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.
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 индикаторов: как ориентироваться на функционал, качество и цену
Индикаторы - это устройства, которые применяются для контроля отклонений и параллельности поверхностей или осей изделий различной конфигурации, а также для определения биения валов и цилиндрических деталей. Однако, для выполнения своих функций измерительные головки необходимо крепить за ушко на специальные штативы и скобы.
При выборе индикатора стоит ориентироваться на соотношение функционала, качества и ценовой политики. Под функционалом устройства понимаются такие технические характеристики, как 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. Если же требуется измерение отклонений и линейных размеров крупных изделий, то для этой цели подойдут пружинные индикаторы: микрокаторы, микаторы и оптикаторы с диапазоном измерения выше 100 мм.
Главный параметр, который следует учитывать при выборе индикатора - это абсолютная погрешность прибора, поскольку она увеличивается с увеличением диапазона измерения. Важно также понимать, что точность приборов без трения в преобразователе выше, чем у обычных индикаторов.
Качество индикатора складывается из свойств материалов, точности сборки, наличия сертификатов о прохождении метрологических испытаний и других факторов. Для работы в агрессивной среде, при повышенной запыленности, влажности и вибрациях, выпускаются индикаторы в пыле- и брызгозащищенном исполнении со степенью защиты IP54 и выше.
Удобство работы с измерениями также не менее важно. Цифровые индикаторы (ИЦ) оснащены функцией автоматической установки на ноль, кнопками для переключения единиц измерения и крупными цифрами на дисплее для бережного использования зрения оператора. Эти индикаторы обладают также рядом других функций, включая интерфейсы для передачи данных на ПК, функции ввода пределов допуска и различные режимы измерений. Однако, следует понимать, что цифровые индикаторы являются более хрупкими в сравнении с другими индикаторами и требуют замены батареек.
Стоимость индикаторов зависит не только от технических характеристик, но и от производителя. Знаменитые компании, такие как Mitutoyo (Япония) и Mahr (Германия), уже много лет производят качественное измерительное оборудование и непрерывно расширяют функционал своих индикаторов. Это также подразумевает соответствующие цены: ИЦ-12 (0,0001 мм) от Mitutoyo с ушком стоит от 30 тысяч рублей, а ИЦ-30,4 с гистограммной шкалой допусков - около 70 тысяч рублей.
Кроме известных марок, на рынке существует множество добросовестных производителей из среднего сегмента, чьи модели соответствуют ГОСТам и готовы к поверке. Продукция компаний Shan, Norgau (Китай), Micron (Чехия), «Чиз» и «Калиброн» (Россия) стоит в полтора-два раза дешевле, но во многом не уступает Mitutoyo в качестве.
Использование индикаторов для контроля параметров серийных изделий экономит время и ускоряет производственный процесс. Однако, пренебрежение качеством измерительных средств может обернуться дополнительными расходами на доработку и доводку бракованных деталей, что в итоге уменьшит весь экономический эффект. Поэтому приобретать индикаторы следует только у проверенных поставщиков.
Фото: freepik.com