1.3. Погрешности измерения микрометром

В общем случае погрешность измерения микрометром возникает от погрешности микрометра, от установочной меры или блока концевых мер, от непараллельности измерительных поверхностей, от разгиба скобы под действием усилия, погрешности от отсчета показаний, погрешности от температурных и контактных деформаций.

Погрешность от микрометра проявляется полностью в том случае, если измерение производится с отсчетом полного размера по микропаре. Обычно погрешность микрометров нормируется равной от 4 до 10 мкм в зависимости от диапазона измерений при поверке по концевым мерам длины.

Рис. 3. Влияние непараллельности измерительных поверхностей на погрешность измерения: а — при точечном контакте; б — при плоскостном контакте (перекос поверхностей микровинта); в — то же – перекос обеих поверхностей; г — при линейчатом контакте; д — микрометрический высотомер

Погрешность от установочных мер входит в погрешность измерения микрометром с диапазоном измерения св. 25 мм. Точность измерения можно повысить при установке микрометра по блоку концевых мер. В этом случае погрешность микропары оказывает влияние только на небольшом используемом интервале. Экспериментально установлено, что эта величина находится в пределах 2 мкм.

Погрешность от непараллельности измерительных поверхностей при точечном контакте (рис. 3, а) может полностью войти в погрешность измерения в зависимости от положения точек контакта на измерительных поверхностях. При плоскостном кок-такте, если одна из измерительных поверхностей не перпендикулярна оси вращения микровинта (рис. 3, б), то погрешность практически не вносится. Если же имеется перекос обеих поверхностей (рис. 3, б), то величина погрешности определяется величиной перекоса той поверхности, где этот перекос меньше. При линейчатом контакте (рис. 3, г) в погрешность измерения может войти половина непараллельности измерительных поверхностей, так как контакт с деталью осуществляется приблизительно средней частью измерительных поверхностей, в то время как при поверке по концевым мерам с плоскими поверхностями контакт может быть по краям измерительных поверхностей.

Погрешность от разгиба скобы происходит из-за непостоянства измерительного усилия (колебания измерительного усилия порядка 200 сН). Обычно нормируется величина разгиба скобы под действием усилия в 10 Н в пределах 2–12 мкм, т.е. колебание усилия может вызвать погрешность, равную 0,2 от нормируемой (0,4–2,4 мкм). Эта относительно небольшая погрешность имеет место, когда при работе пользуются трещоткой. Однако очень часто при работе не пользуются трещоткой и этим создают очень большую величину перепада измерительного усилия (30 Н и более), а это, в свою очередь, приводит к появлению большой погрешности и от разгиба скобы. Она составляет 0,01–0,02 мм и более.

Погрешность от отсчета показаний возникает из-за параллакса (шкалы на стебле и барабане расположены на разных плоскостях) и трудности отсчета. Эта погрешность составляет ориентировочно 2 мкм.

Погрешность от температурных деформаций связана:

а) с деформацией из-за разности первоначальных температур детали, установочной меры и микрометра, с разными коэффициентами температурного расширения;

б) с деформацией микрометра, возникающей из-за нагрева его руками оператора.

Погрешность от нагрева руками нельзя практически определить в каждый конкретный момент времени, так как установить зависимость между температурой на поверхности микрометра и его деформациями не представляется возможным.

Величина и знак деформаций зависят от положения рук оператора на скобе. Например, если расположить руки на внутренней части скобы, т.е. обращенной к детали, то помимо общего изменения размера скобы произойдет ее разгиб за счет того, что температура, а следовательно, и расширение материала с внутренней стороны скобы будет больше, чем с наружной. При расположении рук оператора с наружной стороны скобы помимо общего расширения скобы произойдет сжатие, т.е. эти деформации частично компенсируют друг друга.

Для уменьшения влияния рассмотренных деформаций на погрешность измерения обычно большие скобы оснащают теплоизоляционными накладками.

Погрешность от контактных деформаций возникает в основном при измерении сферических поверхностей (точечный контакт) из-за измерительного усилия. При измерении сферы радиусом 5 мм величина контактной деформации достигает 3 мкм, с радиусом свыше 5 мм — 2 мкм.

Общая погрешность измерения микрометра с учетом влияния рассмотренных составляющих погрешности измерения находится в пределах от 5 до 50 мкм в зависимости от типоразмера микрометра (первая цифра для микрометра 0–25 мм, вторая – для микрометра 400–500 мм). Эти значения соответствуют определенным температурным условиям при использовании установочных мер, а микрометр при работе находится в руках. При установке микрометра в специальный штатив или при обеспечении надежной изоляции скобы от тепла рук оператора, погрешность измерения для типоразмеров, начиная с 25–50 мм, значительно сокращается (в 2 раза и более).