Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент

В процессе изготовления прецизионных деталей на поточных производствах имеет огромную важность точность контроля качества. Без сомнения, не следует допускать отступление от эталона на микрометр, так как это чревато отбраковкой и требует мгновенной реакции на возникшие проблемы. Для быстрого и точного решения подобных задач лучше всего использовать индикаторы.

Индикаторы, также известные как измерительные головки, являются высокоточными средствами измерения, которые преобразуют малые перемещения измерительного наконечника в перемещения стрелки на индикаторной шкале посредством шестеренной или пружинной передачи. Эти приборы предназначены для отсчета абсолютных отклонений линейных размеров или расположения поверхностей от заданных эталонов и могут использоваться в качестве отсчетного прибора для скоб, нутромеров и других аналогичных средств измерения.

Индикаторы должны использоваться только совместно с вспомогательными устройствами, такими как штативы, скобы и контрольные приспособления. Чтобы использовать индикатор, необходимо закрепить его на держателе и установить на ноль, поместив меру в держатель и откалибровав индикатор на ней путем вращения ободка шкалы до момента, когда стрелка совпадет с нулевой отметкой. После этой несложной операции индикатор готов к использованию: изделие аккуратно и без ударов закрепляется под измерительным наконечником, а индикатор отображает величину отклонения размеров от эталона. Это значительно упрощает непрерывный контроль однотипных деталей и позволяет избежать необходимости запоминать и самостоятельно вычислять разность размеров.

В настоящее время индикаторы являются незаменимыми приборами для измерения линейных размеров изделий, деталей и узлов, а также контроля их формы и положения. Индикаторы классифицируются по способу преобразования перемещения. Существует три типа индикаторов: часовые, рычажно-зубчатые и пружинные. Рассмотрим каждый тип более подробно.

Индикаторы часового типа (ИЧ) являются наиболее распространенными на предприятиях машиностроения, металлургического комплекса и ремонтных мастерских. Они состоят из цилиндрического корпуса, шестеренной передачи и зубчатой рейки. На индикаторе стрелочного типа нанесены две шкалы: большая используется для измерения отклонения, а 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, в которых измерительный шток перемещается параллельно шкале, выпускаются индикаторы часового типа с перпендикулярным перемещением (ИТ).

Индикаторы рычажного типа внешне схожи с ИЧ и также использоваться в ремонтных мастерских. Они 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. 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, но это 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 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; с коротким — 0,001 мм в диапазоне 0–8 мм.

Кроме традиционных, имеются цифровые индикаторы (ИЦ), в которых перемещение измерительного штока преобразуется в электрический сигнал с помощью бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного). Показания выводятся на ЖК-дисплей. Этот тип индикатора обладает большей точностью измерения — до полумикрона.

Таким образом, выбор индикатора зависит от требований конкретной задачи: для сборки и ремонта механизмов обычно используются часовые и рычажные индикаторы, а для контроля высокоточных изделий — пружинные и цифровые индикаторы.

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