Точность в 0,001 миллиметра

Точность в 0,001 миллиметра

Если мы располагаем неравноплечим рычагом с соотношением плеч 1 : 10, то перемещение конечной точке меньшего плеча на 0,1 миллиметра вызовет перемещение конечной точки большего плеча на 1 миллиметр. Легко представить себе, что таким путем можно получить и большие точности отсчета.

^{Внешний вид индикатора}

Этот принцип был использован в конце XIX века для изготовления особого измерительного прибора — индикатора. Усовершенствование индикатора привело к созданию миниметра; этот прибор позволил проверять размеры с точностью до тысячных долей миллиметра. Он не указывает прямо размера той или иной измеряемой детали, а показывает лишь, насколько ее размер отклонился от заданного по чертежу, или отмечает совпадение размеров.

Измерение с помощью индикатора производится следующим образом. Индикатор закрепляют на стойке и под его мерительный шрифт подводят набор мерительных плиток с общим размером, равным размеру измеряемой детали, и путем регулировки устанавливают стрелку на нулевое деление шкалы. Затем плитки убирают и на их место устанавливают измеряемую деталь. Отклонение стрелки индикатора вправо или влево на определенное число делений показывает, насколько размер детали отклоняется от заданного.

Шкала миниметра имеет 20 либо 60 делений, которые нанесены черными штрихами на белом поле на расстоянии одного миллиметра друг от друга. В зависимости от условий работы, для которой предназначен прибор, «цена {152} деления» на шкале колеблется. Цена деления — это значение (в миллиметрах) отклонения величины измеряемого изделия от заданной, соответствующее передвижению указателя шкалы на промежуток между двумя соседними штрихами. Если цену одного деления прибора умножить на общее количество делений шкалы, то получается наибольшая величина отклонения, отмечаемая прибором. Для прибора с 20 делениями цена деления может равняться 0,02; 0,01; 0,005; 0,002 и 0,001 миллиметра. Соответственно величина отклонений размеров составляет 0,4; 0,2; 0,1; 0,04; 0,02 миллиметра. Для прибора с 60 делениями цена деления может равняться 0,01; 0,005; 0,002 миллиметра, а наибольшая величина отмечаемых отклонений размеров соответственно 0,6; 0,3 и 0,12 миллиметра.

Конструкция прибора основана на принципе использования рычажной передачи. Металлическая колодка снабжена У-образными канавками на верхней и нижней поверхностях, смещенными в отношении друг друга. В эти канавки сверху упирается неподвижная призма, а снизу — верхний конец мерительного стержня. Если мерительный стержень движется кверху, то происходит перекос колодки, и величина подъема стерженька будет показана на шкале движением стрелки, причем передвижение ее будет во столько раз больше передвижения стерженька, во сколько ее длина больше расстояния между осями мерительного стержня и неподвижной призмы. Все детали мерительного механизма отличаются высокой твердостью.

Шкала прибора не имеет нулевого деления, и исходным может быть любое положение стрелки на шкале. Прибор устанавливается по размеру проверяемого изделия с помощью калибра или образцового, точно {153} изготовленного изделия.

^{Схема устройства миниметра}

Затем при проверке уже других, изготовленных по калибру изделий отклонение стрелки от начального положения показывает, на сколько фактический размер изделия отклонился от заданного. Как уже было сказано, наименьшая цена одного деления шкалы миниметра (может равняться 0,001 миллиметра. Фактический размер деления равняется одному миллиметру, поэтому легко отмечать отклонения, равные половине деления. Это дает точность измерения отклонения до 0,0005 миллиметра.

Наиболее употребителен в практической работе миниметр на колонке с плоской поверхностью установочного столика. Он служит для проверки призматических и цилиндрических деталей. Работа выполняется следующим образом. Контрольную плитку или калибр кладут на столик прибора. Держатель миниметра с мерительной головкой передвигают по колонке до тех пор, пока мерительный стерженек подойдет почти вплотную к калибру. Тогда держатель жестко закрепляется. После этого подают столик кверху с помощью нижнего микрометрического винта до тех пор, пока стрелка миниметра не установится на определенном делении шкалы. Специальный рычаг служит для приподымания мерительного стерженька перед установкой проверяемого объекта. Делается это осторожно. Когда прибор отрегулирован на определенное деление, калибр удаляют, и на столик устанавливают проверяемую деталь. Если деталь изготовлена точно, стрелка указателя покажет то же деление, на которое прибор отрегулирован. Если деталь «полнее», стерженек поднимется кверху, и стрелка отклонится вправо; если деталь меньше заданного размера, стерженек опустится, л стрелка отклонится влево. Если у данного прибора цена деления равняется 0,002 миллиметра, а стрелка отклонилась в ту или иную сторону, скажем, на десять делений, то это значит, что размер детали отклоняется от основного на плюс или минус 0,02 миллиметра. Если эти отклонения не выходят за пределы заданных отклонений, деталь годна; в противном случае деталь бракуется. Пределы отклонений от заданного размера обозначаются по обе стороны от деления шкалы специальными стрелками — указателями.

Цилиндрические детали просто прокатываются под стерженьком по столику, причем наибольшее отклонение {154} стрелки показывает, насколько диаметр изделия отклонился от заданного.

Для измерения листового металла применяется установочный столик шаровой формы, а для измерения проволоки применяется столик цилиндрический. Кроме того, в этом случае стерженек оканчивается не шариком, а правильной плоской поверхностью.

^{Ортотест — рычажный прибор с ценой деления 0,001 миллиметра}

Этот прибор и другие, устроенные по такому же принципу, предназначены для наиболее быстрой и точной проверки, насколько правильны размеры массовой партии одноименных деталей.

Для деталей малых размеров применяются измерительные приборы, основанные большей частью на использовании и принципа рычага и оптического способа отсчета показаний.

Таким прибором, в котором использован оптический принцип измерения, является так называемый оптиметр. Источник света через сферическую линзу освещает шкалу с делениями. Отразившись, лучи проходят через призму, преломляются книзу и попадают на поверхность поворотного зеркала. В зависимости от передвижения стерженька прибора угол установки зеркала меняется, и лучи света возвращаются тем же путем в объектив, неся с собой изображение шкалы. Если поворотное зеркало находится в исходном положении, нулевое деление шкалы совпадает с контрольной меткой на окуляре. Если же поворотное зеркало качнется вокруг своей оси и займет новое положение, нулевое деление шкалы окажется где-нибудь вправо или влево от метки, а сама метка отложит на шкале величину (количество делений) отклонения.

Величина плеча рычага между опорной точкой мерительного стержня и осью качания зеркала и расстояние шкалы от зеркала подобраны таким образом, что перемещение мерительного стержня на один микрон {155} вызывает перемещение луча на шкале на одно деление, А это деление, в свою очередь, благодаря увеличительному приспособлению, представляется наблюдателю равным одному миллиметру. В результате микрон — одна тысячная доля миллиметра — отсчитывается по шкале с той же четкостью, с какой производится отсчет миллиметров. Наблюдатель может с достаточной точностью производить на глаз отсчет между миллиметровыми делениями. Поэтому на оптиметре доступна точность в одну пятую часть микрона или в две десятитысячных миллиметра. 

^{Схема устройства и общий вид оптиметра}

Существуют оптиметры с дополнительным проекционным приспособлением, которое позволяет наблюдать результат измерения на открытой шкале невооруженным глазом благодаря еще большему увеличению размеров делений шкалы. Прибор производит измерения деталей размером до 200 миллиметров. Для измерения деталей больших размеров тот же оптический принцип применяется в специальной мерительной машине с приспособлением для сравнения двух длин между собой. {156}

Следует отметить еще один прибор, применяемый главным образом для сравнительных измерений (как миниметр) и тоже соединяющий в себе два принципа — и механический рычажный и оптический. Этот прибор пригоден не только для лабораторных измерений, но и для обычного производственного контроля деталей в массовом производстве, например в автомобильном в том случае, когда необходимо соблюсти особо высокую степень точности обработки.

^{Схема устройства и общий вид микролюкса}

Деталь устанавливается на специальную сменную подставку, которая меняется в зависимости от формы изделия. Мерительный стержень при подъеме или опускании действует на устройство, состоящее из системы рычагов, оптического стекла и вогнутого зеркала. Электролампочка слабого напряжения служит источником света, лучи которого собираются оптическим стеклом, направляются на вогнутую поверхность зеркала, отражаются от нее и попадают на матовый экран, «рисуя» на нем круглый яркий «зайчик», разделенный в середине черной горизонтальной чертой. «Зайчик» может «играть» и по всей длине экрана. На экране устанавливаются два указателя, которые на специальной шкале отмечают пределы допускаемых отклонений. Мерительный стерженек так отрегулирован, что при проходе под ним годные по размерам {157} детали вызывают игру «зайчика» в поле между указателями, а негодные — вне этого поля.

При контроле однородных по типу и размерам деталей даже малоквалифицированный рабочий в состоянии вести проверку со значительной быстротой. Система рычагов и оптических приспособлений обеспечивает тысячекратное увеличение показаний мерительного стерженька. Это значит, что движение стерженька вверх на 0,001 миллиметра отражается передвижением черты «зайчика» на полный миллиметр по шкале. Так как по ней также можно отсчитывать части миллиметра, то и на этом приборе доступно достижение точности, выражаемой десятитысячными долями миллиметра.