Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент
Контроль качества на производствах точных деталей превосходной работой, где уже отклонения на микрометр могут спровоцировать отбраковку. Быстрый и точный контроль качества необходим, чтобы решать подобные задачи. Для этого используются индикаторы, которые являются наиболее подходящими инструментами для измерения линейных размеров деталей и их отклонений от заданных форм.
Малые перемещения измерительного наконечника в индикаторах преобразуются в перемещения стрелки на индикаторной шкале посредством шестеренной или пружинной передачи. Эти средства измерения очень точны и позволяют отсчитывать абсолютные отклонения линейных размеров или расположения поверхностей от эталонных. Индикаторы также могут использоваться как отсчетный прибор для скоб, нутромеров и других средств измерения.
Для работы индикаторов необходимы вспомогательные устройства: штативы, скобы, контрольные приспособления. После закрепления на держателе сперва необходимо установить индикатор на ноль, а именно поместить в держатель меру и откалибровать на ней сам индикатор. Вращая ободок шкалы, нужно границу меры, пока стрелка на индикаторе не совпадет с нулевой отметкой. После такой калибровочной процедуры индикатор готов проводить замеры: изделия аккуратно закрепляются и измерительный наконечник направляется на них. Индикатор отображает величину отклонения размеров от эталона, что делает процесс контроля более удобным, и 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 лучшего индикатора для контроля биения, отклонений и линейных размеров изделий может быть сложным процессом. Индикаторы необходимы для определения биения валов и цилиндрических деталей, контроля отклонений и параллельности поверхностей или осей изделий различной конфигурации. Однако, использование этих измерительных устройств может оказаться бесполезным, если они не используются совместно с штативами и скобами для крепления.
Когда речь идет о выборе индикатора, следует ориентироваться на соотношение функциональности, качества и цены. Технические характеристики устройства, такие как диапазон измерения, точность и способ закрепления, должны быть учтены. Для прецизионных измерений при высокой скорости вращения валов подходят многооборотные индикаторы МИГ-1, пружинные и цифровые индикаторы с точностью 0,0001 мм. Для измерения отклонений и линейных размеров крупных изделий с диапазоном измерения выше 100 мм, подойдут пружинные индикаторы: микрокаторы, микаторы и оптикаторы.
Чем меньше абсолютная погрешность прибора, тем меньший диапазон его измерения. Точность приборов без трения в преобразователе выше, чем у обычных часовых индикаторов, но их конструкция более сложная, что приводит к меньшей надежности и более высокой стоимости. Например, погрешность индикаторов часового типа 3–5% считается наибольшей, но и срок службы у них выше.
Качество индикатора зависит от свойств материалов, точности сборки и наличия сертификатов о прохождении метрологических испытаний. Для снижения абразивного износа, измерительные наконечники покрывают твердым сплавом. Для работы в агрессивной среде, при повышенной запыленности, влажности и вибрациях, выпускаются индикаторы в пыле- и брызгозащищенном исполнениях со степенью защиты IP54 и выше.
Удобство работы с измерениями также важно. Цифровые индикаторы оснащены функцией автоматической установки на ноль и кнопками для переключения единиц измерения, а крупные цифры на дисплее сохраняют зрение оператора. Некоторые виды цифровых индикаторов имеют интерфейсы для передачи данных на ПК, функции ввода пределов допуска и различные режимы измерений. Недостатком цифровых индикаторов является их относительная хрупкость и необходимость замены батареек.
Цены на индикаторы зависят не только от технических характеристик, но и от производителя. Известные компании вроде Mitutoyo и Mahr уже больше полувека производят высококачественное измерительное оборудование, задавая планку другим компаниям, постоянно совершенствуя и расширяя функции индикаторов. Цены на их продукцию соответственно высоки. Но на рынке есть и добросовестные производители из среднего сегмента, такие как Shan, Norgau, Micron, «Чиз» и «Калиброн», продукция которых значительно дешевле, но при этом не уступает Mitutoyo и соответствует ГОСТам.
Запатентованные технологии кусаются, но пренебрежение качеством измерительных средств может обернуться дополнительными расходами на доработку и доводку бракованных деталей. Поэтому, следует приобретать индикаторы только у проверенных поставщиков. Ведь использование качественного измерительного оборудования не только экономит драгоценное время, но и позволяет избежать дополнительных расходов на доработку бракованных изделий.
Фото: freepik.com