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.

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