Лабораторна робота № 3. Вимірювання на вертикальному оптиметрі
Мета роботи: вивчити облаштування оптиметра і набути практичних навичок застосування його для контролю розмірів.
Облаштування оптиметра
Оптиметр — оптико-механічний прилад, призначений для вимірів зовнішніх розмірів методом порівняння (відносним методом). Він може бути використаний і для виміру тонких листових матеріалів і виробів абсолютним методом.
Дія оптиметра заснована на принципі автоколімації у поєднанні з люстерком, що коливається. Принцип автоколімації полягає у властивості об'єктиву перетворювати потік променів, що йдуть від джерела світла, розташованого у фокусі об'єктиву, в паралельний пучок і, навпаки, — відбитий плоским дзеркалом паралельний пучок збирати у фокусі об'єктиву (рис. 12). Якщо ж джерело світла знаходиться у фокусі об'єктиву О, а дзеркальна площина нахилена під кутом 2α до головної оптичної осі, то промені, преломившись в об'єктиві, зберуться у фокальній площині, в точці О1, віддаленою від фокусу об'єктиву Про на відстані
L = Ftg2α
де F — фокусна відстань об'єктиву.
Рис. 12. Схема принципу автоколімації :
1 — фокальна площина; 2 — об'єктив; 3 — дзеркальна площина
Оптична схема оптиметра показана на рис. 13. Промені світла, спрямовані люстерком 5, проходять через призму 7 освітлюють поміщену у фокальній площині окуляра 6 элько ту частину— скляної пластини 4, на якій нанесена тсчетная шкала (рис. 14). Зображення шкали направляється через заломлюючу призму (рис. 13) і об'єктив 2 на дзеркальце 1, яке спирається краєм на кульку, а в центрі — а вимірювальний штифт 8. Відбите від люстерка 1 зображення шкали, пройшовши через об'єктив 2 і призму 3, попадає знову в1 фокальну площину окуляра 6, але вже на другу половину пластини 4, на якій нанесений нерухомий покажчик — індекс. Оскільки дійсна шкала зміщена відносно оптичній осі окуляра 6, то в його полі зору видно тільки нерухомий індекс з накладеною на нього відбитої від люстерка 1 шкалою.
Рис. 13. Оптична схема оптиметра. Рис. 14. Шкала оптиметра
При осьовому переміщенні вимірювального штифта 8 дзеркальце 1 відхиляється на деякий кут, внаслідок чого зображення шкали у полі зору окуляра також переміщується відносно нерухомого індексу.
Механічна і оптична системи оптиметра побудовані так, що видиме в окулярі зміщення шкали на одне ділення відповідає подовжньому переміщенню вимірювального штифта на 0,001 мм.
При вимірах трубку оптиметра закріплюють на штативі. Прилад, в якому трубка закріплена на вертикальному штативі, називається вертикальним оптиметром; прибирання якого трубка закріплена на горизонтальному штативі, - горизонтальним. Вертикальний оптиметр призначений для зовнішніх вимірів. На горизонтальному оптиметрі можна вимірювати зовнішні і внутрішні розміри.
В
Рис.
3.42. Оптиметр ОВО-1
В оптиметрі є|наявний| система вертикального мікропереміщення столу і зміни нахилу його площини|плоскості| щодо|відносно| осі вимірювання|виміру| (осі вимірювального наконечника) (рис. 3.43). Вісь вимірювального наконечника має бути перпендикулярною площині|плоскості| столу, щоб уникнути похибок, виникнення яких схематично представлено|уявлене| на рис. 3.43, б.
Нахил столу встановлюють обертанням мікрогвинтів 8 (рис. 3.42). У вертикальному напрямі|направленні| стіл переміщують у межах декількох міліметрів обертанням гайки 10 мікрометричного механізму і фіксують гвинтом 9.
Перпендикулярність осі вимірювального стрижня|стержня| площини|плоскості| столу перевіряють при надітому|надягнути| на стрижні|стержні| плоскому вимірювальному наконечнику за допомогою плоскопаралельної кінцевої міри розміром приблизно 10 мм. Міру притирають до столу і, ослабивши гвинт 12, обертанням кільця 13 опускають кронштейн 11, поки|доки| наконечник 6 не торкнеться міри. Момент торкання|дотику| відзначають за переміщенням зображення шкали в окулярі 3. Дзеркальцем 1 направляють|спрямовують,скеровують| світло в освітлювальну призму. Застопоривши кронштейн гвинтом 12, виконують ряд|лаву,низку| вимірювань|вимірів|, встановлюючи міру відносно|відносно| наконечника в положеннях|становищах| I, II, III та IV (рис. 3.43, а). Якщо площина|плоскість| наконечника не паралельна площині|плоскості| столу (рис. 3.43, б), то показання|показники,показання| оптиметра при різних положеннях|становищах| міри відрізнятимуться одне від одного. Обертанням мікрогвинтів 8 (див. рис. 3.42) стіл установлюють так, щоб у всіх чотирьох положеннях|становищах| міри показання|показника,показання| були однаковими.
Рис. 3.43. Конструкція та схема встановлення столу оптиметра перпендикулярно до осі вимірювального стрижня|стержня|: 1 – основа|основа,заснування|; 2 – гайка переміщення столу; 3 – мікрометрична гайка; 4 – упорна втулка; 5 – пружина; 6 – конічна втулка; 7 – гвинт затискача столу; 8 – гвинт; 9 – основа|основа,заснування| столу; 10 – накатані головки |голівки| встановлення столу; 11 – шпилька; 12 – предметний|предметний| стіл; 13 – кулька; 14 – шпонка;
15 – колонка; 16 – підп'ятник; 17 – гвинти; 18 – мікрометричний гвинт
Оптиметр встановлюють на нуль (на розмір початкової|вихідної| міри) (рис. 3.44) у наступному|такому| порядку|ладі|. Міру заданого розміру притирають до столу з|із| гладкою поверхнею. Стіл заздалегідь переводять|перекладають,переказують| у нижнє положення|становище|. Кронштейн 11 з|із| трубкою|люлькою| 2 (див. на рис. 3.42) плавно опускають до торкання|дотику| без поштовху з|із| поверхнею міри. Обертанням кільця 13 встановлюють зображення шкали так, щоб нульовий штрих був дещо нижчий за покажчик, і кронштейн закріплюють гвинтом 12. Установлення приладу на нуль здійснюють, піднімаючи|підіймаючи| стіл обертанням гайки 10, і фіксують гвинтом 9. Установлення на нуль перевіряють, піднімаючи|підіймаючи| та опускаючи аретиром| вимірювальний наконечник 2–3 рази. Якщо показання|показники,показання| оптиметра не стабільні, то прилад знову встановлюють на нуль кільцем 13.
При вимірюваннях|вимірах|, піднявши наконечник аретиром|, замінюють міру виробом. За показаннями оптиметра знаходять|находять| відхилення розміру виробу від розміру міри. Циліндричні вироби, наприклад, гладкі калібри-пробки|корки|, прокатують|прокочують| під вимірювальним наконечником; найбільше показання|показник,показання| відповідає діаметру виробу у вимірюваному перетині (рис. 3.45).
Рис.
3.44. Установлення приладу на нуль Рис.
3.45. Вимірювання|вимір|
деталі (а)
і
відлік
показань|показників,показань|
(б)
Оптиметри комплектують змінними вимірювальними наконечниками. Сферичні наконечники використовують для вимірювання|виміру| плоских та циліндричних виробів діаметром більше 10 мм, ножеподібні наконечники – для циліндричних виробів діаметром менше 10 мм, плоскі наконечники – для сферичних виробів, наприклад, кульок. Вимірювані вироби встановлюють або безпосередньо на предметний|предметний| стіл, або на накладний стіл з|із| ребристою поверхнею, який притирається до предметного|предметного| столу. Площу|майдан| ребристої поверхні легше довести до необхідної площинності, і вона менше, ніж гладка поверхня, схильна до забруднень, що призводять|призводять,наводять| до похибок вимірювань.
Горизонтальний окулярний оптиметр. Горизонтальний оптиметр ОГО-1 (рис. 3.46, а) дозволяє вимірювати|виміряти| зовнішні розміри до 350 мм, зовнішні діаметри до 225 мм та внутрішні діаметри до 150 мм. Внутрішні вимірювання|виміри| в межах 1...13 мм виконують за допомогою електроконтактної головки|голівки| ГК-3|, а понад 13,5 мм – за допомогою пристосування ИП-3|. На масивній основі|основі,заснуванні| 1 закріплені горизонтальні напрямні|спрямовують,скеровують| 2, по яких переміщуються і фіксуються в потрібному положенні|становищі| кронштейни 3. У кронштейнах гвинтами 7 затиснуті піноль| 4 та трубка|люлька| 12 оптиметра. Виріб встановлюють на стіл 11 між вимірювальними наконечниками 9, закріпленими на стрижнях|стержнях| пінолі| та трубки|люльки|. Стрижень|стержень| пінолі| переміщують мікрогвинтом 5 і фіксують гвинтом 6. Стіл 11 має механізм для переміщення в трьох взаємно перпендикулярних напрямах|направленнях| і для обертання навколо|навкруги,довкола| поперечної горизонтальної та вертикальної осей. Вертикальне переміщення столу виконують обертанням ручки 19, обмежують гвинтом 14 та фіксують гвинтом 18. Поперечне переміщення столу здійснюють обертанням гвинта 13. У поздовжньому напрямі|направленні| вільно переміщається тільки|лише| накладна верхня частина|частка| столу, встановлена|установлена| на кулькових опорах. Навколо|навкруг,довкола| вертикальної осі стіл повертають ручкою 20. Похитування|погойдування| щодо|відносно| поперечної горизонтальної осі здійснюють ексцентриком 17. У встановленому|установленому| положенні|становищі| стіл фіксують гвинтом 15. Вертикальний штатив 10 служить для встановлення пристосувань, наприклад, упору, при перевірці серій виробів однакового розміру, або електроконтактної головки|голівки| ГК-3|. Регулювальними гвинтами 16 встановлюють стояк|стойку| у горизонтальне положення|становище| по рівню.
Перед вимірюванням|виміром| взаємне положення|становище| наконечників регулюють так, щоб осі стрижнів|стержнів| пінолі| та трубок|люльок| знаходилися|перебували| на одній прямій. Для цього між наконечниками на столі встановлюють кінцеву міру розміром 0,5...2 мм. Переміщуючи кронштейни 3 і піноль| 4, наконечники приводять|призводять,наводять| у зіткнення з|із| поверхнями міри. Мікрогвинтом 5 встановлюють шкалу оптиметра на певне показання|показник,показання|. Регулювання виконують гвинтами 8, розміщеними|схильними| під кутом 90°, які зміщують стрижень|стержень| пінолі| у радіальних напрямах|направленнях|. Обертаючи викруткою по черзі гвинти 8, добиваються найбільшого показання|показника,показання| оптиметра для сферичних наконечників та найменшого показання|показника,показання| – для плоских.
При встановленні оптиметра на нуль за блоком кінцевих мір довжини лінія вимірювання|виміру| має проходити|минати,спливати| перпендикулярно до вимірювальних граней мір. Предметний|предметний| стіл із|із| блоком мір і кронштейни встановлюють у положення|становище|, при якому вимірювальні наконечники пінолі| та трубки|люльки| стикаються|торкаються| в серединній точці мір. Мікрогвинтом 5 встановлюють шкалу приладу в положення|становище| біля|близько| нульової точки|точки|. Почерговими поворотами столу навколо|навкруг,довкола| вертикальної осі ручкою 20 і похитуваннями|погойдуваннями| столу ексцентриком 17 добиваються найменшого показання|показника,показання| оптиметра. Потім, обертаючи гвинт 5 пінолі|, встановлюють шкалу на нульове положення|становище|. Відводячи наконечник трубки|люльки| аретиром|, перевіряють правильність установлення нульового положення|становища|.
Рис.
3.46.
Горизонтальний
оптиметр
ОГО-1:
а –
будова;
б –
з
пристосуванням
ИП-3
При вимірюванні|вимірі| зовнішніх розмірів установлення виробу в правильне положення|становище| стосовно лінії вимірювання|виміру| здійснюють декількома способами залежно від форми виробу.
1. Вимірювання|вимір| розмірів плоскопаралельних виробів, наприклад, перевірку кінцевих мір довжини, виконують так само, як установлення оптиметра на нуль. Поворотами та нахилами столу добиваються найменших показань|показників,показань| оптиметра, які відповідатимуть відхиленню від довжини встановлювальної міри. При цьому лінія вимірювання|виміру| є перпендикулярною до паралельних площин|плоскості| виробу.
2. При вимірюванні|вимірі| зовнішніх діаметрів циліндричних виробів, наприклад, пробок|корків| калібру, лінія вимірювання|виміру| має перетинати вісь виробу під прямим кутом. Циліндр слід установлювати так, щоб його вісь була паралельна або вертикальна поверхні столу. В першому випадку після|потім| установлення оптиметра на нуль за блоком кінцевих мір вимірювальний наконечник трубки|люльки| оптиметра відводять аретиром|, міри знімають, стіл опускають вниз і виріб закріплюють на столі в горизонтальному положенні|становищі| за допомогою струбцини. Потім стіл встановлюють у положення|становище|, при якому вимірювальні наконечники торкаються циліндра за діаметром. Для цього ручкою 19 (див. рис. 3.46) переміщують стіл у вертикальному положенні|становищі|, добиваючись найбільших показань|показників,показань| за шкалою оптиметра. При цьому лінія вимірювання|виміру| має перетинати вісь виробу.
Потім поворотами столу ручкою 20 добиваються найменших показань|показників,показань| оптиметра, за яких вісь виробу є перпендикулярною осі вимірювання|виміру|. Оскільки|тому що| попереднє встановлення при цьому може порушитись, вимірювання|виміри| повторюють і продовжують до тих пір, поки найбільше показання|показник,показання| при переміщенні столу не збігатиметься|збігається| з|із| найменшим показанням|показником,показанням| при повороті. Якщо циліндр ставлять на стіл так, що його вісь є перпендикулярною до площини|плоскості| столу, то стіл переміщують у поперечному напрямі|направленні| перпендикулярно до осі вимірювання|виміру|, обертаючи гвинт 13, і похитують|погойдують| стіл ексцентриком 17. Найбільше показання|показник,показання| при переміщенні має збігтися|збігтися| з|із| найменшим показанням|показником,показанням| при похитуванні|погойдуванні|.
3. При вимірюванні|вимірі| кульок лінія вимірювання|виміру| має проходити через центр сфери. Стіл переміщують у вертикальному і поперечному напрямах|направленнях| до тих пір, поки найбільші показання|показники,показання| оптиметра при цих операціях не будуть збігатися|збіжаться|.
Внутрішні розміри виробів (кілець калібру, скоб і т.п.) на горизонтальному оптиметрі вимірюють|виміряють| за допомогою пристосування ИП-3|, яке складається з двох майже однакових дуг 21 та 22, що надягають|надівають| на піноль| та трубку|люльці| оптиметра (рис. 3.46, 3.47).
На стрижні|стержні| пінолі| та трубки|люльки| при цьому встановлюють плоскі наконечники. Дуга, яку надівають|надівають| на трубку|люльку| оптиметра (рис. 3.48), складається з кронштейна 4 і сережки 1, що є П-подібним важелем з|із| вимірювальним наконечником 13 на кінці. Сережка кріпиться|зміцнюється| гвинтом 3 на осі 2, яка повертається|обертається| на шарикопідшипникових| опорах кронштейна 4. Кронштейн надівають|надівають| на трубку|люльку| 8 оптиметра до упору в нарізне кільце 10, положення|становище| якого у втулці кронштейна фіксується гвинтом 9. Пружина 6 через захват|захват| 7 притискує кульку 12 сережки 1 до плоского наконечника 11 трубки|люльки|. Відведення сережки здійснюють важелем 5 аретира|. Положення|становище| кронштейна на трубці|люльці| перевіряють установлювальним калібром 14. Калібр упирають у втулку кронштейна. Якщо показання|показники,показання| оптиметра виходять за межі ±5 мкм| або зображення шкали не переміщується в полі зору, то звільняють|визволяють| стопорний гвинт 9 і, користуючись зворотним боком установлювального калібру 14 як торцевим ключем|джерелом|, регулюють положення|становище| нарізного кільця 10.
Рис. 3.47. Пристрій|устрій| для вимірювання|виміру| внутрішніх розмірів: 1 – лівий утримувач|тримач|; 2 – гвинт кріплення дуги пінолі|; 3, 4 – вимірювальні дуги; 5 – гвинт кріплення дуги трубки|люльки|; 6 – правий утримувач|тримач|; 7 – аретир|; 8 – вимірювана деталь
Рис. 3.48. Пристосування для вимірювання|виміру| внутрішніх розмірів
---------========================================