Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент
В производстве точных деталей на поточных линиях есть высокий риск отбраковки изделий из-за даже незначительных отклонений от эталона на микрометр. В связи с этим, контроль качества должен быть как точным, так и быстрым. Для эффективного решения подобных задач, которые предполагают измерение линейных размеров и отклонений от заданных форм деталей, рекомендуется использовать индикаторы.
Индикаторы, также известные как измерительные головки, представляют собой точные инструменты, которые преобразуют небольшие перемещения измерительного наконечника в перемещения стрелки на индикаторной шкале. Для этого используется шестеренная или пружинная передача. Индикаторы способны отсчитывать абсолютные отклонения линейных размеров и расположения поверхностей от эталонных, поэтому они могут использоваться как прибор для скоб, нутромеров и аналогичных средств измерения.
Индикаторы широко используются в производстве и их работа возможна только при использовании соответствующих вспомогательных устройств, таких как штативы, скобы, контрольные приспособления и т.д. После закрепления на держателе, индикатор сначала необходимо установить на ноль, поместив в держатель меру и откалибровав прибор на ней. Для этого необходимо вращать ободок шкалы до тех пор, пока стрелка не совпадет с нулевой отметкой. После этой простой операции, индикатор готов к замерам. Детали аккуратно закрепляются под измерительным наконечником и прибор отображает величину отклонения размеров от эталона. Это значительно упрощает непрерывный контроль однотипных деталей, так как операторам 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