Штангенприборы - инструменты линейных измерений, СССР

Штангенприборы — показывающие измерительные приборы, в которых положение одной или нескольких перемещающихся рамок отсчитывается на штриховой шкале с указателем или нониусом.

+ Щелкайте по рисункам, чтобы увеличить!

В общем случае штангенприборы имеют две измерительные губки, одна из которых связана с направляющей штангой, на которой нанесена основная шкала, а другая жестко связана с подвижной рамкой. Объединяет все штангенприборы единая конструкция отсчетных устройств, основанных на применении линейного нониуса. Принцип действия нониуса состоит в совмещении соответствующих штрихов двух линейных шкал, интервалы деления которых отличаются на определенную величину. Конструкция нониуса использует то обстоятельство, что невооруженный человеческий глаз, неспособный непосредственно количественно оценивать малые значения несовмещения штрихов, в то же время способен фиксировать наличие весьма малых смещений двух штрихов от их симметричного расположения. Наименьшее видимое смещение штрихов составляет около 0,012 мм. При использовании нониуса человеческий глаз определяет пару штрихов на основной шкале и нониусе, не имеющих взаимного смещения, и по соответствующему штриху нониуса снимает отсчет.

Расчет основных параметров нониуса производится следующим образом. Задаются значениями интервала деления основной шкалы b (у подавляющего числа штангенинструментов он равен 1 мм), величиной отсчета по нониусу с, модулем шкалы нониуса у. Модуль нониуса показывает, через какое число делений основной шкалы будут располагаться штрихи нониуса, смещенные на величину отсчета. Тогда число делений шкалы нониуса составит n = b/с. Интервал деления шкалы нониуса Ь₁ = by — с. Полная длина шкалы нониуса

L = nb₁ = n (by - c) = b (ny - 1)

Рис. 1. Нониус пггангенинструмента

На рис. 1 представлены два нониуса с величиной отсчета 0,1 мм, выполненные с модулем 1 и 2. При применении модуля 2 увеличивается почти вдвое интервал деления нониуса, но величины смещения соответствующих штрихов остаются неизменными. В существующих штангенприборах применяются значения модуля 1, 2 и значительно реже 5, а величины отсчета по нониусу 0,1, 0,05 и 0,02 мм. Однако последнее значение метрологически не оправдано, поскольку погрешность измерения штангенприбором намного превышает эту величину.

В группу штангенприборов входят штангенциркули, штангенрейсмусы, штангенглубиномеры и штангензубомеры. В таблице ниже приведена номенклатура выпускаемых в настоящее время штангенприборов с указанием моделей, стандартов и заводов-изготовителей, их технические характеристики и данные о зарубежных аналогах.

Наиболее распространенными являются штангенциркули, предназначенные для измерения наружных и внутренних размеров и разметки. Штангенциркуль как универсальный измерительный прибор широко применяется при станочных (токарных, шлифовальных, фрезерных и т. д.), слесарных, инструментальных, лекальных, разметочных работах и в отделах технического контроля. Конструктивно штангенциркули различаются по величине, форме губок и подвижной рамки и по точности. Выпускаемые в настоящее время штангенциркули имеют пределы измерения от 125 мм до 4000 мм.

В общем случае штангенциркуль (рис. 2) состоит из штанги 1 с неподвижной измерительной губкой и рамки 2, перемещающейся по штанге с другой измерительной губкой и нониусом 5.

По форме измерительных губок различаются модели: ШЦ-I — с двусторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров и с линейкой для измерения глубин (рис. 2, а); ШЦ-II — с двусторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров и для разметки (рис. 2, б); ШЦ-III — с односторонними губками (рис. 2, в).

Губки для измерения наружных размеров у всех штангенциркулей имеют внутренние измерительные поверхности, доведенные до высокого класса шероховатости поверхности и плоскостности. Губки для измерений внутренних размеров имеют два варианта исполнения; в модели ШЦ-I губки 4 имеют ножевидную форму (рис. 2, а), при использовании которых сразу получается измеряемый размер; в моделях ШЦ-II и ШЦ-III губки 4, выполненные ступенчатыми, имеют определенный суммарный размер, который следует прибавить к отсчитываемому размеру. В штангенциркуле ШЦ-II для проведения разметки имеются острозаточенные концы измерительных губок, а штангенциркули модели ШЦ-III для этой же цели могут снабжаться съемными разметочными устройствами. Большинство штангенциркулей оснащаются дополнительной подвижной рамкой 6 (хомутиком) и соединенным с ним микрометрическим винтом, которые служат для точной установки необходимого размера. Во всех моделях штангенциркулей все подвижные рамки 2 могут быть закреплены в любом положении на штанге зажимным винтом 3. Для обеспечения поджима подвижной рамки к базовой нижней поверхности штанги 1 при перемещении рамки и измерении в специальный паз рамки устанавливается стальная пружина или бронзовый, слегка изогнутый размерный вкладыш. Существуют конструкции, в которых вкладыши выполняются из фторопласта. В настоящее время все модели штангенциркулей выпускаются полностью закаленными (как измерительные губки, так и штанга) и хромированными. Для современной конструкции штангенциркуля характерно выполнение рамки 2 открытой формы, не закрывающей каких-либо участков шкалы. Особенностью современных конструкций является также выполнение утопленной шкалы, что предохраняет ее от истирания подвижной рамкой 2 (рис. 2, б, в).

Рис. 3. Штангенциркуль с индикаторным отсчетом

Кроме штангенциркулей с отсчетом по нониусу ряд зарубежных фирм, например «Теза» (Швейцария), выпускает штангенциркули со стрелочным отсчетным устройством, имеющим цену деления 0,02 мм (рис. 3). Для этой цели вдоль основной шкалы в специальном пазу штанги установлена зубчатая рейка 1, соединенная с зубчатым трибом 2 индикаторного устройства, расположенного вместе с круговой шкалой 3 в подвижной рамке 4. На оси триба установлена отсчетная стрелка 5. Шкала индикаторного устройства выполняется поворотной и оснащается зажимным механизмом. Штангенциркули такого типа позволяют упростить и ускорить процесс отсчета показаний при измерении.

Следует отметить, что, кроме моделей основного исполнения, отечественная инструментальная промышленность выпускает по заказам потребителей ряд моделей штангенциркулей, обладающих дополнительными возможностями.

Для проведения разметочных работ выпускается специальный штангенциркуль типа ШЦР, предназначенный для разметки плоскостей на разных высотах и от базовых отверстий. Разметочный штангенциркуль состоит из штанги, чертилки, закрепленной на ее конце, отсчетной рамки и движка микрометрической подачи. Движущаяся по штанге отсчетная рамка снабжена сменными центрами, выполненными в виде усеченных конусов. Центры служат для разметки от базовых отверстий различных диаметров. Задняя сторона рамки оснащена уровнем для правильной установки штангенциркуля при разметке на разных высотах.

Для построения углов при разметке предназначен штангенциркуль-угломер. На обратной стороне его штанги нанесена шкала в угловых величинах (градусах). На размечаемую поверхность наносится базовая окружность радиусом 100 мм. Подвижная губка устанавливается по шкале на требуемый угол — в этом случае расстояние между губками соответствует хорде данного центрального угла базовой окружности.

Выпускается также модель штангенциркуля ШЦО-III, позволяющая производить измерения размеров деталей при расточке без вывода инструмента из контролируемого отверстия. С этой целью его измерительные губки оснащены парой измерительных наконечников, расположенных перпендикулярно плоскости штанги и измерительных губок.

Штапгепрейсмас (ШР) предназначен для измерений высот, глубин и для контрольных и разметочных работ на поверочной плите. Он состоит (рис. 4) из основания 1, штанги 2, закрепленной в основании, на которой нанесена миллиметровая шкала, рамки 3, перемещающейся вдоль штанги, и двух ножек: разметочной 7 и измерительной 8, закрепленных в рамке при помощи винта 4. Рамка снабжена нониусом 6 и движком с микрометрической подачей 5. Разметочная ножка армируется вставкой из твердого сплава.

Существуют модели штангенрейсмасов, подвижная рамка которых оснащается рычажной механической измерительной головкой или рычажным индуктивным прибором с блоком цифрового отсчета.

Штангенглубиномеры, предназначенные для измерения глубины отверстий и пазов, не имеют по сравнению с штангенциркулями жесткой измерительной губки, которая образуется торцом направляющей штанги. Кроме основной модели ШГ, существуют также штангенглубиномеры с заостренной штангой 2ШГ (для измерения глубин в труднодоступных местах), а также с уступом на конце штанги 3ШГ (для измерения размеров выступов и Т-образных пазов).

К штангенприборам относится также штангензубомер — прибор для определения толщины зубьев цилиндрических зубчатых колес по постоянной хорде. Он состоит (рис. 5) из двух взаимно перпендикулярных линеек 1 и 6 с неподвижной губкой 5, имеющей измерительную плоскость. По горизонтальной линейке с нанесенной шкалой перемещается рамка 2 с губкой 3, представляющей вторую измерительную плоскость. Именно эти измерительные плоскости служат для измерения толщины зуба. По вертикальной линейке со шкалой перемещается рамка с высотной упорной ножкой 4, определяющей высоту головки зуба.

Следует иметь ввиду невысокую точность измерения штангензубомером из-за базирования прибора по окружности выступов, которая может располагаться эксцентрично начальной окружности зубчатого колеса, а также вследствие кромочного контакта измерительных губок с поверхностью зубьев.

Средства для линейных измерений

Ленинград "Машиностроение" 1978 год

***