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.

Один из важных инструментов, которые используются на предприятиях машиностроения и других сферах, - индикаторы. Такие приборы могут быть разных типов в зависимости от способа преобразования перемещения, но обычно они делятся на три основных типа: часовые, рычажно-зубчатые и пружинные.

Индикаторы часового типа (ИЧ) широко распространены на большинстве предприятий. Такие индикаторы состоят из цилиндрического корпуса, шестеренной передачи и зубчатой рейки. ИЧ оснащены стрелочным типом индикатора, на котором имеются 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 ИЧ указаны в ГОСТ 577-68. Стандарт регулирует изготовление ИЧ с диапазонами измерения 0-2, 0-5, 0-10 и 0-25 мм.

Индикаторы рычажного типа по внешнему виду схожи с ИЧ и также оснащены стрелочным индикатором, но вместо зубчатой рейки здесь используются две неравноплечие рычажные пары, которые увеличивают передаточное число механизма. Индикаторы типа МИГ по ГОСТ 9696-82 относятся к рычажным индикаторам, которые отличаются высокой точностью до 0,001 мм. ГОСТ 5584-75 регулирует требования к моделям прямого контакта с измерительным рычагом (ИРТ) и бокового действия (ИРБ).

Пружинные индикаторы отличаются специфичным устройством и точностью измерений. Они являются универсальными и подходят для контроля размеров изделий на 5-м и 6-м квалитетах. Изготовление измерительных головок пружинных или ИГП регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 28798-90. Устройства работают на принципе изменения длины пружины под действием рычага, что вызывает движение стрелки индикатора. Из-за отсутствия трения в измерительном механизме погрешность пружинных индикаторов достигает 0,0001 мм. Однако, недостаток заключается в ограниченном диапазоне измерений, которые решаются при наличии разных модификаций. Микрокаторы общего типа ИГ имеют цену деления от 0,0001 и диапазоны измерения от 0,008 до 0,600 мм. Микрометры ИПМ и ИПМУ имеют цену деления от 0,0002 мм, а их диапазоны измерения составляют от 0,02 до 0,20 мм. Виброустойчивые (ИГПВ) и виброустойчивые герметизированные (ИГПВГ) приборы выпускаются согласно стандарту.

Миникаторы ИРП предназначены для измерения отклонений в труднодоступных местах. ИРП с длинным наконечником имеет точность измерения 0,002 мм в диапазоне 0-16 мм, а с коротким - 0,001 мм в диапазоне 0-8 мм.

Оптикаторы (П и ПР) являются приборами, которые сочетают пружинный механизм с оптической системой. Вместо стрелочной шкалы применяются осветитель и зеркало. Такое сочетание расширяет диапазон измерения от 0-24 до 0-250 мм при абсолютных погрешностях от 0,0001 до 0,001 мм соответственно.

Кроме того, индикаторы могут быть механическими или цифровыми. Цифровые приборы типа ИЦ преобразуют перемещение измерительного штока в электрический сигнал с помощью бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного). Такой способ способствует большей точности измерения - до полумикрона. Показания выводятся на ЖК-дисплей.

Выбираем наилучшие индикаторы

Одним из ключевых применений изделий измерительной техники является определение биения валов и цилиндрических деталей, контроль отклонений, параллельности поверхностей или осей изделий различной конфигурации. Однако для полноценной работы измерительной головки необходимо обратить внимание на скобы и штативы, к которым они крепятся за ушко. Следовательно, выбор индикаторов должен основываться на соотношении его функционала, качества и цены.

Под функционалом индикаторов понимаются технические характеристики устройства, такие как диапазон измерения, точность и способ закрепления на стойке и прочее. При прецизионных измерениях со скоростью вращения валов рекомендуются многооборотные индикаторы МИГ-1, пружинные и цифровые индикаторы с точностью 0,0001 мм. Для измерения отклонений и линейных размеров крупных изделий, требующих приборов с диапазоном измерения выше 100 мм, подойдут пружинные индикаторы, такие как микрокаторы, микаторы и оптикаторы.

Абсолютная погрешность прибора менее важна, чем размер его диапазона. Не стоит забывать о том, что точность приборов без трения в преобразователе выше, чем у обычных часовых индикаторов. Но конструкция сложнее, а стоимость выше. Например, погрешность индикаторов часового типа 3-5% считается наиболее высокой, но срок их службы больше, чем у других типов. В большинстве токарных и ремонтных мастерских до сих пор встречаются ИЧ советского производства.

Качество индикатора зависит от свойств материалов, точности сборки и наличия сертификатов о прохождении метрологических испытаний. Для снижения абразивного износа измерительные наконечники покрывают твердым сплавом. Индикаторы в пыле- и брызгозащищенном исполнениях со степенью защиты IP54 и выше подходят для работы в агрессивной среде, повышенной запыленности, влажности и вибрациях.

Удобство работы тоже является важным фактором при выборе индикатора. Например, 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. Но не стоит забывать, что цифровые индикаторы являются относительно хрупкими и нуждаются в замене батареек.

Цены на индикаторы зависят не только от технических характеристик, но и от производителя. Известные компании, такие как Mitutoyo (Япония) и Mahr (Германия), уже более полувека производят высококачественное измерительное оборудование, задавая планку другим компаниям и постоянно совершенствуя и расширяя функции индикаторов. Но их продукция стоит соответствующих денег:

• 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. 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 в производстве.

Применение индикаторов для контроля параметров серийных изделий экономит драгоценное время и ускоряет производственный процесс. Но стоит помнить, что пренебрежение качеством измерительных средств может обернуться дополнительными расходами на доработку и доводку бракованных деталей. Поэтому покупать индикаторы следует только у проверенных поставщиков.

* Представленный материал не является офертой, цены актуальны на июнь 2020 года.

Фото: freepik.com