Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент
На поточных производствах прецизионных деталей, где отступление от эталона на микрометр чревато отбраковкой, контроль качества должен быть не только точным, но и быстрым. Для решения подобных задач — измерения линейных размеров деталей и их отклонений от заданных форм — лучше всего подойдут индикаторы.
Индикаторы (измерительные головки) — высокоточные средства измерения , в которых малые перемещения измерительного наконечника преобразуются в перемещения стрелки на индикаторной шкале посредством шестеренной или пружинной передачи [1] . Индикаторы отсчитывают абсолютные отклонения линейных размеров или расположения поверхностей от эталонных и могут использоваться как отсчетный прибор для скоб, нутромеров и аналогичных средств измерения.
Индикаторы работают только в совокупности со вспомогательными устройствами: штативами, скобами, контрольными приспособлениями. После закрепления на держателе сперва необходимо установить индикатор на ноль — поместить в держатель меру и откалибровать на нем индикатор, вращая ободок шкалы, пока стрелка не совпадет с нулевой отметкой. После такой нехитрой операции индикатор готов к замерам: изделия аккуратно, без ударов закрепляются 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.
Виды индикаторов
В зависимости от способа преобразования перемещения индикаторы делятся на часовые, рычажно-зубчатые и пружинные. Рассмотрим основные типы индикаторов по порядку.
- Индикаторы часового типа (ИЧ) являются наиболее распространенными на предприятиях машиностроения, металлургического комплекса, в ремонтных мастерских. Состоят ИЧ 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. Так, 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 [2] . Стандарт регламентирует изготовление ИЧ с диапазонами измерения 0–2, 0–5, 0–10 и 0–25 мм. Помимо ИЧ, в которых измерительный шток перемещается параллельно шкале, выпускаются индикаторы часового типа с перпендикулярным перемещением (ИТ).
- Индикаторы рычажного типа внешне схожи с ИЧ и тоже 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 [3] отличаются высокой точностью до 0,001 мм. Межгосударственный стандарт ГОСТ 5584-75 [4] 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 [5] . Изготовление измерительных головок пружинных (ИГП) регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 28798-90 [6] . 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 изготавливаются 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 делению 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; с коротким — 0,001 мм в диапазоне 0–8 мм.
- Оптикаторы (П и ПР) совмещают 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.
Также индикаторы делятся на механические и цифровые. В цифровых индикаторах типа ИЦ перемещение измерительного штока преобразуется в электрический сигнал с помощью бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного), это способствует большей точности измерения — до полумикрона. Показания выводятся на ЖК-дисплей.
Какие индикаторы лучше
Индикаторы применяют для определения биения валов и цилиндрических деталей, для контроля отклонений и параллельности поверхностей или осей изделий различной конфигурации. Важно помнить, что измерительные головки не способны выполнить свою функцию без штативов и скоб, к которым они крепятся за ушко. Например, при замере радиального биения приборы крепятся в скобах, а при контроле отклонения кладутся на поверочную плиту. В зависимости от размеров, вспомогательное оборудование может обходиться дороже, чем сам индикатор.
При выборе индикатора следует ориентироваться на соотношение функционала, качества и цены. Под функционалом понимаются технические характеристики устройства: 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. Для измерения отклонений и линейных размеров крупных изделий, для которых требуются приборы с диапазоном измерения выше 100 мм, подойдут пружинные индикаторы: микрокаторы, микаторы и оптикаторы.
Очевидно, что чем меньше абсолютная погрешность прибора , тем меньше диапазон его измерения. Важно понимать, что точность приборов без трения в преобразователе выше, чем у обычных часовых индикаторов, но их конструкция сложнее, а следовательно, надежность меньше, а стоимость выше. К примеру, погрешность индикаторов часового типа 3–5% считается наибольшей, но и срок службы у них выше прочих. Во многих токарных и ремонтных мастерских до сих пор встречаются ИЧ советского производства.
Качество индикатора складывается из свойств материалов, точности сборки, 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.
Не менее важно удобство работы с измерениями . Цифровые индикаторы (ИЦ) оснащены функцией автоматической установки на ноль и кнопками для переключения единиц измерения, а крупные цифры на дисплее берегут зрение оператора. Некоторые виды цифровых индикаторов имеют интерфейсы для передачи данных на ПК, функции ввода пределов допуска и различные режимы измерений. Недостаток цифровых индикаторов — относительная хрупкость и необходимость замены батареек.
Стоимость индикаторов зависит не только от технических характеристик, но и от производителя. Известные компании вроде Mitutoyo (Япония) и Mahr (Германия) уже больше полувека производят высококачественное измерительное оборудование, задавая планку другим компаниям, постоянно совершенствуют и расширяют функции индикаторов. Цены на их продукцию соответственные:
- ИЦ-12 (0,0001 мм) от Mitutoyo с ушком стоит от 30 тысяч рублей;
- ИЦ-30,4 с гистограммной шкалой допусков обойдется примерно в 70 тысяч рублей.
Цены на запатентованные технологии кусаются, но на сегодняшнем рынке много добросовестных производителей из среднего сегмента. Так, например, продукция компаний Shan, Norgau (Китай), Micron (Чехия), «Чиз» и «Калиброн» (Россия) стоит в полтора–два раза дешевле, а ее качество во многом не уступает Mitutoyo. Модели этих марок имеют свидетельства об утверждении типа средств измерений и внесены в Госресстр. Это означает, что такие индикаторы соответствуют ГОСТам, подлежат обязательной поверке и пригодны для внедрения на производстве.
Применение индикаторов для контроля параметров серийных изделий экономит драгоценное время — ускоряет производственный процесс. Однако стоит помнить, что пренебрежение качеством измерительных средств может обернуться дополнительными расходами на доработку и доводку бракованных деталей — таким образом, весь экономический эффект сводится к нулю. По этой причине покупать индикаторы следует только у проверенных поставщиков.
* Материал не является публичной офертой. Информация о ценах приведена для ознакомления и актуальна на июнь 2020 года.
