Лабораторная работа № 3 Микрометрические инструменты

Цель и задачи работы

Цель работы состоит в освоении конструкции и устройства микрометрических инструментов; получении практических навыков измерения наружных и внутренних размеров микрометрическими инструментами.

Задачи работы:

- Ознакомиться со стандартами ГОСТ 25347-82; ГОСТ 25346-82 .

- Изучить устройство, метрологические показатели и средства проверки микрометрических инструментов.

- Освоить методику измерения наружных и внутренних размеров микрометрическими инструментами.

- Выполнить отчет о работе (прил. 3).

Теоретическая часть

Выбор средств измерения в зависимости от точности изготовления детали

Правильному выбору измерительных средств должно предшествовать установление допустимой погрешности измерения.

Ориентировочно предельные погрешности измерения при использовании универсальных измерительных средств для контроля наружных и внутренних линейных размеров приведены в табл. 1. Зная контролируемый размер и допуск на его изготовление, в соответствующей колонке табл. 1 определяют погрешность измерения по ближайшему допуску, причем верхняя цифра указывает величину допуска изделия Т_изд, а нижняя цифра – предельную погрешность измерения ∆_изм.

По величине предельной погрешности измерения выбирают вид средства измерения из табл. 2.

43

Т аблица 1

Предельные погрешности измерения универсальных измерительных средств

Номинальные размеры, мм	IT5	IT6	IT7	IT8	IT9	IT10	IT11	IT12	IT13	IT14
	Тизд	Тизд	Тизд	Тизд	Тизд	Тизд	Тизд	Тизд	Тизд	Тизд
	∆изм	∆изм	∆изм	∆изм	∆изм	∆изм	∆изм	∆изм	∆изм	∆изм
Св. 6 до 10	6	9	15	22	36	58	90	150	220	360
	2	2,5	4,5	5,5	9	12	18	30	40	72
Св. 10 до 18	8	11	18	27	43	70	110	180	270	430
	2,8	3	5,5	7	10	14	20	35	50	80
Св. 18 до 30	9	13	21	33	52	84	130	210	330	520
	3	4	6	8	13	15	25	40	70	100
Св. 30 до 50	11	16	25	39	62	100	160	250	390	630
	4	4,5	7	10	15	20	30	50	80	120
Св. 50 до 80	13	19	30	46	74	120	190	300	460	740
	4,5	5,5	9	12	18	20	40	60	90	150
Св. 80 до 120	15	22	35	54	87	140	220	350	540	870
	5	6	10	13	20	25	40	70	100	170
Св. 120 до 180	18	25	40	63	100	160	250	400	630	1000
	6	7	12	16	25	30	50	80	120	200
Св. 180 до 250	20	29	46	72	115	185	290	460	720	1150
	7	9	13	18	25	35	60	90	140	200

Таблица 2

Предельные погрешности измерения универсальных измерительных средств

Наименование измерительных средств	Тип приборов	Разряд (класс) прим. концевых мер	Предельные погрешности измерения, мкм для интервалов размеров в мм
			1–10	10–30	30–50	50–80	80–120	120–180	180–260
Оптиметры вертикальные и горизонтальные для наружных измерений с пределом 1000 мм	-	-	1	1,2	1,3	1,5	1,9	3	4
Микроскоп универсальный	-	-	1,5	2	2	2,5	2,5	3	3,5
Микрометр	МК	5(2)	5,5	5,5	7,5	9,5	14	18	20
Микрометрический инструмент	-	-	-	-	-	15	15	20	20
Индикаторы	ИЧ	(3)	16	16	16	16	17	18	20
Штангенциркули измерительные наружных размеров: с отсчетом по нониусу 0,05 мм	ШЦ	-	80	80	80	90	100	100	100
с отсчетом по нониусу 0,1 мм		-	150	150	150	160	170	190	200
Штангенциркули измерительные внутренних размеров: с отсчетом по нониусу 0,05 мм	ШЦ	-	150	150	150	170	170	200	200
с отсчетом по нониусу 0,1 мм		-	200	200	200	230	230	300	300

Например, для установления ориентировочной допустимой погрешности измерения внутреннего диаметра ø70^+0,07 мм в строке для размеров от 50 до 80 мм находят допуск 74 мкм, что ближе всего соответствует заданному. Предельная погрешность измерения в этом случае равна 13 мкм. Затем по величине погрешности измерения ∆_изм=18 мкм выбирают тип инструмента (табл. 2).

В данном случае в качестве средства измерения можно принять микрометрический нутромер с погрешностью измерения 15 мкм.

Устройство, правила эксплуатации и поверка микрометрических инструментов

К микрометрическим инструментам, основным признаком которых является наличие винтовой микрометрической пары, относятся: микрометр для наружных измерений (ГОСТ 6507-60), микрометрический нутромер (ГОСТ 10-75), микрометрический глубиномер (ГОСТ 7470-67) [7, 8].

Основным узлом в микрометрических инструментах является винтовая пара, преобразующая вращательное движение микровинта в поступательное.

Шаг микровинта Р=0,5 мм. Круговая шкала барабана имеет число делений п=60. Следовательно, цена деления шкалы барабана =0,01 мм.

При измерении микрометрическим инструментом размер полностью определяется углом поворота барабана, состоящего в общем случае из целого числа оборотов и неполного оборота. Для удобства отсчета целого числа оборотов винта служит предельная шкала с ценой деления 0,5 мм. Отсчетное устройство микрометрического инструмента показано на рис. 1.

Рис. 1. Отсчетное устройство: 1 – шкала, 2 – стебель, 3 – барабан

Указателем для отсчета целого числа продольной шкалы служит край барабана 3, а указателем для круговой шкалы – барабана продольный штрих основной шкалы 1, проведенный на стебле 2.

Типичным представителем микрометрических инструментов является гладкий микрометр (рис. 2). Корпусом инструмента служит достаточно жесткая скоба 1, в которую запрессованы с одной стороны пятка 2, с другой – стебель 5. Внутри стебля с одной стороны имеется цилиндрическая микрометрическая резьба с Р=0,5 мм, с другой – гладкое отверстие, обеспечивающее точное направление винта 3. Осевой люфт в микрометрической паре устраняют с помощью регулировочной гайки 10. На фасонный хвостовик микровинта 3 надет барабан 6, с одной стороны которого на окошенной кромке по всей окружности нанесено 50 делений, а с другой – навинчен колпачок, соединяющий его с микровинтом. Трещоточный механизм микрометра предназначен для обеспечения постоянного измерительного усилия (7 2Н) и состоит из храповика 7, штифта 8 и пружины 9.

Рис. 2. Микрометр: 1 – скоба, 2 – пятка, 3 – микровинт, 4 – рычаг, 5 – стебель,

6 – барабан, 7 – храповик, 8 – штифт, 9 – пружина, 10 – гайка

Стопорное устройство микрометра выполнено в виде эксцентричной оси, соединенной с рычагом 4, и дозволяет при необходимости сохранять микрометрический винт в установленном положении. Имеются и другие конструкции стопорного устройства.

Конструкции микрометрического глубиномера и нутромера аналогичны конструкций микрометра (рис. 3, 4).

Необходимое лабораторное оборудование и приборы

Для выполнения работы необходимо:

- микрометр;

- микрометрический нутромер;

- микрометрический глубиномер;

- измеряемая деталь.

Рис. 3. Микрометрический глубиномер: 1 – основание; 2 – измерительный стержень; 3 – контргайка; 4 – стопор; 5 – стебель; 6 – барабан; 7 – трещетка

Рис. 4. Микрометрический нутромер: 1 – накатное кольцо; 2 – контргайка;

3 – микровинт; 4 – винт; 5 – стебель; 6 – барабан; 7 – гильза; 8 – резьбовой стержень; 9 – измерительный наконечник

Меры безопасности

1. Запрещается настройка, регулировка и любые другие действия с приборами без предварительного ознакомления с ними.

2. Работая на приборе, запрещается применять излишнее усилие, так как все детали и механизмы у исправного прибора должны перемещаться плавно и без заеданий.

3. Измерительные поверхности приборов надлежит протереть сухой мягкой полотняной тканью.

4. Студент обязан следить за чистотой на рабочем месте.

5. Студент должен по окончании работы сдать приборы и инструменты в исправном и комплектом состоянии.

Задание

1. Познакомиться со стандартами ГОСТ 25346-82, ГОСТ 25347-82.

2. На бланке отчета для эскиза детали (рис. 5), выбрать отклонения на указанные размеры, подсчитать предельные размеры и записать их в бланк отчета.

Рис. 5. Эскиз детали

3. Выбрать средства измерений, необходимые для выполнения работы.

4. Изучить устройство микрометрических инструментов, правила эксплуатации и методику их проверки.

5. Проверить погрешность показаний микрометра и дать заключе­ние о возможности использования его для измерений.

6. Измерить заданные размеры детали, записав результаты изме­рений в бланк отчета.

Методика выполнения задания

Измерение микрометром

Перед началом измерения необходимо произвести проверку плавности хода микровинта, работу трещетки и стопорного устройства, а также проверить установку микрометра на нуль.

При этом микровинт должен вращаться свободно, без заедания и без заметного люфта. Стопорное устройство должно надежно стопорить микровинт в любом положении.

Вращение микрометрического винта производится только с помощью трещетки.

Трещотка микрометра создает постоянство измерительного усилия, что необходимо для точных измерений. При горизонтальном расположении оси микрометра сбоку держат за ее середину левой рукой (рис. 30, а), а правой рукой, вращая барабан за трещотку, доводят измерительный стержень до соприкосновения с деталью. Если необходимо установить микрометр в вертикальное положение (рис. 6, б), то его левой рукой поддерживают за низ скобы у пятки. Для повышения точности и удобства проведения измерений мелких деталей микрометры закрепляют в специальных стойках (рис. 6, в).

Повышенную точность измерений обеспечивают рычажные микрометры, которые в отличие от гладких микрометров вместо неподвижно запрессованной пятки имеют подвижный измерительный наконечник, соединенный рычажно-зубчатым механизмом со шкалой отсчетного устройства с ценой деления 0,002 мм.

Рис. 6. Измерение микрометром: а – при горизонтальном положении;

б – при вертикальном положении; в – закрепленном в стойке

Проверка установки на нуль производится следующим образом: вращая микрометрический винт за трещетку, приводят в соприкосновение измерительные поверхности торцов микровинта и пятки (микрометр с пределами измерения 0–25 мм). При проверке микрометров с пределами измерения 25–60, 50–75 и т.д. торцы микровинта и пятки приводят в соприкосновение с контрольной мерой. При этом кромка барабана должна совпадать с делением продольной шкалы на стебле, соответствующим нижнему пределу измерения, а нулевой штрих барабана – с продольным штрихом на стебле. В случае их несовпадения необходимо произвести установку на нуль.

Для этого стопором закрепляют микровинт и отвинчивают на пол-оборота установочный колпачок, т.е. освобождают от микрометрического винта корпус барабана.

Освободившийся барабан подвертывают до совпадения нулевого штриха барабана с продольным штрихом на стебле, а затем барабан вновь закрепляют установочным колпачком.

После установки микрометра на нуль путем вращения микровинта, измеряемую деталь зажимают между измерительными поверхности и производят отсчет.

Проверка погрешностей показаний микрометров производится согласно инструкции 135–61 Комитета стандартов по концевым мерам в шести точках шкалы: А; А+5,12; А+10,24; А+15,36; A+20,5; А+25 мм, где А – нижний предел измерения микрометра. Допустимая погреш­ность показаний микрометров с верхним пределом измерения 100 мм не должна превышать ±4 мкм и свыше 100 мм до 200 мм – не более 5 мкм (ГОСТ 6507-60) [8].

Измерение микрометрическим глубиномером

Микрометрический глубиномер (рис. 3) предназначен для изме­рения глубины пазов или глухих отверстий, высот ступенчатых де­талей и выпускается промышленностью с ценой деления 0,01 мм.

В микрометрическом глубиномере стебель 5 жестко связан с основанием 1. Одной из измерительных поверхностей является нижняя плоскость основания 1. Второй измерительной поверхностью являет­ся поверхность сменного измерительного стержня 2, которая может быть плоской или сферической.

Вращение микровинта глубиномера производится при помощи трещетки 7, ограничивающей измерительное усилие. Микровинт может быть застопорен в любом положении стопором 4. Сменные измеритель­ные стержни жестко соединяются с микровинтом. В комплект глубино­мера входят установочные меры, на которых маркированы их размеры.

Установка микрометрического глубиномера на нуль производит­ся следующим образом. Застопорив микровинт, отвинчивают контр­гайку 3. Придерживая корпус барабана 6 за накатное кольцо 8, ус­танавливают барабан так, чтобы его скошенный край касался нуле­вого штриха шкалы стебля 5, а нулевое деление шкалы барабана должно совпадать с продольным штрихом на стебле. Затем, закрепив контргайку 3 и проверив нулевую установку, произвести соответст­вующие замеры.

При установке глубиномера на нуль и при измерении основание 1 необходимо прижимать к поверхности измеряемой детали (устано­вочной меры) с усилием, превышающим измерительное усилие.

При смене измерительных стержней нулевая установка не долж­на нарушаться [7].

Измерение микрометрическим нутромером

Микрометрический нутромер (рис. 4) служит для измерения внутренних размеров. Изготавливают нутромеры с ценой деления 0,01; 0,02 мм и пределами измерения с комплектами удлинителей 50–75; 75–175; 75–600; 9000–10000 мм. Каждый удлинитель (рис. 7) имеет марки­ровку размера. Предельные измерения головкой без удлинителей 50–63 мм.

Рис. 7. Удлинитель нутромера

Микрометрическая головка нутромера имеет микровинт 3, который соединен со стеблем 5 внутренней резьбой, выполненной в правой части стебля. Направляющим для левой гладкой части микро­винта служит гладкое отверстие в левой части стебля. Правый сферический конец микровинта представляет собой подвижный изме­рительный наконечник. На стебель 5 напрессована гильза 7, имеющая резьбу 8 для навинчивания удлинителей и в которую вмонтирован второй (неподвижный) измерительный наконечник 9. Барабан 6 с кру­говой шкалой крепится к бурту микровинта затяжной гайкой 2.

Нулевая установка нутромера производится в следующей после­довательности. В пространство между боковиками, предварительно настроенного на определенный размер с помощью концевых мер, вво­дят нутромер. Поддерживая нутромер и вращая барабан за накатное кольцо 1, приводят в соприкосновение измерительные наконечники нутромера с рабочими поверхностями боковиков. Затем, застопорив микровинт, проверяют нулевое показание.

Проверку нужно производить несколько раз, чтобы найти наи­меньшее показание нутромера. Если же нулевая установка неправиль­на, отвинчивают контргайку 2 и регулируют положение барабана. После окончательной установки на нуль производят измерение.

Микрометрический нутромер не имеет трещетки, поэтому, обращаться с микровинтом нутромера следует аккуратно.

Измерение каждого размера производят несколько раз, слегка покачивая нутромер в плоскости, перпендикулярной к оси отверстия, и отыскивая при этом наибольший размер а, а также в плоскости, проходящей через ось отверстия, отыскивая при этом наименьший размер в (рис. 8) [10].

Рис. 8. Схема измерения микрометрическим нутромером

Контрольные вопросы

1. Как произвести выбор средств измерения в зависимости от точ­ности изготовления деталей?

2. Устройство глубиномера.

3. Устройство нутромера.

4. Устройство и правила эксплуатации микрометра.

5. Как производится проверка и установка на нуль микрометри­ческих инструментов?

6. Как производится проверка погрешности микрометра и оценка возможности его использования в работе?

7. Методика проведения измерений микрометром.

8. Как производится измерений глубиномером?

9. Как производится измерений нутромером?

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

- титульный лист;

- название и цель работы;

- краткое изложение основных теоретических вопросов;

- краткое описание порядка выполнения работы;

- эскиз измеряемой детали, формулы расчетов и таблицы результатов выполнения задания.