Микрометри

• Съществуват различни микрометри, предназначени за специфични приложения и с различна точност
  
  
• Дигиталните микрометри се предлагат в различни размери, обикновено с измервателен обхват от 0 – 25 mm до 75 – 100 mm, и се използват за измерване на дължина, диаметър или дебелина с несравнима прецизност
  
  
• Изборът на подходящ инструмент за конкретно приложение зависи предимно от три фактора – формата и размера на детайла, който ще се измерва, изискваното ниво на точност и средата, в която ще се използва микрометърът

Микрометрите са основен инструмент за прецизно измерване в машиностроенето и механичната обработка от 17-ти век насам. Първият микрометричен винт е изобретен от английския астроном Уилям Гаскойн през 1600-те години, като първоначално е използван в телескопи за измерване на ъгловите разстояния между звездите и относителните размери на небесните обекти. През годините дизайнът и приложимостта на микрометрите еволюират, като забележителен принос за това имат Джеймс Уат, Хенри Модсли, Жан-Лоран Палмер и др. Brown & Sharpe представя първия микрометър за масовия пазар в англоговорящите страни през 1867 г. и до началото на 20-ти век микрометричните измервателни средства стават незаменими в области като производството на инструменти и форми, машиностроенето и общото инженерство.

Микрометрите предлагат по-висока степен на измервателна точност в сравнение с други инструменти, като шублерите със стрелкови индикатор или със скала на Верние. На пазара се предлагат дигитални микрометри, както и такива със стрелкови индикатор или скала на Верние.

Устройство

За да се разбере как работи един микрометър, трябва да се познават ключовите компоненти на измервателния уред. Това би спомогнало и за изясняване на разбирането за това как да се отчитат показанията на измервателното средство.

Скобата на микрометрите е с U- или C-образна форма и гарантира оптималното позициониране на петата и стъблото. Този дизайн на скобата дава възможност за измерване на максимален брой диаметри или дължини на предмети. Обикновено изпълнена от материали като стомана, леярски чугун, темперован чугун или лека сплав, скобата често има и топлоизолираща ръкохватка за ергономичен захват.

Микрометрите имат неподвижна пета, издадена 3 mm от лявата страна на скобата, като диаметърът й съвпада с този на микрометричния винт. Петата е прецизно шлифована, осигурявайки плоска и успоредна измервателна повърхнина. Микрометричният винт, служещ като подвижната измервателна повърхнина, е навит в неподвижна гайка, закрепена към стъблото, и трябва да се движи гладко в рамките на целия си ход. Върху микрометричния винт има пръстен, който го застопорява в правилната позиция на отчитане, непозволявайки изменение на разстоянието между измервателните повърхнини.

Стъблото служи като основна скала, прецизно разделена и маркирана на интервали от 0,5 mm по дължината си. Обикновено стъблото е хромирано и регулируемо за нулиране. Втулката се движи по стъблото и има 50 деления по периметъра си. В края на втулката е разположена тресчотка, която гарантира точни измервания и предотвратява прилагането на прекомерно голям натиск. Когато микрометричният винт наближи работната повърхнина, която ще се измерва, тресчотката може да се използва за затягане на втулката.

Работен принцип

Микрометрите работят въз основа на фундаменталния винтов принцип. При завъртане на микрометричния винт на един оборот, неговото аскиално изместване се равнява на стъпката на резбата му. Например, ако стъпката на резбата на винта е в милиметри, всеки оборот го придвижва напред на същото разстояние. Когато цилиндърът е разделен на n равни деления, завъртането на едно деление отговаря на 1/n завъртане на микрометричния винт или 1/n милиметра аксиално изместване напред.

При милиметровите микрометри стъпката на микрометричния винт е 0,5 mm. При завъртане на втулката на един пълен оборот винтът ще се измести на 0,5 mm. По конусната част на втулката са нанесени 50 деления. При завъртане на втулката на едно деление винтът ще се премести на 0,01 mm (0,5x1/50=0,01). Следователно точността на измерване с микрометъра е 0,01 mm.

Видове микрометри

Съществуват различни микрометри, предназначени за специфични приложения и с различна точност. Микрометрите за измерване на външни размери са основни инструменти в редица индустриални сектори, като производството и инженеринга, където прецизните измервания на диаметри и дължини имат критично значение за осигуряване на качеството на продукцията и съблюдаване на спецификациите. Те имат U-образна скоба, пета и подвижен микрометричен винт.

Вътромерите служат за точно измерване на вътрешни размери и диаметри на отвори от 50 до 10 000 mm. Конструкцията им е аналогична с тази на микрометрите за измерване на външни размери, с разликата, че нямат U-образна скоба и микрометричен винт. Измерването на отвори се извършва по два взаимно перпендикулярни диаметъра. С лявата ръка вътромерът се допира към едната страна на отвора, а с дясната ръка се върти втулката до опиране на измервателната повърхнина до другата страна на отвора. Отчитането на размера се извършва като към дължината на микрометричната глава се прибавят показанията на микрометъра.

Дълбокомерите са предназначени за прецизно измерване на дълбочини на канали и отвори и на височини на прагове. Обхватът на измерване е в границите 0 – 25, 25 – 50, 50 – 75 и 75 – 100 mm. Тези инструменти се състоят от неподвижна основа, служеща като измервателна повърхнина, и микрометричен винт, прикрепен към втулка. Аксиалното изместване на винта се постига чрез завъртане на втулката. Измерването се отчита между крайната повърхнина на винта и измервателната повърхнина на основата. При отдалечаване на крайната повърхнина на винта от основата, измерената стойност се увеличава. Показанието е нула, когато крайната повърхнина на винта се изравни с основата.

Микрометрите на Верние предлагат точност от 0,001 mm и имат три скали. Основната скала на стъблото е маркирана с два набора от деления. Разположената под референтната линия скала е в милиметри, а тази над нея е със стъпка от половин милиметър. Скалата на втулката има 50 равни деления, всяко от които отговаря на една петдесета от най-малкото деление, което е 0,5 mm. На стъблото е маркирана и скала на Верние с 10 деления, равни на 9 деления на втулката. Тоест, едно деление от скалата на Верние отговаря на девет десети от едно деление на втулката. Тъй като едно деление на втулката е еквивалентно на 0,01 mm, това се равнява на деление от скалата на Верние от 0,009 mm.

Диференциалните микрометри използват принципите на диференциален винтов механизъм, който повишава точността им в сравнение със стандартните микрометри. При този дизайн има два микрометрични винта с различна стъпка на резбата. И двата винта са с дясна резба и са позиционирани така, че когато втулката се завърти, единият винт се измества напред, а другият – назад. Трябва да се отбележи, че подвижната измервателна повърхнина не е прикрепена към втулката, а се плъзга навътре в стъблото. Гайката на по-малкия винт е фиксирана към петата, докато гайката на по-големия винт е фиксирана към стъблото. Вследствие на това винтът се върти в синхрон с движението на втулката. В метричните микрометри най-често използваните стъпки на резбата са 0,4 mm и 0,5 mm.

Макар механичните инструменти да предлагат точност до 0,001 mm, употребата им при завишени изисквания за прецизност е неуместна. В такива случаи е широко разпространена практика да се използват електронни измервателни уреди, които предоставят върхова точност и лесни за отчитане резултати в дигитален формат.

Дигиталните микрометри имат няколко ключови елемента – скоба, пета, микрометричен винт, застопоряващ пръстен, стъбло, втулка, тресчотка, LCD дисплей и бутон за включване/изключване/нулиране. Това, което ги отличава, е интегрирането на дигитално отчитане с помощта на ротационен енкодер, способен да следи с точност аксиалното изместване на въртящия се винт, който се движи с ротацията на втулката. Дигиталните микрометри се предлагат в различни размери, обикновено с измервателен обхват от 0 – 25 mm до 75 – 100 mm, и се използват за измерване на дължина, диаметър или дебелина с несравнима прецизност и добавеното предимство на дигиталното отчитане.

Калибриране и поддръжка

Регулярното калибриране на един микрометър гарантира прецизни отчитания и спомага за постигането на съответствие със съответните стандарти. Калибрирането верифицира и/или възстановява точността на микрометрите, поради което е важно този процес да се извършва навреме и съгласно изискванията на производителя на измервателния инструмент.

Микрометрите могат да бъдат калибрирани на различни интервали, като при определянето на честотата трябва да се отчетат фактори, като: как ще се използва инструментът, ще се използва ли за измерване на размери от критично значение; какви са допуските; ще бъде ли подложен на условия като топлина, влага, налягане, физическо натоварване; колко често ще се използва микрометърът; предходната история на калибриране.

Разпространена практика е например инструментите да бъдат разделени по групи с различни интервали на калибриране. Най-важните микрометри се калибрират на всеки 4 месеца, а тези с по-малка значимост – на една година. Инструменти с отлична калибровъчна история могат да се калибрират и на по-дълги интервали. При липса на увереност откъде да се започне, отначало микрометрите могат да се калибрират по-често, като интервалите на калибриране се регулират с времето спрямо употребата и калибровъчната история на конкретния измервателен уред.

Предлагат се и микрометри със сертификация за калибриране, но експертите препоръчват да не се залага на такива инструменти, тъй като сертификацията добавя допълнителни разходи, но не и стойност. Освен това при всички положения потребителят ще иска да провери точността на инструмента, защото тя може да се измени дори по време на процеса на доставка.

Поддръжката на микрометрите трябва да включва редовно почистване, подходящо съхранение, регулярно калибриране и внимателно манипулиране. Тъй като прахът може лесно да доведе до надраскване на измервателните повърхнини, те следва да се почистват със сух плат, от който не се отделят власинки.

Микрометрите трябва да се съхраняват при стайна температура, в оригиналните им кутии или калъфи, и в зони с ниска влажност. От полза е нанасянето на малко количество смазочно вещество без съдържание на силиций върху инструмента преди и след съхранение с цел да се предотврати корозия. Също така, по време на съхранение измервателните повърхнини не трябва да се докосват.

Избор

Микрометрите се предлагат в разнообразие от варианти. Изборът на подходящ инструмент за конкретно приложение зависи предимно от три фактора – формата и размера на детайла, който ще се измерва, изискваното ниво на точност и средата, в която ще се използва микрометърът.
Много от микрометрите се предлагат с дисплей или стрелкови индикатор, които се отчитат много по-лесно в сравнение с гравираната скала на стъблото. Инструментите с по-големи дисплеи са особено удобни, когато измерването се извършва под ъгъл или в ограничено пространство, тоест когато може да има нарушена видимост към стъблото.

На пазара се предлагат микрометри с различна форма на микрометричната глава и петата. Най-разпространени са микрометрите с плоски измервателни повърхнини, които осигуряват стабилен контакт с детайла. Те позволяват измерването на дебелината в определена точка на детайла, без да има риск от повреждането му или от приплъзване.

Ако се измерват канали с малка ширина, е необходим микрометър със заострени микрометрична глава и пета, които да могат да влязат в тесни пространства. За измерване на кръгли предмети, с цел постигане на по-висока точност, се използват инструменти със заоблени микрометрична глава и пета. В случай че се измерва обект от мек или гъвкав материал, се препоръчва микрометър с дисковидни пета и микрометрична глава, които да не се отбелязват върху детайла или да оказват натиск върху него.

За щастие не е задължително да се избере една-единствена форма на измервателните повърхности. Редица производители предлагат микрометри с комплекти от сменяеми накрайници за петата и главата, които дават възможност за използването на един инструмент за множество видове измервания.