Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент

Для производственных предприятий, выпускающих прецизионные детали, где уже микрометрическое отступление от эталона может привести к отбраковке продукции, качественный контроль процесса сборки - это один из самых важных моментов. Для этого требуются точные и, в то же время, быстрые инструменты измерения. Для измерения линейных размеров деталей и их отклонений от заданных форм лучше всего применять индикаторы.

Индикаторы(измерительные головки) являются высокоточными средствами измерения, где малые перемещения измерительного наконечника преобразуются в перемещения стрелки на индикаторной шкале. Это происходит благодаря использованию шестеренной или пружинной передачи . Индикаторы могут регистрировать абсолютные отклонения линейных размеров или расположения поверхностей от эталонных точек, а также могут использоваться как отсчетный прибор для скоб, нутромеров, и других средств измерения.

Индикаторы работают только в сочетании со вспомогательными устройствами, такими как штативы, скобы и контрольные устройства. После установки на держатель необходимо сначала подогнать индикатор на ноль, то есть поместить меру в держатель и откалибровать на ней индикатор, вращая ободок шкалы до тех пор, пока стрелка не совпадет с нулевой отметкой. После настройки индикатора можно приступать к замерам: изделия аккуратно и без ударов крепятся 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.

Разберемся в различных видах индикаторов, которые используются в производственных целях. Обычно индикаторы делятся на три вида: часовой, рычажно-зубчатый и пружинный.

Индикаторы часового типа (ИЧ) — самый часто используемый вид индикаторов на промышленных предприятиях машиностроения, металлургического комплекса и в ремонтных мастерских. ИЧ состоят из цилиндрического корпуса, шестеренной передачи с зубчатой рейкой и стрелочного индикатора с двумя шкалами, большой для измерения отклонений и малой для отсчета числа оборотов стрелки. Если измерительный наконечник перемещается на миллиметр, стрелка на шкале делает полный оборот для ИЧ с точностью 0,01 мм. Стандарт ГОСТ 577-68 устанавливает требования к характеристикам ИЧ, а также диапазоны измерения в 0–2, 0–5, 0–10 и 0–25 мм. Кроме того, выпускаются ИЧ с перпендикулярным перемещением (ИТ).

Механизм индикаторов рычажного типа внешне похож на ИЧ, однако имеет две неравноплечие рычажные пары вместо зубчатой рейки. Благодаря этому передаточное число механизма увеличивается. Рычажные индикаторы типа МИГ по ГОСТ 9696-82 имеют точность до 0,001 мм, а ГОСТ 5584-75 регламентирует требования к типам прямого контакта (ИРТ) и бокового действия (ИРБ).

Пружинные индикаторы ИГП (микрокаторы) универсальны и имеют высокую точность измерений. Они подходят для контроля размеров изделий 5-го и 6-го квалитетов. Измерительные головки пружинных индикаторов (ИГП) стандартизованы в соответствии с ГОСТ 28798-90. Принцип работы заключается в изменении длины пружины под действием рычага, что приводит в движение стрелку индикатора. Поскольку в измерительном механизме отсутствует трение, точность пружинных индикаторов достигает величины 0,0001 мм. Однако ИГП имеют ограниченный диапазон измерений, который решается наличием разных модификаций. Например, микрокаторы общего типа ИГ выпускаются с ценами деления от 0,0001 и диапазонами измерения от 0,008 до 0,600 мм.

Миникаторы ИРП применяются 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. Они имеют цену деления от 0–24 до 0–250 мм соответственно при абсолютных погрешностях от 0,0001 до 0,001 мм.

Кроме того существуют механические и цифровые индикаторы. Цифровые индикаторы типа ИЦ преобразуют перемещение измерительного штока в электрический сигнал за счет бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного), что обеспечивает большую точность 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