Штангенциркуль используется для определения наружных и внутренних диаметров, линейных размеров, глубин канавок и отверстий, а также расстояний между уступами. Некоторые модификации позволяют наносить разметку на поверхности заготовок. Инструмент применяется для измерения обрабатываемых деталей на механических и слесарных производственных участках, контроля выработки изнашиваемых поверхностей при проведении ремонта оборудования, благодаря простоте в освоении используется в домашних мастерских.
Представленный на рис. 1 штангенциркуль типа ШЦ-1 состоит из:
- Штанги.
- Рамки.
- Измерительной шкалы.
- Верхних губок.
- Нижних губок.
- Глубиномера.
- Шкалы нониуса.
- Зажимного винта.
Выбор штангенциркуля для конкретной задачи определяется габаритами, конструктивными особенностями детали и требованиями к точности размеров. Инструменты различаются следующими параметрами:
- Диапазоном измерений . Длина шкалы на штанге составляет от 125 до 4000 мм.
- Точностью . Распространенные модификации имеют погрешность 0.1, 0.05, 0.02 и 0.01 мм.
- Функционалом . Существуют штангенциркули с глубиномером и без него.
- Количеством и формой мерительных поверхностей. Губки односторонних и двухсторонних инструментов бывают плоскими, заостренными или закругленными.
- Конструкцией отсчетного устройства . Оно бывает нониусным, механическим часового типа или электронным.
Штангенциркули изготавливаются из износостойких инструментальных сталей, а их мерительные поверхности могут быть усилены твердосплавными напайками. Для разметки деталей на незаостренные губки устанавливают резцы (рис. 2), комплектующиеся державками и зажимными винтами.
Порядок измерений
Инструмент и деталь нужно подготовить к работе: удалить загрязнения, свести губки вплотную и убедиться в том, что показания соответствуют «0». Для измерения наружного диаметра или линейного размера необходимо:
- развести губки путем передвижения рамки;
- сдвинуть до плотного прилегания к контрповерхостям;
- зафиксировать положение рамки стопорным винтом;
- вывести штангенциркуль для оценки полученных результатов.
Чтобы измерить внутренний размер, губки сводят в «0», а затем раздвигают до соприкосновения с контрповерхностями. Если конструктивные особенности детали позволяют увидеть шкалу, то показания считывают без фиксации и выведения.
Для измерения глубины отверстия:
- перемещением рамки выдвигают глубиномер;
- опускают его в отверстие до дна и прижимают к стенке;
- перемещают штангу до упора в торец;
- фиксируют стопорным винтом и выводят.
Точность результатов зависит от правильности позиционирования губок относительно детали. Например, при определении диаметра цилиндра штанга должна пересекаться или скрещиваться с его продольной осью под прямым углом, а при измерении длины – располагаться параллельно. В штангенциркулях типа ШЦ-2 и ШЦ-3 есть дополнительная рамка, которая подвижно соединяется с основной микрометрическим регулировочным винтом (рис.3). Такая конструкция упрощает позиционирование инструмента. При проведении замеров дополнительную рамку фиксируют на штанге, а положение основной регулируют вращением микрометрического винта.
Считывание результатов
По нониусной шкале
Количество целых миллиметров отсчитывается от нулевого деления на рейке до нулевого деления нониуса. Если они не совпадают, то размер содержит доли миллиметра, соответствующие точности инструмента. Чтобы определить их, необходимо на нониусе отсчитать от нуля до штриха, совпадающего с риской на штанге, а затем умножить их количество на цену деления.
На рисунке 4 показаны размеры: а – 0.4 мм, б – 6.9 мм, в – 34.3 мм. Цена деления нониуса 0.1 мм
По часовому индикатору
Количество целых миллиметров отсчитывают на штанге от нуля до последней риски, не скрытой под рамкой. Доли определяют по индикатору: номер деления, на котором остановилась стрелка, умножают на его цену.
На рисунке 5 показан размер 30.25 мм. Цена деления индикатора 0.01 мм.
По цифровому табло
Для определения внутреннего размера, снятого инструментом с радиусными мерительными поверхностями (нижние губки на рис. 3), к показаниям на шкале добавляют их толщину, которая указана на неподвижной губке. Чтобы посчитать наружный размер, снятый штангенциркулем с резцами (рис. 2), их толщину отнимают от показаний на шкале.
Разметка
Обычный штангенциркуль с заостренными мерительными поверхностями справляется с базовыми разметочными операциями. Упирая одну губку в боковину детали, кончиком второй можно нанести черту на перпендикулярную ей поверхность. Линия получается равноудаленной от торца и копирует его форму. Чтобы начертить отверстие, нужно накернить его центр: углубление служит для фиксации одной из губок. Подобным образом можно использовать любой прием начертательной геометрии.
Твердосплавные напайки и резцы оставляют заметные царапины на деталях из сталей твердостью выше 60 HRC. Существуют также узкопрофильные штангенциркули, разработанные исключительно для разметки.
Почему возникают ошибки при измерениях
Наиболее распространенные ошибки, снижающие точность результатов измерений исправным инструментом:
- Чрезмерное давление на рамку вызывает перекос относительно штанги. Такой же эффект получается, если при измерении нижними губками сводить штангенциркуль за верхние.
- Установка губок на галтели, фаски и скругления.
- Перекосы при позиционировании.
- Нарушение калибровки инструмента.
Первые три ошибки чаще всего возникают от недостатка опыта, и уходят с практикой. Последнюю нужно предотвратить на этапе подготовки к измерениям. Проще всего выставить «0» на электронном штангенциркуле: для этого там предусмотрена кнопка (на рис. 6 кнопка «ZERO»). Часовой индикатор обнуляется вращением винта, расположенного в его нижней части. Чтобы откалибровать нониус, отпускают винты крепления к рамке, передвигают его в нужное положение и снова фиксируют.
Деформации элементов штангенциркуля и износ мерительных поверхностей делают инструмент непригодным к использованию. Для снижения количества брака на производстве штангенциркули проходят периодическую поверку в метрологических службах. Для проверки точности инструмента и приобретения навыков в бытовых условиях можно измерять детали, размеры которых заранее известны: например, хвостовики сверл или кольца подшипников.
Ремонт квартиры своими руками всегда связан с необходимостью выполнения различных измерений.
Обычная линейка или рулетка не всегда могут обеспечить необходимую точность, а в отдельных случаях ими просто невозможно пользоваться.
Штангенциркуль относится к профессиональным измерительным инструментам.
Наши советы призваны помочь домашнему мастеру выбрать его для выполнения многих видов замеров и разметочных работ в быту. Краткий обзор промышленных изделий большого ассортимента позволит точнее определиться с необходимой моделью по ее техническим характеристикам.
Оптимальный выбор возможен на основе учета:
- классов точности;
- пределов измерения;
- удобств пользования;
- простоты конструкции;
- стоимости.
Назначение
Штангенциркуль любой модели создан для выполнения высокоточных замеров расстояний трех типов:
- внешних размеров;
- отступов на внутренних полостях;
- углублений от базовой поверхности.
Домашнему мастеру штангенциркуль может потребоваться при:
- выборе диаметра сверла ;
- при ;
- вытачивании деталей на токарном станке;
- других ремонтных работах.
Конструктивные особенности
Устройство штангенциркуля представлено тремя видами отдельных измерительных устройств, которые имеют общий класс точности и единые пределы измерения.
Их результаты отображаются на общей шкале штанги и нониуса.
Составные части штангенциркуля
Конструктивно механизм состоит из:
- базового элемента - штанги;
- подвижной части - рамки с дополнительными устройствами.
Штанга
Все детали размещаются на ней. Она выполнена плоской металлической рейкой с неподвижными губками и шкалой миллиметровых делений.
Рамка
Составная конструкция с внутренними пазами - подвижная рамка перемещается по штанге. Она имеет собственные губки, шкалу нониуса и стопорный механизм.
Узел фиксации состоит из винта регулировки усилия с подпружиненной пластиной, создающей равномерное прижатие при передвижениях рамки по всей длине штанги.
Рабочие кромки губок рамок и штанги имеют угловую заточку. Для выполнения внешних замеров она создана с ограничительными упорами, а внутренних - по всей длине рабочей кромки.
Измерительные шкалы
Отсчет длины измеряемой детали в мм снимают по шкале штанги, а последующее уточнение их долей выполняют по нониусу. Его класс точности в мм бывает:
- 0,02;
- 0,05;
Шкала нониуса может наноситься непосредственно на корпусе подвижной рамки, как показано на нижнем фото, или крепиться винтами для выполнения точной калибровки инструмента - верхний снимок.
Как работают шкалы нониуса и штанги
Разберем на примере штангенциркуля с классом точности 0,1.
Цена одного деления штанги, расположенная сверху, составляет ровно 1,0 мм, а у нониуса - 1,9. Поэтому десять нижних его делений занимают 19 мм.
При всех замерах в качестве указателя размера измеряемой детали используется положение нуля шкалы нониуса, установленное напротив верхних делений. На представленном рисунке он расположен в начале отсчета штанги и указывает на 0 мм длины.
Во время измерения подвижная рамка перемещается по штанге, удаляясь от начала шкалы, и фиксируется в определённом положении, например, как показано на рисунке ниже.
Ноль шкалы нониуса прошел два миллиметра по штанге. Он указывает на целую часть измеряемого числа - 2,0 мм. Из всех остальных девяти меток подвижной рамки ближе всех подошла к верхним калиброванным делениям четвертая. Она и показывает величину дробной части - 0,4 мм.
Остается только их сложить: 2,0+0,4=2,4 мм. Получили результат измерения штангенциркуля в своем классе точности.
Обзор конструкций
Все модели штангенциркулей можно разделить на два типа измерительного устройства:
- механические со шкалами;
- цифровые с дисплеем.
Штангенциркули механической конструкции
К этом типу относят приборы марок ШЦ-1, ШЦ-2, ШЦ-3, ШЦ-К.
Модель ШЦ-1
Наиболее простая и распространенная марка штангенциркуля с типом шкалы нониуса. Типовая цена деления - 0,1 мм. Но есть приборы на 0,05 и 0,02.
Модель ШЦ-2
Прибор отличается от предыдущего наличием дополнительной рамки со стопорным винтом и регулирующим механизмом, а также специальной конструкцией губок.
Их нижняя часть позволяет замерять как внешние, так и внутренние размеры двумя различными рабочими поверхностями. Разница отсчета между ними в мм промаркирована прямо на корпусе.
Линия выступа внешних губок строго параллельна оси штанги. Это позволяет делать на них упор базовой поверхностью замеряемой детали: создается повышенная точность.
Верхние губки заострены и выполняют две задачи:
Модель ШЦ-3
Прибор полностью повторяет конструкцию предыдущего, но у него отсутствует верхняя пара разметочно-измерительных губок.
ШЦ-2 и ШЦ-3 создают со штангами, позволяющими измерять довольно протяженные детали.
Модель ШЦК-1
Механизм отсчета долей мм выполнен механическим устройством с круговой шкалой. Эти приборы обеспечивают самый высокий класс точности в своей группе: 0,02 или даже 0,01 мм.
Для перемещения подвижной рамки при выполнении замеров служит реечная передача, управляемая вращением колесика рукоятки. Фиксация головки тоже выполняется стопорным винтом.
К недостаткам этой модели относится необходимость поддержания ее реечного механизма штанги и рамки в постоянной чистоте.
Штангенциркули с цифровым дисплеем
Одним из представителей этого класса является модель ШЦЦ-1.
Добавочная буква «Ц» в маркировке обозначает работу измерительного устройства по цифровой технологии. Это значительно облегчает снятие отсчета. ШЦЦ-1 обладает самой высокой точностью: класс 0,01.
Как и на всех подобных приборах здесь имеются кнопки управления различными режимами и автономный источник питания, расположенный в специальном отсеке.
Задумываясь о качестве работы подобными измерителями не стоит забывать обо всех недостатках, присущих электронным приборам:
- чувствительность к внешним электромагнитным полям;
- ограниченному ресурсу элементов питания, который к тому же резко сокращается при холодной температуре;
- необходимости защиты от влажности и механических воздействий;
- повышенная стоимость.
Электронные приборы в нерабочем положении содержат в специальных футлярах. Для выполнения измерений габаритов детали их извлекают и затем снова туда же укладывают. Они требуют более бережного обращения, чем простые механические аналоги.
Проверка исправности и подготовка к замеру
Точность измерения любым штангенциркулем зависит от его технического состояния. Проверка метрологических характеристик профессиональных приборов выполняется специалистами соответствующих лабораторий.
Для домашнего мастера подобная операция лишняя. Достаточно при покупке проверить свидетельстве о калибровке и после этого поддерживать свой инструмент в нормальном состоянии.
Однако следует учитывать возможность его падений, ударов и другие непредвиденные случаи. С этой целью важно периодически выполнять три простых правила проверки работоспособности:
- осмотр внешнего состояния;
- проверка нулевого показания;
- оценка качества измерительных поверхностей.
Внешний осмотр
Оценивают «на глаз» качество геометрии всех деталей, чистоту поверхностей, необходимость смазки легкими маслами пазов, состояние шкал и удобство их чтения. Проверяют легкость перемещения подвижных частей.
Выявленные мелкие дефекты можно устранить своими руками.
Проверка нулевого показания
Подвижную рамку сдвигают до упора в начальное положение и наблюдают:
- установку обеих шкал на ноль;
- расположение десятого деления нониуса на отметке 19 мм отсчета шкалы штанги (для ШЦ-1 класса точности 0,1, как показано на схеме выше).
Оценка качества измерительных поверхностей
Сдвинутые губки размещают навстречу источнику света и визуально оценивают плотность их прилегания. На картинке выше показана аналогичная проверка одной поверхности эталонным угольником.
Световые лучи проникнут через дефектные щели и укажут их расположение.
Обращают внимание на положение измерителя углублений. Он в сдвинутом состоянии должен находиться в одной плоскости с дальним торцом штанги.
Для этого его выдвигают при установке торца штанги на эталонную плоскость и снимают замер по шкале отсчета. Должен быть 0.
Приемы измерения
Важно понимать: ни один штангенциркуль сам не измеряет деталь. Он просто отображает положение шкалы подвижной рамки относительно начала отсчета в определенном классе точности. Измерениями занимается человек и довольно часто именно он допускает серьезные ошибки.
Замеры внешних расстояний
Плоскости рабочих поверхностей штангенциркуля необходимо плотно подвести к измеряемой детали.
Ее ось должна быть перпендикулярно расположена к ним.
Исключить ошибку замера помогает наклон корпуса на поверхность измерения до его упора штангой или пользование специальными выступами на губках.
На длинных заготовках поверхность детали должна располагаться параллельно оси штанги штангенциркуля.
Измерения внутренних расстояний
Губки штангенциркуля должны плотно прилегать к внутренней поверхности и располагаться в перпендикулярной плоскости.
Определение углублений
Здесь также действуют все правила, описанные выше. На фотографии ниже показана одна из типичных ошибок, когда нарушается отклонение измерителя от плоскости, параллельной поверхности измеряемой детали.
Для точного определения углубления необходимо:
- обеспечить правильный упор торца штанги в базовую плоскость;
- выдвинуть подвижную рамку, плотно прижав концом указателя удаленную поверхность;
- обеспечить его кратчайшее расстояние до точки измерения параллельной ориентацией относительно поверхности детали;
- зафиксировать стопорный винт;
- правильно снять отсчет.
Надеемся, что небольшой обзор и краткие советы статьи помогут вам выбрать и купить штангенциркуль той модели, которая больше подойдет по своим характеристикам. А теперь приведем фото модели ШЦ-1 длиной 160 см и классом 0,1 мм, которая уже третий десяток лет работает в арсенале инструментов автора.
Чаще всего он используется для:
Одно время было увлечение токарными работами по дереву и для них был своими руками . Вот тогда штангенциркуль использовался очень часто.
Потом пришлось заменить дрель на . Но после этого интерес к токарным работам как-то угас, а станок простаивает…
Как показала личная практика, класса точности 0,1 мм для выполнения домашних работ вполне достаточно, а если соблюдать правила эксплуатации, то такой прибор работает очень долго и надежно.
Хотя кому-то покажется это явно недостаточным и возникнет желание для своих нужд купить электронный штангенциркуль ШЦЦ-1 с классом 0,01 мм. Решайте сами.
Задавайте вопросы в комментариях, делитесь прочитанным материалом с друзьями в соц сетях.
Так уж повелось (по-крайней мере у автора), что точность измерений производится: линейкой до сантиметров с половинкой, штангельциркулем до миллиметров, а вот десятые и сотые доли миллиметра «ловятся» исключительно при помощи микрометра. Что мешает использовать для измерения десятых частей миллиметра штангенциркуль, ведь он для этого, и предназначен, «навскидку» ответить будет затруднительно. Часто даже знающий устройство этого измерительного инструмента поостережется указать зафиксированный штангенциркулем размер с точностью до десяток - ибо мелковата по своей природе шкала (нониус) «отвечающая» за определение десятых частей миллиметра. Допускаю, что именно по этой причине часть штангенциркулей стали выпускать оборудованными циферблатной шкалой и даже оснащёнными электронным дисплеем (электронные).
А что мешает сделать апгрейд уже имеющемуся в пользовании штангенциркулю и тем самым приблизить точность его измерений к измерениям циферблатного и , например, оснастить его увеличительным стеклом? Подсел к компьютеру и принялся рисовать уже посетившее воображение приспособление.
Схема доработки
Эскиз сделал в разрезе, где цифрой:
- 1 - обозначена штанга штангенциркуля
- 2 - подвижная рамка штангенциркуля
- 3 - станина держателя, она устанавливается на подвижную рамку
- 4 - винт крепящий станину к рамке
- 5 - винт, крепящий к станине оправу с увеличительным стеклом
- 6 - оправа увеличительного стекла
- 7 - пружина прижимающая оправу к головке крепёжного винта
- 8 - увеличительное стекло
В соответствии с готовым эскизом насобирал «по сусекам» наиболее подходящие компоненты будущего держателя.
В текстолитовом кубике (в прошлом какой-то детали корпуса электронного устройства, а в будущем станине держателя) увеличил при помощи напильника имеющийся паз до размеров соответствующих подвижной рамке штангенциркуля и просверлил по центру отверстие диаметром 3 мм для винта крепления.
На боковой стороне сделано резьбовое отверстие М4 под винт крепления оправы с увеличительным стеклом. С окончанием изготовления станины трудоёмкие операции, требующие точности и тщательной подгонки заканчиваются.
Из куска мягкой пластмассы была сделана оправа (в дополнение к уже существующей). В пластмассовой пластине просверлено два отверстия. Меньшее под винт крепления оправы, большее под уже имеющуюся оправу (в которую она вкручивается по резьбе, что даёт возможность регулировать резкость).
Приспособление в собранном, согласно чертежа, виде. Специально резьбу в дополнительной оправе не нарезал, её сделала резьба старой (металлической) оправы при первом вкручивании. Для этого и была подобрана пластина из мягкой пластмассы, а отверстие выполнено на 0,5 мм меньше необходимого. Наглядно видно, что риски нониуса (название шкалы для определения десятых долей мм) увеличены до размера более комфортного наблюдения. Это даёт возможность уверенно определять измеряемый размер с точностью до «десяток». И даже более того - теперь можно легко при помощи измерения отличить провод с размером 0,85 мм от 0,80 мм.
Порядок снятия показаний штангенциркуля
- считают число целых миллиметров, для этого находят на шкале штанги штрих, ближайший слева к нулевому штриху нониуса;
- считают доли миллиметра, для этого на шкале нониуса находят штрих, ближайший к нулевому делению и совпадающий со штрихом шкалы штанги - его порядковый номер и будет означать количество десятых долей миллиметра;
- складывают число целых миллиметров и долей.
Приспособление легко устанавливается и снимается и может использоваться только в том случае, когда это необходимо. Автор проекта - Babay iz Barnaula .
Обсудить статью АПГРЕЙД ШТАНГЕНЦИРКУЛЯ
Основными дефектами штангенинструмента, которые могут быть устранены при ремонте, являются ошибки в делениях нониуса, кривизна направляющего ребра штанги, качка и перекос рамки, непараллельность измерительных поверхностей, их повреждение, износ основания и др.
Проверку правильности ребер штанги и измерительных плоскостей губок производят с помощью блоков концевых мер, зажимаемых между измерительными плоскостями при передвижении рамки через каждые 10 мм длины штанги. В любом положении рамки на штанге сила нажима измерительных плоскостей на блок должна быть одинаковой на всей плоскости меры. Если касание измерительных плоскостей с каким-либо блоком у острых и тупых губок различно в различных положениях рамки, это означает, что искривлена штанга. Если при любых положениях рамки раствор острых губок меньше раствора тупых или наоборот, то неисправны губки штангенциркуля.
Чтобы исправить штангу, ее рабочее ребро проверяют на краску на проверочной плите, и выпуклости убирают личным напильником или доводкой. Затем второе ребро штанги делают строго параллельным рабочему ребру также при помощи напильника или доводки. После этого производят доводку измерительных плоскостей губок.
Для их доводки штангенциркуль закрепляют в тисках со свинцовыми губками (фиг. 177,а). Доводку производят чугунным притиром (фиг. 177, б). Притир зажимается между губками, для чего рамку подводят вплотную к притиру и закрепляют микрометрическую подачу рамки. Притир должен без особых усилий передвигаться вперед и назад между губками.
Фиг. 177.
Доводка губок штангенциркуля.
Перекос губок установить нетрудно. Для этого достаточно зажать между губками блок концевых мер и если одна из сторон блока отойдет от одной из боковых сторон губок, то перекос установлен. Перекос рабочих плоскостей губок по отношению к штанге исправляют при помощи шлифования на плоскошлифовальном станке. После шлифования производят доводку грубой пастой ГОИ одновременно острых и тупых губок и полирование их стеклянными притирами с тонкой пастой. Доводка губок считается законченной, если притир проходит с одинаковым усилием в обоих концах.
После доводки губок проверяют совпадение нулевого деления штанги с нулевым делением нониуса. Для этого губки плотно сдвигают и зажимают подвижную рамку штангенциркуля. Убедившись, что между губками нет просвета, освобождают винты, скрепляющие рамку с нониусом. Затем передвигают рамку с нониусом в ту или другую сторону с таким расчетом, чтобы первое и последнее деление нониуса точно совпало с первым и другим соответствующим делением штанги. Также обращают внимание на то, чтобы вторые и третьи риски от начала нониуса были расположены одинаково со вторыми и третьими рисками от конца нониуса по отношению к соответствующим рискам на штанге. После этого закрепляют винты и, проверив еще раз совпадение делений, установку нониуса считают законченной. В том случае, если при установке нониуса не удается его переместить за счет зазора в отверстиях для винтов, отверстия подвергаются расширению при помощи надфиля.
Очень часто происходит поломка губок штангенциркуля. При исправлении этого дефекта принимают одно из трех решений, изображенных на фиг. 178: укорачивают длину губок (фиг. 178, а), удаляют одну пару губок (фиг. 178,6) или делают вырез для вставки новой губки (фиг. 178, в). Иногда взамен сломанной губки приваривается новая.
Фиг. 178.
Ремонт и восстановление губок штангенциркуля.
Исправление дефектов у штангенциркулей облегченного типа производят, главным образом, рихтованием с последующей доводкой измерительных плоскостей. Так, если уже при износе рабочих поверхностей губок нулевой штрих нониуса не совпадает с нулевым штрихом штанги, то после доводки измерительных плоскостей эта ошибка будет еще больше.
Поэтому ее исправляют рихтованием. Неподвижную губку кладут на закаленный брусок, укрепленный в тиски, и ударяют по ней в месте а (фиг. 179) для того, чтобы ее носик подался вниз. Удары производят с обеих сторон штангенциркуля. То же проделывают и с губкой подвижной рамки, ударяя по ней в месте б. Острые концы губок рихтуются в местах а и б.
Фиг. 179.
Ремонт штангенциркуля облегченного типа (стрелки показывают места ударов при рихтовании).
После рихтования спиливаются и доводятся измерительные плоскости до совпадения делений штанги и нониуса, а в заключение зачищаются забоины и полируются все плоскости мелкой шкуркой.
Исправление основания штангенрейсмаса производят притиркой на притирочной плите при помощи шлифовальных порошков.
