Глубиномеры

Пневмоизмерения – идеальный способ проверить конусность деталей. Поскольку пневмоинструменты должны максимально подходить парной детали, сравнивается существующее отклонение от детали с идеальной ситуацией.

Глубиномеры относятся к простейшим измерительным устройствам и состоят из индикаторного устройства с контрольным стержнем или пластиной. Несмотря на их простоту, глубиномеры используются во многих значимых сферах для измерения глубины отверстий, раззенкованных отверстий, пазов и углублений, а также высоты или местонахождения определенных элементов. Глубиномеры очень популярны в инструментальной промышленности. Как и прочие ручные инструменты, они прошли длинный путь от рычажных весов до сложных цифровых устройств – читайте об этом в авторской статье от Mahr.

Первые глубиномеры состояли из простой линейки со скользящим перпендикулярным бруском, который выполнял функцию контрольной точки. Линейка устанавливалась в отверстие, ползунок располагался строго перпендикулярно контрольной поверхности. Показатель глубины считывался с линейки. Это был простой инструмент, требующий от оператора здравого смысла и соблюдения определенной техники.

Нониусные и микрометрические глубиномеры

По мере роста требований к более высокому разрешению и точности эти первые инструменты были вытеснены нониусными и микрометрическими глубиномерами. За годы они породили массу производных устройств, благодаря которым основные измерения глубины стали намного легче.

Когда появились штангенциркули с нониусом, у кого-то возникла идея добавить стержень к подвижному контакту. И вдруг у простого измерительного инструмента расширились измерительные функции – к внутреннему и внешнему диаметру и диапазону расстояний добавилась глубина.

Подвижной стержень на конце служит в качестве щупа, который делает измерение глубины небольших отверстий действительно простым делом. Однако стержень был настолько длинный и маленький в диаметре, что в некоторых случаях демонстрировал излишнюю гибкость, что могло повлиять на показания. Была добавлена дополнительная опция – глубинный стержень, который был более тяжелым и жестким. Проблема заключалась в том, что кончик инструмента стал еще более узким и менее эффективным в качестве стабильной точки крепления. Таким образом, эти глубиномеры отличались низкой точностью, на которую значительно влияли действия оператора.

Измерительный инструмент

У простого измерительного инструмента расширились измерительные функции – к внутреннему и внешнему диаметру и диапазону расстояний добавилась глубина. Источник: Mahr

Чтобы устранить этот недостаток, были разработаны цифровые штангенциркули с опорной пятой – специально для измерения глубины. В них применялась та же концепция подвижной ножки, но контрольный элемент был связан с широкой опорной пятой, что обеспечивало стабильное основание для измерений.

Конечно, не все отверстия, пазы и канавки отличаются ровностью. Поэтому существует большое число размеров и глубин, различных вариантов удлинения поперечины и контактов для самых маленьких отверстий. Для измерения внутренней поверхности желоба используется контакт в виде крючка.

Чтобы обеспечить корректные измерения с любым видом глубиномера, важно придерживаться некоторых базовых правил: следует убедиться, что поперечная перекладина или контрольная головка чистая, плоская и не имеет заусенцев и зарубок, держать инструмент строго перпендикулярно к базовой поверхности. Если головка расположена не строго перпендикулярно поверхности, это может привести к ошибкам в измерениях. При отсутствии должной тщательности можно измерить гипотенузу треугольника вместо требуемой фактической глубины отверстия.

Следующий уровень точности обеспечивает микрометр. Имея ту же концепцию, контакты и аксессуары того же типа, микрометр также может служить эффективным средством измерения глубины отверстий и канавок.

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Чтобы обеспечить корректные измерения с любым видом глубиномера, важно придерживаться некоторых базовых правил:

  • следует убедиться, что поперечная перекладина или контрольная головка чистая, плоская и не имеет заусенцев.
  • держать инструмент строго перпендикулярно базовой поверхности – если головка расположена не строго перпендикулярно поверхности, это может привести к ошибкам в измерениях.
  • при отсутствии должной тщательности можно измерить гипотенузу треугольника вместо требуемой фактической глубины отверстия.

Индикаторные глубиномеры

Хотя нониусные и микрометрические глубиномеры продолжают широко использоваться, индикаторные устройства обеспечивают более высокую точность, повышенную скорость работы и меньше зависят от умения оператора.

Как и почти все индикаторные измерительные устройства, индикаторные глубиномеры могут быть модифицированы таким образом, чтобы соответствовать конкретным требованиям области применения, в частности, быстрее выполнять большие по объему измерительные задачи. Глубиномеры имеют разные типы индикаторов, контактных точек и оснований.

Самое простое и распространенное устройство имеет плоское основание или упорный стержень, чувствительный контакт, который заподлицо отводится в основание, закругленный контактный наконечник. Это абсолютный измеритель для измерения всего диапазона показателя – от нуля до максимального значения на индикаторе. Образцовой меры не требуется – для определения нулевого показателя  следует просто поставить устройство основанием на плоскую поверхность.

Разные типы контактов могут использоваться для разных областей применения. Например, заменив стандартный закругленный контакт контактом-иглой, можно измерять поверхностные раковины, малые отверстия и углубления, вдавленные места на поверхности.

Для измерения более глубоких отверстий можно установить удлиненные контактные наконечники или превратить абсолютное измерительное устройство в сравнительное. Последним можно управлять посредством концевых мер длины, плотно придерживая один конец на основании наверху блока мер длины, при этом шпиндель располагается максимально близко к блоку без задевания. Однако, специальные образцовые глубиномеры являются более быстрыми и надежными, а потому более практичными для контроля параметров изделий в производственных процессах.

Специальное основание может также способствовать повышению эффективности измерений.

Раззенкованные отверстия можно замерять более эффективно, если индикатор смещен от центральной линии основания. V-образные основания пригодятся в случаях, когда стандартное плоское основание мешает пользователю расположить иголочный контакт в маленькой точке – углублении или выдавленной линии. V-образное основание обеспечивает более широкий угол зрения, но узкая часть основания помогает установить измерительное устройство перпендикулярно поверхности детали. Сначала пользователь устанавливает V-образное основание на поверхности детали, располагает в отверстии контактный наконечник, затем «прокатывает» устройство в вертикальном направлении, пока оно не будет установлено на основание.

ГлубиномерыИндивидуальные упорные стержни могут быть разработаны в соответствии с формой конкретной детали. Возьмем для примера аэрозольный баллончик. Это деталь из металла, находящаяся под давлением, а значит, больше подвержена разным дефектам, чем большинство обычных контейнеров. Глубина изогнутого желобка – важный параметр качества, за которым необходимо пристально наблюдать. Глубиномеры для данного применения имеют специальное основание, которое надежно устанавливается на верхнюю часть баллончика, благодаря чему измерение производится в десять раз быстрее, чем с помощью нониусного глубиномера.

Настольные измерители и другие варианты

Все вышеописанные измерительные устройства являются портативными или ручными, что подразумевает перемещение измерительного устройства к детали. Однако иногда гораздо удобнее принести деталь к устройству, особенно если она небольшого размера. Настольные измерительные приборы фактически переворачивают снизу вверх портативное устройство и обеспечивают широкую и плоскую контрольную поверхность, почти стол, куда можно поместить изделие и проводить с ним нужные манипуляции. Этим типом устройств можно также проверить на плоскостность изделие, перемещая  его вокруг стола.

Микрометры

Следующий уровень точности обеспечивает микрометр. Имея ту же концепцию, контакты и аксессуары того же типа, микрометр также может служить эффективным средством измерения глубины отверстий и канавок. Источник: Mahr

Пользователи могут также выбрать тип индикатора. Индикаторы с широким диапазоном и счетчиком оборотов могут измерять глубину от 0 до нескольких дюймов (или эквивалента в метрической системе). Специальные индикаторы могут иметь шкалу с зеленым, желтым и красным сегментами – загорающийся сегмент определенного цвета показывает соблюдение допусков по параметрам, параметры на границе допусков и параметры, выходящие за пределы допусков, соответственно. Индикаторы с движением толчкового типа позволяют установить контактный наконечник более точно, чем обычные индикаторы пружинного типа. Измерительные устройства также могут быть оснащены цифровыми электронными индикаторами, дающими возможность проводить измерения в динамике (с автоматическим выбором минимального или максимального показателя) и обеспечивать вывод данных.

Измерение глубины с помощью штангенрейсмасов

Благодаря значительному диапазону перемещения цифровые штангенрейсмасы можно назвать гигантскими штангенциркулями, но при этом они обладают уровнем точности, сопоставимым со сложными настольными измерительными системами. Поэтому цифровые штангенрейсмасы отличаются многофункциональностью и могут быстро и надежно выполнять целый ряд задач. Они состоят из базовой плиты, станции измерения высоты и дисплея контроля/оценки. Измерительная станция подходит для измерений с одномерной координатой в вертикальном направлении и потому используется в первую очередь для определения диаметров и расстояний между точками на изделии. При наличии набора нужных контактов инструмент дает возможность быстро и надежно измерить глубину.

Некоторые могут посчитать избыточными устройства, способные осуществлять измерения глубины до 1000 мм / 40 дюймов, но фактически большинство штангенрейсмасов используются для измерений в диапазоне  300 мм / 12 дюймов, потому что именно на этот диапазон приходится бо́льшая часть требований к измерению глубины.

Обычно штангенрейсмас снабжен универсальной сферической головкой. Это удобно для измерения высот, расстояний и диаметров, но не очень подходит для измерения глубин. Для глубин лучше всего использовать щуп под прямым углом, желательно с регулируемым контактом, который может быть установлен для разных уровней глубины.

ГлубиномерыКонтакт устанавливается в держателе зонда и обнуляется. Но обнуление проводится не на контрольной плите, как обычно, а на вершине детали. Затем штангенрейсмас скользит вниз таким образом, чтобы щуп опустился в отверстие и коснулся поверхности. Поскольку на контрольной поверхности штангенрейсмас установлен на нуль, он покажет непосредственно глубину отверстия.

Доступны и другие щупы и контакты с крючками – таким образом, глубина желобков и канавок также может быть измерена относительно верхней поверхности.

Когда глубина является диаметром

При измерении конусов, например, на инструментах и держателях, мысль об измерении глубины приходит на ум далеко не первой. Но благодаря измерению глубины можно увидеть, насколько держатель инструмента подходит для конкретного шпинделя.

Пневмоизмерения – идеальный способ проверить конусность деталей. Поскольку пневмоинструменты должны максимально подходить парной детали, сравнивается существующее отклонение от детали с идеальной ситуацией. В некоторых случаях важно измерить только конусность, а в других – одновременно проверить и диаметры детали.

Глубиномеры

Контакт устанавливается в держателе зонда и обнуляется. Но обнуление проводится не на контрольной плите, как обычно, а на вершине детали. Затем штангенрейсмас скользит вниз таким образом, чтобы щуп опустился в отверстие и коснулся поверхности. (Рис. 6A). Поскольку на контрольной поверхности штангенрейсмас установлен на нуль, он покажет непосредственно глубину отверстия. Доступны и другие щупы и контакты с крючками, как показано на рис. 6B. Источник: Mahr

При проверке конусности используется «заедающий» пневмоинструмент, который в точности оправдывает свое название. Это клиновидный инструмент, имеющий две воздушные цепи, которые измеряют диаметры конусов, находящихся на известном расстоянии друг от друга. Поскольку здесь нет контрольной поверхности, инструмент проникает внутрь детали максимально глубоко. Если промежуток между двумя диаметрами остается тем же, тогда конус детали соответствует конусу инструмента. Если углы конусов отличаются, на экране отражается разница между двумя диаметрами, означающая неправильный угол конуса.

Иногда важно измерить два диаметра для размера, чтобы проверить, насколько глубоко совмещаются детали. Например, держатель недостаточно большого размера будет иметь слишком большой зазор между парными деталями, что приведет к «болтанию» резака под напряжением во время обработки. Слишком большой размер не позволит прижать инструмент к поверхности. Это может привести к тому, что обрабатываемые детали получатся не того размера. Про пневмоинструменты для такой области применения говорят «посадка с зазором», потому что контрольная остановка включается в дизайн. С ее помощью та же пневмоизмерительная пробка с двумя воздушными цепями позволяет измерить в указанном месте конус и два диаметра.

Но есть гибридный пневмоинструмент, использующий глубиномер.

Используя стандартную «заедающую» пневмоизмерительную пробку и глубиномер для измерения глубины проникновения в конус, можно понять, каков размер конуса.  Если угол конуса соответствует, а диаметры немного больше, чем требуется, пробка будет проваливаться дальше в отверстие. Если диаметры меньше, тогда она не пройдет в отверстие. Используя глубиномер, который фиксирует продвижение, оператор получает представление об относительном размере конуса.

Гибридная пневмоизмерительная пробка

Это гибридная пневмоизмерительная пробка, использующая глубиномер. Посредством стандартной «заедающей» пневмоизмерительной пробки и глубиномера для измерения глубины проникновения в конус, можно понять, каков размер конуса.
Источник: Mahr

Обычно циферблатный компаратор используется в качестве глубиномера, чтобы показать, как далеко пробка проходит в конус. Путем добавления пределов допуска можно оценить размеры конуса. Если цифровой компаратор заменен на контактный датчик на базе линейного дифференциального трансформатора и процессор, которые используют пневмоизмерительную пробку для измерения угла и глубины инструмента, это позволяет рассчитать размер отверстия.

Независимо от того, что требуется измерить – внешний или внутренний диаметр, длину или глубину, существует большой диапазон измерительных устройств и разные уровни эффективности. Выбор всегда определяется целым набором факторов, включая скорость, навыки оператора, допуски, затраты и простоту использования. Выбор правильного измерительного прибора для конкретной задачи – повод глубоко задуматься.

Источник новости: перевод статьи
Deep Thinking About Depth Gages,
Mahr.com

Автор статьи-оригинала:
Георг Шютц (George Schuetz)

Об авторе

Георг Шютц (George Schuetz) – директор по высокоточным измерительным средствам Mahr Federal Inc. Дополнительную информацию можно получить на сайте www.mahr.com.



Понравилась статья? Поделитесь: