1.8.2 Штангенинструменты и микрометрические инструменты
Штангенинструменты предназначены для измерений наружных, внутренних размеров, высот, глубин и разметки с точностью 0,1; 0,05 мм.
Штангенинструменты разделяются на штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы. Используются также специальные штангенинструменты (зубомер).
В любой конструкции инструмента используются для отсчета долей миллиметра устройство, называемое нониусом. Принцип нониуса был предложен в 1631 г. французским математиком П.Вернье (верньер). На основной шкале инструмента отсчетные деления расположены через 0,5 или 1 мм. Параллельно основной шкале перемещается линейка со шкалой нониуса. В приборостроении используются несколько типов нониусов: линейный, угловой, спиральный, трансверсальный.
На шкале нониуса (рисунок 5) штрихи нанесены на ином расстоянии и так, что интервал деления нониуса (а) меньше интервала деления (а) (или 2-х, 3-х и т.д. интервалов) основной шкалы на цену деления с.
Рисунок 5 – Принцип линейного нониуса
Таким образом,
если нулевой штрих нониуса совпадает
с каким-либо миллиметровым штрихом
основной шкалы, то первый (не нулевой!)
штрих нониуса будет отставать от
следующего штриха основной шкалы на
цену деления 
,
второй – на 
и т.д., пока не накопится отставание,
равное интервалу деления основной
шкалы, т.е. а.
Тогда требуемой число делений (n) шкалы нониуса равно:
N = a/c, (1.21)
где а – длина делений основной шкалы (а = 1 или 0,5 мм);
c – цена деления нониуса.
Длина L шкалы нониуса равна:
L=an, (1.22)
где а - длина деления шкалы нониуса.
Можно построить нониус, штрихи которого отстают на каждые два штриха основной шкалы (модуль нониуса =2), на 3 () и т.д. Тогда:
а = а с. (1.23)
Тот же принцип используется во всех типах нониусов.
Штангенциркули выпускаются 3- типов (С = 0,1 и 0,05 мм) для измерения наружных и внутренних размеров и разметки (можно провести окружность, как циркулем, поэтому – штангенциркуль) с пределами измерения 4000 мм.
Штангенглубиномеры (с пределами до 500 мм) предназначены для измерения глубин, высот, уступов.
Штангенрейсмасы (с пределами измерения до 2600 мм) используются для разметки и измерений высот деталей при установке их на разметочных плитах, т.к. одна измерительная поверхность инструмента является нижней плоскостью основания.
Микрометрические инструменты предназначены для измерения наружных, внутренних размеров, высот, уступов с точностью 0,01 мм. В этих инструментах используется винтовая пара (микрометрический винт и гайка), с помощью которой вращательное движение винта преобразуется в поступательное.
За один оборот винт перемещается на величину шага резьбы Р. Если на барабане или иной детали, жестко связанной с винтом, нанести по окружности через равные промежутки n делений, то повороту винта на 1 деление будет соответствовать его продольное перемещение на 1/Р мм. Отсюда цена деления микрометрических инструментов равна:
с = Р/n. (1.24)
При Р = 0,5 мм и n = 50 делений с = 0,5/50 = 0,01 мм.
В последнее время появились инструменты, которые только условно можно отнести к штанген- и микрометрическим инструментам. Фактически это электронные приборы с цифровым отсчетом, табло на жидких кристаллах и выводом на цифропечатающее устройство. Они имеют меньшую цену деления и, соответственно, более высокую стоимость. Наряду с такими приборами, выпуск простейших инструментов продолжается во многих странах.
Микрометрические инструменты разделяются на универсальные – гладкий микрометр, микрометрический глубиномер и нутромер и специальные – листовой, трубный, резьбовой микрометры и другие.
Гладкие микрометры выпускаются обычно с диапазоном измерения 25 мм и пределами измерения до 600 мм (0-25, 25-50 и т.д.). Они предназначены для измерения абсолютным методом наружных размеров. Основные части: скоба, неподвижная пятка, микрометрический винт, стебель, барабан с 50 делениями, трещетка. На стебле нанесены 2-а ряда штрихов через 1 мм, причем один ряд смещен относительно другого на 0,5 мм (т.к. шаг винта 0,5 мм). Один ряд показывает число целых миллиметров, второй штрих полумиллиметровый.
Инструмент имеет достаточно малую цену деления, поэтому для уменьшения погрешности измерения необходимо стабилизировать измерительную силу. Это обеспечивается с помощью предельной муфты – “трещетки”. Измерительная сила 52Н, Погрешность показаний составляет от 3 мкм до 10 мкм (в зависимости от размера).
Микрометрические нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров, начиная от 50 мм до 10000 мм. По устройству нутромеры сходны с гладкими микрометрами – имеют винтовую пару и две шкалы (на стебле и барабане). Рабочий ход винта нутромера (для уменьшения его размера в свинченном положении) составляет 13 мм, шаг микрометрического винта 0,5 мм. Пределы измерения (50-63) мм или (75-88) мм. Пределы могут быть увеличены за счет удлинителей. ”Трещетка” у нутромеров отсутствует.
Микрометрические глубиномеры предназначены для измерения абсолютным методом глубин отверстия, пазов, уступов и т.д. до 500 мм. В отверстие микровинта глубиномера устанавливаются сменные измерительные стержни (для измерения от 0 до 25, 25-50, 50-75 мм) с измерительными поверхностями на торце.
Все микрометрические инструменты перед измерениями необходимо проверять на нуль-пункт.
Для этого можно использовать плоскопараллельные концевые меры или установочные меры (стержни и кольца для гладких микрометров, скобы – у нутромеров, “трубчатую” меру у глубиномеров).
Специальные микрометрические инструменты используют для измерений параметров резьбовых и зубчатых деталей, толщин листов и стенок труб.
Резьбовой микрометр применяют для измерения среднего диаметра наружной резьбы с помощью сменных вставок. Одна вставка имеет коническую форму с углом профиля резьбы, другая – вилкообразный профиль. Таким образом, измерительные поверхности вставок устанавливаются по боковым сторонам профиля.
Листовой микрометр отличается от гладкого наличием удлиненной скобы и диска с делениями (вместо барабана).
Трубный микрометр имеет не плоскую, а шаровую измерительную поверхность. Зубомерный микрометр со специальными измерительными наконечниками применяется для измерения общей нормали зубчатых колес.