Измерительный инструмент — штангенциркуль, микрометр, калибры и как выбрать по допуску

Какую точность дают инструменты

Погрешность инструмента нормируют при температуре (20 ± 5) °C. Это только одна составляющая. Погрешность измерения больше: в неё входят измерительное усилие, перекос, нагрев детали и инструмента от рук, установка на ноль и навык контролёра. Именно её сравнивают с допуском.

Штангенциркуль

Универсальный инструмент для наружных, внутренних размеров и глубин. ГОСТ 166-89 делит штангенциркули на типы: ШЦ-I — двусторонний с глубиномером, ШЦ-II — двусторонний с губками для разметки и внутренних измерений, ШЦ-III — односторонний. Отсчёт — по нониусу, круговой шкале (ШЦК) или цифровому табло (ШЦЦ).

Как читать нониус с отсчётом 0,1 мм:

1. Найдите на штанге последнюю риску перед нулём нониуса — это целые миллиметры.
2. Найдите риску нониуса, которая точно совпадает с какой-либо риской штанги. Её номер — десятые доли миллиметра.
3. Сложите: 23 мм + 4 × 0,1 мм = 23,4 мм.

У нониуса 0,05 мм принцип тот же, только каждая риска нониуса — 0,05 мм.

Микрометр

Микрометр гладкий МК меряет наружные размеры с ценой деления 0,01 мм, диапазоны идут через 25 мм: 0–25, 25–50 и далее. Микрометры с верхним пределом от 50 мм комплектуют установочными мерами — по ним проверяют ноль. Трещотка или фрикцион ограничивают измерительное усилие: без них результат зависит от руки.

Индикаторы

Индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм (ГОСТ 577-68) работает в паре со стойкой, штативом или приспособлением. Им измеряют не абсолютный размер, а отклонение от эталона: биение, плоскостность, разброс размеров в партии. Индикатор настраивают на ноль по концевой мере или детали-эталону.

Калибры

Гладкий калибр-пробка проверяет отверстие, калибр-скоба — вал. У калибра две стороны: проходная (ПР) должна пройти, непроходная (НЕ) — нет. Допуски на изготовление и износ калибров установлены ГОСТ 24853-81. Калибр не даёт числа, зато быстр и не зависит от навыка — это инструмент массового контроля.

Как выбрать средство измерения по допуску

ГОСТ 8.051-81 устанавливает допускаемую погрешность измерения δ для линейных размеров до 500 мм — в зависимости от номинального размера и квалитета. Методические указания РД 50-98-86 поясняют логику: δ принята равной от 20 % допуска (IT10 и грубее) до 35 % (IT2–IT5). Правило простое: предельная погрешность измерения выбранным способом не должна превышать δ.

Пример — вал Ø25 мм (интервал размеров св. 18 до 30 мм), значения по ГОСТ 8.051-81:

Что это значит на практике:

• Штангенциркуль с нониусом 0,05 мм. Предельная погрешность измерения по РД 50-98-86 — 100 мкм на размерах до 250 мм. Для Ø25 это больше δ даже для IT12. Штангенциркуль подходит для размеров с грубыми допусками — свободных размеров, заготовок, разметки.
• Микрометр. Собственная погрешность МК 0–25 класса 1 — ±2 мкм. С учётом условий измерения его хватает для IT9–IT11 с запасом. Для IT7 (δ = 6 мкм) запас мал: проверьте полную погрешность по РД 50-98-86, работайте в стойке с выдержкой детали до температуры помещения или переходите на рычажную скобу и калибры.
• Калибры. Для серийного контроля точных отверстий и валов (IT6–IT9) калибр часто быстрее и надёжнее универсального инструмента.

Допуск IT для своего размера и посадки можно посчитать в калькуляторе допусков и посадок.

Когда нужна КИМ

Координатно-измерительная машина (КИМ) снимает координаты точек поверхности и строит по ним геометрию. Она нужна, когда универсальным инструментом задачу не решить:

• на чертеже есть допуски формы и расположения — позиционный допуск, соосность, профиль поверхности — с базами;
• сложная 3D-геометрия, которую нельзя измерить в двух точках;
• первая деталь из серии, когда нужно проверить все размеры и сравнить с 3D-моделью;
• много размеров и нужен протокол для заказчика.

Точность КИМ характеризуют по серии стандартов ISO 10360; для линейных размеров — по ISO 10360-2. Результат измерения зависит от программы: какие точки взяты, как построены базы. Методику согласуют вместе с чертежом. Подробнее о допусках на чертеже — в разделе «Чертежи и допуски».

Поверка и калибровка

Федеральный закон № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» разделяет два понятия:

• Поверка — подтверждение соответствия средства измерений метрологическим требованиям. Обязательна для средств измерений, применяемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений. Интервал между поверками устанавливают при утверждении типа средства измерений. Сведения о результатах поверки передают в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.
• Калибровка — определение действительных метрологических характеристик средства измерений. Применяется вне сферы госрегулирования, в том числе добровольно.

Для цеха важно: какой бы вариант ни был выбран, у каждого инструмента должен быть учётный номер, график проверок и отметка о последней. Микрометр, упавший на пол, проверяют по установочной мере до следующего измерения, а не в конце месяца.

Частые ошибки

• Точность по цене деления. «Цифровой, до сотки» — не значит, что им можно мерить допуск 0,02 мм.
• Тёплая деталь. Деталь сразу после обработки больше, чем при 20 °C. Меряйте после выдержки.
• Изношенный инструмент. Выработка губок штангенциркуля и пяток микрометра даёт систематическую ошибку, которую не видно при установке на ноль в одной точке.
• Одно сечение. Овальность и конусность видны только при измерении в нескольких сечениях и направлениях.