Класс точности штангенциркуля 1 или 2

Штангенци́ркуль (от нем. Stangenzirkel ) — универсальный инструмент, предназначенный для высокоточных измерений наружных и внутренних размеров, а также глубин отверстий.

Штангенциркуль — один из самых распространённых инструментов измерения благодаря простой конструкции, удобству в обращении и быстроте в работе [1] . Является подвидом штангениструмента, к которому относятся также штангенрейсмас, штангенглубиномер и другие.

Содержание

Устройство [ править | править код ]

Штангенциркуль, как и другие штангенинструменты, имеет измерительную штангу (отсюда и название этой группы) с основной шкалой и нониус — вспомогательную шкалу для отсчёта долей делений. Точность его измерения — десятые/сотые (у разных видов) доли миллиметра. Точность шкалы с нониусом рассчитывается по формуле: цена деления основной шкалы разделить на количество штрихов нониуса.

На некоторых экземплярах штангенциркуля возможно также присутствие в верхней части подвижной рамки шкалы, измеряющей расстояние в дюймах. Нониус такого штангенциркуля дает отсчет в 128-х долях дюйма.

Снятие показаний [ править | править код ]

По способу снятия показаний штангенциркули делятся на:

• нониусные,
• циферблатные — оснащены циферблатом для удобства и быстроты снятия показаний,
• цифровые — с цифровой индикацией для безошибочного считывания.

Порядок отсчёта показаний штангенциркуля по шкалам штанги и нониуса:

• считают число целых миллиметров, для этого находят на шкале штанги штрих, ближайший слева к нулевому штриху нониуса, и запоминают его числовое значение;
• считают доли миллиметра, для этого на шкале нониуса находят штрих, ближайший к нулевому делению и совпадающий со штрихом шкалы штанги, и прибавляют его порядковый номер и цену деления нониуса (цена деления нониуса рассчитывается по формуле: цена деления основной шкалы разделить на количество штрихов нониуса), у наиболее распространенных штангенциркулей ШЦ-1 цена деления нониуса — 0.1 мм.
• подсчитывают полную величину показания штангенциркуля, для этого складывают отсчет по основной шкале (число целых миллиметров) и отсчет по шкале нониуса (долей миллиметра).

Виды штангенциркулей [ править | править код ]

• ШЦ-I — штангенциркуль с двусторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров и с линейкой для измерения глубин.
• ШЦК — (штангенциркуль с круговой шкалой). В выемке штанги размещена рейка, с которой сцеплена шестерёнка головки, поэтому показания штангенциркуля, отвечающие положению губок, читают по шкале штанги и круговой шкале головки по положению стрелки. Это значительно проще, быстрее и менее утомительно для исполнителя, чем чтение отсчёта по нониусу;
• ШЦТ-I — с односторонним расположением губок, оснащённых твёрдым сплавом для измерения наружных размеров и глубин в условиях повышенного абразивного изнашивания.
• ШЦ-II — с двусторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров и для разметки. Для облегчения последней оснащён рамкой микрометрической подачи.
• ШЦ-III — с односторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров.
• ШЦЦ — с цифровой индикацией (электронный).

Уход [ править | править код ]

В условиях активной работы со штангенциркулем рекомендуется протирать его салфеткой, смоченной в водно-щелочном растворе, затем вытирать насухо, а по окончании работ — укладывать в чехол. Желательно не допускать при эксплуатации грубых ударов или падения инструмента во избежание изгибов штанги, а также царапин на измерительных поверхностях или их трения об измеряемую деталь.

Порядок поверки штангенциркулей определён ГОСТ 8.113-85 [2] .

Названия в разных языках [ править | править код ]

В английском языке нет отдельного слова «штангенциркуль», а подвиды оного определяются как разные подвиды штангениструмента:

• обычный штангенциркуль — Vernier caliper (так как нониус по-английски — Vernier scale);
• цифровой штангенциркуль — digital caliper;
• циферблатный штангенциркуль — dial caliper.

Среди прочих представителей ручного измерительного инструмента штангенциркуль отличается такими качествами, как универсальность и широкий диапазон измеряемых величин, простота в использовании, высокая точность измерений. Пользователями штангенциркуля являются представители многих профессий — токари и фрезеровщики, слесари и столяры, мастера и техники, конструкторы, технологи, контролеры и другие.

Из истории инструмента

Историю этого инструмента показательно рассматривать в контексте истории металлообработки и одного из направлений ее развития — токарного дела. Исторический период 15−18 веков характеризуется чередой научных открытий и практическим внедрением этих открытий во всех отраслях экономики этого периода.

Применение математического подхода в астрономии расширило горизонты морской навигации, эпоха Великих географических открытий подняла на новый уровень объем торговли и промышленного производства. Мелкотоварное производство уступило место мануфактурному, а промышленная революция 18−19 веков окончательно установила переход к массовому применению машин и индустриализации.

Хронология событий

Для наглядности можно представить хронологию этих событий, включающую ключевые точки появления штангенциркуля:

• Начало XVI века — токарные станки применяются в основном для обработки дерева, кости и мягких металлов. Привод, хотя и усовершенствованный с древних времен, по-прежнему ручной или ножной, так же, как и резец, остается в руках мастера. Вехой можно считать появление стального центра и люнета для крепления заготовки.
• К этому же периоду относится имеющая прямое отношение к штангенциркулю попытка португальского математика Педро Нуньеша создать прибор для точного измерения углов с помощью набора деленных на равные части концентрических окружностей. Целью являлась не металлообработка, а насущные проблемы навигации. До изготовления и практического применения прибора дело не дошло, но направление мысли не осталось незамеченным.
• К середине XVI века токарные станки оснастили механическим приводом от водяного колеса, что позволило приступить к обработке резанием стали. В это время в мастерских появились первые образцы современного штангенциркуля — деревянные линейки с передвижными измерительными губками и нанесенной шкалой для прямого измерения. Вернувшись к Микеланджело, отметим, что именно циркуль явился прообразом штангенциркуля — замеры деталей выполнялись ножками циркуля, а величину определяли по линейке. Очевидно, нашелся мастер, упростивший эту процедуру, совместив оба инструмента в одном и сократив измерение до одной операции.
• В 1631 году математик из Бургундии Пьер Верньер закончил начатое Нуньешем дело, доработав его мысль и адаптировав ее технически в квадранте для измерения угловых величин. Созданная им дополнительная измерительная шкала тут же широко шагнула во многие направления измерений, получив при этом названия в честь обоих ученых — «нониус» или «верньер». При этом в металлообработке в основном используют понятие нониус, верньер более распространен в приборной и радиотехнической отрасли.
• Результатом постоянного совершенствования на отрезке более ста лет стало оснащение к началу XVIII века токарного станка суппортом для жесткого крепления резца, механизмами продольной и поперечной подачи. Токаря уже имели в своем распоряжении мерительный инструмент с нониусной шкалой, позволяющей обеспечить соответствующее качество изготовления.
• К концу XVIII века появился на свет универсальный токарный станок, принцип устройства и работы которого мало в чем изменился по сегодняшний день. С этим периодом связано и появление понятий стандартизации и унификации продукции и мерительного инструмента, единой системы измерения.

Происхождение названия

К истории штангенциркуля можно добавить немного интересной информации о его названии.

В русском языке за инструментом по каким-то причинам закрепилось название с немецкими корнями — «штанга» и «циркуль». Обиходным среди специалистов для образца ШЦ-I является термин «колумбик», прижившийся с советских времен по имени компании «Колумбус», массово поставлявшей измерительную технику в нашу страну.

В Германии под названием Stangenzirkel используют инструмент, более соответствующий переводу — разметочный штанговый циркуль. Аналоги российского штангенциркуля выпускаются под названием Messchieber — раздвижной измеритель или Schieblehre — измерительная линейка.

Во многих языках название инструмента является производным от слова «калибр», что подчеркивает высокую точность измерения. В качестве примера можно привести английский calliper, испанский calibrador, итальянский calibro a corsoio (калибр кулисного камня — элемента шатунного механизма). Английский штангенциркуль имеет еще одно название — trammel, переводимый также как препятствие, трал или невод.

Простота и надежность штангенциркуля

Прежде чем приступить к подробному рассмотрению устройства штангенциркуля и работе с ним, следует отметить несколько важных и общих для различных видов измерительного инструмента требований. Это поможет более точно определить место и область использования штангенциркуля в системе измерений:

• Погрешность измерительного инструмента составляет примерно половину цены деления его шкалы.
• Допуск на измеряемую величину определяет выбор измерительного инструмента.
• Наибольшая цена деления измерительного инструмента должна быть примерно в 3 раза меньше допуска.

Стандартными для наиболее распространенных типов инструмента ШЦ-I и ШЦ-II установлены цены деления 0,1 и 0,05 мм. Следовательно, если изготовление детали включает контрольную операцию, этими штангенциркулями можно контролировать размеры с допуском не менее 0,3 и 0,15 мм соответственно.

Устройство и виды

Инструмент состоит из следующих основных частей:

• Штанга с односторонними или двусторонними губками и нанесенной основной шкалой с ценой деления 1 мм. Обе конструкции предназначены для измерения и наружных, и внутренних размеров деталей. Губки, как правило, изготовлены из твердосплавного материала.
• Передвигаемая по штанге каретка с ответным губками и нониусной шкалой. К каретке может быть прикреплен стержень глубиномера.

Наиболее распространенными являются штангенциркули типа ШЦ-I и ШЦ-II с интервалом измерений 0−150 и 0−250 мм соответственно. Модель ШЦ-III предназначена для измерения деталей с размерами до 500 мм, вылет губок составляет до 300 мм. По типу снятия показаний различают механические, индикаторные и цифровые штангенциркули.

Шкала штанги позволяет определить целую часть измеряемого размера. Измерение дробной части и ее точность определяется наличием и ценой деления нониусной шкалы.

Принцип определения основан на простых математических и геометрических правилах кратности и пропорциональности. Как правильно пользоваться штангенциркулем, можно рассмотреть на примере образца с классом точности 0,05 мм.

Работа со шкалой

Нулевому размеру соответствуют совмещенные деления 0 обеих шкал. Значению 10 нониусной шкалы соответствует значение 39 основной шкалы, при этом она включает в себя 20 делений.

Деление 10 нониуса соответствует значению 39 основной, можно сказать, что она смещена влево на 1,00 мм от деления 40. По правилам геометрической пропорции риска 9,5 нониуса смещена на 0,95 мм от риски 38, далее соответственно и пропорционально: риска 9,0 — на 0,90 мм от риски 36, средняя риска 5,0 нониуса сдвинута влево 0,5 мм от риски 20, и, наконец, деление 0,5 сдвинуто влево на 0,05 мм от деления 2.

При сдвиге каретки вправо в диапазоне от 0 до 1 мм на долю 0,05 мм риски обеих шкал будут последовательно совмещаться: если зазор между губками 0,05 мм — риска 0,05 совпадает с риской 2 мм, зазор 0,10 мм — 1,00 нониуса совмещается с риской 4 мм основной, зазор 1,00 мм — 10 нониуса совмещается с риской 40.

Например, нужно измерить несколько проволочек диаметром до 1 мм. Диаметр проволоки 0,05 мм, если деление 0,05 нониуса наиболее точно совпало с одним из делений основной шкалы. Если риски 0 и 10 нониусной шкалы точно совпали с рисками основной шкалы — проволока имеет диаметр 1,00 мм.

Техника измерения ничем не отличается для размеров более 1 миллиметра — целая часть размера определяется по основной шкале, к ней добавляется дробная, определенная по описанному способу. Приведем несколько примеров подобных замеров.

Практические примеры

Качество измерения зависит как от индивидуальной квалификации специалиста, так и от способности человеческого глаза оценивать объект измерения. Именно по этой причине класс точности штангенциркулей ограничен делением 0,05 мм — более мелкая нониусная шкала с трудом воспринимается зрением и может привести к ошибке. Хотя бывают и штангенциркули повышенной точности — до 0,02 мм. Основная шкала этого прибора имеет цену деления 0,05 мм.

Примеры измерений:

1. Замер наружного диаметра втулки. Целое число делений основной шкалы — 33, совпавшей риской нониуса считаем 0,05. Наружный диаметр втулки 33,05 мм.
2. Замер внутреннего диаметра втулки. Результат — 27,30 мм.
3. Проверка осуществляется замером толщины стенки — 2,80 мм. Пересчет по двум первым замерам дает (33,05−27,30)/2=2,90 мм.
4. Замер высоты втулки губками инструмента — 40,40 мм.
5. Замер высоты глубиномером — 40,40 мм.

Чем объясняется полученная погрешность 0,05 при замере толщины стенки? Можно назвать три причины:

• погрешность инструмента;
• качество изготовления детали. У втулки при отрезке не сняты заусенцы, что привело к недостоверному результату при замере внутреннего диаметра, а результат замера должен заставить токаря исправить это отклонение;
• третья причина точно сформулирована великим творцом Возрождения Микеланджело: «Циркуль следует иметь в глазу, а не в руке, ибо рука работает, а глаз судит». Глубиномер при замере можно было установить не строго вертикально, полученный замер получился бы недостоверным.

Инструкция инструмента предписывает простые правила, как правильно измерять штангенциркулем — при замере (в том числе глубины) инструмент должен быть установлен строго вдоль или перпендикулярно оси детали, губки должны быть плотно прижаты к измеряемой поверхности, а каретка зафиксирована винтом.

Для более точных измерений применяются инструменты более высокого класса точности — микрометры и микрометрические нутромеры с винтовой подачей рабочей измерительной головки и круговой шкалой с точностью 0,01 мм.

Доступные всем онлайн-справочники машиностроителя указывают, что установленные выше допуски на размер ±0,3 и ±0,15 мм для валов в диапазоне размеров от 50 до 1000 мм соответствуют квалитетам точности от h8 до h12. По этим квалитетам изготавливают неответственные детали техники и машин — втулки, оси, фланцы, крышки. С помощью штангенциркуля нельзя проточить шейку вала под посадку подшипника с квалитетом к6 и допуском до +0,02 мм.

При изготовлении деталей в пределах 8−12 классов точности применяются и другие модификации и виды штангенциркуля. Штангенглубиномер вместо губок оснащен опорными лапками для установки на края или буртики отверстий. Каретка штангенрейсмаса с установленной чертилкой позволяет использовать его для разметки высотных размеров.

По совокупности своих характеристик штангенциркуль нашел свое место в геральдике и эмблемологии, характеризующих его присутствие на гербах некоторых городов или на эмблемах ведомств и структур как символ технической вооруженности.

Один из самых конструктивно простых и распространенных измерительных инструментов, который отличается своей универсальностью, высокой точностью показаний и способностью выполнять замеры внутренний и внешних диаметров – штангенциркуль.

Среди множества его видов, имеющих, к тому же, разные размеры, можно найти варианты с действительно минимальной погрешностью.

Сам инструмент активно применяют в быту, а в машиностроении и токарном деле без него и вовсе невозможно обойтись.

Подробнее о том, что такое штангенциркуль, на что он способен, из чего сделан, каким бывает и какой выбрать, далее.

Назначение и принцип действия

Назначение штангенциркуля – выполнение замеров высокой точности внутри и с наружи измеряемых объектов, а также глубины всевозможных отверстий.

Особенность инструмента — универсальность.

Штангель – распространенное название штангенциркуля среди тех, кто им постоянно пользуется, является обыкновенным сокращением слова.

Этот инструмент “умеет” измерять внешние и внутренние диаметры круглых и цилиндрических объектов, например, гаек и болтов, подходит для внутренних измерений канавок по всем параметрам.

Принцип измерения штангенциркулем заключается в определении размера на основании положения измерительной рамки, которая свободно перемещается вдоль штанги с нанесенной шкалой.

Само значение размера определяется методом совпадения, а его точность, в зависимости от, собственно, класса точности, способно доходить до сотых частей миллиметра.

Устройство, характеристики и свойства

Если подключить фантазию, то внешне штангель выглядит, как симбиоз молотка и линейки.

Состоит классический инструмент из следующих элементов:

• Штанга с размеченной шкалой. Максимальная величина измерений зависит от длины штанги.
• Измерительная рамка – подвижная часть штангеля, способная перемещаться вдоль штанги. На ней нанесена шкала нониуса, позволяющая определять доли миллиметра. Внутри рамки установлена пружина с фиксирующим винтом, прижимающая ее к штанге, что снижает погрешность измерений, которая способна повысится в следствии перекоса подвижной части относительно неподвижной. Вместо нониуса может быть установлена циферблатная шкала или небольшой цифровой дисплей, что зависит от модели штангенциркуля.
• Неподвижная губка – конструктивно является частью штанги или жестко на ней закреплена, и находится с одной стороны инструмента. Рабочей зоной является внутренняя грань стационарной губки, во время измерений ее плотно прикладывают к измеряемому объекту.
• Подвижная губка – конструктивно является частью рамки или жестко на ней закреплена. Рабочая часть также внутренняя, а сама деталь расположена ровно напротив неподвижной губки таким образом, что при сдвигании рамки грани обеих губок соприкасаются. В этом положении нулевые параметры шкал штанги и нониуса должны совпадать.
• Выдвижная планка – конструктивная часть измерительной рамки, ее назначение для замера глубины в объектах.

Рассмотренная конструкция, имеющая односторонние губки, позволяет определять лишь внешние размеры объектов.

Для внутренних замеров потребуется штангенциркуль с двусторонним размещением губок.

Вторые имеют, как правило, меньшие размеры, расположены аналогично первым, но с противоположной стороны штанги, а рабочими являются внешние грани.

Материал

Металлический штангенциркуль изготавливают преимущественно из углеродистой и нержавеющей стали, низколегированных инструментальных сталей 9ХС, ХВГ.

Нержавеющий инструмент — классика, однако, в производстве современных штангелей используют и композит, например, на основе углеродного волокна и полимерных смол.

Размеры

Типовые размеры классических штангенциркулей:

• Длина губок для выполнения наружных замеров: 35 – 300 мм.
• Длина губок для выполнения внутренних замеров: 6 – 22 мм.
• Измерительный диапазон – до 2 м.
• Длина нониуса: 9 – 39 мм.
• Вес (зависит от материала и размеров): 0,2 – 8,9 кг.

Модели с диапазоном измерений до 5000 мм могут весить более 35 кг.

Следующие действующие ГОСТы регулируют как поверку, так и производство штангенциркулей:

• ГОСТ 166-89 – определяет технические условия
• ГОСТ 8.113-85 – определяет порядок поверки

Точность

Нониусный штангенциркуль характеризуется несколькими классами точности:

1. класс – погрешность составляет 0,05 мм (двадцатая часть миллиметра)
2. класс – погрешность составляет 0,1 мм (десятая часть миллиметра)

Для высокоточных замеров применяется совершенно другой инструмент – микрометр.

Чтобы наглядно показать, на что влияет класс точности, достаточно предположить, что необходимо определить диаметр нескольких сверл без маркировки.

Штангель второго класса точности позволит найти сверла диаметром 6,7 или 6,8 мм, а первого класса еще и 6,75 мм.

Для электронных инструментов погрешность может достигать 0,01 мм.

Поверка

В процессе работы штангенциркулем может наблюдаться нарушение его настроек, различные деформации отдельных элементов, банальный износ.

Все это влияет на точность проводимых измерений, которые, к тому же, способна исказить налипшая грязь, смазка, металлические опилки, покрывающие инструмент намагниченным слоем.

Каждому владельцу штангеля необходимо бережно обращаться с ним, и содержать инструмент в чистоте.

Дабы избежать различных искажений результатов измерений, выполняется ежегодная поверка инструмента.

Для этого достаточно обратится в специализированный сервисный центр по настройке и ремонту.

По результатам поверки выдается соответствующее свидетельство.

В домашних условиях выполнить простейшую проверку правильности показаний можно, если свести до упора губки штангенциркуля.

В этом случае нулевые штрихи должны совпадать.