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.
Разберемся в различных видах индикаторов, которые используются в производственных целях. Обычно индикаторы делятся на три вида: часовой, рычажно-зубчатый и пружинный.
Индикаторы часового типа (ИЧ) — самый часто используемый вид индикаторов на промышленных предприятиях машиностроения, металлургического комплекса и в ремонтных мастерских. ИЧ состоят из цилиндрического корпуса, шестеренной передачи с зубчатой рейкой и стрелочного индикатора с двумя шкалами, большой для измерения отклонений и малой для отсчета числа оборотов стрелки. Если измерительный наконечник перемещается на миллиметр, стрелка на шкале делает полный оборот для ИЧ с точностью 0,01 мм. Стандарт ГОСТ 577-68 устанавливает требования к характеристикам ИЧ, а также диапазоны измерения в 0–2, 0–5, 0–10 и 0–25 мм. Кроме того, выпускаются ИЧ с перпендикулярным перемещением (ИТ).
Механизм индикаторов рычажного типа внешне похож на ИЧ, однако имеет две неравноплечие рычажные пары вместо зубчатой рейки. Благодаря этому передаточное число механизма увеличивается. Рычажные индикаторы типа МИГ по ГОСТ 9696-82 имеют точность до 0,001 мм, а ГОСТ 5584-75 регламентирует требования к типам прямого контакта (ИРТ) и бокового действия (ИРБ).
Пружинные индикаторы ИГП (микрокаторы) универсальны и имеют высокую точность измерений. Они подходят для контроля размеров изделий 5-го и 6-го квалитетов. Измерительные головки пружинных индикаторов (ИГП) стандартизованы в соответствии с ГОСТ 28798-90. Принцип работы заключается в изменении длины пружины под действием рычага, что приводит в движение стрелку индикатора. Поскольку в измерительном механизме отсутствует трение, точность пружинных индикаторов достигает величины 0,0001 мм. Однако ИГП имеют ограниченный диапазон измерений, который решается наличием разных модификаций. Например, микрокаторы общего типа ИГ выпускаются с ценами деления от 0,0001 и диапазонами измерения от 0,008 до 0,600 мм.
Миникаторы ИРП применяются 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. Они имеют цену деления от 0–24 до 0–250 мм соответственно при абсолютных погрешностях от 0,0001 до 0,001 мм.
Кроме того существуют механические и цифровые индикаторы. Цифровые индикаторы типа ИЦ преобразуют перемещение измерительного штока в электрический сигнал за счет бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного), что обеспечивает большую точность 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