Особености при измерване с микрометри и дълбокомери

Измервателна техникаСп. Инженеринг ревю - брой 2/2018 • 21.03.2018

Особености при измерване с микрометри и дълбокомери
Особености при измерване с микрометри и дълбокомери

Новите разработки в областта на прецизните измервания направиха съвременните ръчни измервателни инструменти по-точни и по-лесни за отчитане. Припомнянето на някои основни правила при работата с тях би помогнало на потребителите да се възползват от пълните възможности на инструментите и в резултат на това да спестяват време, да намаляват грешките и да повишават производителността си.

Микрометри
Прецизният микрометър е най-точният ръчен измервателен инструмент, с който работят опитните техници. Сред видовете микрометри има: цифрови, нониусни, за вътрешни размери/диаметри и такива, които представляват цяла специална установка.
В микрометрите се съчетават двойният контакт на шублера и прецизният винтов механизъм за настройка, което осигурява отчитане с висока точност. При ползването на този инструмент измерваният детайл се опира с лявата ръка върху петата, а с палеца и показалеца на дясната ръка се върти микрометричният винт. Измерването не бива да се прави с пренатягане, а лек натиск, колкото да е сигурен контактът, е достатъчен за правилното отчитане.

Цифровите микрометри правят отчитането бързо и лесно за всеки техник, независимо от неговия опит. Монтираният на скобата индикатор пести време, тъй като показанията му се виждат още докато пръстите държат барабана, с който се върти винтът. Не е нужно и измерваният детайл да се маха от микрометъра. Сред насоките при работа с микрометри са:

• да се пазят чисти измерваният детайл и челните (притискащите детайла) повърхности на петата и на шпиндела на микрометричния винт.
• за много фини измервания микрометърът трябва да бъде предварително калибриран. Това се прави или чрез затваряне, т. е. допиране на шпиндела на винта в петата, при което показанието трябва да бъде точно 0, или чрез използването на “еталонна” мярка (често има такива в комплекта на микрометъра), при което показанието трябва да е точно равно на мярката. Самото пристягане за калибрирането, на 0 или на еталонната мярка, се прави посредством специален механизъм за ограничаване на силата на натиска (т.нар. тресчотка).
• за да се минимизира каквото и да е влияние от огъването на скобата, големите микрометри трябва да се калибрират с еталонна мярка и то приблизително в положението, в което ще се ползват за реалните измервания – или вертикално, или хоризонтално.
• при измерванията се изисква известна прецизност и внимание, за да не се стигне до неточни резултати.
• измерваният детайл не трябва да се изважда от микрометъра преди да е отчетено показанието. Ако последното не може да се види без да се свали микрометърът, то шпинделът на винта трябва да се застопори в измереното положение чрез специалното за тази цел лостче или винтче и после, с приплъзване, придържайки скобата, микрометърът се освобождава от детайла.
• ако микрометърът е калибриран по еталонна мярка с успоредни плоски стени, то при измерването на детайли с овални повърхнини ще се получи разлика от около 2-3 микрона. Разликата се дължи на това, че един и същ натиск се упражнява не върху равнинна плоскост, а върху точка или линия в зависимост от контакта между микрометъра (по-точно, челните повърхнини на петата и шпиндела му) и овалната повърхнина на измервания детайл.

Настройка на микрометъра
За да се премахне дори и минимална хлабавост на шпиндела, трябва да се извади барабанът, с който се върти винтът, и да се затегне съответното настройващо винтче. За да се нагласи показание точно на 0, първо трябва добре да се почистят измервателните повърхности на шпиндела и петата. За целта между тях се поставя чиста хартия и те се притискат една в друга. После хартията се издърпва силно и шпинделът окончателно, по “усет”, се притиска към петата. Тялото на барабана с кръглата скала се наглася така, че нулевото й деление да съвпада с нулевата линия на хоризонталната скала на микрометъра.

Шублери с плъзгач
Шублерите с плъзгач не осигуряват същата степен на точност като микрометрите, но намират много широко приложение, достатъчно точни са и обхватът им е значително по-голям от този на микрометрите. Шублерите биват електронни, циферблатни, нониусни и обикновени.
Най-добрите цифрови и стрелкови шублери, независимо от градуирането им, са с точност до 0,02 mm на всеки 150 mm. Най-добрите шублери с нониусна скала са с точност до 0,05 mm на всеки 300 mm.

На плъзгача на шублерите има два грапави участъка за пръста, които значително улесняват отварянето и затварянето на челюстите. Има и застопоряващ винт, с който плъзгачът може да се фиксира в дадено положение. И плъзгането, и застопоряването с винта може да се осъществи с палеца на ръката, която държи уреда. Плъзгачът има и блокировка, която не позволява пълното му изваждане от тялото на шублера.

Тъй като измервателните повърхности на шублера не са разположени успоредно на тялото с основната скала, трябва да се внимава да не се упражнява твърде голям натиск при измерването. Така ще се намали вероятността от разхлабване на челюстите. Общо взето, натискът трябва да бъде минимален, от порядъка на 0,3 N/cm2.

За проверка или калибриране на отделните заострени краища на шублера, предназначени за измерване на вътрешни диаметри, може да се ползва микрометър или калибър-гривна. По принцип, при измерването на вътрешни диаметри е важен “усетът”, тъй като измервателните повърхнини са с толкова малка дебелина, че дори малки разлики в натиска, дължащи се на вариациите в зависимост от отделния човек, могат да доведат до отклонения в показанието до 0,02–0,03 mm. Също така, от съществено значение е плъзгащите се една върху друга повърхности да се поддържат чисти и леко смазани.

Микрометрични дълбокомери
Микрометричният дълбокомер се ползва за измерване на дълбочината на отвори, процепи, вдлъбнатини и шпонкови канали, например. На пазара се предлагат електронни, цифрово-механични и стандартни дълбокомери. Уредът се състои от основа, изработена от закалена стомана, и присъединена неподвижно към перпендикулярното тяло с микрометрична глава. Измервателните спускаеми оси минават през отвор отдолу и са монтирани в микрометричния винт. Последният се върти с ръка посредством набразден барабан, докато оста опре в дъното.

Показанието се отчита по абсолютно същия начин както при микрометрите за външни размери. Разликата е само в това, че вертикалната градуировка на тялото върви наобратно. За дълбочини от различен порядък се ползват различни видове оси – от 0 до 25 mm, от 20 до 50 mm, от 50 до 75 mm и т.н. – които вървят в комплекта на дълбокомера. Когато се ползват другите по-дълги оси, освен тази от 0 до 25 mm, към показанието трябва да се добави числото, представляващо долната граница на ползване на съответната ос.

Преди употреба, основата и външният край на измервателната ос на дълбокомера, както и самият детайл, трябва добре да се почистят. Измервателната ос трябва да е монтирана надеждно в микрометричната глава. След това основата се притиска здраво към повърхността на детайла и барабанът започва да се върти, докато оста опре в дъното на отвора, процепа или вдлъбнатината. Тогава застопоряващият винт се затяга, уредът се вади и показанието се отчита.
Износването може да се компенсира чрез подходяща настройка. За целта, в края на всяка от измервателните оси има настройващ винт. Когато трябва да се настрои оста, той се отвива на половин оборот и след съответното наместване се затяга обратно. Впоследствие е необходимо извършването на проверка спрямо някаква известна еталонна мярка.

За да бъдат измерванията с прецизните ръчни инструменти възможно най-надеждни и резултатите най-точни, последователният подход трябва да се съчетае с доброто познаване на функционалните характеристики на инструментите.

Точно измерване и добра обща преценка
Осезанието е важно при работата с контактни измервателни инструменти. Опитен техник със силно развит “усет” може без проблем да долови разликата в контакта дори при минимално отклонение в размера от порядъка на 0,007 mm. Макар и остротата на осезанието да варира при различните хора, тя може да се развие с практика и правилно боравене с инструментите. Осезанието е най-силно на върха на пръстите и затова е най-правилно контактните измервателни инструменти да се държат леко и фино, така че да бъдат регулирани и движени именно с пръстите. Ако инструментът е непохватно или грубо захванат, осезанието или “усетът” съществено се ограничава.

По принцип процесът на измерване на размери е доста прост. За всеки детайл е наличен чертеж във вид на файл от CAD-система, в който са посочени размерите, по-критичните от тях и допустимите им отклонения. Производителят трябва да изработи детайлите по предоставените му размери, след което трябва да се направят контролни измервания и да се удостовери, че всички размери са в границите на указаните толеранси.

Необходими са обаче и други проверки за съответствие – трябва да се отчетат и фактори като: колко общо детайла трябва да се измерят; колко време ще е нужно за това; какъв опит и умения има работникът, който ще извършва нужните операции; в какви условия ще се правят измерванията; и какви ще са разходите за всичко това. Добро решение на тези въпроси е изработването на контролна мярка, през която да се прекарват всички детайли, позволявайки автоматизирането на процеса.

Проблемът е сложен и няма универсално решение, при което една мярка да пасва за всички случаи, дори когато става дума за един и същи размер на един и същи детайл, измерен при сходни условия, но в различни цехове. И все пак съществуват няколко общи условия, които могат да бъдат ясно дефинирани предварително, що се отнася до точността, скоростта и желаната производителност. Въз основа на тях може да се подберат и/или изработят контролните мерки и като цяло да се улесни процесът на измерванията.

Измерване или измервателен контрол
Макар често понятията “измерване” и “контрол” да се смятат за взаимозаменяеми, има случаи, в които измерването е по-подходящо, и други, в които трябва да се прилага измервателен контрол.

Измерването е процес на пряко отчитане, при който се ползва инструмент със скала – поредица от линейни измервателни единици (като милиметрите напр.), обикновено от нула до максималния брой, който може да поеме инструментът. Детайлът се сравнява директно със скалата и техникът отчита целите деления от нула нагоре, после частите от деленията. Резултатът от измерването са реалните размери на детайла. Примери за измервателни инструменти са металните линийки, везните, нониусните шублери, микрометрите и т.н. В тази категория могат да бъдат включени и координатните измервателни машини (КИМ).

Измервателни инструменти като шублерите и микрометрите се ползват в механичните цехове навсякъде по света, тъй като те са удобни за отчитането на много видове размери относително бързо и лесно. Става дума за размери с допустими отклонения от порядъка на ±0,02 mm.
За разлика от измервателните инструменти, контролните мерки представляват средства за непряко отчитане. Единиците за измерване не присъстват върху скала, а са неявни (например в лаборатория за калибриране) и някакъв калибър или друг еталонен предмет играе ролята на техен заместник. Ето защо контролната мярка отчита не самия размер, а разликата между предписания в техническата спецификация еталонен размер и този на реално произведения детайл.

Контролните мерки разширяват измервателните възможности. Размер, който с шублер трудно може да се отчете с точност ±0,02 mm, може лесно да бъде сравнен с една контролна мярка. В зависимост от конкретните условия, при такова сравнение със специално за целта изработена или доставена контролна мярка, могат да се отчетат отклонения от ±0,01 mm или дори още по-малки.

Освен всичко друго, измервателният контрол се осъществява по-бързо, както поради самото му естество (тук не става дума за универсалната операция по определяне на размер), така и поради това, че работникът трябва да следи само последните една или две цифри на дисплея, а не да отчита всички цели деления и дробните части, съставящи размера.

В серийното производство и при технологичните цикли, организирани по сходен начин, почти винаги се налага използването на контролни мерки. В случаите, когато трябва да се проверят параметрите на отделен детайл обаче, се налага ползването на измервателни инструменти. На практика, в повечето цехове днес има необходимост и от контролни мерки, и от измервателни инструменти.

Правилото “10 към 1” или анализ на системата на измерванията
Преди години, когато изискванията за точност стават по-строги и е осъзнато значението на надеждния контрол, в производствата, в които се ползват контролни мерки – калибри, еталони – възниква необходимостта да се гарантира, че те са точните за дадения технологичен процес. Тъй като по-строгите изисквания за точност се отнасят най-вече за детайли, ползвани във военната промишленост, са разработени редица военни стандарти. От един такъв военен стандарт произлиза правилото “10 към 1”, според което измервателният инструмент трябва да може да измерва със стъпка равна на 1/10-а от допустимото отклонение.

В днешно време, при все по-строгите изисквания за точност, спазването на това правило невинаги е възможно, но е добре да има стремеж към прилагането му. Например, ако допустимото отклонение е ±0,01 mm, то контролният уред трябва да отчита и показва резултата със стъпка поне 0,001 mm. Практическите правила обаче невинаги се основават на чак толкова голяма точност. Днес е необходимо да се проучи целият измервателен процес, при което да се направи правилна преценка доколко грешките се дължат на контролния инструмент, на действията на работника, на условията на средата и на други фактори, свързани с технологичния процес.

Анализът на системата на измерванията се основава на добре структуриран подход за оценка на технологичния процес с цел да се определи дали даденото контролно средство е в състояние да отговори на комплексните изисквания.

Новият Специален брой: Машини, технологии, оборудване за Industry 4.0/2018

Специален брой: Машини, технологии, оборудване за Industry 4.0-2018

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top