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.

Как выбрать подходящий индикатор

Индикаторы используются для контроля отклонений и параллельности поверхностей или осей изделий различной конфигурации, для определения биения валов и цилиндрических деталей. Но как выбрать подходящий индикатор?

При выборе индикатора важно ориентироваться на соотношение функционала, качества и цены. Под функционалом понимаются технические характеристики устройства: диапазон измерения, точность, способ закрепления на стойке и другие. Например, 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. К примеру, погрешность индикаторов часового типа 3-5% считается наибольшей, но и срок службы у них выше прочих.

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.

Не менее важно удобство работы с измерениями. Цифровые индикаторы (ИЦ) обладают функцией автоматической установки на ноль и кнопками для переключения единиц измерения. Некоторые виды цифровых индикаторов имеют интерфейсы для передачи данных на ПК, функции ввода пределов допуска и различные режимы измерений. Однако, недостатком цифровых индикаторов является относительная хрупкость и необходимость замены батареек.

Стоимость индикаторов зависит от технических характеристик и производителя. Известные компании вроде Mitutoyo (Япония) и Mahr (Германия) производят высококачественное измерительное оборудование, задавая планку другим компаниям. Однако, на рынке также присутствуют добросовестные производители из среднего сегмента, например, компании Shan, Norgau (Китай), Micron (Чехия), «Чиз» и «Калиброн» (Россия). Модели этих марок имеют свидетельства об утверждении типа средств измерений и внесены в Госресстр, что гарантирует их соответствие ГОСТам, обязательную поверку и пригодность для использования на производстве.

Применение индикаторов для контроля параметров серийных изделий экономит драгоценное время и ускоряет производственный процесс. Однако, покупая индикаторы, следует обращать внимание на качество измерительных средств, чтобы избежать дополнительных расходов на доработку и доводку бракованных деталей. Индикаторы следует приобретать только у проверенных поставщиков.

Фото: freepik.com