Показатели штангенрейсмасовВ данной статье речь пойдет о малоизвестных возможностях современных штангенрейсмасов, которые помогут не только выполнить необходимые измерения, но также ускорить и упростить процесс.

Цифровые высотомеры-рейсмасы с увеличенным ходом могут показаться гигантскими калибрами, однако при этом они не уступают в точности измерений более сложным настольным измерительным системам. Как таковые, цифровые штангенрейсмасы в высшей степени универсальны и способны быстро и надежно выполнять широкий круг метрологических задач. Кроме того, они просты в настройке, использовании и обслуживании.

Цифровой высотомер-рейсмас состоит из основания, измерительного щупа и устройства управления и индикации показаний. Штангенрейсмас обеспечивает одномерное измерение координаты в вертикальном направлении, и поэтому используется для измерения диаметров и расстояний между двумя точками на поверхности измеряемой детали. Двумерные измерения также возможны, если измеряемая деталь может быть наклонена на 90˚, а устройство управления и индикации показаний имеет функцию пересчета для прямоугольных систем координат.

Предел измерений штангенрейсмаса ограничен размерами основания и измерительного наконечника. Некоторые высотомеры позволяют производить измерения размеров до 1000 мм и более, но большинство приборов работают в диапазоне до 600 мм, при этом чаще всего используются для измерения величин в диапазоне 300 мм. Поскольку основание штангенрейсмаса является частью измерительной системы, качество его поверхности имеет значение. Измерители высоты должны быть смонтированы на гранитных поверочных плитах класса 0 или 1. Гранитная плита измерителя должна быть зафиксирована на поверхности, не подверженной воздействию вибрации, чтобы избежать передачи механических колебаний от штамповочного оборудования, обрабатывающих центров, проезжающих поблизости погрузчиков и т. д.

Качество результата измерения зависит от качества измерительного прибора и от аккуратности оператора во время подготовки и проведения измерения. Оператор может повысить точность результатов при помощи простых действий.

Прибор требует ежедневной подготовки перед началом измерений:

  • Протирание стола и контактного щупа, очистка места эксплуатации прибора.
  • Включение прибора и ожидание окончания автоматического определения «нулевого» опорного положения.
  • Повторное обнуление через минуту для проверки повторяемости.
  • Несмотря на то, что диаметр измерительного щупа сохранен в памяти большинства штангенрейсмасов, время от времени не повредит повторная установка этого параметра.

Перечисленные базовые процедуры применимы, пожалуй, к 80 % случаев использования штангенрейсмасов. Как правило, электронные штангенрейсмасы используются для измерения высоты. Но наш мир не так прост – существуют также диаметры, межцентровые расстояния, разметки расположения болтовых отверстий, тончайшие выступы и углубления и еще множество элементов деталей, кажущихся недоступными извне, с которыми необходимо работать. Ниже приведены малоизвестные возможности современных высотомеров-рейсмасов, которые помогут не только выполнить нужные измерения, но и ускорить и упростить процесс.2

Щупы на все случаи жизни

Из опыта известно, что для использования штангенрейсмаса необходимо после его установки на постоянное рабочее место задать два важных рабочих параметра. Первым параметром является нулевое положение для измерительной системы. Современные штангенрейсмасы включают в себя автоматическую систему, позволяющую устанавливать нулевое положение путем перемещения щупа вниз до его соприкосновения с гранитной плитой.

Вторым и наиболее важным параметром является корректирующее значение диаметра щупа. Если прибор будет использоваться для измерения размеров пазов, диаметров и положений отверстий, диаметр щупа будет влиять на результат и поэтому должен учитываться. Это не представляет сложности при работе с современными средствами измерения, где процесс автоматизирован, и используется специальная оправка, позволяющая задать диаметр шарика автоматически. Ниже приведены несколько советов, которые помогут использовать щупы с максимальной эффективностью.

Сохранение в памяти диаметров нескольких щупов

Многие штангенрейсмасы имеют встроенную функцию, позволяющую сохранять в памяти контроллера измерительной системы несколько диаметров шарика. Это означает, что измерительный щуп общего назначения, обычно снабженный шариком диаметром 10 мм, может применяться для большинства необходимых измерений. Однако система также может быть перенастроена для использования другого щупа, используемого по мере необходимости. Это может быть, например, щуп с шариком 2 мм для особо узких пазов. Когда оператору требуется установить щуп для измерения ширины узких пазов, достаточно просто выбрать в памяти диаметр шарика вновь установленного щупа. По окончании измерений постоянно используемый щуп возвращается на место, и соответствующий диаметр шарика считывается из памяти. Эта возможность устраняет необходимость калибровки при смене щупа в процессе измерительного цикла.

Щупы с двумя измерительными наконечниками

В большинстве наборов дополнительных щупов для штангенрейсмасов имеется щуп с двумя измерительными наконечниками, расположенными под прямым углом относительно друг друга. Горизонтальный наконечник выполняет большую часть функций, а вертикальный используется для работы с глухими отверстиями и пазами. Контроллер высотомера может быть запрограммирован для запоминания диаметра шарика горизонтального наконечника и опорного значения для вертикального наконечника. В процессе измерения оператор может задать нужный тип измерительного щупа и опорное значение, которые будут автоматически учтены при вычислении результата измерения. Или, если эта операция является частью сохраненной программы измерений, нужный тип измерительного щупа будет установлен автоматически.

Щупы с отклонениями

Существуют специальные измерительные щупы, предназначенные для малых отверстий очень большой глубины. Ввиду своей конструкции такие щупы имеют тенденцию к прогибу. Прогиб является одним из самых больших врагов высокоточных измерений. Однако, путем небольших экспериментов, в ходе сравнения стандартных и специализированных щупов можно рассчитать поправку на отклонение наконечника. В некоторых измерителях высоты предусмотрена функция запоминания и использования таких поправок как составляющих процесса измерения, что позволяет получать более точные результаты.

Измерительные щупы с цилиндрическими наконечниками

Со стандартным сферическим измерительным наконечником измерение диаметров – задача элементарная. Существуют автоматические функции развертки отверстия и расчета диаметра с привязкой центра отверстия к опорному положению. Но иногда отверстия имеют не прямолинейную, а конусообразную или клиновидную форму, и стоит задача измерения угла раствора.3

Для таких метрологических задач используются щупы с цилиндрическими наконечниками, позволяющими измерить угол конусности.  Для расчета угла конусности необходимо знать два значения диаметра и расстояние между уровнями измерения. Таким образом, вопрос заключается в следующем: если измерение диаметров проводится с помощью шкалы высоты, то каким образом может быть измерено расстояние между уровнями измерения по горизонтали? Для выполнения этой задачи используется прием, заключающийся в использовании обработанной опорной поверхности, расположенной на нижнем торце наконечника для измерения высоты. Эта поверхность выступает в качестве горизонтальной координатной плоскости для детали. Используя калиброванную прокладку, можно с высокой точностью отодвинуть деталь от измерительного наконечника, чтобы задать расстояние, необходимое для расчета угла:

  1. При установленном цилиндрическом наконечнике производится измерение его диаметра. Процедура аналогична измерению диаметра сферического наконечника.
  2. Необходимо придвинуть коническое отверстие к щупу прибора и зафиксировать его положение для измерения большего диаметра. Далее требуется измерить больший диаметр. После этого между деталью и штангенрейсмасом следует поместить калиброванную прокладку 10 мм, отодвинув таким образом измеряемую деталь на 10 мм. Далее производится измерение меньшего диаметра.
  3. В памяти контроллера штангенрейсмаса хранится процедура обработки двух измеренных диаметров с учетом установленной толщины калиброванной прокладки, равной 10 мм. По окончании расчета на устройстве индикации отображается значение угла конусности.

Несколько нулевых положений

Если бы жизнь была совсем проста, инженеры-разработчики могли бы принять одну из поверхностей за опорную и определить все размеры детали относительно нее. При использовании штангенрейсмаса такой метод был бы идеален, достаточно было бы просто приложить деталь опорной поверхностью к поверочной плите, задать опорное значение для стандартно используемого щупа системы и начать измерение расстояний. Конечно, не всегда все столь просто, но это не повод беспокоиться. Существует множество возможностей использования нескольких опорных плоскостей.

Для некоторых деталей в качестве опорной плоскости используется одна из ее обработанных поверхностей. Относительно нее могут быть измерены все размеры. При использовании штангенрейсмаса в качестве опорной поверхности принимается поверхность установочной плиты, и для определения высоты различных точек детали относительно опорной поверхности, казалось бы, требуется множество вычислений (постоянное вычитание). Это не так: в большинстве высотомеров предусмотрена возможность задать в качестве новой точки отсчета любую поверхность детали. Это достаточно просто: «нулевое» опорное положение для измерительной системы уже задано после установки прибора на рабочую гранитную плиту. После этого измерительный щуп следует подвести к той поверхности, которую нужно использовать в качестве отсчетной, и измерить величину этого перемещения. По окончании измерения следует выбрать <Workpiece zero point 01> (опорная точка заготовки 01) и задать новую опорную поверхность. С этого момента все измерения будут производиться относительно новой точки «0».4

Фактически, большинство высотомеров-рейсмасов позволяют задать на поверхности детали одну, две или три таких нулевых точки и в процессе измерения переходить от одной к другой. Таким образом, не требуется никаких дополнительных вычислений, а результаты легко воспринимаются оператором.

Когда ноль становится числом

Аналогично тому, как мы использовали в качестве опорной точки определенную измеренную величину, существует возможность присвоить нулевой точке значение, отличное от нуля, и выполнять измерения от этого значения. То есть вместо того чтобы считать опорное положение за ноль, ему может быть присвоено значение 20 мм или любое другое. Для чего требуется множество точек отсчета и предустановленные значения?

Иногда на заготовке отсутствуют плоские поверхности для прижима к плите. Вместо того чтобы пытаться найти положение равновесия при расположении детали на боку (в случае круглой детали), для ее фиксации под нужным углом и в нужном месте используется специальный зажим. Затем штангенрейсмас располагается нужным образом относительно зафиксированной детали, и задается опорная точка. «Полученная» поверхность принимается за нулевую точку или за точку с заданным определенным значением. В данном примере установочная плита является опорной поверхностью для прибора, но для детали найдена и определена другая точка отсчета и принята за начало координат, относительно которого будут рассчитываться все последующие результаты измерений. Все это обеспечивается вычислительной мощностью контроллера штангенрейсмаса.

Увеличение предела измерений прибора

Как правило, приборы для измерения высоты поставляются с одним из трех типовых пределов измерения: 350 мм, 600 мм или 1000 мм. Но то, что боковое перемещение ограничено этой длиной, не значит, что измерение деталей большего размера невозможно. Используя длинную калиброванную прокладку и повернув щуп на 180 градусов, можно настроить прибор для измерения бо́льших размеров. Если при наличии штангенрейсмаса с пределом измерений 600 мм требуется произвести замеры детали немного большего размера, например 650 мм, следует использовать калиброванную прокладку, длина которой превышает длину штатного кронштейна, в котором фиксируется щуп. В приведенном примере будет удобно использовать прокладку длиной 150 мм.

Необходимо закрепить калиброванную прокладку в кронштейне, закрепить щуп и использовать функцию автоматического определения нулевого положения для перемещения щупа вниз до соприкосновения с плитой и задания этого положения в качестве опорного. Результат измерения высоты теперь будет равен «0» в верхней части прокладки. В этом примере функция предустановки добавит 150 мм к наибольшему пределу измерения устройства. После этого данной опорной точке следует присвоить значение, равное 150 мм. Теперь в самом верхнем положении щупа устройство индикации будет отображать значение, равное не 600, а 750 мм. Таким образом, совсем не обязательно приобретать новый прибор – достаточно просто увеличить предел измерения существующего.

 Источник: перевод статьи
Going Beyond Height With Height 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: