Типы индикаторов и их характеристики: как выбирать нужный инструмент

В производстве прецизионных деталей, где точность является критическим фактором, контроль качества должен быть не только точным, но и быстрым. Для быстрого и точного контроля качества деталей на поточных производствах рекомендуется использовать индикаторы.

Индикаторы, также известные как измерительные головки, являются высокоточными средствами измерения, которые используются для измерения линейных размеров деталей и их отклонений от заданных форм. Они работают путем преобразования малых перемещений измерительного наконечника в перемещения стрелки на индикаторной шкале с помощью шестерней или пружинных передач. Индикаторы могут измерять абсолютные отклонения линейных размеров или расположения поверхностей от эталонных и могут использоваться как отсчетный прибор для скоб, нутромеров и аналогичных средств измерения.

Для работы с индикаторами необходимо использовать вспомогательные устройства, такие как штативы, скобы и контрольные приспособления. Перед началом работы индикатор необходимо установить на ноль, для чего его помещают в держатель меры и откалибровывают на нем, вращая ободок шкалы до тех пор, пока стрелка не совпадет с нулевой отметкой. После этой операции индикатор готов к замерам: детали необходимо аккуратно закрепить под измерительным наконечником, после чего индикатор отображает отклонение размеров от эталона. Это значительно упрощает непрерывный контроль однотипных деталей, так как оператору не нужно запоминать и вычислять разность размеров самостоятельно.

Для контроля перемещения индикаторы применяются различные типы инструментов, которые принято разделять на несколько категорий в зависимости от способа преобразования движения. Основные виды индикаторов включают в себя часовые, рычажно-зубчатые и пружинные индикаторы.

Часовые индикаторы (ИЧ) представляют собой наиболее распространенный тип индикаторов на машиностроительных предприятиях, металлургических заводах и в ремонтных мастерских. Их конструкция состоит из цилиндрического корпуса, шестеренной передачи и зубчатой рейки. Модели ИЧ обычно оснащены двумя шкалами: большая используется для измерения отклонений, а малая — для подсчета числа оборотов стрелки. Точность измерений ИЧ обычно составляет 0,01 мм при перемещении измерительного наконечника на миллиметр.

Рычажные индикаторы внешне напоминают ИЧ, также оснащены стрелочным индикатором, однако зубчатая рейка заменена двумя неравноплечими рычажными парами, что предоставляет возможность увеличить передаточное число механизма. Многооборотные рычажные индикаторы типа МИГ по ГОСТ 9696-82 отличаются высокой точностью до 0,001 мм. Межгосударственный стандарт ГОСТ 5584-75 регламентирует требования к моделям прямого контакта с измерительным рычагом (ИРТ) и бокового действия (ИРБ).

Пружинные индикаторы (ИГП), также известные как микрокаторы, отличаются универсальностью и точностью измерений, подходящей для контроля размеров изделий 5-го и 6-го квалитетов. Изготовление измерительных головок ИГП регулируется межгосударственным стандартом ГОСТ 28798-90. Их принцип работы основан на изменении длины пружины под действием рычага, которое приводит в движение стрелку индикатора. Погрешность пружинных индикаторов, поскольку отсутствует трение в измерительном механизме, достигает 0,0001 мм. Однако ограниченный диапазон их измерений решается наличием разных модификаций.

Кроме того, существуют цифровые индикаторы (ИЦ), которые преобразуют перемещение измерительного штока в электрический сигнал с помощью бесконтактного преобразователя (емкостного или индуктивного). Это позволяет добиться высокой точности измерений до полумикрона. Показания выводятся на ЖК-дисплей.

Таким образом, индикаторы — это необходимый и широко применяемый инструмент контроля, их различные типы позволяют выбрать подходящий для конкретной задачи.

Выбираем наилучшие индикаторы

Одним из ключевых применений изделий измерительной техники является определение биения валов и цилиндрических деталей, контроль отклонений, параллельности поверхностей или осей изделий различной конфигурации. Однако для полноценной работы измерительной головки необходимо обратить внимание на скобы и штативы, к которым они крепятся за ушко. Следовательно, выбор индикаторов должен основываться на соотношении его функционала, качества и цены.

Под функционалом индикаторов понимаются технические характеристики устройства, такие как диапазон измерения, точность и способ закрепления на стойке и прочее. При прецизионных измерениях со скоростью вращения валов рекомендуются многооборотные индикаторы МИГ-1, пружинные и цифровые индикаторы с точностью 0,0001 мм. Для измерения отклонений и линейных размеров крупных изделий, требующих приборов с диапазоном измерения выше 100 мм, подойдут пружинные индикаторы, такие как микрокаторы, микаторы и оптикаторы.

Абсолютная погрешность прибора менее важна, чем размер его диапазона. Не стоит забывать о том, что точность приборов без трения в преобразователе выше, чем у обычных часовых индикаторов. Но конструкция сложнее, а стоимость выше. Например, погрешность индикаторов часового типа 3-5% считается наиболее высокой, но срок их службы больше, чем у других типов. В большинстве токарных и ремонтных мастерских до сих пор встречаются ИЧ советского производства.

Качество индикатора зависит от свойств материалов, точности сборки и наличия сертификатов о прохождении метрологических испытаний. Для снижения абразивного износа измерительные наконечники покрывают твердым сплавом. Индикаторы в пыле- и брызгозащищенном исполнениях со степенью защиты IP54 и выше подходят для работы в агрессивной среде, повышенной запыленности, влажности и вибрациях.

Удобство работы тоже является важным фактором при выборе индикатора. Например, цифровые индикаторы (ИЦ) оснащены функцией автоматической установки на ноль и кнопками для переключения единиц измерения, а крупные цифры на дисплее берегут зрение оператора. Некоторые виды цифровых индикаторов имеют интерфейсы для передачи данных на ПК, функции ввода пределов допуска и различные режимы измерений. Но не стоит забывать, что цифровые индикаторы являются относительно хрупкими и нуждаются в замене батареек.

Цены на индикаторы зависят не только от технических характеристик, но и от производителя. Известные компании, такие как Mitutoyo (Япония) и Mahr (Германия), уже более полувека производят высококачественное измерительное оборудование, задавая планку другим компаниям и постоянно совершенствуя и расширяя функции индикаторов. Но их продукция стоит соответствующих денег:

• ИЦ-12 (0,0001 мм) от Mitutoyo с ушком стоит от 30 тысяч рублей;
• ИЦ-30,4 с гистограммной шкалой допусков обойдется примерно в 70 тысяч рублей.

Цены на запатентованные технологии кусаются, но на сегодняшнем рынке много добросовестных производителей из среднего сегмента. Продукция компаний Shan, Norgau (Китай), Micron (Чехия), "Чиз" и "Калиброн" (Россия) стоит в полтора-два раза дешевле, а ее качество во многом не уступает Mitutoyo. Модели этих марок имеют свидетельства об утверждении типа средств измерений и внесены в Госресстр. Это означает, что такие индикаторы соответствуют ГОСТам, подлежат обязательной поверке и пригодны для внедрения в производстве.

Применение индикаторов для контроля параметров серийных изделий экономит драгоценное время и ускоряет производственный процесс. Но стоит помнить, что пренебрежение качеством измерительных средств может обернуться дополнительными расходами на доработку и доводку бракованных деталей. Поэтому покупать индикаторы следует только у проверенных поставщиков.

* Представленный материал не является офертой, цены актуальны на июнь 2020 года.

Фото: freepik.com