Государственный стандарт 166-89 устанавливает основные типы и параметры штангенинструмента. В соответствии с этим документом серийно выпускаются три базовых модели нониусных приборов, а также модели с круговой шкалой и электронные версии. Рассмотрим подробно каждый из установленных типов.
Первый тип — ШЦ-1. Этот измерительный прибор имеет две пары губок, расположенных с одной стороны штанги. Нижние губки служат для определения наружных размеров, верхние — для внутренних измерений и разметки. Конструкция предусматривает выдвижную линейку глубиномера, которая позволяет проводить измерения глубины отверстий и уступов. Диапазон измерений таких инструментов обычно составляет от 0 до 125 мм или 0 до 150 мм, цена деления нониуса — 0,1 мм. Отсчёт показаний производится по совпадению штрихов основной шкалы и шкалы нониуса. Доли миллиметра определяют по тому делению нониуса, которое точно совпадает с любым штрихом штанги. ШЦ-1 широко используется в слесарных мастерских, при мелкосерийном производстве и в бытовых условиях для замеров небольших деталей.
Второй тип — ШЦ-2. Его отличает наличие двух пар губок, закреплённых на подвижной рамке и неподвижной штанге. Нижние губки предназначены для наружных и внутренних измерений, а заострённые верхние — для разметки и определения внутренних размеров в труднодоступных местах. Приборы этого типа часто оснащаются устройством микрометрической подачи, которое позволяет плавно перемещать рамку и более точно устанавливать измерительные поверхности. Диапазон измерений варьируется от 0–250 мм до 0–400 мм и более, а цена деления нониуса может составлять 0,05 или 0,1 мм. Благодаря высокой точности и жёсткой конструкции ШЦ-2 находит применение при контроле линейных размеров в цехах и на участках технического контроля.
Третий тип — ШЦ-3. Данный инструмент оснащён односторонними губками для измерения наружных и внутренних размеров. Он не имеет верхних губок и глубиномера, но губки ШЦ-3 обладают увеличенным вылетом, что позволяет измерять крупные детали и внутренние диаметры на значительной глубине. Модели этого типа выпускаются с диапазонами измерений от 0–500 мм до 0–2000 мм, а в некоторых случаях до 3000 мм и более. Цена деления нониуса — 0,05 или 0,1 мм. Такой измерительный прибор востребован в тяжёлом машиностроении, при обработке валов большого диаметра, труб и колец.
Стандарт также выделяет штангенциркули с круговой шкалой (ШЦК) и цифровые модели (ШЦЦ). В ШЦК показания считываются по стрелочному индикатору часового типа, что значительно ускоряет снятие показаний и снижает риск ошибки при отсчёте по нониусу. Цифровые штангенциркули снабжены электронным дисплеем и позволяют получить результат измерений с высокой точностью непосредственно в миллиметрах или дюймах. Оба типа могут выпускаться в габаритах, соответствующих перечисленным выше трём базовым конструкциям.
Виды штангенциркулей: по конструкции
По конструктивному исполнению современные измерительные приборы этого класса делятся на нониусные, индикаторные и цифровые. Каждый вариант обладает своими особенностями эксплуатации, удобством снятия показаний и областью применения.
Нониусный штангенциркуль — классическая модель, укомплектованная дополнительной шкалой (нониусом), нанесённой на подвижную рамку. Чтобы провести измерение, необходимо свести губки, зафиксировать деталь между ними, а затем определить целое число миллиметров по основной шкале штанги и доли миллиметра по нониусу. Для этого ищут совпадающий штрих нониусной шкалы с любым штрихом штанги. Такой инструмент прост, надёжен, не требует элементов питания и хорошо работает в запылённой или влажной среде. Его часто используют в ремонтных мастерских, на открытых площадках и в учебных заведениях. Важно регулярно проверять нулевой отсчёт: при сомкнутых губках нулевые штрихи обеих шкал должны совпадать.
Индикаторные штангенциркули оснащены механической круговой шкалой со стрелкой, которая связана с зубчатой передачей, преобразующей линейное перемещение рамки во вращательное движение стрелки. Цена деления индикатора обычно равна 0,01 или 0,02 мм, что позволяет проводить измерения с повышенной точностью. Процесс замера предельно прост: после установки губок оператор сразу видит показание на циферблате, не вглядываясь в совпадение штрихов. Такие приборы удобны при серийном контроле, когда требуется быстро получить результат и свести к минимуму субъективную ошибку считывания. Однако индикаторный механизм чувствителен к ударам, поэтому работать с ним нужно аккуратно, а хранение организовывать в жёстком футляре.
Цифровые штангенциркули представляют собой современное решение с электронным блоком и жидкокристаллическим дисплеем. Принцип действия основан на ёмкостном датчике, который отслеживает положение подвижной рамки вдоль штанги и выводит величину в цифровом виде. Индикация может отображаться с дискретностью 0,01 мм, а многие модели позволяют переключаться между миллиметрами и дюймами, обнулять показания в любом положении губок, запоминать максимальные и минимальные значения. Этот измерительный прибор незаменим при работе с деталями сложного профиля, когда приходится часто менять базу отсчёта. Электронные инструменты требуют своевременной замены батареи и бережного отношения к влагозащите, однако их скорость работы и универсальность делают их всё более популярными в производственных и лабораторных условиях.
Виды штангенциркулей по принципу работы
Принцип работы штангенинструмента определяет способ преобразования перемещения губок в числовые показания. По данному признаку все модели можно разделить на две большие группы: механические и электронные. Механические, в свою очередь, подразделяются на нониусные и индикаторные.
Механический нониусный штангенциркуль базируется на методе совмещения штрихов. На штанге нанесена основная шкала с миллиметровыми делениями, а на рамке — вспомогательная нониусная шкала. Цена деления нониуса рассчитывается таким образом, чтобы его длина, равная определённому числу делений основной шкалы, была разбита на количество частей, на единицу большее или меньшее. Например, для цены деления 0,1 мм нониус длиной 9 мм разделён на 10 равных частей. Когда губки сомкнуты, нулевой штрих нониуса совпадает с нулевым штрихом штанги. При измерении детали расстояние между губками равно целому числу миллиметров плюс доля, которую показывает номер деления нониуса, совпавшего со штрихом штанги. Такой принцип не требует дополнительных передаточных механизмов, что обуславливает высокую надёжность и долговечность. Инструмент применяется везде, где требуется ручной замер линейных размеров с точностью до десятых или сотых долей миллиметра: от механообработки до проверки толщин листовых материалов.
Индикаторный штангенциркуль работает по механическому принципу с усилением перемещения через реечную передачу. На штанге нарезана зубчатая рейка, а в подвижной рамке установлена шестерня, соединённая со стрелкой. При смещении рамки на 1 мм шестерёнчатый механизм поворачивает стрелку на полный оборот или часть оборота, в зависимости от передаточного отношения. Такая система позволяет быстро считывать результат, не сопоставляя штрихи. Индикаторные приборы востребованы на операциях технического контроля, когда необходимо с высокой скоростью измерять множество деталей с заданным классом точности. Их часто можно встретить в цехах с поточным производством, где оператор выполняет сотни замеров за смену.
Электронные штангенциркули реализуют принцип ёмкостного (иногда индуктивного или оптического) преобразования линейного перемещения в цифровой сигнал. Под планкой штанги нанесена матрица проводников, а в рамке расположен считывающий узел. При движении рамки изменяется электрическая ёмкость системы, и специализированный контроллер вычисляет текущее расстояние с высокой точностью. Данные мгновенно выводятся на дисплей. Этот инструмент позволяет обнулять показания в любой точке, вести относительные измерения и передавать данные на компьютер через интерфейс. Цифровые модели особенно удобны для снятия внутренних и наружных размеров в труднодоступных местах, где визуальный отсчёт по шкале затруднён. Их активно используют в лабораториях, на участках статистического контроля процессов и при работе с деталями, требующими высокой точности измерений.
Каждый из описанных типов находит свою нишу в зависимости от условий проведения замеров, требуемой точности и квалификации персонала. Понимание устройства и принципа работы помогает подобрать оптимальный измерительный прибор и правильно им пользоваться, сводя погрешность измерения к минимуму.
