Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент
В производстве прецизионных деталей, где точность является критическим фактором, контроль качества должен быть не только точным, но и быстрым. Для быстрого и точного контроля качества деталей на поточных производствах рекомендуется использовать индикаторы.
Индикаторы, также известные как измерительные головки, являются высокоточными средствами измерения, которые используются для измерения линейных размеров деталей и их отклонений от заданных форм. Они работают путем преобразования малых перемещений измерительного наконечника в перемещения стрелки на индикаторной шкале с помощью шестерней или пружинных передач. Индикаторы могут измерять абсолютные отклонения линейных размеров или расположения поверхностей от эталонных и могут использоваться как отсчетный прибор для скоб, нутромеров и аналогичных средств измерения.
Для работы с индикаторами необходимо использовать вспомогательные устройства, такие как штативы, скобы и контрольные приспособления. Перед началом работы индикатор необходимо установить на ноль, для чего его помещают в держатель меры и откалибровывают на нем, вращая ободок шкалы до тех пор, пока стрелка не совпадет с нулевой отметкой. После этой операции индикатор готов к замерам: детали необходимо аккуратно закрепить под измерительным наконечником, после чего индикатор отображает отклонение размеров от эталона. Это значительно упрощает непрерывный контроль однотипных деталей, так как оператору не нужно запоминать и вычислять разность размеров самостоятельно.
Рассмотрим различные виды индикаторов в зависимости от способа преобразования перемещения. По порядку мы рассмотрим основные типы индикаторов.
Индикаторы часового типа (ИЧ) являются наиболее распространенными на предприятиях машиностроения, металлургического комплекса и в ремонтных мастерских. ИЧ состоят из цилиндрического корпуса, шестеренной передачи и зубчатой рейки. На индикаторе стрелочного типа нанесены две шкалы - большая для измерения отклонения и малая для отсчета числа оборотов стрелки. Например, для ИЧ с точностью 0,01 мм, если измерительный наконечник перемещается на миллиметр, стрелка на шкале делает полный оборот. Требования к характеристикам индикаторов часового типа указаны в ГОСТ 577-68. Стандарт регламентирует изготовление ИЧ с диапазонами измерения 0-2, 0-5, 0-10 и 0-25 мм. Помимо ИЧ с измерительным штоком, перемещающимся параллельно шкале, существуют индикаторы часового типа с перпендикулярным перемещением (ИТ).
Индикаторы рычажного типа внешне схожи с ИЧ и оснащены стрелочным индикатором, но зубчатая рейка заменяется двумя неравноплечими рычажными парами, благодаря которым увеличивается передаточное число механизма. Многооборотные рычажные индикаторы типа МИГ по ГОСТ 9696-82 отличаются высокой точностью до 0,001 мм. Межгосударственный стандарт ГОСТ 5584-75 регламентирует требования к моделям прямого контакта с измерительным рычагом (ИРТ) и бокового действия (ИРБ).
Пружинные индикаторы ИГП (микрокаторы) отличаются универсальностью и точностью измерений, подходящей для контроля размеров изделий 5-го и 6-го квалитетов. Изготовление измерительных головок пружинных (ИГП) регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 28798-90. Принцип работы устройств основан на изменении длины пружины под действием рычага, которое приводит в движение стрелку индикатора. Поскольку трение в измерительном механизме отсутствует, погрешность пружинных индикаторов достигает 0,0001 мм. Недостаток ИГП заключается в ограниченном диапазоне измерений, что решается наличием разных модификаций. Микрокаторы общего типа ИГ выпускаются с ценами деления от 0,0001 и диапазонами измерения от 0,008 до 0,600 мм.
Микаторы ИПМ (пружинные малогабаритные) и ИПМУ (пружинные малогабаритные с уменьшенным измерительным усилием) имеют цену деления от 0,0002 мм, а также малые диапазоны измерения от 0,02 до 0,20 мм. Согласно стандарту, выпускаются виброустойчивые (ИГПВ) и виброустойчивые герметизированные (ИГПВГ) приборы.
Миникаторы ИРП используют для измерения отклонений в труднодоступных местах. ИРП с длинным наконечником меряет с точностью 0,002 мм в диапазоне 0-16 мм, а с коротким - 0,001 мм в диапазоне 0-8 мм.
Оптикаторы (П и ПР) совмещают пружинный механизм с оптической системой и вместо стрелочной шкалы применяют 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.
Кроме того, индикаторы бывают механическими и цифровыми. В цифровых индикаторах типа ИЦ перемещение измерительного штока преобразуется в электрический сигнал с помощью бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного), что способствует большей точности измерения - до полумикрона. Показания выводятся на ЖК-дисплей.
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