Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент
Для производственных предприятий, выпускающих прецизионные детали, где уже микрометрическое отступление от эталона может привести к отбраковке продукции, качественный контроль процесса сборки - это один из самых важных моментов. Для этого требуются точные и, в то же время, быстрые инструменты измерения. Для измерения линейных размеров деталей и их отклонений от заданных форм лучше всего применять индикаторы.
Индикаторы(измерительные головки) являются высокоточными средствами измерения, где малые перемещения измерительного наконечника преобразуются в перемещения стрелки на индикаторной шкале. Это происходит благодаря использованию шестеренной или пружинной передачи . Индикаторы могут регистрировать абсолютные отклонения линейных размеров или расположения поверхностей от эталонных точек, а также могут использоваться как отсчетный прибор для скоб, нутромеров, и других средств измерения.
Индикаторы работают только в сочетании со вспомогательными устройствами, такими как штативы, скобы и контрольные устройства. После установки на держатель необходимо сначала подогнать индикатор на ноль, то есть поместить меру в держатель и откалибровать на ней индикатор, вращая ободок шкалы до тех пор, пока стрелка не совпадет с нулевой отметкой. После настройки индикатора можно приступать к замерам: изделия аккуратно и без ударов крепятся под измерительным наконечником, индикатор отображает величину отклонения размеров от эталона, что упрощает непрерывный контроль однотипных деталей. Оператору не нужно запоминать и вычислять разность размеров самостоятельно.
Существует несколько видов индикаторов на базе разных преобразований перемещения, среди которых наиболее распространенные – часовые, рычажно-зубчатые и пружинные. Разберем каждый тип подробнее.
Индикаторы часового типа (ИЧ) являются наиболее распространенными на предприятиях машиностроения, металлургического комплекса и в ремонтных мастерских. Эти индикаторы состоят из шестеренной передачи, зубчатой рейки и цилиндрического корпуса. На индикаторе часового типа две шкалы: малая – для отсчета числа оборотов стрелки, большая – для измерения отклонения. Точность ИЧ может быть 0,01 мм, тогда при перемещении измерительного наконечника на миллиметр стрелка на шкале измерителя должна сделать полный оборот. Требования к ИЧ указаны в ГОСТ 577-68. Стандарт регулирует производство ИЧ с диапазонами измерения 0–2, 0–5, 0–10 и 0–25 мм. Также существуют индикаторы часового типа с перпендикулярным перемещением наконечника.
Индикаторы рычажного типа внешне схожи с ИЧ и также оснащены стрелочным дисплеем, но зубчатую рейку заменяют две неравноплечие рычажные пары, которые увеличивают передаточное число механизма. Многооборотное рычажное устройство типа МИГ по ГОСТу 9696-82 отличается высокой точностью до 0,001 мм. Международный стандарт ГОСТ 5584-75 содержит требования к моделям индикаторов прямого контакта с измерительным рычагом (ИРТ) и бокового действия (ИРБ).
Пружинные индикаторы ИГП (микрокаторы) характеризуются универсальностью и точностью измерений, подходящей для контроля размеров изделий 5-го и 6-го качеств. Изготовление измерительных головок пружинных (ИГП) регламентируется международным стандартом ГОСТ 28798-90. Принцип работы устройства основан на изменении длины пружины под действием рычага, приводящего в движение стрелку индикатора. Поскольку трение в измерительном механизме отсутствует, погрешность пружинных индикаторов достигает 0,0001 мм. Недостатком ИГП является ограниченный диапазон измерений, который решается наличием разных модификаций. Микрокаторы общего типа ИГ изготавливаются с ценами деления от 0,0001 и диапазонами измерения от 0,008 до 0,600 мм. Микрокаторы ИПМ (пружинные малогабаритные) и ИПМУ (пружинные малогабаритные с уменьшенным измерительным усилием) характеризуются ценой деления от 0,0002 мм и малыми диапазонами измерений – от 0,02 до 0,20 мм. Согласно стандарту, выпускаются виброустойчивые (ИГПВ) и герметизированные виброустойчивые (ИГПВГ) приборы. Миникаторы ИРП используются для измерения отклонений в труднодоступных местах. ИРП с длинным наконечником может измерять точность до 0,002 мм в диапазоне 0–16 мм, а с коротким – до 0,001 мм в диапазоне 0–8 мм.
Кроме того, индикаторы делятся на механические и цифровые. В цифровых индикаторах типа ИЦ перемещение измерительного штока преобразуется в электрический сигнал за счет бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного). Этот способ преобразования способствует большей точности измерения – до полумикрона. Показания выводятся на ЖК-дисплей. Оптические индикаторы (П и ПР) объединяют пружинный механизм с оптической системой, вместо стрелочной шкалы применяются осветитель и зеркало. Такое сочетание расширяет диапазон измерения оптикаторов от 0–24 до 0–250 мм при абсолютных погрешностях от 0,0001 до 0,001 мм соответственно.
Выбор индикаторов: как ориентироваться на функционал, качество и цену
Индикаторы - это устройства, которые применяются для контроля отклонений и параллельности поверхностей или осей изделий различной конфигурации, а также для определения биения валов и цилиндрических деталей. Однако, для выполнения своих функций измерительные головки необходимо крепить за ушко на специальные штативы и скобы.
При выборе индикатора стоит ориентироваться на соотношение функционала, качества и ценовой политики. Под функционалом устройства понимаются такие технические характеристики, как диапазон измерения, точность, способ закрепления на стойке и другие.
Для прецизионных измерений при высокой скорости вращения валов подходят многооборотные индикаторы МИГ-1, пружинные и цифровые индикаторы с точностью 0,0001 мм. Если же требуется измерение отклонений и линейных размеров крупных изделий, то для этой цели подойдут пружинные индикаторы: микрокаторы, микаторы и оптикаторы с диапазоном измерения выше 100 мм.
Главный параметр, который следует учитывать при выборе индикатора - это абсолютная погрешность прибора, поскольку она увеличивается с увеличением диапазона измерения. Важно также понимать, что точность приборов без трения в преобразователе выше, чем у обычных индикаторов.
Качество индикатора складывается из свойств материалов, точности сборки, наличия сертификатов о прохождении метрологических испытаний и других факторов. Для работы в агрессивной среде, при повышенной запыленности, влажности и вибрациях, выпускаются индикаторы в пыле- и брызгозащищенном исполнении со степенью защиты IP54 и выше.
Удобство работы с измерениями также не менее важно. Цифровые индикаторы (ИЦ) оснащены функцией автоматической установки на ноль, кнопками для переключения единиц измерения и крупными цифрами на дисплее для бережного использования зрения оператора. Эти индикаторы обладают также рядом других функций, включая интерфейсы для передачи данных на ПК, функции ввода пределов допуска и различные режимы измерений. Однако, следует понимать, что цифровые индикаторы являются более хрупкими в сравнении с другими индикаторами и требуют замены батареек.
Стоимость индикаторов зависит не только от технических характеристик, но и от производителя. Знаменитые компании, такие как Mitutoyo (Япония) и Mahr (Германия), уже много лет производят качественное измерительное оборудование и непрерывно расширяют функционал своих индикаторов. Это также подразумевает соответствующие цены: ИЦ-12 (0,0001 мм) от Mitutoyo с ушком стоит от 30 тысяч рублей, а ИЦ-30,4 с гистограммной шкалой допусков - около 70 тысяч рублей.
Кроме известных марок, на рынке существует множество добросовестных производителей из среднего сегмента, чьи модели соответствуют ГОСТам и готовы к поверке. Продукция компаний Shan, Norgau (Китай), Micron (Чехия), «Чиз» и «Калиброн» (Россия) стоит в полтора-два раза дешевле, но во многом не уступает Mitutoyo в качестве.
Использование индикаторов для контроля параметров серийных изделий экономит время и ускоряет производственный процесс. Однако, пренебрежение качеством измерительных средств может обернуться дополнительными расходами на доработку и доводку бракованных деталей, что в итоге уменьшит весь экономический эффект. Поэтому приобретать индикаторы следует только у проверенных поставщиков.
Фото: freepik.com