какой метод измерения используется при измерении штангенинструментом
Метрология
Штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы
Назначение и устройство штангенинструментов
Кроме штанги с основной шкалой, составными частями штангенинструментов являются подвижные и неподвижные губки, посредством которых производится измерение, а также перемещающаяся по специальной рамке вспомогательная шкала-нониус и фиксирующее приспособление. Неподвижные губки обычно выполняются совместно со штангой, а подвижные закреплены на рамке с нониусом или изготавливаются заодно с ней.
К штангенинструментам относят штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы. Устройство штангенинструментов определяется их назначением.
Качество современных штангенинструментов очень высокое. Применение нержавеющих сталей и сплавов обеспечивает антикоррозийные свойства инструмента, сопротивление износу и коррозии.
Кроме металлических, выпускают также модели изготовленные из углепластика. Углепластиковые штангенинструменты удобны для измерения магнитов и имеют низкую теплопроводность, что уменьшает температурную погрешность при измерении.
В настоящее время выпускают три группы штангенинструментов:
Шкала нониуса или верньер
По нониусу отсчитывают десятые и сотые доли миллиметра. Наибольшее распространение получили нониусы с точностью отсчета 0,1, 0,05 и 0,02 мм.
Для отсчета с помощью нониуса сначала определяют по основной шкале целое число миллиметров перед нулевым делением нониуса. Затем добавляют к нему число долей по нониусу в соответствии с тем, какой штрих шкалы нониуса ближе к штриху основной шкалы.
Например, при i = 0,1 мм, с = 1 мм и γ = 2 число делений нониуса n = 10, длина одного деления b = 1,9 мм, и длина шкалы нониуса 19 мм.
Штангенциркули
Работать со штангенциркулем несложно.
Нижние измерительные губки разводятся в стороны, между ними располагается деталь, а затем губки сдвигаются до упора, после чего снимаются результаты измерения с основной шкалы и шкалы нониуса.
Для выполнения измерений внутри детали верхние губки сдвигаются, затем вводятся в подлежащее замеру отверстие или паз, и там раскрываются до упора в поверхность детали. Во время работы со штангенциркулем следует держать инструмент перпендикулярно детали, чтобы губки плотно прилегали к замеряемой поверхности. Это требование позволяет уменьшить погрешность измерения.
Кроме обычных штангенциркулей существуют еще и электронные модели инструмента, которые выводят значение замера на табло.
Устройство штангенциркуля
Штангенглубиномеры
Как можно догадаться из названия, штангенглубиномеры предназначены для измерения глубины пазов, углублений и отверстий. Кроме того, с помощью глубиномеров можно определить и высоту различных уступов на изделии.
Штангенрейсмасы
Как правильно пользоваться штангенциркулем поможет разобраться представленный здесь видеоролик.
Измерение деталей штангенинструментами
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТАМИ
к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов, обучающихся по направлениям 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и 150400 «Технологические машины и оборудование»
ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТАМИ Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов, обучающихся по направлениям 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и 150400 «Технологические машины и оборудование»– Томск: Изд-во ТПУ, 20с.
Составители: доцент, к. т.н. ;
Рецензент профессор, д. т.н.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры «Технология автоматизированного машиностроительного производства» « ___ » _____________ 2008 г
доцент, к. т.н. __________________________
«________» __________________2008 г
ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТАМИ
1. Изучить устройство, принцип измерения и метрологические характеристики штангенинструментов.
2. Измерить выданную деталь штангенциркулем.
3. Выполнить эскиз детали с нанесением действительных размеров.
Для измерения линейных размеров абсолютным методом и для воспроизведения размеров при разметке деталей служат штангенинструменты, объединяющие под этим названием большую группу измерительных средств: штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенгрейсмасы, штангензубомеры и т. д.
Наиболее распространенным типом штангенинструмента является штангенциркуль. Существует несколько моделей штангенциркулей (ГОСТ 166-80).
Штангенциркуль ШЦ-II с двусторонним расположением губок (рис.1,б) предназначен для наружных и внутренних измерений и разметочных работ. Состоит из тех же основных деталей, что и ШЦ-I, но имеет вспомогательную рамку микроподачи 4 для точного перемещения рамки 1 по штанге 5. Для этого необходимо предварительно зафиксировать вспомогательную рамку 4 стопорным винтом 3, а затем, вращая гайку 6 по микровинту 7, перемещать измерительную рамку по штанге. Как правило, этой подачей пользуются для точной установки размера на штангенциркуле при разметке. Остроконечные губки штангенциркуля ШЦ-II применяют для разметки или измерения наружных размеров в труднодоступных местах. Нижние губки для измерения внутренних размеров имеют цилиндрические рабочие поверхности. Размер губок в сведенном состоянии обычно бывает равен 10 мм и определяет наименьший внутренний размер, который может быть измерен этим штангенциркулем. При внутренних измерениях к отсчету по шкале следует прибавить размер губок, указанный на их боковой стороне. Штангенциркули типа ШЦ-II имеют нониусы с ценой деления 0,1 и 0,05 мм и пределы измерения 0-160, 0-200, 0-250 мм.
Штангенциркуль ШЦ-III не имеет верхних остроконечных губок и устройства для микроподачи измерительной рамки. Он применяется для наружных и внутренних измерений с помощью таких же, как у ШЦ-II, нижних губок. Цена деления нониуса 0,1 и 0,05 мм, пределы измерений от 0 до 2000 мм.
Штангенглубиномер (рис.2) служит для измерения глубин и выступов. Он состоит из основания 1, штанги 6 с основной миллиметровой шкалой, измерительной рамки 3, стопорного винта 2, устройства микрометрической подачи 5, стопорного винта 4, гайки и винта 7 микрометрической подачи и нониуса 8.
Выпускаются штангенглубиномеры с ценой деления нониуса 0,05 мм и пределами измерений 0-160, 0-200, 0-250, 0-315, 0-400 мм. По конструкции штангенглубиномер отличается от штангенциркуля отсутствием неподвижных губок на штанге и наличием вместо них основания 1, которое является опорой при измерении глубины. Нулевой размер штангенглубиномер показывает при совмещении торца штанги (линейки) 6 и основания 1.
Штангенрейсмас применяют для разметки, но он может быть использован и для измерения высоты деталей, установленных на плите (рис.3). Штангенрейсмасы имеют цену деления нониуса 0,1 и 0,05 мм и предел измерений до 2500 мм. Они имеют массивное основание 5 для установки на плите. Перпендикулярно основанию расположена штанга 1 с миллиметровой шкалой. Подвижная рамка 2 с нониусом 3 имеет державку 4 для установки специальной измерительной ножки 6 для измерения высоты или разметочной ножки 7.
При разметке вертикальных поверхностей штангенрейсмас с установленным по шкале и нониусу размером (при этом рекомендуется пользоваться микроподачей рамки) перемещается по плите вдоль размечаемой заготовки. Острие разметочной ножки наносит на поверхность заготовки горизонтальную линию.
В основу конструкции отсчетного устройства входят штанга (измерительная линейка) с нанесенной на ней основной шкалой с интервалом деления 1 мм. Каждое пятое деление шкалы штанги отмечено удлиненным штрихом, а каждое десятое – штрихом более длинным с соответствующим числом сантиметров.
По штанге свободно перемещается измерительная рамка, на скосе которой (напротив миллиметровой шкалы штанги) нанесена дополнительная шкала, называемая нониусом. Нониус служит для отсчета дробных долей миллиметра.
Отсчет измерений в нониусном устройстве основан на разности интервалов делений основной шкалы и дополнительно шкалы нониуса. Нониус имеет небольшое число делений n (10, 20 или 50 делений-штрихов). Нулевой штрих нониуса выполняет роль стрелки и позволяет отсчитывать размер в миллиметрах на основной шкале.
Цена деления нониуса с равна цене деления основной шкалы а=1 мм, разделенной на число делений шкалы нониуса n:
.
Применяются нониусы с ценой деления 0,1; 0,05 мм и в редких случаях 0,02 мм. Интервал деления шкалы нониуса 
зависит от принятого значения модуля 
, который выбирается из чисел 1; 2; 3; 4 и больше. Но надо иметь в виду, что с увеличением модуля увеличивается длина дополнительной шкалы-нониуса и увеличиваются габаритные размеры всего отсчетного устройства. Интервал деления шкалы нониуса принимают кратным интервалу деления основной шкалы
,
где — модуль нониуса, характеризующий растянутость шкалы нониуса или соотношение между значениями интервалов основной шкалы и нониуса.
Длина шкалы нониуса
.
Для примера возьмем цену деления нониуса с=0,1 мм при модуле 
, тогда интервал деления шкалы нониуса 
мм. Все последующие штрихи нониуса наносят с таким же интервалом. Из-за того, что интервалы делений нониуса меньше, чем на основной шкале, постепенно накапливается отставание положения штрихов нониуса от штрихов основной шкалы и десятый штрих нониуса совпадает с девятым штрихом основной шкалы (рис.4).
Для удобства отсчета дробных долей миллиметра чаще выпускаются штангенинструменты с модулем шкалы нониуса равным 2.
При определении размера детали поступают следующим образом. Если нулевой штрих дополнительной шкалы-нониуса совпал с каким-либо штрихом основной шкалы, то значение измеряемой величины отсчитывают только по основной шкале в мм.
Если же нулевой штрих нониуса не совпадает ни с одним штрихом основной шкалы, то отсчет получается из двух частей. Целое число в миллиметрах берут по основной шкале слева от нулевого штриха нониуса и прибавляют к нему доли миллиметра, полученные умножением цены деления нониуса на порядковый номер штриха нониусной шкалы, совпавшего со штрихом основной шкалы (рис.4,б, в).
2. Модель штангенциркуля и его основные метрологические характеристики. Метод измерения.
3. Эскиз детали с действительными размерами.
1. Назовите типы штангенинструментов.
2. Модели штангенциркулей, их конструктивные особенности и назначение.
3. Как отсчитываются при измерениях целые и дробные доли миллиметров? Устройство нониуса.
4. Для каких целей маркируется толщина губок у некоторых моделей штангенциркулей?
5. Для чего служит штангенглубиномер?
6. Для чего служит штангенрейсмас?
2. Белкин линейно-угловых измерений. Справочник. –М.:Машиностроение, 1987.
3. Васильев метрологии и технические измерения. –М.:Машиностроение, 1980.
ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТАМИ
к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов, обучающихся по направлениям 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и 150400 «Технологические машины и оборудование»
Конспект на тему: Штангенинструменты. Общие сведения
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Общие сведения о штангенинструментах
К наиболее распространенным инструментам для измерения линейных величин при обработке металлов относятся измерительные металлические линейки, штангенинструменты, микрометрические инструменты.
Измерительные металлические линейки применяются для грубых измерений. Они изготовляются с верхними пределами измерения до 150; 300; 500; 1000 мм. Цена деления может составлять 0,5 или 1 мм. Погрешность измерения 0,5 мм.
Штангенинструменты применяются для более точных измерений.
Штангенинструментами называют контактные средства измерения линейных размеров, основными частями которых является штанга со шкалой и нониус – вспомогательная шкала для уточнения отсчета показаний (вместо нониуса может использоваться специальное устройство).
К штангенинструментам относятся:
Штангенциркули служат для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин деталей и т. п..
Рисунок 1- Разновидности штангенциркулей
Штангенциркули, в зависимости от способа снятия показаний, бывают:
— нониусные – оборудованные обычным нониусом.
— циферблатные – которые вместо нониуса оснащены циферблатом часового типа для удобства и быстроты снятия показаний,
— цифровые – имеют цифровой, жидкокристаллический дисплей, для наивысшей точности измерения и удобства считывания результатов
Штангенглубиномеры, применение и устройство
Штангенглубиномеры применяются для измерения глубины отверстий, пазов, уступов. Конструктивно штангенглубиномер представляет собой рамку из закаленной стали, которая имеет измерительную поверхность, внутри которой перемещается штанга со шкалой из твердого сплава (рисунок 1). На рамке также находится нониус, позволяющий измерять сотые доли миллиметра. Штанга имеет углубленную шкалу для исключения износа во время передвижения в рамке.
1 – штанга; 2 – микроподача; 3 – зажим; 4 – рамка; 5 – нониус; 6 – опора
Рисунок 2 – Штангенглубиномер, снабженный микроподачей
Штангенрейсмасы , применение и устройство
Штангенрейсмасы применяются для пространственной разметки и прямых измерений расстояний от базовых поверхностей деталей до выемок, выступов и осей отверстий.
1 – штанга; 2 – микроподача; 3 – зажимы; 4 – рамка; 5 – нониус; 6 – основание; 7 – державка; 8 – измерительная ножка; 9 – разметочная ножка
Рисунок 3 – Штангенрейсмасы
Во всех указанных штангенинструментах применяются нониусы, по которым отсчитываются дробные доли делений основных шкал.
Штангенциркули, их разновидности, устройство
Среди штангенинструментов наиболее широкое применение имеют штангенциркули.
Штангенциркули могут быть определенного вида и иметь маркировку:
ШЦ-1С — штангенциркуль, оборудованный круговой шкалой. Здесь, показания штангенциркуля, отвечающие положению губок, считывают при помощи шкалы штанги и по положению стрелки круговой шкалы головки, сцепленной шестеренкой с рейкой штанги. В отличие от нониусного отсчета показаний, данная конструкция, позволяет считывать результаты измерений быстрее и проще;
Штангенциркуль ШЦ-I применяют для измерения наружных и внутренних размеров и глубины детали (рисунок 4).
Нониус – это вспомогательная шкала с пределом измерений, равным цене деления основной шкалы. Нониусы имеют различную цену деления, которая определяет точность замера данным инструментом. Значение точности (цену деления) измерения маркируется на инструменте, например: 0,1; 0,5; 0,01 мм.
Штангенциркуль имеет двустороннее расположение губок, предназначающихся для измерения наружных и внутренних линейных размеров и для разметки. ШЦ-II оснащен рамкой микрометрической подачи.
Штангенциркуль ШЦ-2 (рисунок 5) состоит из штанги 1 с губками 7 и 8. На штанге нанесены деления. По штанге 1 может передвигаться рамка 4 с губками 6 и 9. К рамке привинчен нониус 5. Для грубых измерений передвигают рамку 4 по штанге 1 и после закрепления винтом 10 производят отсчет. Для точных измерений пользуются микрометрической подачей рамки, состоящей из винта 2, гайки, движка 12 и винта 11. Зажав винт 11 движка, вращением гайки 3 подают рамку 4 до плотного прилегания губок 6 и 7 или 8 и 9 к измеряемой детали, после чего производят отсчет.
Губки 6 и 7 служат для наружных и внутренних измерений. При измерении внутренних размеров к полученным показаниям прибавляют толщину губок, которая маркирована на них. Губки 8 и 9 служат для разметки и наружных измерений.
Измерения штангенциркулем, считывание результатов показаний
Правила обращения со штангенциркулем
1 Перед началом работы протереть штангенциркуль чистой тканью, удалив смазку и пыль. Нельзя очищать инструмент шлифовальной шкуркой или ножом.
2 Нельзя класть инструмент на нагревательные приборы.
3 Измерять можно только чистые детали без задиров, заусенцев, царапин. Руки также должны быть чистыми и сухими.
4 Губки штангенциркуля имеют острые концы, поэтому при измерении соблюдайте осторожность.
5 Не допускайте перекоса губок штангенциркуля. Фиксируйте их положение зажимным винтом.
6 При чтении показаний на измерительных шкалах держите штангенциркуль прямо перед глазами.
Проведение измерений с помощью штангенциркуля
Наружные и внутренние размеры измеряют с помощью широких нижних и вспомогательных заостренных губок соответственно. Кстати, заостренные губки используют и для нанесения разметки на детали. Глубину отверстий и размеры выступов определяют с помощью глубиномера, являющегося элементом штангенциркуля.
Процесс измерения нониусным, стрелочным или цифровым штангенциркулем совершенно одинаков, разница заключается лишь в представлении данных прибором. Именно по этой причине работу со штангенциркулем рассмотрим на примере нониусного штангенциркуля, а комментарии, разъясняющие работу с приборами других типов, будут даваться по ходу.
Подготовка к процессу измерения
Перед тем, как приступить непосредственно к измерениям, штангенциркуль следует очистить от смазки и пыли (уделяя особое внимание рабочим поверхностям) и проверить на точность.
Выполнить проверку на точность с нониусным прибором несложно – достаточно просто совместить основные (широкие) губки инструмента, расположенные снизу. При этом должны совпасть нулевые отметки двух шкал – подвижной нониусной и неподвижной шкалы рабочей – миллиметровой – поверхности. Одновременно с этим девятнадцатый штрих миллиметровой шкалы должен совместиться с десятым штрихом на нониусе. Если оба условия выполняются – инструмент пригоден к работе.
Для того, чтобы проверить стрелочный и цифровой штангенциркули также необходимо совместить губки прибора. Стрелка на циферблате стрелочного прибора должна указать на нулевую отметку. На дисплее электронного штангенциркуля должна отобразиться цифра «0».
Измерение внешних размеров деталей с помощью штангенциркуля
Наружные и внутренние размеры измеряют с помощью широких нижних и вспомогательных заостренных губок соответственно. Кстати, заостренные губки используют и для нанесения разметки на детали. Глубину отверстий и размеры выступов определяют с помощью глубиномера, являющегося элементом штангенциркуля.
Для того, чтобы измерить внешний размер детали, необходимо плотно зажать ее между основных – нижних – губок (рисунок 6). Штангенциркуль при этом следует держать в правой руке (четыре пальца обхватывают штангу, большой палец лежит на рамке).
Рамка перемещается большим пальцем и по достижении верного расстояния между губками, соприкасающимися с измеряемой поверхностью, фиксируется с помощью зажима большим и указательным пальцем правой руки.
Перед считыванием результата необходимо убедиться в том, что губки заняли правильное положение: перекосы отсутствуют, а при перемещении детали между ними соблюдается нормальность усилия (деталь проходит между измерительными поверхностями, легко контактируя с ними).
Измерение внутренних размеров и глубины
Внутренние размеры детали измеряют с помощью заостренных губок штангенциркуля. Для этого достаточно привести их в сомкнутое состояние и поместить в измеряемую деталь (рисунок 7). После этого вспомогательные губки разводятся.
Перед определением результата проверяют соблюдение тех же условий, что и при считывании показаний при измерении наружных размеров.
Определение глубины отверстия
Для определения глубины отверстия достаточно поместить в него расположенный на торце штангенциркуля глубиномер (рисунок 8).
После этого необходимо начать раздвигать основные губки до тех пор, пока глубиномер не упрется в поверхность. Как только это произошло, можно считывать показания прибора. Таким же образом определяются размеры выступов. Не допускайте перекоса губок штангенциркуля. Фиксируйте их положение зажимным винтом.
(Обратите внимание: не каждый штангенциркуль оснащен глубиномером!)
Считывание показаний. Определение показаний нониусного штангенциркуля
Чтобы определить показания нониусного прибора, его следует держать непосредственно перед глазами (положение «сбоку» категорически запрещено – оно приведет к появлению дополнительной погрешности).
Измеряя деталь, нельзя допускать перекоса губок штангенциркуля. Положение их обязательно фиксируется стопорным винтом.
Рисунок 9 – Определение показаний нониусного штангенциркуля
Неважно, какой параметр был измерен – наружный, внутренний размер или глубина – считывание размера выполняется по одному и тому же алгоритму.
Поверхность шкалы нониуса имеет небольшой скос, предусмотренный для лучшего совмещения ее с основной шкалой – именно по взаиморасположению этих двух градуировок и определяется размер детали.
В первую очередь определяется число целых миллиметров, соответствующее значению деления основной шкалы, располагающегося с левой стороны от нулевой отметки нониуса и ближе всего к ней.
Затем определяется количество долей миллиметра. На шкале нониуса находят штрих, совпадающий с одной из отметок основной шкалы (смотри рисунок 9). Если таких штрихов несколько, берут значение, ближайшее к нулю нониуса – именно оно отображает количество десятых долей мм.
Складывая целую часть и десятые доли, получают полный размер детали или глубину отверстия.
Определение показаний циферблатного и цифрового штангенциркулей
Рисунок 10 – Определение показаний циферблатного и цифрового штангенциркулей
Считывать показания со стрелочного прибора достаточно легко.
«Целое» значение определяется по основной шкале прибора, количество же десятых или сотых долей указывает стрелка отградуированного циферблата. Затем показания складываются. Работать с цифровым штангенциркулем еще проще – показания отображаются в удобном для пользователя формате на дисплее прибора (смотри рисунок 10).
Считывание результатов измерения (С) приведено на рисунке 7. Для получения результата измерения (С) производят суммирование показаний шкалы штанги (А) и нониуса (В), таким образом результат измерения равен С = А + В.