов.

6. Шкала нониуса – вспомогательная шкала на рамке, позволяющая определить дробную часть миллиметра. Именно она обеспечивает точность инструмента.

7. Зажимной (стопорный) винт – фиксирует рамку в нужном положении после установки на деталь, чтобы считать показания без смещения.

В инструментах типа ШЦ-2 дополнительно предусмотрена микрометрическая подача – вспомогательный механизм точного перемещения рамки, удобный при разметке и точной установке размера. У цифровых моделей (ШЦЦ) вместо нониуса установлен ЖК-дисплей, а у циферблатных (ШЦК) – круговая стрелочная шкала.

Получить консультацию от специалиста по подбору металлорежущего инструмента

Ваше имя *

Телефон *

E-mail

Подтвердите, что вы не робот *

Нажимая на кнопку, я принимаю условия соглашения.

Ознакомьтесь с текстом по ссылке

Y N

Получить консультацию

Типы штангенциркулей по ГОСТ 166-89

Действующий стандарт ГОСТ 166-89 устанавливает технические условия на штангенциркули и определяет несколько основных типов. Выбор типа зависит от характера измерений, требуемой точности и условий производства.

ШЦ-1 – наиболее распространённый тип в цеховой практике. ШЦ-2 чаще используют там, где нужна точная установка размера при разметке или повторяемые измерения. ШЦ-3 предназначен для крупных заготовок, когда диапазон ШЦ-1 недостаточен. Цифровые модели удобны при высоком темпе контроля, однако требуют следить за зарядом батареи и защитой от стружки и СОЖ.

Принцип работы нониуса

Нониус (верньер) – вспомогательная шкала, позволяющая измерять доли миллиметра без применения микрометрического винта. Принцип основан на разнице между длиной делений основной шкалы и делений нониуса.

В наиболее распространённом варианте с ценой деления 0,1 мм: 10 делений нониуса равны 9 мм основной шкалы. Это означает, что каждое деление нониуса составляет 0,9 мм, тогда как деление основной шкалы – 1,0 мм. Разница между ними равна 0,1 мм. Когда рамка смещается на 0,1 мм, первый штрих нониуса совпадает с ближайшим штрихом основной шкалы; при смещении на 0,2 мм совпадает второй штрих – и так далее.

Для нониуса с ценой деления 0,05 мм используют 20 делений нониуса, соответствующих 19 мм основной шкалы. Для точности 0,02 мм – 50 делений нониуса на 49 мм. Чем больше делений на нониусе, тем выше разрешение, но тем сложнее однозначно определить совпадение штрихов – особенно при плохом освещении или загрязнении шкалы.

Как читать шкалу штангенциркуля

Считывание показаний выполняется в два шага: сначала определяют целую часть по основной шкале, затем дробную – по нониусу.

Алгоритм считывания для нониуса 0,1 мм

1. Найдите нулевой штрих нониуса. Посмотрите, напротив какого деления основной шкалы он стоит. Это целое число миллиметров – например, 23 мм.

2. Найдите штрих нониуса, который точнее всего совпадает с каким-либо штрихом основной шкалы. Допустим, это шестой штрих нониуса.

3. Умножьте номер совпавшего штриха на цену деления: 6 × 0,1 = 0,6 мм.

4. Сложите результаты: 23 + 0,6 = 23,6 мм.

Для нониуса с ценой деления 0,05 мм алгоритм тот же, но умножают на 0,05. Если совпадает восьмой штрих при целой части 14 мм: 14 + 8 × 0,05 = 14,40 мм.

Практические рекомендации при считывании

• Смотрите на шкалу строго перпендикулярно, без наклона – боковое смещение взгляда создаёт параллакс и искажает результат.

• Используйте хорошее освещение; при необходимости – лупу с увеличением 2–3×.

• Если два соседних штриха нониуса кажутся одинаково близкими к совпадению, берите среднее значение или повторите измерение.

• Зафиксируйте рамку зажимным винтом перед считыванием, чтобы исключить случайное смещение.

Как пользоваться штангенциркулем: техника измерения

Измерение наружных размеров

Разведите нижние губки шире детали, введите деталь между ними и плавно сведите губки до лёгкого контакта с поверхностью. Усилие прижатия должно быть минимальным – избыточное давление деформирует тонкостенные детали и даёт заниженный результат. Штанга должна располагаться перпендикулярно оси детали: перекос губок приводит к измерению хорды вместо диаметра, что всегда даёт завышенное значение. Зафиксируйте рамку стопорным винтом и считайте показания.

Измерение внутренних размеров

Сведите верхние губки, введите их в отверстие или паз и разведите до касания стенок. Для круглого отверстия убедитесь, что губки расположены по диаметру, а не по хорде – для этого слегка покачайте инструмент и найдите максимальное показание. Зафиксируйте рамку и считайте результат. Учитывайте, что суммарная ширина верхних губок в сомкнутом положении прибавляется к показанию автоматически – конструкция инструмента это учитывает. Если измеренный диаметр отверстия отличается от заданного, следует проверить выбор сверла и режимы обработки, от которых зависит точность сверления металла.

Измерение глубины

Установите торец штанги на плоскость вокруг отверстия или паза строго перпендикулярно. Выдвиньте глубиномер до касания дна. Перекос штанги относительно оси отверстия – наиболее частая ошибка при измерении глубины, она даёт завышенный результат. Зафиксируйте рамку и считайте показания.

Проверка нулевого положения и подготовка к работе

Перед началом измерений необходимо убедиться в исправности инструмента. Сомкните нижние губки и проверьте нулевое положение: нулевой штрих нониуса должен точно совпадать с нулём основной шкалы, а между губками не должно быть видимого зазора на просвет. Если нуль не совпадает – инструмент требует поверки или ремонта; продолжать работу с таким инструментом нельзя, поскольку все результаты будут смещены на величину погрешности нуля.

Протрите измерительные поверхности губок чистой тканью. Загрязнение, стружка или масляная плёнка между губкой и деталью напрямую увеличивают погрешность измерения. Если инструмент хранился в холодном помещении, дайте ему выдержку при температуре рабочего места – стандартная температура для точных измерений составляет 20 °C (допустимое отклонение ±5 °C по условиям поверки). Тепловое расширение металла при разнице температур инструмента и детали может вносить погрешность, сопоставимую с ценой деления.

Типичные ошибки при измерении

Большинство систематических ошибок при работе со штангенциркулем имеют конкретные причины, которые можно устранить.

Отдельно стоит отметить: штангенциркуль не предназначен для измерения деталей, установленных во вращающийся шпиндель. Контроль размера выполняется только после остановки станка и снятия детали или при неподвижном шпинделе.

Точность штангенциркуля и сравнение с микрометром

Допускаемая погрешность измерения штангенциркуля зависит от типа и класса точности. Для ШЦ-1 с ценой деления 0,1 мм она составляет ±0,1 мм, для ШЦ-2 с ценой деления 0,05 мм – ±0,05 мм. Цифровые модели с ценой деления 0,01 мм обеспечивают погрешность порядка ±0,02–0,03 мм в зависимости от диапазона и конструкции.

Микрометр обеспечивает погрешность ±0,004–0,01 мм и применяется там, где допуск на размер составляет несколько сотых миллиметра. Штангенциркуль достаточен для контроля размеров с допуском от ±0,05 мм и грубее – это охватывает значительную часть деталей в серийном и мелкосерийном производстве. Если чертёж задаёт допуск 0,02 мм и менее, штангенциркуль не обеспечит достоверного контроля вне зависимости от его класса точности: в этом случае нужен микрометр, нутромер или другой инструмент с соответствующей точностью.

ГОСТ 166-89 устанавливает два класса точности для нониусных штангенциркулей. Инструмент 1-го класса имеет более жёсткие допуски на погрешность и применяется в ответственных измерениях; 2-й класс – для общецеховых работ. Класс точности указывается в маркировке и паспорте инструмента.

Уход, хранение и поверка

После каждого использования протрите губки и штангу чистой тканью, слегка смоченной нейтральным маслом, – это защищает от коррозии. Храните инструмент в штатном футляре или кейсе: случайные удары и падения нарушают плавность хода рамки и могут деформировать губки. Не кладите штангенциркуль под заготовки, инструмент или тяжёлые предметы.

Периодически проверяйте плавность хода рамки: она должна перемещаться без заеданий и люфта. Если рамка движется туго или с рывками – возможно загрязнение направляющей или её износ. Регулярная поверка по ГОСТ 8.113-85 обязательна для инструмента, применяемого в официальном контроле качества. Межповерочный интервал устанавливается метрологической службой предприятия, как правило – один раз в год.

Цифровые штангенциркули требуют дополнительного внимания: следите за зарядом батареи, защищайте дисплей и электронный блок от попадания СОЖ и стружки. При появлении нестабильных показаний или ошибок дисплея сначала замените батарею и выполните сброс нуля в сомкнутом положении губок.

Как выбрать штангенциркуль для конкретных задач

Выбор типа инструмента определяется несколькими практическими факторами.

• Требуемая точность. Если допуск на контролируемый размер составляет ±0,1 мм и грубее – достаточно ШЦ-1. Для допусков ±0,05 мм нужен ШЦ-2 или цифровая модель. При допусках менее ±0,02 мм штангенциркуль не является подходящим инструментом.

• Диапазон измерений. Стандартный ШЦ-1 выпускается с диапазоном до 150 или 200 мм. Для деталей крупнее 250 мм нужен ШЦ-3 соответствующего диапазона.

• Характер работы. При высоком темпе контроля в серийном производстве цифровые модели (ШЦЦ) снижают вероятность ошибки считывания и ускоряют работу. Для разметки удобен ШЦ-2 с микроподачей.

• Условия эксплуатации. В условиях обильного охлаждения и стружки предпочтительны нониусные или циферблатные модели – они менее чувствительны к загрязнению, чем электронные.

• Тип измерений. Если нужно измерять только наружные размеры крупных деталей – ШЦ-3. Если важны и внутренние размеры, и глубина – ШЦ-1 или ШЦ-2.

При подборе измерительного инструмента для производственного участка или инструментальной кладовой специалисты ПРОМГРУПП могут помочь с выбором подходящего типа и уточнением технических характеристик под конкретные задачи контроля.