Устройство и назначение штангенциркуля

Метрология

Штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы

Назначение и устройство штангенинструментов

Штангенинструменты — измерительные приборы для замера линейных величин с отсчетом по штриховой шкале либо цифровому дисплею.
В основе своей конструкции штангенинструменты имеют штангу (отсюда их название) c матовым хромированным покрытием для безбликового считывания, на которой нанесена основная шкала. Они предназначены для абсолютных измерений линейных размеров, а также для воспроизведения размеров при разметке деталей.

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 России штангенинструменты выпускают инструментальные заводы — Челябинский (ЧИЗ) и Кировский (КРИН) . Среди зарубежных фирм можно отметить Mitutoyo (Япония) , Tesa (Швейцария) , Carl Mahr (Германия) .

В настоящее время выпускают три группы штангенинструментов:

механические штангенинструменты с отсчетов по штриховой шкале, оснащенные нониусом;
штангенинструменты с отсчетом по циферблату;
электронные штангенинструменты с цифровым отсчетом.

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.

Принцип работы шкалы нониуса основан на том явлении, что человеческому глазу проще определить совпадение рисок делений на шкале, чем относительное смещение одного деления между другими. При этом для повышения точности измерения нониус имеет оригинальное конструктивное решения — на нем, как и на основной шкале нанесены 10 делений, обозначающих 1 мм каждое, но на шкале нониуса эти деления намеренно выполнены с погрешностью, равной требуемой точности измерения штангенинструмента.
Т. е. если на основной шкале 10 делений соответствуют 10 мм, то на шкале нониуса, рассчитанной на точность измерения 0,1 мм, 10 делений будут соответствовать 9 мм. При выполнении измерений сдвиг между шкалами, обусловленный преднамеренной погрешностью нониуса, позволяет считывать результат в 10 раз точнее.
Использование нониуса позволяет получать результаты измерений с точностью от десятых даже до сотых долей миллиметра.

Считается, что принцип нониуса был изобретён известным персидским ученым Авиценной (Абу Али ибн Синой) более тысячи лет назад. Название «нониус» это устройство получило в честь менее известного португальского математика П. Нуниша (1502 — 1578) , который изобрёл первый измерительный прибор, использующий принцип, предложенный Авиценной. Современная конструкция шкалы была предложена в 1631 году французским математиком Пьером Вернье, в честь которого шкалу нониуса иногда называют «верньер».

Основной характеристикой при расчете нониуса является величина отсчета или точность нониуса i . Сначала определяют число делений нониуса n = c/i , где c — интервал деления основной шкалы.
Тогда интервал деления шкалы нониуса b = γc — i , где γ — натуральное число 1, 2, 3. служащее для увеличения интервала деления нониусной шкалы.
Затем находят общую длину шкалы нониуса l — bn = (γc — i) × n .

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

По основной линейке-штанге 6 (рис. 2) с неподвижными измерительными губками 1 перемещается рамка 5 с подвижными измерительными губками 2 . На основной линейке нанесены деления в миллиметрах, а на подвижной рамке 5 установлен нониус 3 .
Для плавного перемещения рамки 5 по линейке-штанге 6 в некоторых конструкциях предусмотрено микрометрическое устройство, состоящее из хомутика, зажима и гайки микрометрической подачи. На подвижной рамке 5 установлен стопорный винт 4 .

Наружные размеры можно измерять как верхними губками, так и нижними. Для измерения внутренних размеров предназначены только нижние губки. а для разметки — верхние губки.
Некоторые конструкции штангенциркулей оборудованы глубиномером — тонкой, очень узкой линейкой (щупом) , конец которой прикреплен к рамке. Глубиномер ( 7 ) помещен в продольном пазу обратной стороны штанги (на которой нет шкалы) .

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.

Штангенглубиномеры (см. рис.3) принципиально не отличаются от штангенциркулей. По сути, штангенглубиномер — это штангенциркуль, конструктивно приспособленный для удобства линейных измерений малодоступных внутренних размеров изделий. Рабочими поверхностями штангенглубиномеров являются торцовая поверхность штанги и база для измерений — нижняя поверхность основания.

Как и все штангенинструменты, штангенглубиномеры изготавливают с отсчетом по штриховой шкале (оснащенные нониусом) , с отсчетом по циферблату и с цифровым отсчетом.

Штангенрейсмасы

Штангенрейсмасы (иногда их называют штангенрейсмусы) (рис. 1) являются основными измерительными инструментами для разметки деталей. Они могут иметь дополнительный присоединительный узел для установки измерительных головок параллельно или перпендикулярно плоскости основания.
Принципиально штангенрейсмасы аналогичны штангенинструментам — основными их частями являются все те же штанга с основной шкалой, рамка со шкалой нониуса и зажимные устройства.

Как правильно пользоваться штангенциркулем поможет разобраться представленный здесь видеоролик.

Читать еще: Как открутить закисший болт

Штангенциркуль. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Штангенциркуль представляет измерительный прибор, который создан для выяснения размеров изделий с высокой точностью. При помощи него можно выполнять измерения размеров деталей снаружи и внутри, в том числе глубины отверстий если присутствует выдвижная штанга. Такие инструменты востребованы не только в производстве, лабораториях, но и в быту. Они обеспечивают легкое и быстрое измерение с высокой точностью.

Виды

Все виды этих измерительных приборов в зависимости от типа шкалы можно поделить на изделия электронного и механического действия:

Нониусные – отсчет показаний осуществляется по нониусу.
Циферблатный – показания снимаются со шкалы циферблата.
Цифровой – инструмент с дисплеем на жидких кристаллах, который позволяет увидеть наиболее точные показания замеров.

В соответствии с ГОСТ основными видами этих приборов являются:

ШЦ-I – устройство, которое который имеет 2-стороннее размещение губок и глубиномер, он создан для измерения величин снаружи и внутри изделий.

ШЦК — устройство, оснащенное круговой шкалой для получения точного размера. Является более простым в использовании, чем инструмент с отсчетом по нониусу.

ШЦТ-I — устройство, имеющее губки с одной стороны для проведения измерений наружных линейных размеров. Выделяется высокой стойкостью к износу.

ШЦ-II — прибор, который имеет 2 губки для замера внутри и снаружи и разметки, в том числе рамку для микрометрической подачи.

ШЦ-III – устройство с губками с одной стороны, они используются для оценки размеров внутри и снаружи.

ШЦЦ — электронный инструмент с цифровой индикацией.

Штангенциркули специального назначения

Имеется ряд специализированных моделей, которые применяются для выполнения специальных видов работ. Их практически нельзя приобрести в обычном магазине, ведь они созданы для особых видов деятельности.

ШЦЦТ — используется для замеров труб, поэтому его часто называют трубным инструментом.

ШЦЦВ — выделяется цифровым дисплеем, задействуется для размеров изнутри.

ШЦЦН — вид, схожий с предыдущим прибором, используется для определения размеров снаружи.

ШЦЦУ — выделяется цифровым дисплеем универсального порядка, имеет ряд насадок для выполнения измерений в трудных местах: размеров внутри и снаружи, стенок труб, расстояний между центрами шестерен и так далее.

ШЦЦД — устройство для оценки толщины изделий, имеющих разные выступы.

ШЦЦП — устройство для оценки глубины протекторного рисунка шин.

ШЦЦМ – инструмент, используемый для выяснения межцентровых расстояний.

Устройство штангенциркуля

Штангенциркуль — это простое устройство. Основным его элементом выступает штанга с губками и шкалой для определения замеров внутри изделия и снаружи, к ней монтируются остальные элементы.

На штанге размещаются следующие элементы:

Некоторые модели имеют подвижную шкалу с дюймовой мерительной системой.

На штанге размечена главная мерная шкала. Рамку со шкалой можно перемещать по штанге. Шкала на штанге, которая называется нониусом, выделяется более точной разметкой. При помощи нее обеспечивается более высокая точность измерений.

Губки могут быть двух видов:

Для измерений снаружи;
Для измерений изнутри.

Глубиномер позволяет производить измерения глубины в отверстиях, в том числе иных размеров. Цифровые инструменты устроены аналогичным образом. Однако здесь применяется цифровое устройство, оно позволяет увеличить точность измерений, в том числе удобно в эксплуатации.

Цифровое устройство имеет некоторые дополнения:

Аккумулятор.
Винт для зажима.
Кнопка для включения и выключения.
Механизм для передвижения.
Смена уровня на мм и дюймы.

Принцип действия

Наиболее распространенный инструмент ШЦ-1. Для определения параметров параллельности и оценки размеров снаружи используют мерительные губки. Для проведения разметки и проведения замеров изнутри — заостренные губки вспомогательного характера. С помощью глубиномера находят размер глубины выступающих элементов и отверстий.

Основа прибора стоит из линейки с делениями, а также шкала-нониус вспомогательного действия, она двигается по главной штанге. При помощи нее отсчитываются доли деления основной шкалы. Действие нониуса базируется на разности делений нониусной шкалы и главной шкалы. Разница соответствует делению нониуса, при этом число делений определяется ценой деления. При интервале деления шкалы в 1 мм и интервале делений нониуса в 0,9 мм, то деление нониуса составляет 0,1 мм.

В результате если совместить нулевое деление нониуса с делением основной шкалы, то первое деление нониуса будет отставать от первого деления на величину разности интервалов шкал, то есть на 0,1 мм — первое деление и на 0,2 мм — второе деление и так далее. К примеру, если нулевой штрих нониуса имеется совпадение с штрихом на линейке, то данное деление показывает на размер в целых миллиметрах. При несовпадении нулевого штриха нониуса со штрихом основной шкалы, то на линейке ближайшее слева деление демонстрирует целое число миллиметров, при этом по нониусу отсчитывают десятые доли. Величина отсчета по нониусу у разных моделей может отличаться. У ШЦ-1 — это 0,1 мм, у ШЦ-II — это составляет 0,1 или 0,05 мм.

Особенности выполнения измерений

Штангенциркуль перед применением проверяют на соответствие рабочим параметрам и производят его настройку. На рабочих поверхностях не допускаются царапины, коррозионные отложения и сколы, не должно быть перекошенных губок.

Измерение проводят следующим образом:

Губки инструмента плотно с небольшим усилием, без перекосов и зазоров прижимают к детали.
Оценивая диаметр круга, нужно следить, чтобы плоскость рамки располагалась перпендикулярно оси;
При оценке размеров отверстий губки устанавливают в противоположных точках. Плоскость рамки следует расположить через ось отверстия.
Для определения глубины штангу выставляют перпендикулярно поверхности изделия. При помощи подвижной рамки, линейка глубиномера должна упереться в дно.
Полученный размер фиксируется винтом, после чего определяются показания.

Применение

Штангенциркуль используется во многих отраслях промышленности. Это машиностроительные заводы, мебельные фабрики, лаборатории, мастерские, автомобильная промышленность и многие другие производства. Также этот инструмент можно встретить на строительной площадке, в гараже и дома. То есть его используют там, где требуется высокая точность измерений вплоть до десятой и сотой доли миллиметра.

На современном промышленном производстве каждый уважающий себя инженер, техник, рабочий обязательно пользуется этим инструментом, а работа фрезеровщиков и токарей без указанного устройства просто невозможна.

Как выбрать штангенциркуль

При выборе инструмента следует учитывать:

Точность требуемых измерений.
Виды измерений.
Условиях, в которых оно будет использоваться.

Читать еще: Как быстро убрать супер клей с пальцев

Самым простым в использовании является штангенциркуль ШЦ-I. Это удобный, надежный и точный механический прибор, который всегда готов к работе. У него доступная цена, при помощи него можно мерить величины до 300 мм и выше. Если первостепенное значение имеет удобство работы с инструментом, то прекрасным выбором станет покупка электронного или циферблатного измерителя типа I.

Штангенциркуль типа II и III являются более специализированными инструментами, которые в быту практически не применяются. Однако они незаменимы в других областях.

Для разметочных и измерительных действий без привлечения другого инструмента подойдут модели типа II. Для работы лишь с цилиндрическими или плоскими деталями лучше использовать инструмент типа III.
При работе с поверхностями из абразивов или достаточно твердыми материалами рекомендуется выбирать модели типа Т-1.
Для бытового использования хватит инструмента с отсчетом 0,1 мм, профессионалам лучше присмотреться к моделям со значением отсчета 0,02, 0,05 или даже 0,01 мм. Следует учитывать, что циферблатные с отсчетом 0,02 и 0,05 мм имеют несколько большую точность, чем электронные устройства с отсчетом 0,01 мм.
Необходимо присмотреться и к диапазону измерений. Для большинства ситуаций хватит диапазона измерения 300 мм. Однако для работы с небольшими изделиями желательно иметь инструмент с диапазоном до 125 или 150 мм.
Следует учитывать не только свойства устройств, но и их марку, соответствие стандартам и качество изделия. Наилучшую надежность и точность измерений обеспечивают инструменты, выполненные в соответствии со стандартом и имеющие маркировку. «Безымянные» модели имеют на порядок меньшую цену, однако добиться высокой точности от них будет затруднительно. Такая экономия в будущем может вызвать новые затраты.

Метрология

Штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы