Точность детали определяется не только станком, но и измерительным инструментом. Штангенциркуль, микрометр, нутромер, индикатор и координатно-измерительная машина (КИМ) — арсенал контролёра ОТК и оператора ЧПУ. Правильный выбор инструмента для каждой задачи — залог качества продукции. Экспертный справочник: виды, точность, применение, калибровка.
Штангенинструменты
Штангенциркуль (ШЦ)
Наиболее массовый измерительный инструмент. Измеряет наружные и внутренние размеры, глубину. Состоит из штанги с основной шкалой, подвижной рамки с нониусом (или цифровым индикатором) и губок.
- ШЦ-I (нониусный) — цена деления 0,1 или 0,05 мм. Диапазон 0–125, 0–150, 0–200, 0–300 мм. Погрешность ±0,05 мм (при ц.д. 0,05) или ±0,1 мм. Самый дешёвый, не требует батарейки. Используется повсеместно.
- ШЦЦ (цифровой) — электронный индикатор с дисплеем. Разрешение 0,01 мм. Погрешность ±0,03 мм. Кнопка обнуления в любой точке (удобно для сравнительных измерений). Батарейка CR2032. Чувствителен к влаге и СОЖ — существуют IP54/IP67 версии.
- ШЦ-II (с разметочными губками) — для нанесения рисок при разметке деталей. Ц.д. 0,05 мм.
- ШЦ-III (с односторонними губками) — для измерения крупных деталей (0–500, 0–1000, 0–2000 мм). Погрешность ±0,1–0,2 мм.
Штангенглубиномер (ШГ)
Для измерения глубины пазов, отверстий, уступов. Основание прижимается к базовой поверхности, линейка опускается в паз. Ц.д. 0,05 мм, диапазон 0–160, 0–250 мм.
Штангенрейсмас (ШР)
Для измерения высот и разметки на плите. Устанавливается на контрольной плите, ноготь губки касается детали. Ц.д. 0,05 мм, диапазон 0–250, 0–500, 0–1000 мм.
Микрометры
Более точные, чем штангенциркули. Принцип — винтовая пара: при вращении барабана микрометрический винт перемещается на точную величину.
- МК (гладкий микрометр) — для наружных размеров. Диапазон: 0–25, 25–50, 50–75, 75–100 мм (и далее с шагом 25 мм). Ц.д. 0,01 мм. Погрешность ±0,004 мм (для 0–25). Трещотка обеспечивает постоянное измерительное усилие.
- МКЦ (цифровой микрометр) — электронный, разрешение 0,001 мм. Погрешность ±0,002 мм. Для прецизионных измерений на «Планаре», «Интеграле».
- Микрометр с точечными наконечниками — для измерения в труднодоступных местах (зубья шестерён, канавки).
- Микрометр листовой — удлинённая скоба для измерения толщины листового металла вдали от края.
Нутромеры
Для измерения внутренних размеров (отверстий, пазов):
- Нутромер микрометрический (НМ) — по принципу микрометра, но для внутренних измерений. Диапазон 50–75, 75–175, 150–1250 мм (со сменными удлинителями). Ц.д. 0,01 мм. Погрешность ±0,006–0,015 мм.
- Нутромер индикаторный (НИ) — рычажный механизм с индикатором часового типа (ИЧ). Диапазон 6–10, 10–18, 18–50, 50–100, 100–160 мм. Ц.д. 0,01 мм. Настраивается по концевым мерам или кольцевому калибру.
- Штангенциркуль — для грубых внутренних измерений (±0,1 мм) — внутренними губками.
Индикаторы
- Индикатор часового типа (ИЧ) — рычажно-зубчатый механизм. Ц.д. 0,01 мм, ход 0–10 мм. Для контроля биения валов, соосности, плоскостности. Устанавливается на магнитной стойке или штативе.
- Рычажно-зубчатый индикатор (ИРБ) — с рычагом для измерения в труднодоступных местах. Ц.д. 0,01 мм.
- Индикаторная головка микронная (МИГ) — ц.д. 0,001 мм (1 мкм). Для прецизионного контроля на шлифовальных станках.
Координатно-измерительные машины (КИМ)
КИМ — вершина метрологической пирамиды. Трёхосевая портальная машина с сенсорным щупом (контактным или оптическим) измеряет координаты точек на поверхности детали и сравнивает их с CAD-моделью.
- Контактные: щуп Renishaw SP25/SP80 — точность ±0,002–0,005 мм. Для деталей машиностроения, литья, штамповки.
- Оптические (бесконтактные): лазерный сканер, структурированный свет. Для мягких и тонких деталей, обратного инжиниринга.
- Мультисенсорные: комбинация контактного щупа + оптики. Универсальные.
Производители: Zeiss (Германия — мировой лидер), Hexagon (Швеция), Mitutoyo (Япония), Wenzel (Германия). На белорусских предприятиях — БЕЛАЗ, МАЗ, МТЗ, «Планар» — установлены КИМ Zeiss и Mitutoyo для контроля ответственных деталей.
Стоимость: портальная КИМ Zeiss — от 100 000 EUR. Компактные настольные (LK Metrology, Coord3) — от 30 000 EUR.
Концевые меры длины (КМД)
Набор стальных или керамических плиток с точно выдержанными размерами (класс 0 — погрешность ±0,05 мкм; класс 1 — ±0,1 мкм). Используются для: калибровки микрометров, нутромеров и индикаторов, настройки станков, поверки измерительного инструмента. Набор из 83 или 112 плиток покрывает любой размер в диапазоне 0,5–100 мм с шагом 0,001 мм за счёт комбинирования (притирки плиток друг к другу).
Калибровка и поверка
Измерительный инструмент подлежит периодической поверке (для средств измерений, подлежащих государственному метрологическому контролю) или калибровке (для внутрипроизводственного контроля):
- Штангенциркули — поверка 1 раз в год. По КМД и контрольным деталям.
- Микрометры — поверка 1 раз в год. По КМД класса 2–3.
- КИМ — калибровка 1 раз в 6–12 месяцев. По калибровочной сфере и кольцевому эталону. Сертификат калибровки — обязательный документ для систем менеджмента качества (ISO 9001).
- Индикаторы — поверка 1 раз в год. По концевым мерам с микрометрической головкой.
Как выбрать инструмент по задаче
- Допуск детали IT14–IT12 — штангенциркуль нониусный (ц.д. 0,1 мм). Достаточно для грубых деталей.
- Допуск IT11–IT9 — штангенциркуль (ц.д. 0,05 мм) или цифровой.
- Допуск IT8–IT7 — микрометр (ц.д. 0,01 мм), нутромер индикаторный. Для валов, отверстий, посадочных мест.
- Допуск IT6–IT5 — микрометр цифровой (ц.д. 0,001 мм), индикатор МИГ, КИМ. Для подшипниковых посадок, шпинделей.
- Допуск IT4 и выше — КИМ, интерферометр, оптические методы. Для «Планара», «Интеграла» — производство микроэлектроники.
Правило: погрешность измерительного инструмента должна быть не более 1/3–1/5 допуска на размер.
Производители измерительного инструмента
- Mitutoyo (Япония) — мировой лидер. Штангенциркули, микрометры, индикаторы, КИМ. Эталон качества.
- Zeiss (Германия) — КИМ, оптические системы. Премиум.
- Mahr (Германия) — профилометры, индикаторы, КИМ.
- Российские: Челябинский инструментальный завод (ЧИЗ), «Кировский инструментальный завод» — бюджетные штангенциркули и микрометры.
- Китайские: Guilin Guanglu, Insize — массовый сегмент. Цифровые штангенциркули от 15 BYN.