Автор: Городецкий Ю.Г.  

Теги: общее машиностроение   технология машиностроения   машиностроение   измерительные приборы   инженерное дело   измерительные устройства  

Год: 1971

Похожие

Машиностроение. Том 15. Организация и экономика машиностроительного производства

Приемы и технология слесарно-сборочных работ

Токарь-расточник

Шлифование металлов

Текст 
                    КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
КОНСТРУКЦИИ,
РАСЧЕТ
ЮТТородецкий
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ
И ПРИБОРОВ

Ю. Г. ГОРОДЕЦКИЙ
Chipmaker.ru
КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ
И ПРИБОРОВ
Допущено Министерством высшего
и среднего специального образования СССР
в качестве учебника
для машиностроительных техникумов
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
Москва 1971

УДК 621.002.56(075.3)
Конструкции, расчет и эксплуатация измерительных инст-
рументов и приборов. Городецкий Ю. Г. Учебник для
техникумов. «Машиностроение», 1971, стр. 376.
В учебнике даны основы метрологии, сведения по элемен-
тарным оценкам погрешностей измерений, подробно описаны
конструкции наиболее распространенных современных прибо-
ров, средств активного контроля и контрольно-сортировочных
автоматов для линейных и угловых измерений. Приведены
необходимые сведения по их эксплуатации, нормам точности,
надежности, правилам регулировки, методике поверки и мет-
рологическим расчетам.
В учебнике даны также основы расчета пружинных меха-
низмов и расчеты погрешностей схемы одно- и двухрычажных
передач. Указаны основные направления дальнейшего разви-
тия измерительных приборов. Рассмотрены вопросы экономики
контроля и основные правила техники безопасности.
Особое внимание уделено вопросам обоснованного выбо-
ра средств контроля в зависимости от точности контролируе-
мых изделий, а также вопросу оценки влияния погрешностей
измерения на результаты разбраковки и сортировки деталей.
В отличие от первого издания (1951 г.) даны основные
сведения по расчету специфических элементов приборов, не
рассматриваемых в курсе деталей машин, произведена пере-
компоновка материала, включено описание новых приборов
и др.	...
Учебник рассчитан на учащихся техникумов и может быть
также использован конструкторами, технологами и работни-
ками ОТК приборо- и машиностроительных заводов. Табл. 34.
Илл. 216. Библ. 19 назв *
eiVt 'Л*
Рецензент инж. Г. М. Ганевский
3-13-6
173-71

ВВЕДЕНИЕ
Современная измерительная техника является результатом
длительного развития измерительных средств и учения об
измерениях.
Возникновение первых измерительных средств относится к
глубокой древности. Развитие мер тесно связано с развитием
земледелия, торговли и строительства. Изучение древних египет-
ских пирамид показывает, что уже в то время техника измерений
находилась на сравнительно высоком уровне.
В течение тысячелетий средства и методы измерений медлен-
но совершенствовались. Только во второй половине XIX в., в
связи с быстрым развитием металлообрабатывающей промыш-
ленности, начался ускоренный прогресс измерительной техники.
В 1850 г. было организовано промышленное производство
штангенциркулей, а в 1867 г.— микрометров.
В конце XIX в. в машиностроении получили широкое распро-
странение нормальные калибры, применявшиеся в России при
производстве огнестрельного оружия еще в XVIII в. Вслед за
нормальными калибрами начали внедряться в производство пре-
дельные калибры.
В 1898 г. появились концевые меры длины, которые первона-
чально предназначались в качестве составных калибров для
проверки размеров деталей машин. Промышленное производство
наборов концевых мер длины было организовано фирмой
Иоганссон (Швеция) в 1911 г.
В 1890 г. были выпущены рычажные приборы — миниметры,
которые резко повысили точность производственных измерений,
В начале текущего столетия появились зубчатые и рычажно-
зубчатые приборы — индикаторы и микромеры с ценой деления
от 0,01 до 0,001 мм.
Дальнейшее развитие механических измерительных приборов
связано с созданием в 1937 г. пружинной измерительной голов-
ки — микрокатора с долемикронной ценой деления.
С двадцатых годов начинается быстрое развитие оптических
и оптико-механических приборов, разрабатывавшихся фирмой
Цейсс.
В 1920 г. этой фирмой были созданы оптиметр и инструмен-
тальный микроскоп. В 1923 г. был создан интерференционный
3

компаратор Кестерса, основанный на схеме интерферометра
Майкельсона, предложенной в 1892 г.
В 1925 г. появился резьбовой компаратор — микроскоп для
измерения элементов наружной резьбы, предшественник универ-
сального микроскопа, выпущенного в 1926 г. К 1925 г. отно-
сится также освоение производства оптических делительных
головок.
В 1926 г. была выпущена первая оптическая измерительная
машина, а с 1930 г. началось производство современных про-
екторов.
В 1946 г. инж. Уверским И. Т. (завод «Калибр») был создан
контактный интерферометр с переменной ценой деления 0,05—
0,2 мкм, являющийся до настоящего времени наиболее точным
контактным измерительным прибором.
В 1928 г. во Франции были созданы первые пневматические
измерительные приборы низкого давления с водяным маномет-
ром. В тридцатых годах в Австралии, США и Англии появились
пневматические приборы высокого давления с пружинными
манометрами.
В 1940 г. появились пневматические приборы с ротаметрами.
В 1945—1955 гг. в СССР были созданы дифференциальные
пневматические приборы высокого давления и разработаны ос-
новы их теории.
Начало развития электрифицированных измерительных при-
боров различных типов: электроконтактных датчиков, индуктив-
ных, фотоэлектрических и емкостных приборов относится к 30-м
годам. Дальнейшее развитие электрифицированных приборов
продолжается и в настоящее время.
На базе электрифицированных измерительных приборов
значительно расширились работы по автоматизации- контроля.
С 1937 г. стали выпускаться электроконтактные контрольно-
сортировочные автоматы, а с 1948 г.— многомерные и много-
диапазонные автоматы, основанные на дифференциальном
пневматическом методе измерения.
На базе пневматического и индуктивного методов измерений
в предвоенные годы стали создаваться приборы для контроля в
процессе обработки, применяемые в настоящее время на боль-
шинстве шлифовальных станков, используемых в серийном и
массовом производствах.
Основными направлениями дальнейшего развития конструи-
рования измерительных средств являются: повышение точности
за счет улучшения конструкций и использования новых физиче-
ских принципов (индуктивные, пневматические, интерференцион-
ные и другие приборы); повышение производительности контро-
ля за счет специализации, механизации и автоматизации
приборов; предупреждение (профилактика) появления брака в
производстве за счет разработки и внедрения средств активного
контроля, управляющих процессом обработки.
4

При выборе измерительных средств руководствуются эконо-
мическими требованиями: себестоимость контроля с учетом
амортизации измерительных средств, трудозатрат и ущерба,
наносимого погрешностями измерительных средств в результате
неправильной разбраковки деталей, должна быть минимальной.
Повышение точности измерений обычно связано с значитель-
ными материальными затратами. Поэтому для каждого практи-
ческого случая измерения может быть установлена допускаемая
погрешность, дальнейшее уменьшение которой экономически
нецелесообразно, так как эффект, получаемый от повышения
точности измерений, не оправдывает затраты. ГОСТ 7713—62,
устанавливающий основные определения по допускам и посад-
кам, указывает, что допускаемые отклонения размеров устанав-
ливаются для действительных размеров и отклонений, т. е. зна-
чений, содержащих допускаемые погрешности.
Значения допускаемых погрешностей устанавливаются в
зависимости от классов точности и степени важности этих раз-
меров в соответствии с существующими рекомендациями и
обычно согласовываются между изготовителем и заказчиком.
При конструировании измерительных средств, кроме техниче-
ских вопросов, связанных с выбором принципиальной схемы
механизма, обеспечения требующейся точности, производительно-
сти и надежности, должны решаться вопросы промышленной
эстетики, связанной с достижением целостности и выразительно-
сти форм изделия.
Решение этих вопросов на современном уровне требует
участия в процессе проектирования художника-конструктора
(дизайнера).
Работая в тесном творческом контакте с инженером, худож-
ник-конструктор заботится о том, чтобы прибор был не только
технически, но и эстетически совершенным.
Форма изделия в целом и отдельных его частей должна в
максимальной степени соответствовать функциональному назна-
чению изделия и учитывать восприятие ее человеком.
Функционально и конструктивно целесообразная целостность
формы — это не веяние моды, а необходимость, вызванная -
стремлением создать наиболее благоприятные условия для высо-
копроизводительного труда с исключением мешающих и отвле-
кающих внимание факторов.
Совершенствование измерительной техники влекло за собой
повышение требований к точности определения единицы длины.
В дореволюционной России существовали параллельно две
системы мер: основная — русская система мер (сажень, фунт,
ведро), утвержденная законом от 1835 г., и метрическая система
мер (метр, килограмм, литр).
Метрическая система мер была допущена в России после
присоединения ее к Международной метрической конвенции.
В 1889 г. на Генеральной конференции был утвержден междуна-
5

родный прототип метра и распределены государственные этало-
ны между странами — участницами конвенции. России, в резуль-
тате жеребьевки, достался государственный (основной) эталон
метра № 28 и в качестве эталона-свидетеля № 11 (эталон-
свидетель предназначался для контроля неизменности государ-
ственного эталона; через него осуществлялось сличение государ-
ственного эталона с эталоном Международного бюро мер и
весов).
Эталоны метров изготовлены из платиново-иридиевого
сплава, обладающего высокой твердостью, сопротивляемостью
коррозии и стабильностью размеров.
Эталоны метров имеют Х-образное поперечное сечение раз-
мером 20 X 20 мм. Длина эталонов равна 1020 мм.
Х-образное сечение эталонов выбрано из соображений повы-
шения жесткости и обеспечения возможности нанесения штрихов
на нейтральной плоскости. Штрихи нанесены на обоих концах
стержня на расстоянии 1 м один от другого.
Метр, как основная единица длины, впервые был принят во
Франции в 1791 г. Длина метра была связана с естественным
эталоном — размерами земного шара и первоначально прирав-
нивалась одной десятимиллионной части четверти парижского
меридиана. В 1792 г. был изготовлен первый эталон метра —
концевая мера в виде платинового бруска сечением 25 X 4 мм.
Повторные более точные измерения дуги парижского
меридиана показали, что эталон метра несколько короче теоре-
тического метра. Сложность измерения дуги меридиана и неиз-
бежность расхождения повторных результатов измерения при-
вели к решению отказаться от естественного эталона метра и
принять в качестве эталона длины изготовленный эталон метра.
В дальнейшем в качестве международного прототипа метра был
принят штриховой эталон метра № 6 Х-образного сечения.
В результате дальнейших поисков естественного эталона
длины Ж. Бабине в 1829 г. предложил использовать в качестве
эталона длину волны света. Первое определение метра в длинах
волны красной линии спектра кадмия было произведено Майкель-
соном и Бенуа еще в 1893 г.
Исходя из необходимости повышения точности и установле-
ния естественного неразрушаемого и неизменного эталона еди-
ницы длины, Одиннадцатая Генеральная конференция по мерам
и весам в 1960 г. приняла новое определение метра: метр — есть
длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения,
соответствующего оранжевой линии спектра криптона 86.
Погрешность воспроизведения метра в длинах световых волн
не превышает 0,002—0,003 мкм, в то время как погрешность вос-
произведения штрихового прототипа метра достигает 0,1 —
0,2 мкм.
Преимуществом нового эталона является также возможность
его воспроизведения в метрологических лабораториях.
6

Совершенствование измерительных средств и эталонов про-
должается и в настоящее время. Более совершенные приборы
вытесняют устаревшие менее точные и малопроизводительные.
Большое значение для обеспечения необходимой точности
измерений имеет разработка теоретических основ выбора изме-
рительных средств в зависимости от точности проверяемых
объектов.
С этой целью для обеспечения качества продукции машино-
строения были введены обязательные нормы точности и государ-
ственная поверка измерительных средств, исключающие возмож-
ность появления брака по вине приборов.
Для поддержания уровня измерительной техники на должной
высоте и обеспечения качества выпускаемой продукции необхо-
димы квалифицированные кадры специалистов, подготавливае-
мых институтами и техникумами.
В данном учебнике изложены основы технических измерений,
конструкций, методов поверки и правил эксплуатации основных
типов измерительных средств, а также методов их расчета.

Глава I
ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
§ 1.	ОСНОВНЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ
Измерение размеров в машиностроении основано на практи-
ческом приложении основных положений метрологии—учения о
единицах, мерах и методах измерений.
Основными проблемами, которыми занимается метрология,
являются:
1.	Установление единиц измерений и воспроизведение их в
виде эталонов.
2.	Разработка методов измерений.
3.	Анализ точности методов измерений, исследование и
устранение причин, вызывающих погрешности измерений.
Измерением называется сумма операций, выполняемых с по-
мощью средств измерения, с целью определения числового
значения размера, характеризующего объект измерения.
На производстве преимущественно приходится встречаться
не с измерениями, а с контролем.
Контролем называется определение соответствия деталей тех-
ническим условиям и заданному допуску, как правило, без опре-
деления числовых значений размера (например, контроль
калибрами).
Различают следующие основные понятия размера.
Номинальное значение размера — основной размер, опреде-
ленный исходя из функционального назначения детали и
служащий началом отсчета отклонений.
Верным (истинным) значением размера называется значение
размера, свободное от погрешностей измерений.
Действительное значение размера — это значение, полученное
в результате измерения с допускаемой погрешностью.
Точное значение размера — это значение, полученное с наи-
высшей практически достижимой точностью — метрологической
точностью.
Приближенное значение размера — это значение, полученное
с погрешностью, большей допускаемой, и требующее уточнения.
Погрешностью (ошибкой) измерения называется разность
между полученным при измерении значением размера и его
истинным значением.
8

Так как истинное значение измеряемой величины неизвест-
но, то оно заменяется ее точным или действительным зна-
чением.
Погрешность прибора может быть также выражена в долях
или процентах значения измеряемой величины. В этом случае
она называется относительной погрешностью.
Поправка — это величина, которая должна быть алгебраиче-
ски прибавлена к показанию прибора, чтобы получить действи-
тельное значение измеряемого размера. Численно поправка
равна погрешности, взятой с обратным знаком.
Меры и измерительные приборы всегда имеют погрешности,
которые изменяются с течением времени в результате износа или
старения измерительных средств. Поэтому меры и приборы дол-
жны периодически поверяться.
Поверкой называется процесс определения погрешностей и
соответствия мер и измерительных приборов техническим
требованиям.
Процесс нанесения отметок на шкалу или определения зна-
чений измеряемой величины, соответствующих ранее нанесен-
ным условным отметкам, называется градуировкой. Градуиров-
ке подвергаются преимущественно пневматические и электри-
ческие приборы, имеющие регулируемое передаточное отношение
или неравномерные шкалы.
Оптико-механические лабораторные приборы периодически
требуют квалифицированного обслуживания специалистами с
целью устранения появляющихся дефектов. Процесс выявления
дефектов, их устранения, регулировки и поверки (аттестации)
исправленного прибора называется юстировкой. Юстировку осу-
ществляют инспектор-юстировщик, выявляющий дефекты и
осуществляющий поверку исправленного прибора, и механик-
юстировщик, устраняющий дефекты.
§ 2.	КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
СРЕДСТВ
Методы измерений
В результате измерения определяют числовое значение
измеряемой величины, равное отношению измеряемой величины
к единице измерения.
В зависимости от конкретных условий, применяемых измери-
тельных средств и приемов их использования измерения могут
производиться различными способами или методами. С точки
зрения общих приемов получения результатов измерения разли-
чают измерения прямые и косвенные.
При прямых измерениях искомая величина определяется не-
посредственно показаниями прибора. К прямым измерениям
9

относятся измерения длин штангенинструментом, микрометрами,
измерение углов — угломерами и др.
При косвенных измерениях искомая величина (размер или
отклонение) определяется по результатам прямых измерений
одной или нескольких величин, связанных с искомой определен-
ной зависимостью.
Примером косвенных измерений могут служить тригономет-
рические измерения углов по двум катетам, по катету и гипоте-
нузе и др.
Прямые измерения более просты и сразу приводят к резуль-
тату измерения, поэтому они имеют преимущественное распро-
странение в машиностроении.
Однако в ряде случаев прямые измерения не могут быть
осуществлены, например, при измерении штангенциркулем рас-
стояния между осями отверстий или уступают по точности кос-
венным измерениям, как это имеет место при измерении углов
угломерами, погрешности которых в десятки раз превышают
погрешности синусных линеек.
Каждое измерение может производиться абсолютным или
относительным методом.
При абсолютном методе весь измеряемый размер определя-
ется непосредственно по показаниям прибора.
Относительный (сравнительный) метод измерения непосред-
ственно дает только отклонение размера от установочной меры
или образца, по которым прибор был установлен на ноль. Опре-
деление размера в этом случае производится алгебраическим
суммированием размера установочной меры и показаний прибора
при измерении.
Приборы для относительных измерений требуют дополнитель-
ной затраты времени для предварительной настройки прибора по
установочной мере, что существенно снижает производительность
измерений при небольших партиях проверяемых деталей. Сни-
жение производительности становится несущественным, если
после настройки прибором производят большое число измере-
ний.
Приборы для относительных измерений, как правило, поз-
воляют получить более высокую точность, а при измерении
больших партий деталей и более высокую производительность
контроля, благодаря удобству отсчета отклонений размера по
шкале прибора.
Кроме того, методы измерения делятся на комплексные и
дифференцированные.
Комплексный метод измерения заключается в сопоставлении
действительного контура проверяемого объекта с его предель-
ными контурами, определяемыми величинами и расположением
полей допусков отдельных элементов этого объекта. Комплекс-
ный метод измерения обеспечивает проверку накопленных по-
грешностей взаимосвязанных элементов объекта, ограниченных
ю

суммарным допуском. Этот метод измерения является наиболее
надежным с точки зрения обеспечения взаимозаменяемости и
обычно осуществляется проходными калибрами, сконструиро-
ванными по принципу подобия.
Примером комплексного метода измерения может служить
проверка резьбы гайки проходной резьбовой пробкой.
Дифференцированный метод измерения сводится к независи-
мой проверке каждого элемента отдельно. Этот метод не может
непосредственно гарантировать взаимозаменяемости изделий.
Например, при дифференцированной проверке среднего диамет-
ра, шага и половины угла профиля резьбы необходимо дополни-
тельно подсчитать приведенный средний диаметр резьбы,
включающий отклонения перечисленных выше элементов резьбы,
и убедиться, что он находится в заданных пределах.
Комплексный метод измерения применяется преимущественно
при проверке изделий, а дифференцированный метод — при
проверке инструментов и при выявлении причин размерного
брака изделий.
При проверке изделий предельными калибрами обычно соче-
таются комплексные и дифференцированные методы измерений.
Каждый из перечисленных выше методов измерения может осу-
ществляться контактным или бесконтактным способом.
Контактный метод измерения осуществляется путем непо-
средственного соприкосновения измерительных поверхностей
прибора или инструмента с поверхностью контролируемого
объекта.
Бесконтактный метод измерения характеризуется отсутстви-
ем измерительного контакта с проверяемым объектом (например,
при проекционном или пневматическом методе измерения).
Измерительные средства
Измерительные средства, применяемые в металлообрабаты-
вающей промышленности, можно разделить на три основные
группы: меры, калибры и универсальные инструменты и при-
боры.
Мерами называются средства измерения, служащие для вос-
произведения одного или нескольких известных значений данной
величины.
Калибрами называются меры, служащие для проверки пра-
вильности размеров, форм и взаимного расположения частей
изделия. Калибры являются одними из наиболее распространен-
ных измерительных средств.
Универсальные инструменты и приборы служат для опреде-
ления значений измеряемой величины.
Они различаются по конструктивным признакам, по целевому
назначению, по степени механизации, пределам измерения, цене
деления и прочим показателям.
ы

По конструктивным признакам универсальные инструменты
и приборы делятся на:
1)	штриховые инструменты, снабженные нониусом (штанген-
инструменты и универсальные угломеры);
2)	микрометрические инструменты, основанные на приме-
нении микропар (микрометры, микрометрические нутромеры,
глубиномеры и др.);
3)	рычажно-механические приборы, которые подразделяются
на:
а)	собственно рычажные приборы (миниметры и др.);
б)	зубчатые приборы (индикаторы часового типа и др.);
в)	рычажно-зубчатые приборы (микромеры и др.);
г)	приборы с пружинной передачей (микрокаторы и др.);
4)	рычажно-оптические приборы (оптиметры и др.);
5)	оптические приборы (длиномеры, интерферометры, проек-
торы и др.);
6)	пневматические приборы с манометром и ротаметром;
7)	электрифицированные приборы (индуктивные, емкостные,
фотоэлектрические и другие).
По числу одновременно проверяемых размеров приборы
разделяются на одномерные и многомерные.
По установившейся на производстве терминологии простей-
шие измерительные средства — калибры, линейки, штангенин-
струмент и микрометрический инструмент — именуются
измерительным инструментом.
§ 3.	ОСНОВНЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИБОРОВ
Приборы для линейных и угловых измерений характеризуют-
ся следующими метрологическими показателями: ценой деления,
пределом измерения по шкале, пределом измерения прибора, из-
мерительным усилием и погрешностью показаний. Для полной
характеристики прибора необходимо еще знать интервал деле-
ния шкалы, передаточное отношение, точность отсчета и неста-
бильность показаний.
Одним из основных конструктивных элементов приборов яв-
ляется шкала. Шкалой называется совокупность ряда отметок
(штрихов) и проставленных у некоторых из них чисел отсчета,
соответствующих значениям или отклонениям измеряемой вели-
чины.
В настоящее время созданы приборы с непосредственным
цифровым отсчетом результатов измерений. У этих приборов
шкала заменена цифровым табло, на котором появляется резуль-
тат измерения.
На рис. 1 показаны примеры выполнения шкал. Расстояние а
между серединами двух соседних отметок (штрихов) шкалы
называется интервалом деления (или просто делением).
12

20	10	0 + 10	20
а)
40	30 20	10	0	10	20+30
hlllhlllllllllllllllllllllllhlllllllll
ю 5	~	о	+	5	10
lililililililililihlihlililililililihl
Рис. 1. Шкалы измерительных прибо-
ров
Для большинства приборов интервал деления — постоянная
величина на всей длине шкалы. Такие шкалы называются
равномерными.
Неравномерные шкалы свойственны некоторым пневматиче-
ским измерительным приборам, у которых интервалы делений на
различных участках шкалы не равны между собой. Неравномер-
ность шкалы характеризуется
коэффициентом неравномерно-
сти, равным отношению наи-
большего деления шкалы к
наименьшему.
Интервалы делений шкал
измерительных приборов вы-
бираются в пределах 0,9—
2,5 мм. При таких интервалах
делений обеспечивается наи-
лучший результат глазомерной
оценки долей деления при рас-
положении стрелки (указате-
ля) прибора между штрихами
шкалы.
Значение измеряемой вели-
чины, соответствующее одному
делению шкалы, называется
ценой деления (с). Цена деления, как правило, не должна быть
меньше погрешности показаний прибора.
По ГОСТу 5365—57 цена деления прибора должна быть
кратной цифрам 1, 2 или 5. Шкалы с ценой деления, кратной 1,
обычно выполняются по типу рис. 1,а, кратной 2 — по типу
рис. 1, б и кратной 5 — по типу рис. 1, в.
Ширина штрихов шкал выбирается в пределах 0,1—0,2 мм.
Разность ширин штрихов в пределах одной шкалы не должна
быть больше 0,05 мм. Длина коротких штрихов принимается
равной 2—2,5 интервала деления, а длинных — 3—3,5 интервала.
Ширина конца стрелки, располагающегося над штрихами
шкалы, не должна быть больше ширины штрихов. Конец
стрелки должен перекрывать 0,3—0,8 длины коротких штрихов
шкалы.
Значение измеряемой величины, соответствующее всей
шкале прибора, называется пределом измереня по шкале при-
бора.
С пределами измерения по шкале не следует смешивать пре-
делы измерения прибора.
Пределами измерения прибора называется наибольшая и
наименьшая величины, которые могут быть измерены при-
бором.
Например, микрометр с пределом измерения 50—75 мм имеет
предел измерения по шкале 25 мм. Для индикаторов, микроме-
13

Рис. 2. Параллакс при отсчете
ров и других приборов, предназначенных для относительных
измерений на стойках со столиками, пределы измерения высот
определяются высотой стойки, а диаметров — вылетом кронштей-
на, в котором крепится прибор. В таких случаях обычно указы-
вают отдельно предел измерения диаметров и высот.
Перемещение измерительного стержня прибора передается
стрелке через увеличивающий передаточный механизм.
Свойство прибора реагировать на изменения измеряемой ве-
личины называется чувствительностью прибора. Чувствитель-
ность прибора оценивается пере-
даточным отношением.
Отношение линейного или уг-
лового перемещения стрелки
(указателя) к изменению разме-
ра, вызвавшему это перемещение,
называется передаточным отно-
шением прибора (/). Оно числен-
но равно отношению интервала
деления к цене деления, т. е.
а
I = —.
с
Наименьшее изменение значе-
ния измеряемой величины, спо-
собное вызвать малейшее заметное изменение показаний прибо-
ра, называется порогом чувствительности или разрешающей спо-
собностью прибора.
Порог чувствительности прибора является решающим факто-
ром при выборе измерительных средств для непрерывных
измерений малых значений проверяемых величин (например при
проверке биения).
Если стрелка прибора при точных измерениях останавли-
вается между штрихами шкалы, то отсчет производится глазо-
мерной оценкой дробной части деления, пройденного стрелкой.
Точностью отсчета называется точность, достигаемая при от-
счете по шкале прибора. Точность отсчета зависит от качества
штрихов шкалы, толщины стрелки (указателя), расстояния
между шкалой и стрелкой, освещенности шкалы и квалификации
контролера. Наиболее благоприятная для точного отсчета шири-
на штрихов шкалы равна 0,1 интервала деления.
Параллаксом (6) называется кажущееся смещение указате-
ля относительно штрихов шкалы (рис. 2) при наблюдении в
направлении, неперпендикулярном плоскости шкалы. Погрешно-
сти отсчета, вызываемые параллаксом, особенно ощутительно
проявляются у штангенциркулей и часто превосходят величину
отсчета по нониусу. Погрешность параллакса, согласно обозна-
чениям, принятым на рис. 2, будет равна 6 = h tg ср.
Для уменьшения погрешности от параллакса расстояние
между отсчетным индексом и шкалой должно быть минималь-
14

ным, а отсчет следует производить при наблюдении перпендику-
лярно плоскости шкалы.
При многократном измерении одного размера вследствие
несовершенства механизма прибора — наличия в нем зазоров,
трения, и деформаций — повторные показания прибора могут не
совпадать.
Наибольшая разность между показаниями прибора при мно-
гократном измерении одной и той же величины при неизменных
внешних условиях называется вариацией показаний.
Погрешность показаний (Д) прибора — есть разность между
показанием прибора и действительным значением измеряемой
величины.
Измерительным усилием (Р) называется сила, создаваемая
прибором и действующая на измеряемую поверхность в направ-
лении линии измерения.
Измерительное усилие обычно создается пружинами, дефор-
мации и усилия которых изменяются в зависимости от переме-
щения измерительного стержня прибора.
Разность между наибольшим и наименьшим значениями из-
мерительного усилия при однонаправленном изменении значе-
ний измеряемой величины называется колебанием измерительно-
го усилия. Изменение измерительного усилия в момент перемены
направления изменения значений измеряемой величины назы-
вается перепадом измерительного усилия.
§ 4.	ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИИ
Погрешность измерения является результатом суммарного
действия элементарных ошибок, вызываемых различными причи-
нами. В зависимости от причин элементарные ошибки делятся
на следующие группы:
Инструментальные ошибки (погрешность собственно измери-
тельного прибора), причиной которых являются погрешности
изготовления и юстировки прибора, а также несовершенство его
принципиальной схемы (ошибки схемы механизма).
Ошибки схемы измерения являются результатом выбранной
для измерения схемы базирования и условий проведения изме-
рений, не исключающих влияние известных источников ошибок
(например, при измерении диаметра цилиндрической детали по
двум взаимно перпендикулярным направлениям, вместо непре-
рывного измерения при повороте детали на 180°, ошибка может
достигать половины овальности детали).
Внешние ошибки возникают от влияния внешней среды, на-
пример, от изменения температуры, вибраций и т. п.
Ошибки объекта определяются технической характеристикой
объекта измерения — отклонениями формы, шероховатостью по-
верхности, жесткостью, изменением размеров в результате
старения и т. п.
15-

Личные (субъективные) ошибки вызываются ограниченными
возможностями зрения контролера при отсчете по шкалам с
оценкой долей деления, при субъективных измерениях (напри-
мер, оценке световой щели) и др.
Субъективные ошибки зависят от опытности и остроты
зрения контролера, а также от нормы времени на контрольную
операцию.
Суммарная погрешность измерения в основном составляется
из:
1)	погрешностей показаний прибора;
2)	погрешностей концевых мер или установочных образцов;
3)	погрешностей, вызываемых отклонением температуры
изделия и измерительного средства от нормальной температуры;
4)	погрешностей, вызываемых измерительным усилием
прибора.
Погрешности прибора объясняются неточным выполнением
отдельных деталей его механизма, зазорами и силами трения в
его кинематических парах и в ряде случаев несовершенством
схемы прибора, приводящей к нарушению пропорциональности
перемещения измерительного стержня и стрелки (например, у
рычажно-зубчатых индикаторов). Погрешности прибора чаще
всего определяют путем проверки по концевым мерам. Для
стандартизованных приборов предельные погрешности, при кото-
рых приборы могут быть допущены к эксплуатации, указывают-
ся в стандартах и инструкциях Комитета Стандартов, мер и
измерительных приборов при Совете Министров СССР. Примене-
ние на производстве приборов с погрешностями, превышающими
указанные в стандартах или инструкциях, категорически запре-
щается, так как это может повлечь за собой материальный
ущерб, нарушение взаимозаменяемости, а в ряде случаев и бо-
лее серьезные последствия.
Погрешности концевых мер или установочных образцов дру-
гой формы входят в суммарную погрешность только в случае их
применения при относительных измерениях.
Температурные погрешности пропорциональны измеряемым
размерам, отклонениям температуры и разности коэффициентов
линейного расширения материалов измерительных средств и
проверяемых объектов.
Уменьшение температурных погрешностей возможно несколь-
кими способами: проведением измерений при температуре, близ-
кой к нормальной, выравниванием температуры проверяемого
изделия и прибора, внесением поправки в результаты измерения.
Температурная погрешность подсчитывается по формуле
Д/ = /[ai(6—20)—а2(^ —20)] ,
где А/ — погрешность измерения;
/ — номинальный размер;
16

ai и «2 — коэффициенты линейного расширения материалов
измеряемого объекта и измерительного средства;
и t° — температуры измеряемого объекта и измерительного
средства.
Погрешности от измерительного усилия вызываются кон-
тактными деформациями измеряемой поверхности изделия в ме-
сте соприкосновения с измерительным наконечником, деформа-
циями изделия и деформациями скобы или стойки измерителя.
Измерительное усилие может быть источником существенных
погрешностей, если при измерении тонкостенных легкодеформи-
руемых деталей настройку прибора на размер производить по
концевым мерам длины. Для уменьшения погрешностей необхо-
димо вносить поправку, определенную опытным путем, или на-
страивать прибор по аттестованной образцовой детали (в послед-
нем случае деформации при настройке и измерении будут
одинаковыми и взаимно компенсируются).
При измерении жестких деталей погрешности измерений
возникают в основном из-за колебаний и перепада измеритель-
ного усилия, вызывающих изменение контактных деформаций и
деформации стойки или скобы прибора. В конструкциях прибора
всегда стремятся обеспечить постоянное измерительное усилие.
Контактные деформации для случая измерений плоских
стальных деталей сферическим измерительным наконечником
могут быть определены по формуле
3 Г D2
Дл = 0,436
где Дх — величина контактной деформации в мкм\
Р — измерительное усилие в н\
г — радиус измерительного наконечника в мм\
k — коэффициент, зависящий от материала измерительного
наконечника: для наконечника из стали k = 1, из ко-
рунда k = 0,86, из твердого сплава k = 0,81.
При измерении больших штриховых и концевых мер, а также
при установке по ним измерительных машин и других приборов
следует учитывать деформации мер под действием собственного
веса. При измерениях меры укладываются на две опоры.
Для обеспечения параллельности измерительных поверхно-
стей больших мер опоры следует располагать на расстоянии
0,2113/ от ее концов (/ — длина меры). Наименьшее изменение
размера между штрихами, нанесенными на нейтральной плос-
кости меры, наблюдается при расположении опор на расстоянии
0,2203/ от концов меры. Наименьшее отклонение от прямолиней-
ности поверочных линеек достигается при установке опор на
расстоянии 0,2232 I от концов.
Существенные погрешности измерения получаются вслед-
ствие нерационального расположения линии измерения и линии

отсчета по шкале инструмента или прибора. Эти погрешности
возникают в результате перекосов измерительных органов при-
бора в связи с наличием зазоров в направляющих и отклонением
их от прямолинейности.
На рис. 3 показан штангенциркуль с перекошенной рамкой.
Перекос рамки изменяет расстояние между измерительными
губками: при установке штангенциркуля на размер а расстоя-
ния между губками штангенциркуля получаются равными b
(меньше а) или с (больше а). Очевидно, что возникающая
погрешность
Д = с—a = Zcp.
При I = 0 погрешность тоже равна нулю, т. е. Д = 0.
Поэтому при конструи-
ровании измерительных
средств шкалы следует
располагать последова-
тельно на одной прямой с
измеряемым объектом
(принцип Аббе).
По закономерности по-
явления погрешности де-
лятся на систематические,
случайные и грубые.
Систематическими по-
грешностями называются
погрешности постоянные
или изменяющиеся по
определенному закону.
Примерами систематиче-
ских погрешностей являются погрешности нанесения делений на
точных шкалах, погрешности шага микрометрического винта
микрометра и др. Систематические погрешности изучаются опыт-
ным путем и записываются в виде поправок в аттестатах, прила-
гаемых к приборам или мерам. Для исключения систематической
погрешности в результат измерения необходимо внести поправку
по аттестату.
Случайными погрешностями называются погрешности, пере-
менные по величине и знаку. Случайные погрешности проявляют-
ся в различных показаниях (в пределах норм точности) при-
бора при многократном измерении одного и того же раз-
мера.
Случайные погрешности вызываются зазорами и силами тре-
ния в соединениях деталей механизма прибора, погрешностями
отсчета по шкале долей делений, погрешностями положения
объекта измерения и другими причинами. Частота появления
тех или иных значений случайных погрешностей определяется их
вероятностями.
18,
о с

Грубыми называются погрешности, случайные по закономер-
ности появления, приводящие к явным искажениям результатов
измерений. Примерами грубых погрешностей могут служить
неправильный отсчет по шкале прибора, ошибка в составлении
блока мер, неправильная установка изделия при измерении
и т. п. Результаты измерений с грубыми погрешностями подле-
жат безусловному исключению из ряда измерений, так как они
дают неверное представление о размере.
Систематические погрешности отдельных приборов при рас-
смотрении множества однотипных приборов приобретают
характер случайных погрешностей. Например, погрешности
шага винта микрометра являются систематическими погрешно-
стями для данного микрометра, но, рассматривая 100 микромет-
ров, винты которых нарезаны на различных станках, нетрудно
убедиться, что погрешности шага у различных микрометрических
винтов различны по величине и знаку, т. е. носят случайный
характер.
При производственных измерениях почти всегда может быть
выбран прибор, погрешности которого не превышают допусти-
мых погрешностей для данных измерений.
Однако при лабораторных измерениях часто предъявляются
столь высокие требования к точности измерений, что ни один из
имеющихся в наличии приборов не удовлетворяет этим требо-
ваниям. В этом случае необходимо вносить в результаты изме-
рения поправки, исключающие погрешность. Это легко осу-
ществить в отношении систематических погрешностей при
наличии аттестата на прибор. Но случайная погрешность, вели-
чина и знак которой при данном измерении неопределенны, не
может быть исключена подобным образом.
Изучение свойств случайных погрешностей позволило разра-
ботать способы, обеспечивающие возможность получения из
ряда измерений результатов, почти свободных от случайных
погрешностей.
Основные свойства случайных погрешностей определяются
следующими правилами.
1.	Равные по абсолютной величине положительные и отрица-
тельные случайные погрешности равновероятны.
2.	Большие по абсолютной величине погрешности встре-
чаются реже малых погрешностей.
3.	С увеличением числа измерений среднее арифметическое
из случайных погрешностей данного ряда стремится к нулю.
4.	Для каждого метода измерения случайные погрешности не
превосходят определенной величины. Погрешности, превосходя-
щие эту величину, являются грубыми.
На основании первого и третьего правил можно сделать
заключение, что наиболее достоверное значение измеряемого
размера при многократном измерении есть среднее арифметиче-
ское из полученных результатов.
2*	19

Основной характеристикой случайных погрешностей, опреде-
ляющей также предельную погрешность, является средняя
квадратическая погрешность, определяемая по формуле
а = 1 /Aj2+A2 + --- 4-Дп
“ ?	N— 1
где — погрешность отдельного измерения;
N — число измерений данного ряда.
Погрешность отдельного измерения определяется как раз-
ность между результатом отдельного измерения и средним
арифметическим из результатов измерения.
Предельная погрешность Дцт данного метода измерения рав-
на утроенной средней квадратической погрешности, т. е.
Дцт= ± За.
Предельная погрешность определяет область возможных зна-
чений случайных погрешностей. Последние, превышающие пре-
дельную погрешность, относятся к грубым погрешностям, и эти
результаты измерений исключаются из ряда.
Средняя квадратическая и предельная погрешности опреде-
ляют точность отдельного измерения данного ряда.
Предельная погрешность Л4ит среднего арифметического из
ряда измерений определяется формулой
ЛЛ____L
Мит-±
Чем больше будет число измерений, тем меньше будет пре-
дельная погрешность среднего арифметического.
Предельная погрешность среднего арифметического является
предельной погрешностью аттестации размера путем многократ-
ных измерений, к которым прибегают при недостаточной точно-
сти используемых средств измерения.
Формула предельной погрешности среднего арифметического,
как и другие формулы определения случайных погрешностей,
справедлива только при условии отсутствия в результатах изме-
рений систематических погрешностей.
Систематические погрешности, например, вызванные ошиб-
ками в нанесении шкалы прибора, отклонением температуры или
погрешностью применяемой установочной меры, не могут быть
уменьшены увеличением числа измерений. Они полностью пере-
носятся на погрешность среднего арифметического.
Распределение случайных погрешностей, как правило, под-
чиняется нормальному закону (закону Гаусса), определяемому
уравнением
1 - —
У =---7=-е 2а2,
а V 2л
где е ~ 2,7183 — основание натуральных логарифмов.
20

На рис. 4 показаны две кривые 1 и 2 нормального закона
распределения с разными значениями параметра- о. По оси
абсцисс отложены погрешности, а по оси ординат — соответ-
ствующие им частоты. Площадь, ограниченная кривой и осью
абсцисс, всегда принимается равной единице в выбранном мас-
штабе изображения. Поэтому площади, ограниченные обеими
кривыми, должны быть равны.
Рис. 4. Кривые нормального рас-
пределения
Нетрудно убедиться, что любая
кривая нормального распреде-
ления соответствует основным
свойствам случайных ошибок
за исключением четвертого
правила (кривая распределе-
Рис. 5. Нормальное распределе-
ние
ния уходит в бесконечность). Выполнение четвертого правила
обеспечивается введением дополнительного понятия о предель-
ной погрешности. В пределах Дцт = ±Зег всегда располагается
0,997 всей площади, ограничиваемой кривой, т. е. вероятность
получения погрешностей, выходящих за пределы ± Зег, равна
0,003 или 0,3%. В общем случае, вероятность получения откло-
нений в пределах интервала значений от Д1 до Д2 (рис. 5) опре-
деляется величиной площади кривой в заданном интервале (за-
штрихованный участок). Для вычисления этой площади состав-
лены специальные таблицы Ф(з) (функция Лапласа), в которых
указана площадь кривой нормального распределения в интер-
вале от 0 до любого практически возможного значения откло-
нения — (табл. 1).
и
Площадь кривой в интервале от Ai до Д2 определяется раз-
ностью табличных значений:
£ = ф Л2 =-*Ц —ф	=-^-У
\ о /	\ в J
Пусть, например, требуется определить относительное коли-
чество случайных ошибок, абсолютная величина которых нахо-
дится в пределах от 4 до 6 мкм, если о = 2 мкм. Определяем
4	6
значения аргумента Z\ =— = 2 и z2 =— =3.
21

Таблица 1
Значения функций Гаусса [Ф'(?)] и Лапласа [Ф(г]]
	Ф'(2)	Ф(2)	Z	Ф'(2)	Ф(2)		Ф'(2)	Ф(2)
0	0,3989	0	1,3	0,1714	0,4032	2,6	0,0136	0,4953
0,1	0,3970	0,0398	1,4	0,1497	0,4192	2,7	0,0104	0,4965
0,2	0,3910	0,0793	1,5	0,1295	0,4332	2,8	0,0079	0,4974
0,3	0,3814	0,1179	1,6	0,1109	0,4452	2,9	0,0060	0,4981
0,4	0,3683	0,1554	1,7	0,0940	0,4554	3,0	0,0044	0,49865
0,5	0,3521	0,1915	1,8	0,0790	0,4641	3,1	0,0033	0,49903
0,6	0,3332	0,2257	1,9	0,0656	0,4713	3,2	0,0024	0,49931
0,7	0,3123	0,2580	2,0	0,0540	0,4772	3,3	0,0017	0,49952
0,8	0,2897	0,2881	2,1	0,0440	0,4821	3,4	0,0012	0,49966
0,9	0,2661	0,3169	2,2	0,0355	0,4861	3,5	0,0009	0,49977
1,0	0,2420	0,3413	2,3	0,0283	0,4893	4,0	0,00015	0,499968
1,1	0,2179	0,3643	2,4	0,0224	0,4918	4,5	0,00002	0,499997
1,2	0,1942	0,3849	2,5	0,0175	0,4938	5,0	0,000002	0,4999997
Так как закон нормального распределения симметри-
чен, то
S = 2 [Ф (z2) — Ф (ZJ] = 2 (0,49865—0,4772) -0,043
или
5^4,3%.
Погрешности измерений являются результатом суммарного
воздействия ряда случайных погрешностей, вызываемых разны-
ми причинами. Для случайных независимых погрешностей спра-
ведливо равенство
^сум =	<?? "Г 02 + 03,
где Oci/jw — средняя квадратическая погрешность метода из-
мерения;
01, 02 и оз — составляющие средние квадратические погрешно-
сти от несоблюдения температурного режима,
отклонений размера установочной меры и соб-
ственных погрешностей прибора.
Предельная суммарная погрешность метода измерения опре-
деляется формулой,
дум = ± Зосуж = ± |/ДпШ1 + ДиШ2 + Диш8,
где Дишс — предельная суммарная погрешность изме-
рения;
Дитр Дит2 и Дит3—составляющие предельные погрешности.
22

Если одинаковые измерения проводятся разными приборами
в различных температурных условиях с применением в каждом
случае иных установочных мер, то все составляющие погрешно-
сти носят случайный характер. Если же при измерениях поль-
зуются одной установочной мерой, то ее погрешность входит во
все результаты измерений с одинаковой величиной и знаком,
т. е. как систематическая погрешность. Следовательно, сколько
бы измерений ни производилось, погрешность меры остается
постоянной (систематической) и ее влияние на среднее арифме-
тическое сохранится в полной мере. Это положение справедливо
и по отношению к температурной составляющей погрешности.
Следует отметить, что погрешность установочной меры, в
свою очередь, является суммарной погрешностью, определяемой
аналогичными составляющими.
На практике часто применяются косвенные измерения, при
которых искомый результат и является функцией нескольких
независимых результатов измерений х, у, г,
u = f(x, у, z, ...).
К аналогичной зависимости мы приходим и при анализе точ-
ности механизмов приборов. В этих случаях погрешности функ-
ции и приближенно определяют по следующим формулам:
1.	Систематическая погрешность
= +_^@+... (1)
дх ду дг
2. Средняя квадратическая случайная погрешность
3. Суммарная предельная случайная погрешность
4. Суммарная предельная погрешность 2 с учетом системати-
ческих и случайных составляющих
X = ®и ± Alim U.	(4)
где 0и, 0Х, ©у и 0Z —систематические погрешности функ-
ции и и ее аргументов (результатов
измерений);
Ou, Ох, оу и orz— средние квадратические случайные
погрешности функции и ее аргу-
ментов;
Alim и, Аиш х, Ант у и Aiim z — предельные случайные погрешности
	функции и ее аргументов;
ди дх	ди	ди	« 	 и	частные производные функции w ду	дг (коэффициенты передачи).
23

§ 5. ОБРАБОТКА РЯДА ИЗМЕРЕНИЙ
Обработка ряда измерений имеет целью получение наиболее
достоверного результата с оценкой его точности. При обработке
ряда измерений вычисляется средний арифметический размер,
средняя квадратическая погрешность, предельная погрешность и
предельная погрешность среднего арифметического. Обработку
ряда поясним на конкретном примере.
Пусть в результате многократных измерений одним методом
получены показания прибора, приведенные в первой графе
табл. 2 в порядке возрастания размеров. Во второй графе указа-
но число измерений с одинаковыми результатами (такая группи-
ровка результатов измерений в таблице значительно облегчает
Таблица 2
Математическая обработка ряда измерений
Показания прибора х. в мкм	Число одина- ковых показа- ний п	Xz—х0 (*о=70)	х0)		n(Xz—Хо)8
65	2	—5	—10	25	50
67	6	—3	— 18	9	54
68	12	—2	—24	4	48
69	16	—1	— 16	1	16
70	23	—	—	—	—
71	18	1	18	1	18
72	12	2	24	4	48
73	8	3	24	9	72
74	3	4	12	16	48
Сумма	100	—	10	—	354
их математическую обработку). Среднее арифметическое х из
результатов измерений может быть определено по общеизвест-
ной формуле
— Snx
Х =-----,
У
где х — результат измерения;
п — число измерений с данным результатом;
N — общее число измерений.
Однако вычисления можно значительно упростить, если вы-
брать произвольное число %о, близкое к х, и определить среднее
арифметическое по формуле
Хо)
Л - Лп	•
U У
Значения разностей Xi — xQ записываются в третьей графе
таблицы, а в четвертой — произведение разности на число одина-
24

ковых результатов измерений n(Xi— xQ). Под столбцом записы-
вается сумма этих произведений.
В результате получаем х = 70 +	= 70,1 jhkjw.
В пятой графе таблицы записываются квадраты разностей
(хг-— х0)2, а в шестой — их произведение на число п. Снизу
также подсчитывается сумма. Среднюю квадратическую погреш-
ность определяют по формуле
------------
| / Ъп(Х1— Хо)2 — — [2п(Х(— Х0)]2
О' = I/ -------------------------.
у	1V—1
В рассматриваемом случае о — 1,9 мкм.
Затем определяется предельная погрешность
Aiim = i Зог = ± 5,7 мкм.
Ни один результат измерения не должен отклоняться от сред-
него арифметического больше чем на предельную погрешность
(проверяются только наибольшие отклонения ряда, т. е. верхние
и нижние строчки таблицы). При обнаружении отклонений, пре-
вышающих ±Ацт, эти результаты измерения вычеркиваются как
имеющие грубые погрешности и производится новый расчет сред-
него арифметического результата измерения и средней квадра-
тической погрешности.
В заключение определяется предельная погрешность среднего
арифметического
Mlim = ±	±	. = + 0,57 мкм.
lm	V N	/100	—
Окончательным результатом математической обработки
является наиболее достоверный результат х с предельной по-
грешностью
х± 7Hlim = 70,1 ± 0,57 мкм.
Таким образом в результате математической обработки ряда
измерений, в котором каждое измерение имело предельную по-
грешность, равную ±5,7 мкм, найдено наиболее вероятное
значение измеряемого размера с погрешностью, не превышающей
±0,57 мкм (при условии отсутствия в данном ряде измерений
систематических погрешностей).
При вычислении средней квадратической погрешности резуль-
таты следует округлять, чтобы лишними десятичными знаками
не создавать ложного впечатления о большой точности резуль-
тата. При N 25 следует сохранять не более двух значащих
цифр, а при N > 25 — не более трех.

Глава II
КАЛИБРЫ
§ 1.	КЛАССИФИКАЦИЯ КАЛИБРОВ
Калибрами называются бесшкальные контрольные инструмен-
ты, предназначенные для ограничения отклонений размеров,
форм и взаимного расположения поверхностей изделий. Кон-
троль калибрами не позволяет определить действительных
отклонений изделия, но позволяет установить — находятся или
нет отклонения изделия в заданных пределах.
В зависимости от вида контролируемых изделий различают
калибры для проверки гладких цилиндрических изделий (валов
и отверстий), гладких конусов, цилиндрических наружных и
внутренних резьб, конических резьб, линейных размеров, зубча-
тых (шлицевых) соединений, расположения отверстий, профи-
лей и др.
По способу ограничения отклонений изделий калибры делят-
ся на нормальные и предельные.
Нормальным называется калибр, к которому производится
припасовка (пригонка) изделия (по ощущению плотности сое-
динения, по краске или на просвет). Таким образом обеспечи-
вается соответствие размеров изделий и калибра. Оценка каче-
ства припасовки зависит от опытности контролера или рабочего
и, следовательно, является субъективной. Нормальные калибры
имеют ограниченное применение. На производстве преимуще-
ственно распространены предельные калибры.
Предельным называется калибр, выполненный по одному из
предельных размеров изделия. Контроль предельным калибром
сводится к определению, входит или не входит он в изделие. При
контроле предельными калибрами пользуются двумя калибрами,
выполненными по верхней и нижней границам допуска изделия.
По способу оценки годности изделия предельные калибры
делятся на проходные, которые должны входить в годное изде-
лие, и непроходные, которые не должны входить в годное изде-
лие. Изделие считается годным, если проходной калибр входит,
а непроходной — нет.
По технологическому назначению калибры делятся на рабо-
чие калибры, используемые для контроля изделий в процессе
26

изготовления, калибры контролера — частично изношенные рабо-
чие калибры, применяемые для контроля готовых изделий работ-
никами ОТК, приемные калибры для проверки изделий предста-
вителями заказчика и контрольные калибры (контркалибры) для
проверки рабочих и приемных калибров.
По числу контролируемых элементов различают комплексные
калибры, контролирующие одновременно несколько элементов
изделия (например, резьбовой проходной калибр) и простые
(элементные) калибры, проверяющие один элемент изделия.
По характеру контакта с изделием различают калибры с
поверхностным контактом (пробка), с линейным контактом (ско-
ба) и точечным контактом (нутромер). Характер контакта
имеет существенное влияние на результаты контроля при нали-
чии отклонений формы изделия.
По конструктивным признакам различают калибры: нерегу-
лируемые (жесткие) для контроля одного определенного
размера, регулируемые, позволяющие компенсировать износ
калибра или установить его на другой размер, однопредельные с
раздельным выполнением проходного и непроходного калибров,
двухпредельные (односторонние и двухсторонние), представляю-
щие конструктивное объединение проходного и непроходного
калибров.
При конструировании предельных калибров следует исходить
из принципа подобия (принципа Тейлора), согласно которому
проходной калибр должен быть подобен детали, сопрягаемой с
контролируемой, и должен контролировать всю поверхность на
длине сопряжения (поверхностный контакт), а непроходной
калибр должен проверять каждый размер отдельно, обеспечивая
точечный контакт с деталью.
Соблюдение принципа подобия позволяет выявлять при про-
верке калибрами нарушения пределов допуска, вызванные
отклонением формы или взаимного расположения элементов по-
верхности. Например, проходной калибр для гладкого отверстия
должен выполняться в виде цилиндрической пробки. Такой ка-
либр войдет в проверяемое отверстие только в том случае, если
диаметр отверстия во всех сечениях и направлениях больше
диаметра калибра. Непроходной калибр должен выполняться с
точечным контактом (нутромер), чтобы иметь возможность про-
верить диаметры отверстия в различных сечениях и направле-
ниях с целью обнаружения местных увеличений диаметра
отверстия.
Приведенная краткая классификация калибров не является
исчерпывающей, так как она охватывает только наиболее рас-
пространенные виды калибров и классифицирует их лишь по
основным признакам. Независимо от типа и назначения калиб-
ров к ним предъявляются следующие основные требования.
1.	Точность изготовления. Рабочие размеры калибра должны
быть выполнены в соответствии с допусками на его изготовление.
27

2.	Высокая жесткость при малом весе. Жесткость необходи-
ма для уменьшения погрешностей от деформаций калибров
(особенно скоб больших размеров) при измерении. Малый вес
требуется для повышения чувствительности контроля и облегче-
ния работы контролера при проверке средних и больших
размеров.
3.	Износоустойчивость. Для снижения расходов на изготов-
ление и периодическую проверку калибров необходимо прини-
мать меры к повышению их износоустойчивости. Нитрирование
измерительных поверхностей способствует повышению износо-
устойчивости в 2—3 раза, хромирование в 3—5 раз и армирова-
ние твердым сплавом в 35—40 раз.
4.	Производительность контроля обеспечивается рациональ-
ной конструкцией калибров; по возможности следует применять
односторонние предельные калибры.
5.	Стабильность рабочих размеров достигается соответствую-
щей термообработкой (искусственным старением).
6.	Устойчивость против коррозии необходима для обеспече-
ния сохранности калибров; достигается применением антикорро-
зионных покрытий и выбора сталей, мало подверженных
коррозии.
Все калибры положено маркировать. Маркировка должна
содержать: номинальный размер, обозначение поля допуска,
числовые величины предельных отклонений, условное обозначе-
ние назначения калибра и товарный знак предприятия-изготови-
теля. На некоторых калибрах дополнительно наносят год выпу-
ска или его условное обозначение и порядковый номер. Марки-
ровку наносят на нерабочих поверхностях калибра и на ручке.
§ 2.	КАЛИБРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЛАДКИХ ВАЛОВ И ОТВЕРСТИЙ
Для проверки валов применяются калибры-скобы, а для
отверстий — калибры-пробки.
В зависимости от технологического назначения калибров и
применения их в различных инстанциях контроля различают
следующие виды калибров:
рабочие проходные (Р — ПР или ПР) и непроходные
(Р — НЕ или НЕ) калибры, применяемые для проверки пра-
вильности размеров изделий в процессе их изготовления;
приемные проходные (П — ПР) и непроходные (П — НЕ),
применяемые для проверки правильности размеров изделий
представителями заказчика или, при отсутствии ведомственной
приемки, контролерами ОТК;
контрольные калибры (контркалибры), применяемые для
контроля и регулировки (установки) размеров рабочих калиб-
ров-скоб (для пробок контркалибры не выпускаются).
Различают следующие виды контрольных калибров: контр-
калибры для рабочих проходных новых скоб (К— РП), контр-
28

калибры для рабочих непроходных новых скоб (К — НЕ), контр-
калибры для контроля износа рабочих проходных скоб (Л — И),
контркалибры для проверки приемных проходных калибров
(К-/7).
Схема расположения полей допусков калибров и контркалиб-
ров по отношению к допускам вала и отверстия показана на
рис. 6.
Рабочие проходные калибры-пробки и скобы имеют допуск
на изготовление, которому должны соответствовать размеры но-
вых калибров, и допуск на износ (на рис. 6 отмечен вертикаль-
к-не
Рис. 6. Схема расположения полей допусков калибров для валов и отверстий
Р~НЕ П~НЕ
-Поля допусков на изготовление
-Поля допусков на износ
ной штриховкой), устанавливающий допускаемое отклонение
калибра при его износе.
Допуск на износ обеспечивает продолжительный срок служ-
бы рабочих проходных калибров. Рабочие непроходные, прием-
ные и контрольные калибры изнашиваются медленнее и допуска
на износ не имеют.
Погрешности формы измерительных поверхностей калибров
не должны выходить за пределы поля допуска на неточность
изготовления калибров по рабочим размерам.
Исполнительными размерами калибров называются предель-
ные размеры, по которым изготовляют новые калибры и про-
веряют износ калибров, находящихся в эксплуатации. Для
пробок указывают наибольший предельный размер и допуск на
изготовление «на минус», для скоб — наименьший предельный
размер с допуском «в плюс». Для рабочих проходных калибров
дополнительно указывают предельный размер изношенного ка-
либра. Исполнительные размеры калибров определяют путем
алгебраического суммирования предельного размера изделия с
соответствующим предельным отклонением калибра.
29

В качестве примера определим исполнительные размеры
калибров для деталей соединения 18 -у-.
По ОСТу 1012 определяем предельные размеры деталей:
наибольший диаметр отверстия 18 + 0,019 = 18,019 мм
наименьший диаметр отверстия 184-0,000=18 мм
наибольший диаметр вала	18 — 0,016= 17,984 мм
наименьший диаметр вала	18—0,033= 17,967 мм
По ОСТам 1203, 1204, 1208 и 1213 определяем предельные
отклонения калибров (в микрометрах):
для отверстий	для валов
Р—ПР Р—НЕ П—ПР верхнее 4-4	-Н,5	—1 нижнее -j-l	—1,5	—4 изношен- ного ка- либра	—2	—	—	Р—ПР Р—НЕ П—ПР К—РП к—НЕ к—И —1,5	+2,5	+8	—5,5	—1,5	+5 —6,5	—2,5	+3	—7,5	—3,5	+3 +4	_____
Исполнительные размеры калибров для отверстий будут
равны:
Р—ПР (новый): (184-0,004)—(0,004 —0,001)= 18,ОО4_о ооз мм
Р—ПР (изношенный): 18 — 0,002= 17,998 мм
П—ПР'. (18—0,001)—(0,004—0,001)= 17,999_0 003 мм
Р—НЕ(П—НЕ)\ (18,0194-0,0015)—(0,00154-0,0015)= 18,02О5_о ооз мм
Исполнительные размеры калибров для валов будут равны:
Р—ПР (новый): (17,984—0,0065)4-(0,065 —0,0015)= 17,9775+°’005 мм
Р—ПР (изношенный): 17,984 4-0,004=17,988 мм
П—ПР'. (17,984 4-0,003)4-(0,008 — 0,003)= 17,987+°’005 мм
Р—НЕ\ (17,967—0,0025)4-(0,00254-0,025)= 17,9645+°’005 мм
К—РП-. (17,984 — 0,0075)4-(0,0075 — 0,0055)= 17,9765+°’002 мм
К—И: (17,984 4-0,003)4-(0,005 — 0,003)= 17,987+°’002 мм
К—НЕ\ (17,967—0,0035)4-(0,0035—0,0015)= 17,9635+°’002 мм
При проверке размеров изделий рабочими калибрами про-
ходные калибры должны свободно проходить под действием
собственного веса или усилия примерно равного ему, а непро-
ходные не должны входить в изделие более чем на длину, рав-
ную сумме размеров фасок изделия и калибра.
Рабочие при контроле изготовляемых ими деталей должны
пользоваться новыми рабочими проходными калибрами и ча-
стично изношенными рабочими непроходными калибрами.
Проверка изделий контролерами завода-изготовителя долж-
на производиться частично изношенными (приблизительно на V2
допуска на износ) калибрами Р—ПР и новыми или малоизно-
шенными калибрами Р — НЕ.
зо

Калибры Р—ПР при износе до предельного значения пере-
даются представителю заказчика для использования их в каче-
стве приемных калибров. Специальное изготовление приемных
калибров допускается в виде исключения только в обоснованных
случаях.
Разногласия в отношении правильности размеров изделий
должны разрешаться проверкой калибрами с размерами, близ-
кими к границе поля износа Р—ПР и к границе поля допуска
калибра Р — НЕ — верхней для отверстия, нижней для вала.
Контркалибры, в основном, применяются для контроля скоб
выше 180 мм (эти скобы имеют недостаточную жесткость и
Рис. 7. Скобы для контроля валов
поверка их концевыми мерами или универсальными средствами
приводит к существенным ошибкам).
Контроль рабочих скоб с размерами до 180 мм рекомен-
дуется производить концевыми мерами, причем для размеров
свыше 100 до 180 мм должна учитываться разница между диа-
метром вала, на который скоба проходит без зазора, и размером
скобы по плоскопараллельным концевым мерам, определяемая
экспериментальным путем. Установка и контроль скоб по контр-
калибрам должна производиться под такой же нагрузкой и теми
же приемами, какие используются при контроле изделий скобой.
Скобы должны проходить при проверке по К—РП и К—НЕ и
не должны проходить при проверке по К—И. Контроль размеров
пробок и контркалибров осуществляется универсальными сред-
ствами.
Основные типы нерегулируемых скоб показаны на рис. 7.
Односторонние двухпредельные скобы больше распростране-
ны, чем двусторонние, так как последние менее удобны и требу-
ют больше времени для проверки деталей.
31

Листовые скобы обычно изготовляются в инструментальных
цехах машиностроительных заводов для внутреннего пользо-
вания.
Специализированные инструментальные заводы в основном
выпускают штампованные и литые скобы. Эти скобы обладают
большей жесткостью и медленнее изнашиваются благодаря боль-
шей ширине измерительных губок. Штампованные скобы от 50
до 170 мм выполняются с теплоизолирующими ручками из де-
рева или пластмассы.
Кроме рассмотренных типов скоб, в промышленности распро-
странены регулируемые скобы (рис. 8), выпускаемые по ГОСТу
Рис. 8. Регулируемая скоба
2216—68 для размеров от 0 до 340 мм. Скобы выполняются с
односторонней регулировкой с пределом регулирования от 6 до
16 мм. Подвижные вставки 2 выполняются со сферическими или
плоскими измерительными поверхностями и армируются твер-
дым сплавом ВК6 или ВК6М по ГОСТу 3882—67. Неподвижная
губка обычно закрепляется с помощью винтов, но применяется
также сварка и запрессовка плоских неподвижных пяток (по-
следние применяются при сферических подвижных вставках). По
требованию заказчика вставки и пятки могут выполняться с
головками.
При установке скобы на размер перемещение вставок в сто-
рону уменьшения размера производится установочными винта-
ми 3. Обратное перемещение вставок производится простым на-
жимом на вставки при освобожденных винтах 3. Установленные
на размер вставки фиксируются затягиванием втулок 4 с по-
мощью винтов 5.
Корпус 1 скобы для повышения жесткости выполняется
двутаврового сечения и снабжается теплоизоляционными на-
кладками.
32

Для проверки отверстий применяются предельные калибры-
пробки различных конструкций по ГОСТам 14812—69-4-
14826—69, выполненные по техническим условиям ГОСТа
2015—69.
Для проверки отверстий диаметром от 1 до 6 мм применяют-
ся двусторонние и односторонние пробки с опрессованными
вставками (рис. 9, а). Встав-
ки представляют собой ци-
линдрические штифты дли-
ной 16—18 мм с попереч-
ным пазом, который обеспе-
чивает надежное соединение
вставки с пластмассовой
ручкой. Со стороны непро-
ходной вставки ручка имеет
круглую метку.
Для отверстий свыше 3
до 50 мм выпускаются дву-
сторонние и односторонние
пробки со вставками (рис.
9, б). Вставки имеют кони-
ческие хвостовики с конус-
ностью 1 50. Непроходные
вставки имеют укороченную
рабочую цилиндрическую
часть, равную 60% длины
рабочей части проходной
вставки.
Для отверстий диамет-
ром свыше 4 до 50 мм выпу-
скаются двусторонние и од-
носторонние пробки с непол-
ными непроходными встав-
ками, профиль которых по-
казан на рис. 9, б. Такие не-
проходные пробки надежнее
выявляют нарушение верх-
е)
Рис. 9. Пробки для контроля отверстий
него предела допуска оваль-
ных отверстий, чем пробки с
полным профилем.
Для проверки отверстий
диаметром свыше 50 до 75 мм применяются односторонние про-
ходные и непроходные пробки со вставками (двусторонние проб-
ки не применяются из-за большого веса калибра). Непроходные
вставки могут иметь как полный, так и неполный профиль.
Для проверки отверстий диаметром свыше 50 до 100 мм
выпускаются односторонние проходные и непроходные пробки
насадки (рис. 9,в). Непроходные пробки выпускаются как с
3 Заказ 375
33

полным, так и неполным профилем. Пробки-насадки легче про-
бок-вставок и на них расходуется меньше металла. При износе
заходной части насадки ее можно перевернуть и контролировать
второй стороной. Ручки — пластмассовые с опрессованной
стальной гайкой. Крепление насадки производится с помощью
винта MIO X 25 и шайбы. От провертывания насадка фиксирует-
ся тремя выступами ручки, входящими в пазы на торце
насадки.
Для диаметров свыше 100 до 160 мм выпускаются неполные
штампованные или фрезерованные пробки (рис. 9, г). Выбор ти-
па пробок производится заводом-изготовителем в зависимости
от наличия у него технологического оборудования.
Штампованные пробки технологичнее и на 25% легче фрезе-
рованных.
Эти пробки состоят из насадок, в которые запрессованы кони-
ческие хвостовики и дополнительно зафиксированы цилиндриче-
ским штифтом. Нерабочие поверхности насадки покрываются
черной эмалью.
Для диаметров свыше 160 до 360 мм выпускаются проходные
и непроходные неполные пробки с теплоизолирующими наклад-
ками (рис. 9, д), которые крепятся с помощью болтиков.
Для проверки верхнего отклонения отверстий диаметром
свыше 100 до 360 мм выпускаются непроходные сферические
нутромеры (рис. 9, е). Нутромер выполняется в виде стержня
диаметром 10—12 мм со сферическими концами с радиусом 30
или 50 мм. На стержень надевается теплоизоляционная пласт-
массовая ручка-втулка. Нутромеры имеют точечный контакт с
проверяемым отверстием и хорошо выявляют местные наруше-
ния верхнего предела допуска отверстия. В качестве проходных
калибров нутромеры не применяются.
Все типы пробок изготовляются из стали марки X по
ГОСТу 5950—63 или ШХ15 по ГОСТу 801—60.
Допускается применение стали марок У10А и У12А по
ГОСТу 1435—54 и стали марок 15 или 20 по ГОСТу 1050—60.
В последнем случае глубина цементированного слоя должна быть
0,8—1,2 мм. Твердость калибров должна находиться в пределах
HRC 58—64.
Кроме того, для изготовления калибров применяют твердые
сплавы ВК6 и ВК6М, повышающие стойкость калибров в 40 раз.
§ 3.	КАЛИБРЫ ДЛЯ КОНУСОВ ИНСТРУМЕНТОВ
В инструментах и шпинделях станков применяют метрические
конуса (конусность 1 :20) и конуса Морзе (конусность от
1 19,002 до 1 :20,048) по ГОСТу 2847—67, степеней точности
3, 4 и 5.
Для проверки конусов инструментов по конусности и базо-
расстоянию применяются калибры-пробки и втулки, основные
34

размеры и допускаемые отклонения которых установлены
ГОСТом 2849—69.
При проверке базорасстояния (т. е. расстояния от базы кону-
са до его основного расчетного сечения) эти калибры исполь-
зуются как предельные. Торец годного проверяемого конуса
должен находиться между рисками калибра-пробки или в
пределах уступа калибра-втулки.
При проверке конусности калибры используют как нормаль-
ные. Проверку производят припасовкой по краске. Наилучшая
припасовка получается при использовании типографской красной
краски № 219 и берлинской лазури. Типографской краске сле-
дует отдавать предпочтение, так как она, в отличие от лазури,
не содержит крупинок
и лучше видна на кон-
тролируемой поверх-
ности.
Наносить краску на
контролируемую по-
верхность рекомендует-
ся следующим обра-
зом: краска или губка,
пропитанная краской,
кладется в тампон,
свернутый из четырех
слоев марли и обверну-
тый плотной, но не ворсистой тканью. На тампон капают не-
сколько капель машинного масла и затем им несколько раз
проводят по контролируемой поверхности. После этого краску
дополнительно растирают по всей поверхности фланелью.
Толщину нанесенного слоя краски можно определить с
помощью образца «интенсивности окраски», образованного из
десяти концевых мер размером от 2 до 2,009 мм и двух мер 2 по
2,01 мм, притертых к доведенной поверхности плиты 3 в поряд-
ке, показанном на рис. 10. На поверхность всех мер наносят
краску, которую затем осторожно счищают лекальной линей-
кой 1, опирающейся на две крайние меры. В результате на по-
верхности каждой меры остается слой краски, толщина которого
равна отклонению размера данной меры от 2,01 мм. Разная
толщина слоя краски на мерах дает различную интенсивность их
окраски. Погрешность визуальной оценки толщины слоя краски
обычно не превышает 1 мкм.
Калибры (пробки и втулки) для конусов изготовляют двух
типов: без поводков (рис. 11, а, б) и с поводками (рис. 11, в, г).
При контроле наружных конусов инструментов с поводками
плоские поверхности поводков не должны выступать над измери-
тельными поверхностями выреза калибра-втулки в пределах от
торца до второй риски (невыступание определяется наложением
лекальной линейки),
з*	35

По точности калибры разделяются на 3 степени: 08, 09 и 1,
а калибры-втулки на 2 степени — 09 и 1.
Пробки степени точности 08 рекомендуются для контроля
внутренних конусов инструментов 3-й степени точности, пробки
и втулки степени 09 — для конусов инструментов 4-й степени
точности, а пробки и втулки степени 1 — для конусов инстру-
ментов 5-й степени точности.
Рис. 11. Калибры для проверки конусов инструментов
Предельные отклонения в стандарте даются на разность
диаметров — на 100 мм длины в микрометрах, симметричные
для пробок (±) и односторонние «в плюс» для втулок.
Допуски калибров степеней точности 08, 09 и 1 составляют
30% допусков конусов инструментов 3, 4 и 5-й степеней. Откло-
нения непрямолинейности образующих и некруглости пробок
степеней точности 08 и 09 не должны превышать допускаемых
отклонений 2-й степени точности по ГОСТу 10356—63, а пробок
1—3-й степени по ГОСТу 10356—63. Допуски на диаметр D ус-
тановлены одинаковыми для всех степеней точности.
У пробок диаметр D определяется по переднему, т. е. обра-
щенному к вершине конуса, краю риски; размер h — между пе-
редними краями рисок. Ширина рисок должна быть не более
0,15 мм, а.глубина не менее 0,02 мм,
У втулок размеры h и 1\ отсчитываются от середины ширины
риски до соответствующею торца втулки.
36

Полный комплект калибров состоит из пробки, втулки и, по
требованию заказчика, контркалибра-пробки. Калибр-пробка
и калибр-втулка выпускаются неприпасованными, так как имеют'
различное расположение полей допусков.
Контркалибры-пробки применяют для' припасовки к ним ка-
либров-втулок. Торец новой втулки должен совпадать с.перед-
ним краем передней риски контркалибра. Допускается недоход
торца втулки не более 0,1 мм. Калибр-втулка, находящаяся в
эксплуатации, считается предельно изношенной, если торец втул-
ки переходит за передний край передней риски более чем на
20% расстояния между рисками. Толщина слоя краски при кон-
троле припасовки не должна превышать 2—5 мкм в зависимости
от размеров и степени точности втулки.
Калибры изготовляют из сталей марок X, ШХ15, У10А
и У12А.
Твердость измерительных поверхностей должна находиться
в пределах HRC 58—64. Шероховатость измерительных поверх-
ностей у пробок должна быть не ниже 12-го класса, а у втулок —
10-го класса по ГОСТу 2789—59.
Калибры-пробки, находящиеся в эксплуатации, подлежат
обязательной поверке по инструкции 74—58 Комитета стандар-
тов, мер и измерительных приборов по внешнему виду, конусно-
сти (на универсальном микроскопе с ножами или на синусной
линейке), диаметру в двух сечениях (на универсальном микро-
скопе с ножами) и прямолинейности образующих (по лекальной
линейке по четырем образующим через 90°).
Калибры-втулки проверяются припасовкой по контрка-
либрам.
37

Для проверки конусов инструментов применяются также
плоские втулки (рис. 12), имеющие литое основание /, на верх-
ней плоскости которого закреплены винтами и штифтами две
стальные планки 3.
Измерительные ребра этих планок образуют угол, равный
углу при вершине проверяемых конусов. На планках закреплены
выступы 2 для проверки толщины и симметричности поводков
у инструментов. На верхней плоскости планок наносятся базо-
вые риски в тех же сечениях по длине, как и у обычных втулок.
Проверяемый конус устанавливается на две регулируемые
опоры 4 так, чтобы его ось была в плоскости измерительных
ребер планок. Осевое смещение конуса (базорасстояние) прове-
ряется по рискам, конусность и прямолинейность образующих
конуса — на просвет, высота и симметричность поводка — с по-
мощью лекальной линейки.
Преимуществами плоских втулок являются возможность
проверки прямолинейности образующих конуса и возможность
ремонта после износа.
Маркировка калибров для конусов содержит обозначения
калибра, размер конуса, степень точности, порядковый номер
калибра, товарный знак предприятия-поставщика и год выпуска.
§ 4.	КАЛИБРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕЗЬБЫ
Для контроля внутренней резьбы применяют проходные
резьбовые пробки (ПР и П—ПР), проверяющие наружный и
приведенный средний диаметры гайки, и непроходные резьбовые
пробки (НЕ), проверяющие верхний предел среднего диаметра
гайки. Кроме того, для проверки внутреннего диаметра гайки
применяются гладкие проходная и непроходная пробки.
Аналогично для контроля наружной резьбы применяют
резьбовые проходные кольца (ПР и П—ПР), проверяющие внут-
ренний и приведенный средний диаметры болта, и непроходные
резьбовые кольца (НЕ), проверяющие нижний предел среднего
диаметра болта. Кроме того, наружный диаметр болта прове-
ряется предельной гладкой скобой.
При контроле калибрами резьба считается годной, если про-
ходной калибр свинчивается с изделием по всей длине резьбы
без усилия, а непроходной калибр свинчивается с изделием не
более чем на 1—2 нитки.
Резьбовые пробки могут проверяться по всем элементам на
универсальном микроскопе. Проверка резьбовых колец, особен-
но малых диаметров, универсальными средствами невозможна.
Поэтому для их проверки служат контрольные калибры.
Схема расположения полей допусков рабочих, приемных и
контрольных калибров показана на рис. 13.
Допуски на средний, наружный и внутренний диаметры, шаг
и половину угла профиля калибров для метрических резьб от 1
38

до 600 мм установлены ГОСТом 1623—61. Допускаемые откло-
нения шага и половины угла профиля располагаются симмет-
рично относительно номинала. Допускаемые отклонения по
шагу относятся к расстоянию между любыми витками на длине
калибра.
Калибры
для проверки болта
Калибры
для проверки гайки
Рис. 13. Схема расположения полей допусков
калибров для проверки резьбы
Действительное отклонение половины угла профиля опреде-
ляется как среднее арифметическое абсолютных величин откло-
нений обеих половин угла.
У резьбовых калибров допуск на износ имеют не только
проходные калибры, но также и непроходные и установочные
калибры У—ПР и У—НЕ. Назначение и признаки правильности
размеров, проверяемых калибрами и контркалибрами, указаны в
табл. 3.
Основным типом резьбовых пробок (рис. 14) являются проб-
ки со вставками с конусным хвостовиком, изготовляемые с
39

о
Калибры для проверки резьбы
Таблица 3
	Калибры					Контрольные калибры			
	Наименование и назначение		Обозначе- ние	Профиль резьбы	Признак правильности проверяемой резьбы	Наименование и назначение	Обозначе- ние	Профиль резьбы	Признак правильно- сти проверяемых размеров
Для гаек	।	Пробки резьбовые	Проходные	ПР и П—ПР	Полный	Свинчивае- мость с гай- кой	—	—	—	—
		Непроходные	НЕ	Укоро- ченный	Несвинчивае- мость с гай- кой				
	Пробки глад- кие по ОСТу 1220	Проходные	ПР	—	Проходят				
		Непроходные	НЕ	—	Не проходят				
।	Для болта	|	Кольца резьбовые	Проходные	ПР и П—ПР	Полный	Свинчивае- мость с бол- том	Пробка резьбовая для припасовки колец	У—ПР	Полный	Свинчиваемость с кольцом ПР
						Пробка резьбовая для отбора приемных ко- лец	к-п	Укоро- ченный	Свинчиваемость с кольцом П—ПР
						Пробка резьбовая для проверки износа ко- лец	к-и		Несвинчиваемость с кольцами ПР и П—ПР
		Непроходные	НЕ	Укоро- ченный	Несвинчивае- мость с бол- том	Пробка резьбовая для припасовки колец	У—НЕ	Полный	Свинчиваемость с кольцом НЕ
						Пробка резьбовая для проверки износа ко- лец	КИ—НЕ		Несвинчиваемость с кольцом НЕ
	Скобы глад- кие по ОСТу 1220	Проходные	ПР	—	Проходят	По ОСТу 1220 па ка- либры для валов 4-го класса	К—П и К—РП	—	К—П не преходят К—РП и К—НЕ проходят
		Непроходные	НЕ		Не проходят		К—НЕ		

наружным диаметром резьбы от 1 до 100 мм (для метрических,
дюймовых и трубных резьб).
Пробки с наружным диаметром резьбы свыше 50 мм реко-
мендуется изготовлять в виде насадок.
Проходные калибры имеют полный профиль резьбы и длину
резьбовой части, равную длине свинчивания по ГОСТу 1774—60.
Непроходные калибры и
контркалибры К—П и К—И
имеют укороченный профиль
резьбы (рис. 15). Длина
резьбовой части непроходно-
го калибра составляет всего
2—3,5 витка. Укороченный
профиль резьбы уменьшает
влияние погрешностей поло-
вины угла профиля резьбы
на результаты контроля не-
проходным калибром. Дру-
гим отличительным призна-
ком непроходных калибров
является гладкая цилиндри-
ческая направляющая.
У проходных и непроход-
ных пробок при шаге резьбы
1 мм и более заходные нит-
ки резьбы должны быть сре-
заны до полной ширины
основания витка.
Рис. 14. Резьбовые пробки
Рис. 15. Укороченный профиль резьбы
5)
Рис. 16. Резьбовые кольца
Для проверки наружных
резьб применяют резьбовые
кольца, изготовляемые для
резьб от 1 до 100 мм.
Проходные кольца (рис.
16) имеют резьбу на всей
ширине кольца. Наружная
цилиндрическая поверхность
накатывается. Непроходные
кольца имеют отличитель-
ную проточку по середине
наружной цилиндрической
поверхности кольца. Резьба
непроходных колец обычно имеет только 2—3,5 витка с укоро-
ченным профилем резьбы. При шаге резьбы меньше 1 мм непро-
ходные кольца выполняются с полным профилем.
Расчет исполнительных размеров резьбовых калибров для
метрических резьб производится следующим образом.
По ГОСТу 9150—69 находят номинальные средний, наруж-
ный и внутренний диаметры резьбы.
41

По ГОСТу 9253—59 определяют допуски этих диаметров.
По ГОСТу 1623—61 находят предельные отклонения средне-
го, наружного и внутреннего диаметров резьбы калибров, шага
и половины угла профиля резьбы.
Отклонения среднего диаметра проходных рабочих и прием-
ных калибров и относящихся к ним контркалибров (см. рис. 13)
даются от номинального среднего диаметра резьбы.
Расчет исполнительных размеров ведется отдельно по сред-
нему, наружному и внутреннему диаметрам резьбы аналогично
расчету гладких калибров.
Допуски шага резьбы калибров и контркалибров выбирают-
ся по ГОСТу 1623—61 в зависимости от длины резьбы калиб-
ров, а половины угла профиля — в зависимости от шага резьбы.
§ 5.	КАЛИБРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ШЛИЦЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ
8)
Рис. 17. Предель-
ные калибры для
шлицевых валов
В промышленности распространены три вида шлицевых со-
единений: с прямобочным, эвольвентным и треугольным профи-
лями шлицев.
Калибры являются основными измери-
тельными средствами, обеспечивающими
взаимозаменяемость шлицевых изделий в
серийном и массовом производстве.
Шлицевые изделия контролируются диф-
ференцированно (поэлементно) с помощью
предельных калибров или универсальных
измерительных средств отдельно по каждо-
му параметру и комплексно (по всему кон-
ТУРУ) — с помощью комплексных проходных
калибров, выполняемых по подобию сопря-
гаемых деталей.
Дифференцированный контроль шлице-
вых валов с прямобочным профилем по на-
ружному и внутреннему диаметрам и тол-
щине зубьев производится предельными ско-
бами (рис. 17, а, бив). Для проверки на-
ружного диаметра втулок применяются пре-
дельные плоские пробки (рис. 18, а). Тол-
щина пробки должна быть несколько мень-
ше ширины впадины. Внутренний диа-
обычной предельной пробкой (рис. 18, б).
Для контроля ширины впадины служит плоский калибр
(рис. 18, в).
Комплексные калибры-пробки для шлицевых изделий с пря-
мобочным профилем изготовляются двух типов: с одной передней
направляющей (рис. 19, а — применяются для контроля сопря-
жений с центрированием по наружному диаметру и боковым
42
метр проверяется

поверхностям зубьев) и с двумя направляющими (рис. 19, б —
применяются при центрировании по внутреннему диаметру).
Одна направляющая служит для направления пробки при
введении ее в проверяемое отверстие, а две направляющие
обеспечивают центрирование пробки по внутреннему диаметру
проверяемой втулки.
Рис. 18. Предельные калибры для шлицевых втулок
Для облегчения введения калибра в проверяемое шлицевое
отверстие передние торцы зубьев снабжаются с трех сторон фас-
ками. Необходимость направляющих для центрирования калиб-
ра объясняется трудностью обработки внутреннего диаметра
Рис. 19. Комплексные калибры для проверки шлицевых изделий
шлицевой части калибра. При продольном шлифовании внут-
реннего диаметра фасонным кругом с последовательным пере-
ходом от одной впадины калибра к другой трудно получить пра-
вильную форму поверхности. Поэтому умышленно уменьшают
на 0,5—1 мм внутренний диаметр на шлицевом участке калибра,
обеспечивая центрирование направляющими.
На рис. 19, в показан комплексный калибр-кольцо для кон-
троля шлицевого вала с прямобочным профилем. Конструкция
колец не зависит от способа центрирования сопряжения. Кольцо
состоит из гладкой направляющей и шлицевой частей. Шлице-
вая часть кольца для удобства шлифования и доводки боковых
поверхностей впадин имеет сквозные пазы. Наружная поверх-
ность шлицевой части кольца выполняется конической с целью
уменьшения веса и облегчения обработки. На проверяемый вал
кольцо надевается гладкой направляющей частью вперед. Все
комплексные калибры являются проходными.
Схема расположения полей допусков калибров для шлице-
вых сопряжений прямобочного профиля показана на рис. 20.
43

Поля допусков размера b
Поля допусков размеров Dud
Калибры
для отверстия	§
Поле допуска
отверстия
Калибры
для отверстия
I I Поля допусков калибра
ШШ1 Поля допусков на износ
Калибры
для дала
1 Суммарное
отклонение
gra Поля компенсации погрешностей расположения
элементов просриля отверстия или вала
Поля допусков комплексных калибров
Рис. 20. Схема расположения полей допусков калибров для шлицевых изделий

Поля допусков всех элементов профиля деталей шлицевых
сопряжений по ГОСТу 1139—58 состоят из двух частей: поля
допуска самого элемента (наружного или внутреннего диаметра,
толщины зуба или ширины впадины) и поля допуска для ком-
пенсации погрешностей положения элементов профиля детали
(на рис. 20 эти поля показаны сетчатой штриховкой).
Предельные отклонения проходных и непроходных калибров
для дифференцированной проверки размеров отдельных элемен-
тов профиля отсчитываются от предельных размеров этих эле-
ментов по ГОСТу 1139—58. Допуски и предельные отклонения
калибров для проверки внутренних и наружных диаметров вала
и втулки принимаются по ОСТам 1203—1205 и 1219—1220. До-
пуски и отклонения предельных калибров для проверки ширины
Рис. 21. Комплексные калибры для шлицевых изде-
лий с эвольвентным профилем
впадин втулок и толщины зубьев валов принимаются по ОСТу
1205: для впадин с допусками U\ и U3— как для отверстия Л3,
а с допусками U2 и U4 — как для отверстий Х3 и Ш3. Для тол-
щин зубьев с допуском Si — как для вала В3, а с допусками S2
и S3 — как для валов Х3 и Ш3.
Отклонения размеров комплексных калибров-пробок отсчи-
тываются от соответствующих размеров наименьшего предель-
ного контура отверстия, а калибров-колец — от наибольшего
предельного контура вала, определяемых специально установ-
ленными для комплексных калибров предельными суммарными
отклонениями по ГОСТу 1139—59. ГОСТ 7951—59 устанавливает
допускаемые отклонения отдельных элементов комплексных ка-
либров пробок и колец по толщине зубьев, ширине впадин, на-
копленной погрешности окружного шага (включая смещение
зубьев и вцадин) и погрешности направления зубьев и впадин
(у колец).
Проверку комплексных калибров производят универсальны-
ми средствами.
Комплексные калибры для проверки шлицевых изделий с
эвольвентным профилем показаны на рис. 21.
Шлицевые изделия с эвольвентным профилем проверяются
комплексными калибрами и дифференцировано предельными
калибрами по следующим размерам: внутреннему диаметру от-
верстия, наружному диаметру вала, толщине зубьев у вала и
ширине впадин у отверстия (втулки).
45

Правильность размеров внутреннего диаметра шлицевого
вала и наружного диаметра шлицевого отверстия обеспечива-
ются соответствующими размерами режущего инструмента.
Предельные скобы и пробки для проверки внутреннего диа-
метра отверстия и наружного диаметра вала выполняются по
допускам калибров для гладких валов и отверстий.
Контроль толщины зубьев валов и ширины впадин отверстий
ГОСТ 6528—53 рекомендует производить путем измерения рас-
стояния между измерительными роликами, закладываемыми в
противоположные впадины. Допускается проверка толщины
зубьев и ширины впадин предельными калибрами.
Поле допуска
 Поле допуска на износ
тПоле допуска профиля
и расположения зубьев
 Поле допуска комплек-
сного калибра
Рис. 22. Схема расположения полей допусков калибров для шлицевых изде-
лий с эвольвентным профилем
Схема расположения полей допусков предельных и комплекс-
ных калибров относительно границ полей допусков толщины
зубьев вала и ширины впадин отверстий по ГОСТу 6528—53 по-
казана на рис. 22. Она аналогична схеме расположения полей
допусков шлицевых изделий с прямобочным профилем и отли-
чается наличием контркалибра У— ПР для калибров-колец.
Проверку толщины зубьев калибров-пробок производят пу-
тем измерения диаметрального размера с помощью измеритель-
ных роликов, закладываемых в противоположные впадины. Ре-
зультаты измерений сравниваются с таблицами, приведенными
в ГОСТе 6528—53.
Комплексные калибры-кольца припасовываются к контрка-
либру У — ПР. Контркалибр имеет клиновидную форму зубьев
с постепенным увеличением толщины зубьев от переднего торца
к заднему (уклон около 0,0002). Размеры и износ калибра-коль-
ца определяют по глубине вхождения контркалибра.
Контроль шлицевых изделий с треугольным профилем про-
изводят аналогичным способом.
§ 6.	КАЛИБРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ
Калибры для контроля линейных размеров предназначают-
ся для проверки длин, глубин и высот уступов. Наиболее рас-
пространенные типы этих калибров показаны на рис. 23.
46

Эти калибры изготовляются из листового материала и по-
этому обычно называются листовыми калибрами.
Листовые скобы и пробки для контроля расстояний между
параллельными поверхностями (рис. 23, а) выполняются по до-
пускам калибров для гладких цилиндрических соединений соот-
ветствующих классов точности.
Калибрами для контроля глубин и высот уступов (рис. 23, б,
в и г) годность изделия определяют по наличию зазора между
соответствующими поверхностями калибра и изделия. Вместо
проходной и непроходной сторон у этих калибров различают
Рис. 23. Калибры для линейных размеров
стороны, соответствующие наибольшему и наименьшему пре-
дельным размерам изделия.
Допуски предельных калибров для глубин и высот уступов
для 4—9-го классов точности установлены ГОСТом 2534—67. По
этому стандарту установлены следующие обозначения сторон
размеров калибров: Б, П—Б и К—Б — соответственно, рабоче-
го, приемного и контрольного калибров для большего предель-
ного размера изделий и М, П—М и К—Л1 — соответственно, ра-
бочего, приемного и контрольного калибров для меньшего раз-
мера изделия.
Расположение полей допусков калибров зависит от направ-
ления их износа и показано на рис. 24. При изготовлении калиб-
ров для собственного производства допуск на изготовление раз-
решается увеличить до 50% за счет поля допуска на износ.
Предельные отклонения сторон калибров 5, П—Б и К—Б
отсчитываются от наибольшего предельного размера изделий, а
сторон М, П—М и /С—М — от наименьшего предельного разме-
ра изделия.
47

В качестве примера рассчитаем исполнительные размеры ка-
либра типа, показанного на рис. 23, г (размер Б при износе
уменьшается, а М — увеличивается), для контроля размера ЗОВ4.
Отклонения размера по ОСТу 1024 равны: верхнее 0, ниж-
нее —140 мкм.
Наибольший предельный размер равен 30 мм, а наименьший
30 — 0,140 = 29,860 мм.
Рис. 24. Схема расположения полей допусков калибров для
линейных размеров
По ГОСТу 2534—67 определяем предельные отклонения раз-
меров калибров с расположением допусков по схеме 3 (рис. 24)
для изделий 4-го класса точности:
отклонения	Б	П—Б	К—Б	м	п-м	К—м
наибольшее	0	— 14,5	+ 1,2	+9	+23,5	+ 1,2
наименьшее	—9	—23,5	— 1,3	0	+ 14,5	— 1,3
изношенные	—23,5	—	—	+23,5	—	—
Предельные размеры сторон калибров будут равны:
/>нб = 30 + 0,000 = 30 мм
Бнм = 30— 0,009 = 29,991 мм
Б изн = 30— 0,0235 = 29,9765 мм
П—£нб = 30—0,0145 = 29,9855 мм
П—Бнм = 30 — 0,0235 = 29,9765 мм
К—Бнб = 30 + 0,0012 = 30,0012 мм
К—Бнм = 30—0,0013 = 29,9987 мм
Мнб = 29,860 + 0,009 = 29,969 мм
Мнм = 29,860—0,000 = 29,860 мм
Мизн = 29,860 + 0,0235 = 29,8835 мм
П—Мнб = 29,860 + 0,0235 = 29,8835 мм
П—Мнм = 29,860 + 0,0145 = 29,8745 мм
К — Мнб = 29,860 + 0,0012 = 29,8612 мм
К—Мнм = 29,860—0,0013 = 29,8587 мм
Размеры рабочих калибров при изготовлении и в эксплуата-
ции должны проверяться универсальными средствами. Примене-
48

ние контркалибров допускается только при отсутствии или недо-
статке универсальных средств.
К калибрам для проверки линейных размеров можно отне-
сти также щупы (рис. 25), которые представляют собой пласти-
ны с параллельными измерительными плоскостями и применяют
для проверки величины зазора между поверхностями. Щупы
изготовляют с номинальными размерами от 0,02 до 1 мм, дли-
ной 50, 100 или 200 мм и
комплектуют в наборы со-
гласно табл. 4.
В наборе щупы ис-
пользуют как отдельно,
так и в различных сочета-
ниях для образования
нужного размера.
Отклонения по толщи-
не щупов допускаются
только в плюс: у щупов
1-го класса точности от
+ 5 до +15 мкм в зави-
симости от номинального
Рис. 25. Щупы
размера, а у щупов 2-го
класса — от +8 до
+ 25 мкм. Эти отклонения
относятся к 3/4 длины щупов, считая от свободного конца. Про-
верку щупов производят на вертикальной стойке с помощью
микрокаторов не менее чем в 6 точках каждой пластины.
Таблица 4
Наборы щупов (по ГОСТу 882—64)
Номер набора	Номинальная толщина щупов в мм	Количество щупов в наборе
1	0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1	9
2	0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5	17
3	0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1	10
4	0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1	10
§ 7. КАЛИБРЫ ПРОФИЛЬНЫЕ
Контуры изделий сложного профиля проверяются специаль-
ми профильными калибрами или шаблонами (рис. 26), измери-
тельная кромка которых воспроизводит профиль изделия. По
способу проверки изделий профильные калибры делятся на при-
кладные (рис. 26, б) и накладные (рис. 26, в).
4 Заказ 375	49

Прикладные калибры имеют профиль обратный по отноше-
нию к проверяемому профилю изделия (рис. 26, а). Проверку
изделия производят на основании глазомерной оценки величины
просвета при прикладывании шаблона к изделию.
В зависимости от формы и качества поверхности проверяе-
мого изделия обеспечивается возможность выявления просвета
(световой щели) в 0,003—0,005 мм.
Накладные калибры имеют контур аналогичный проверяемо-
му изделию. Проверку производят путем наложения калибра на
проверяемое изделие и визуальной оценки совпадения их конту-
ров. Из-за сложности точного совмещения их контуров, наличия
Рис. 26. Профильные калибры (шабло-
ны)
фасок на кромках и явле-
ния параллакса точность
контроля накладными ка-
либрами значительно ни-
же, чем прикладными.
Накладные калибры при-
меняют только для конт-
роля плоских изделий.
Для контроля профиля
тел вращения они непри-
годны.
По способу ограниче-
ния предельных контуров
изделий профильные ка-
либры делятся на нор-
мальные и предельные.
Преимущественным рас-
пространением пользуют-
ся нормальные калибры (калибры сравнения), воспроизводящие
контур «наибольшего тела» изделия, считающийся номинальным
профилем изделия, от которого производится отсчет отклонений
калибра. Предельные калибры выполняются по предельным
(наибольшим и наименьшим) контурам изделия.
Единой системы допусков на профильные калибры не суще-
ствует.
Рекомендуется допуски профильных калибров назначать «в
тело» калибра (рис. 26, г) в пределах 10—20% допуска изделия.
Допуски контркалибров располагают симметрично относитель-
но номинального контура изделия и принимают равными
± (2,5—5) % допуска изделия. Материалом для изготовления
профильных калибров служит листовая хромистая, углероди-
стая или цементуемая сталь.
Инструментальными заводами серийно выпускаются радиус-
ные шаблоны (рис. 27), представляющие собой стальные пла-
стинки с профилем дуги окружности на конце и предназначен-
ные для определения радиусов закруглений на различных изде-
лиях. Радиусные шаблоны комплектуются в три набора с ра-
50

диусами 1—6,5; 7—14,5 и 15—25 мм. Каждый набор состоит из
32 шаблонов (16 выпуклых и 16 вогнутых). Проверка радиусов
изделий производится на просвет при прикладывании соответ-
ствующего шаблона. Радиусные шаблоны могут быть использо-
ваны в качестве предельных калибров, если проверку произво-
дить с помощью двух шаб-
лонов с разными радиусами
и наблюдать характер про-
света, образующийся при
каждом шаблоне.
§ 8. КАЛИБРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ
РАССТОЯНИЙ МЕЖДУ ОСЯМИ
Рис. 27. Радиусные шаблоны
Калибры для контроля
расстояний между осями
(рис. 28) являются проход-
ными. Деталь считается год-
ной, если калибр проходит.
Результаты контроля зави-
сят не только от смещения осей,
но и от отклонений диаметров
контролируемых поверхностей: увеличение диаметра отверстия
компенсирует смещение оси и может обеспечить вхождение ка-
либра. Поэтому контроль смещения осей калибрами должен про-
изводиться после проверки диаметров отверстий.
Калибры для контроля смещения осей по указанной причи-
не могут безоговорочно применяться только при зависимых до-
пусках.
Зависимым называется допуск расположения, величина ко-
торого зависит не только от заданного предельного отклонения
расположения, но и от действительных отклонений размеров
рассматриваемых поверхностей.
На чертежах деталей с зависимыми допусками делаются со-
ответствующие указания. Зависимые допуски обычно назначают
для деталей, собираемость которых требует зазора по всем со-
прягаемым поверхностям. При зависимых допусках на чертеже
ставится допуск на смещение осей, рассчитанный для наимень-
ших зазоров в соединении.
При отклонении размеров, увеличивающих зазоры в соедине-
нии, допускается увеличение смещения осей на величину, соот-
ветствующую увеличению зазора.
Калибры для контроля расстояний между осями отверстий
выполняются в виде скоб (рис. 28, бив) или планок со штиф-
тами (пробками) (рис. 28, а и г).
При выполнении калибров в виде скоб комплект должен со-
стоять из двух проходных скоб, проверяющих раздельно наи-
меньшее и наибольшее расстояние между образующими от-
верстий.
4*	51

Применение скоб ограничено проверкой расстояний между
осями двух отверстий и расстояния одного отверстия от базы.
•Результаты контроля, особенно при малых диаметрах отверстий,
получаются менее надежными, чем в случае применения штиф-
товых калибров. Поэтому штифтовым калибрам, более надеж-
Рис. 28. Калибры для контроля рас-
стояний между осями отверстий
Проверку калибров осуществляют
Контркалибров не применяют.
ным и универсальным, от-
дается предпочтение.
Штифтовые калибры мо-
гут выполняться для провер-
ки расположения любого
числа отверстий, заданных
как в прямоугольных, так и
в полярных координатах.
Штифтовые калибры позво-
ляют проверять не только
относительное расположение
отверстий, но и их располо-
жение относительно плоской
или цилиндрической базовой
поверхности.
Для контроля расстояний
между осями отверстий из-
готовляют только рабочие
калибры. Приемные калиб-
ры, в случае их необходимо-
сти, отбирают из числа ра-
бочих калибров, изношен-
ных не менее чем на 40%.
универсальными средствами.
Расчет калибров для контроля смещения осей отверстий за-
ключается в определении исполнительных размеров измеритель-
ных и базовых пробок, допуска на их износ и допуска предель-
ного смещения осей измерительных пробок калибра от их номи-
нального расположения.
Величины и расположение полей допусков на изготовление
и износ измерительных пробок калибров, в зависимости от пре-
дельного смещения осей отверстий от номинального положения
и номинальных диаметров отверстий, даны в ГОСТе 14140—69.
Там же даны примеры расчета калибров.
Допуски расположения осей измерительных пробок калибров
должны рассматриваться как независимые. Конструкции калиб-
ров не стандартизованы.

Глава III
ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ КОНЦЕВЫЕ МЕРЫ
ДЛИНЫ
§ 1. ТИПЫ КОНЦЕВЫХ МЕР И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
Плоскопараллельными концевыми мерами длины называют
меры, имеющие форму прямоугольного параллелепипеда или ци-
линдра с двумя плоскими взаимно параллельными измеритель-
ными поверхностями (рис. 29).
Концевые меры применяют для хранения и воспроизведе-
ния единицы длины, для поверки и градуировки мер и измери-
тельных приборов, для установки приборов на ноль при отно-
сительных измерениях, для непосредственных измерений раз-
меров изделий, а также для особо точных разметочных работ и
наладки станков.
Концевые меры, служащие для проверки и градуировки из-
мерительных средств, называют образцовыми.
Концевые меры, применяемые для измерения размеров из-
делий для разметочных работ и т. п., называют рабочими.
Технические требования, форма и размеры концевых мер,
комплектования в наборы, классификация их по точности и пра-
вила поверки установлены ГОСТом 9038—59 и инструкцией
100—60 Комитета.
Под размером плоскопараллельной концевой меры длины
понимается ее срединная длина, которая определяется длиной
перпендикуляра, опущенного из середины одной из измеритель-
ных поверхностей меры на противоположную измерительную по-
верхность.
Длина плоскопараллельной концевой меры в данной точке
определяется длиной перпендикуляра, опущенного из данной
точки на противоположную измерительную поверхность.
Наибольшая по абсолютной величине положительная или
отрицательная разность между длиной меры в любой точке и
срединной ее длиной определяет отклонение от плоскопарал-
лельности меры, причем зона шириной 0,5 мм вдоль краев из-
мерительной поверхности во внимание не принимается.
53

ГОСТ 9038—59 устанавливает следующие номинальные раз-
меры и градации размеров концевых мер:
от 0,991 до 1,01 мм	через 0,001 мм
» 1,991 » 2,01 »	» 0,001 »
» 0,1	» 0,7 »	» 0,01	»
» 1	» 1,5 »	» 0,01
» 0,1	» 2	»	» 0,1
» 0,5	» 25	»	» 0,5
» 10	» 100 »	»	10
» 25	» 200 »	» 25
» 50	» 300 »	» 50
» 100	» 1000 »	100
» 1000 » 2000 »	1000
Кроме того, стандарт предусматривает выпуск комплектов
мер специальных размеров, например, для проверки микро-
метров.
Рис. 29. Плоскопараллельные концевые меры длины
Концевые меры длины комплектуются в наборы, обеспечива-
ющие возможность получения блока (соединения) концевых
мер любого (в пределах определенного диапазона) размера до
третьего десятичного знака.
Блок концевых мер образуется путем притирания концевых
мер друг к другу. Притираемостью концевых мер называется их
способность сцепляться между собой или с плоскими кварцевы-
ми и стеклянными пластинами при надвигании или приклады-
вании одной меры на другую или меры на пластину. Явление
притираемости объясняется молекулярным притяжением в при-
сутствии тончайших слоев смазки. Пленка смазки, толщина ко-
торой приблизительно равна 0,02 мкм, остается на концевых
мерах при обычно применяемых методах их промывки в бензи-
не. Полное удаление смазки ведет к значительному (в десятки
раз) уменьшению силы сцепления концевых мер.
54

Для обеспечения притираемости шероховатость поверхности
не должна превышать 13-го класса чистоты, разряда б по
ГОСТу 2789—59.
Наиболее распространены в машиностроении наборы № 1
(из 87 мер), № 2 (из 42 мер) и № 3 (из 116 мер). Большие на-
боры позволяют получать любой размер при использовании
меньшего числа мер, чем это возможно при малых наборах. По-
этому большие наборы обеспечивают более высокую точность
(меньше накопленная погрешность мер, входящих в блок).
В каждый набор входят две пары дополнительных — защитных
мер с номинальным размером 1 и 1,5 (или 2) мм. Защитные
меры притираются по концам блока всегда одной и той же сто-
роной (маркировкой наружу) и служат для предохранения ос-
новных мер набора от износа и повреждения. Защитные меры
для отличия от основных мер набора имеют срезанный угол и
дополнительную буквенную маркировку для обеспечения их
различия при внесении в аттестат.
Возможности указанных выше наборов могут быть расши-
рены за счет совместного с ними использования дополнительных
наборов из 10 мер с градацией размеров в 0,001 мм или наборов
больших мер с градацией размеров 25—100 мм.
Кроме того, в настоящее время освоено производство конце-
вых мер из твердого сплава марки ВК6М, комплектуемых в на-
бор из 4 шт. защитных мер (две плитки по 1,5 мм и две по 2 мм)
и в набор из 24 шт. с размерами мер от 1 до 6 мм. Оба набора
выпускаются 1, 2 и 3-го классов точности. Высокая износостой-
кость твердосплавных концевых мер обеспечивает им длитель-
ный срок службы.
При составлении блоков мер заданного размера сначала
надлежит определить необходимые размеры составляющих блок
мер, отобрать их из набора, вытереть смазку, промыть в бензи-
не и затем приступить к составлению блока притиркой мер. Оп-
ределение необходимых размеров мер следует начинать с по-
следней цифры заданного размера. Подобрав первую меру,
необходимо вычесть ее размер из заданного и, следуя тому же
правилу, определить размер следующей меры. Поясним подбор
мер на конкретном примере.
Пусть необходимо подобрать блок мер размером 45,425 мм
из набора мер 87 шт.
1-я мера выбирается размером		1,005	ММ,	остаток	размера	равен 44,42	мм
2-я »	»	»	1,42	»	»	»	43	»
3-я »	»	»	3	»	»	»	40	»
4-я »	»	»	40	»	»	»	0	»
Проверяем сумму		45,425	мм				
Из всех возможных вариантов составления блока следует
выбирать тот, при котором заданный размер составляется из
наименьшего числа мер и, следовательно, обеспечивается наи-
меньшая погрешность размера блока.
55

Большое разнообразие в применении мер вызывает необхо-
димость в мерах различной точности, в связи с чем введено их
деление на классы (в зависимости от точности изготовления) и
разряды (в зависимости от точности их аттестации).
ГОСТ 9038—59 устанавливает четыре класса точности кон-
цевых мер: 0; 1; 2 и 3, а инструкция 100—60 Комитета устанав-
ливает дополнительные классы 4 и 5 (только для мер, находя-
щихся в эксплуатации) и пять разрядов: 1, 2, 3, 4 и 5 (табл. 5).
Класс точности концевых мер определяется точностью их из-
готовления: величиной отклонения срединной длины мер от но-
минального размера, отклонения их от плоскопараллельности и
качеством притираемости. Класс набора концевых мер опреде-
ляется низшим классом отдельной меры, входящей в набор.
Разряд концевых мер определяется точностью их аттестации,
т. е. погрешностью действительного значения срединной длины
мер, а также их состоянием: отклонением от плоскопараллель-
ности и качеством притираемости.
При использовании мер по классу их размер принимается
равным номинальному. При этом допускают ошибку, равную
сумме отклонений срединных длин, используемых в блоке мер,
но существенно упрощают расчеты.
При использовании мер по разрядам учитываются их дейст-
вительные размеры, записанные в аттестате. В этом случае в
погрешность измерений, осуществляемых с помощью концевых
мер, входят не погрешности изготовления, а погрешности изме-
рения срединных длин мер. Применение мер по разрядам позво-
ляет повысить точность измерений, но усложняет -подсчеты в
связи с необходимостью учитывать действительные размеры
всех мер.
Концевые меры должны быть закалены полностью или на
длине не менее 50 мм от измерительных поверхностей до твер-
дости не ниже HRC 62.
Материалом для изготовления концевых мер служат хроми-
стые стали: 120ХГ, ХГ, ШХ15 и X. Линейное расширение стали
должно находиться в пределах 10,5—12,5 мкм на 1 м длины при
нагреве на ГС, т. е. быть близким к среднему значению для
машиностроительных сталей. Материал концевых мер должен
быть стабильным. В предельные погрешности действительного
значения срединной длины, кроме погрешности измерения,
включена погрешность, которая может возникнуть вследствие
нестабильности концевой меры, т. е. изменения ее размера за
время между двумя очередными поверками.
Изменения размеров концевых мер из-за нестабильности
материала на 1 м длины в течение 12 месяцев не должны пре-
вышать:
±0,5 мкм — для концевых мер класса 0, разрядов 1 и 2
±1	»	»	»	»	»	1,	»	3
±2	»	»	»	»	»	2 и 3	>	4	и 5
56

Таблица 5
Допускаемые отклонения и погрешности концевых мер длины
Номинальные	Допускаемые отклонения (для классов) или предельные погрешности (для разрядов) действительного значения срединной длины в мкм (±)								Допускаемые отклонения от плоскопараллельности в мкм (±)					
размеры мер в мм	Классы (разряды) мер													
	(1)	(2)	0(3)	1(4)	2(5)	3	4	5	0(1)	1(2)	2(3)	(4)	3	4,5(5)
До 10	0,05	0,07	0,10	0,20	0,4	0,8	2,0	4	0,07	0,10	0,15	0,20	0,30	0,4
Св. 10 до 18	0,06	0,08	0,12	0,25	0,5	1,0	2,5	5	0,07	0,10	0,15	0,20	0,30	0,4
» 18 » 30	0,06	0,09	0,15	0,30	0,5	1,0	3,0	6	0,08	0,15	0,20	0,25	0,35	0,4
» 30 » 50	0,07	0,10	0,20	0,30	0,5	1,2	3,5	8	0,08	0,15	0,20	0,25	0,35	0,5
Св. 50 до 80	0,08	0,12	0,25	0,40	0,6	1,5	4,0	9	0,08	0,15	0,20	0,25	0,35	0,5
» 80 > 120	0,10	0,15	0,30	0,50	0,8	2,0	5,0	11	0,10	0,15	0,25	0,30	0,45	0,6
» 120 » 180	0,12	0,20	0,40	0,75	1,0	2,5	6,0	12	0,10	0,15	0,25	0,30	0,45	0,6
» 180 » 250	0,15	0,30	0,50	1,00	1,5	3,0	7,0	14	0,13	0,20	0,30	0,40	0,60	0,8
300	0,20	0,35	0,60	1,25	2,0	3,5	8,0	16	0,13	0,20	0,30	0,40	0,60	0,8
400	0,25	0,45	0,80	1,50	2,5	4,0	9,0	18	0,16	0,25	0,35	0,50	0,75	1,0
500	0,30	0,50	1,00	1,80	3,0	5,0	10,0	20	0,16	0,25	0,35	0,50	0,75	1,0
600	0,35	0,60	1,20	2,20	3,5	6,0	12,0	22	0,20	0,30	0,45	0,60.	0,90	1,2
700	0,40	0,70	1,40	2,60	4,0	7,0	13,0	24	0,20	0,30	0,45	0,60	0,90	1,2
800	0,45	0,80	1,60	3,00	4,5	8,0	14,0	26	0,20	0,30	0,45	0,60	0,90	1,2
900	0,50	0,90	1,80	3,50	5,0	9,5	15,0	28	0,20	0,30	0,45	0,60	0,90	1,2
1000	0,60	1,00	2,00	4,00	6,0	11,0	16,0	30	0,20	0,30	0,45	0,60	0,90	1,2
2000 U1	1,20	2,00	4,00	8,00	12,0	20,0	32,0	60	0,40	0,60	0,90	1,20	1,80	2,4

Для расширения области применения концевых мер при кон-
трольных и разметочных операциях для них выпускаются по
ГОСТу 4119—66 наборы принадлежностей (рис. 30, а, б, в и г).
В состав наборов входят следующие принадлежности:
1.	Державки 1 (рис. 30) для крепления блоков концевых мер
с боковиками для проверки размеров и разметки в диапазоне
размеров 0—80, 60—160 и 160—320 мм.
2.	Основание 2, предназначенное для установки державки с
блоком мер и чертильным боковиком при разметке на плите.
Рис. 30. Принадлежности к концевым мерам длины
3.	Стяжки 3, предназначенные для крепления блоков с мера-
ми более 100 мм при проверке и разметке в диапазоне 320—
1500 мм.
4.	Отвертка с нормированным измерительным усилием, пред-
назначенная для стяжек.
5.	Зажимные сухари 4 для крепления стяжками блоков кон-
цевых мер с боковиками.
6.	Плоскопараллельные боковики для наружных измерений.
7.	Радиусные боковики 5 для внутренних и наружных изме-
рений с рабочими размерами 2; 5; 10 и 15 мм.
8.	Центровой боковик 6 для разметочных работ.
9.	Чертильный боковик 7 для разметки.
Плоскопараллельные и радиусные боковики входят в набо-
ры по 2 шт. Отклонение суммарного рабочего размера парных
радиусных боковиков от номинального размера не должно пре-
вышать ±0,001 мм. Смещение вершины конуса центрового бо-
бе

ковика относительно рабочей плоскости не должно превышать
0,01 мм.
Державки должны обеспечивать усилие зажатия блока не
менее 350 н (35 кг). Державки с верхними пределами 160 и
320 мм должны иметь возможность быстрой подачи зажимного
винта при раскрытии гайки. Стяжки должны обеспечивать воз-
можность установки между стягиваемыми мерами с отверстия-
ми (или между мерой и зажимным сухарем) концевых мер и
боковиков общим размером до 25 мм.
Измерительные наборы принадлежностей содержат держав-
ки, плоскопараллельные и радиусные боковики, а полный набор,
кроме того, и трехгранную лекальную линейку. Набор для мер
с отверстиями содержит 5 стяжек и 2 зажимных сухаря. Разме-
точный набор содержит основание, центровой и чертильный бо-
ковики.
§ 2. ПОВЕРКА КОНЦЕВЫХ МЕР ДЛИНЫ
Методы, средства и условия поверки концевых мер установ-
лены инструкцией 100—60 Комитета.
Размер концевой меры при нормальных условиях опреде-
ляется расстоянием между двумя поверхностями, из которых
одна является свободной измерительной поверхностью меры, а
вторая плоской поверхностью вспомогательной пластины, к
которой мера притерта другой своей измерительной поверх-
ностью.
Нормальными условиями поверки являются: температура
4-20° С, давление 101 325 н/м2, отсутствие внешних сил, изменя-
ющих длину меры (кроме силы тяжести и силы сцепления меж-
ду мерой и вспомогательной пластиной), вертикальное положе-
ние мер до 100 мм и горизонтальное положение мер длиной свы-
ше 100 мм при установке меры узкой нерабочей поверхностью
на двух опорах, расположенных на расстоянии 0,21 длины меры
от ее концов.
Основные методы и средства поверки концевых мер указаны
в поверочной схеме (рис. 214).
В заводской практике поверку концевых мер преимуществен-
но производят на оптиметрах, оптикаторах или контактных ин-
терферометрах путем сравнения с образцовой концевой мерой
более высокого разряда.
Поверяемую меру измеряют в пяти точках: в середине и по
углам, отступая на 1—2 мм от края. Срединную длину поверяе-
мой меры определяют как алгебраическую сумму срединной
длины образцовой меры (указанной в свидетельстве) и разности
показаний прибора при измерении этих мер в средних точках.
Отклонение от плоскопараллельности поверяемой концевой ме-
ры принимают равным наибольшему по абсолютному значению
отклонению длины меры в одном из углов относительно ее сре-
динной длины.
59

Неплоскостность измерительных поверхностей концевых мер
проверяют интерференционным методом с помощью плоских
стеклянных пластин.
Явление интерференции света заключается в ослаблении или
усилении яркости света при сложении двух или нескольких
встретившихся пучков света.
Световая волна характеризуется длиной, разной для различ-
ных цветов спектра, амплитудой колебания (т. е. интенсивно-
стью или яркостью света), фазой (относительным сдвигом волн
Рис. 31. Сложение световых колеба-
ний
Рис. 32. Вычитание световых колеба-
ний
различных пучков света) и поляризацией, определяющей на-
правление поперечных колебаний.
На рис. 31 и 32 показана интерференция (сложение) волн
двух когерентных 1 пучков света, одинаковых по длине и ампли-
туде, при различных смещениях по фазе. В первом случае
(рис. 31) сдвиг по фазе равен нулю. Суммируя обе волны, полу-
чаем результирующую волну а + b той же длины, но с двойной
амплитудой 2с.
Во втором случае (рис. 32) при сдвиге фаз на половину дли-
ны волны колебания обеих волн взаимно гасятся. В первом слу-
чае глаз оператора отметит свет повышенной интенсивности,
во втором случае — полное отсутствие света.
Явление интерференции возникает при наложении плоской
стеклянной пластины на доведенную измерительную поверх-
ность (рис. 33) с оставлением между ними чрезвычайно малого
клиновидного зазора. Падающие лучи света проходят через стек-
лянную пластину и частично отражаются от ее нижней плоско-
сти. Другая часть лучей проходит через воздушный зазор, отра-
1 Когерентными волнами называются волны одинаковой частоты и поля-
ризации, сохраняющие постоянную разность фаз в течение времени, необходи-
мого для наблюдения интерференционной картины. Только когерентные свето-
вые волны образуют интерференционную картину.
60

Рис. 33. Схема хода лучей при
интерференции
жается от измерительной поверхности и снова проходит через
стеклянную пластину. После выхода из стеклянной пластины обе
части луча идут параллельно.
Так как обе части луча прошли
разные пути (BCFL и BCDEG), то
они в общем случае должны полу-
чить сдвиг по фазе.
При измерении техническим ин-
терференционным методом освеще-
ние измерительной поверхности про-
изводится светом, почти перпенди-
кулярным этой поверхности. Поэто-
му можно принять, что разность хо-
да обоих лучей равна А = 2ft.
К этой разности хода лучей сле-
дует добавить сдвиг фазы первой
части луча при отражении в более
плотной оптической среде на грани-
це с менее плотной средой (стекло—
воздух) на половину волны.
Разность хода лучей удобно из-
мерять, принимая за единицу половину длины волны. Тогда раз-
ность хода 6 с учетом указанной выше поправки выразится от-
влеченным числом
2
где X — длина световой волны.
При четном значении 6 лучи будут совпадать по фазе и да-
вать зрительное ощущение яркого света. При 6 нечетном сдвиг
фаз будет равен половине периода, и лучи взаимно погасятся.
При остальных значениях 6 будет наблюдаться свет различной
интенсивности, но меньшей, чем в первом случае.
Так как ft =то наибольшая яркость света будет на-
4
блюдаться при воздушном зазоре ft, равном дробному числу
полуволн: ft	(6 = 2; 4; 6;...), а отсутствие
J	2 2 2 2 2 2 v	J
света будет наблюдаться при воздушном зазоре, равном целому
числу полуволн: ft = 0;	2 «-у-; 3 • -у-;... (6 = 0; 1; 3; 5;...).
Если воздушному зазору придать клиновидную форму, т. е.
расположить плоскую стеклянную пластину так, чтобы она опи-
ралась на край измерительной поверхности, как показано на
рис. 34, то толщина зазора в каждой точке будет различна. Че-
рез точки измерительной поверхности, отстоящие от стеклянной
61

пластины на расстоянии, равном целому числу полуволн, будут
проходить темные полосы. Каждая темная полоса соединяет
точки измерительной поверхности, равноотстоящие от плоско-
сти стеклянной пластины. В этом отношении интерференционные
полосы могут быть сравнены с линиями на топографических
картах, где каждая линия соединяет точки поверхности, нахо-
дящиеся на одной высоте над уровнем моря. Интерференцион-
ные полосы как бы являются следами сечения измерительной
поверхности плоскостями^
параллельными стеклянной
пластине и отстоящими одна
от другой на расстоянии по-
ловины длины световой вол-
ны. Такая интерференцион-
ная картина носит название
полос равной толщины.
При освещении белым
светом первую черную поло-
су, совпадающую с ребром
клина, принято называть ну-
левой полосой, следующую
темную (коричневую) поло-
су — первой полосой, после-
дующие темные полосы —
второй, третьей и т. д.
Явление интерференции
Рис. 34. Расположение интерферен-
ционных полос
может наблюдаться как при белом, так и при монохроматиче-
ском свете. При монохроматическом свете, обычно получаемом
путем пропускания белого света через светофильтр, интерферен-
ционные полосы представляют собой чередование цветной и чер-
ной полос. При этом на измерительной поверхности может на-
блюдаться большое число резко очерченных интерференционных
полос. При интерференции белого света образуются радужно
окрашенные интерференционные полосы, яркость и четкость кото-
рых убывают по мере удаления от вершины воздушного клина.
После пятой полосы интерференционная картина становится
столь неясной, что не может быть использована для измерений.
Причина убывающей резкости полос и их цветная окраска
объясняются тем, что белый свет состоит из световых волн раз-
личной окраски и длины. Световые волны голубого цвета с дли-
ной волны 0,5 мкм интерферируют и дают темную полосу рань-
ше волн оранжевого цвета с длиной волны 0,6 мкм. По мере
удаления от вершины воздушного клина смещение интерферен-
ционных полос различных частей спектра увеличивается. В ре-
зультате этого яркость и четкость интерференционной картины
резко понижаются и полосы расплываются, а при дальнейшем
увеличении зазора свыше 1,5—2 мкм интерференционные поло-
сы пропадают.
62

Рис. 35. Интерференционные полосы на
разных поверхностях
поло-
ил и
пла-
При монохроматическом источнике света теоретически мож-
но получить весьма большое число интерференционных полос»
особенно при использовании лазерных источников света.
При измерении в белом свете для отсчетов следует применять
наиболее четко очерченную первую (коричневую) полосу.
Простейшим случаем
применения интерференции
света для измерений являет-
ся проверка плоскостности
измерительных поверхно-
стей.
Если наложить стеклян-
ную пластину на измери-
тельную поверхность конце-
вой меры (рис. 35), то при
идеальной плоской поверх-
ности интерференционные
полосы будут прямыми (рис.
35, А), при вогнутой или
выпуклой поверхности ин-
терференционные полосы ис-
кривляются. Выпуклость или вогнутость поверхности определяет-
ся по характеру искривления полос: при выпуклой поверхности
(рис. 35, Б) средняя часть полосы расположена дальше от вер-
шины клина, чем крайние точки; при вогнутой (рис. 35, В) —
ближе. Численно кривизна поверхности определяется стрелой
прогиба полосы, выраженной в долях расстояния между
а
сами. На рис. 35, Б выпуклость равна = 0,3 полосы,
0,09 мкм (при интерференции белого цвета).
Неплоскостность меры проверяется при накладывании
стины так, чтобы одна из полос (желательно первая) прошла
через углы, расположенные по диагонали. Искривление полосы
определяет неплоскостность по этой диагонали. Аналогично оп-
ределяется неплоскостность по другой диагонали.
Расстояние между серединами двух соседних полос (темных
или светлых) называется шириной интерференционной полосы.
При интерференции белого света за ширину полосы прини-
мают расстояние между серединами двух соседних полос одина-
кового цвета. Ширина интерференционных полос зависит от вели-
чины угла воздушного клина и длины волны применяемого света.
На рис. 36 показано изменение ширины полос при изменении
угла наклона пластины. Зависимость между шириной b интер-
ференционных полос, углом клина а и длиной световой волны к
определяется формулой
Ь = —
2а
63

Поэтому увеличение угла воздушного клина приводит к про-
порциональному уменьшению ширины интерференционных по-
лос. При неизменном угле воздушного
Рис. 36. Изменение ши-
рины интерференцион-
ных полос при наклоне
пластины
клина и освещении светом с волнами раз-
личной длины наблюдаемая ширина
интерференционных полос будет пропор-
циональна длине волны (рис. 37).
Стеклянные пластины (рис. 38) для
интерференционных измерений по ГОСТу
2923—59 изготовляют с габаритными раз-
мерами (D X Н мм): 60 X 20; 80 X 25;
100 X 25; 120 X 30. Они применяются для
проверки притираемости и плоскостности
измерительных поверхностей концевых
мер.
Пластины выполняются с одной и дву-
мя рабочими поверхностями двух клас-
сов точности: 1-го с допускаемой непло-
скостностью рабочих поверхностей до 0,1
полосы и 2-го с допускаемой неплоскост-
ностью до 0,3 полосы.
Плоскопараллельные стеклянные пластины по ГОСТу 1121 —
54 предназначены для проверки интерференционным методом
Рис. 37. Изменение ширины
интерференционных полос
при изменении длины волны
Рис. 38. Пластина для ин-
терференционных измере-
ний
плоскостности и взаимной параллельности измерительных по-
верхностей микрометров и скоб (рычажных и индикаторных).
Они имеют форму цилиндров диаметром 30, 40 или 50 мм с
допускаемыми отклонениями торцовых измерительных поверхно-
стей 0,1 мкм и от параллельности плоскостей 0,6—1,0 мкм в за-
висимости от размера (высоты) пластин. Пластины изготовляют
с размерами в диапазоне 15—16; 40—41; 65—66 и 90—91 мм. При
выпуске они комплектуются по 4 шт. с градацией размеров 0,12—
0,13 мм для обеспечения возможности проверки параллельности
измерительных поверхностей микрометров через каждые четверть
оборота микрометрического винта.
64

Глава IV
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЛИНЕЙКИ И ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТЫ
§ 1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЛИНЕЙКИ
Измерительные металлические линейки являются рабочими
штриховыми мерами и предназначены для линейных измерений
путем непосредственного сравнения измеряемых размеров со
шкалой мер.
Линейки по ГОСТу 427—56 должны изготовляться с одной
(рис. 39, а) или двумя (рис. 39, б) шкалами с верхними преде-
мз	\
мм 1	2	3	4	5 б \\	26	27 28	29	30 Q
milHJiiiiliiiibiiiliiHhiiiliinhiiiliHiliiiilniiliiiiliiii| ^iiLiLjiiIiiiiIiiiiIiiiiIhiiIiiiiIiiiiIiiiiIiii__/
“)
11|[|1111|1111|1111|1Ш|1111|1111|1111|Ш	|ПТ[ГП1|П1^	М3—'
ММ 1	2	3	4	5 б !	26	27 28	29	30 Q
niihHiLihiiihHiliiiiLilHii^nlimliiidiiiiliiiihiii| |lldlllllllldlllllllldlllllllldllllltLldlllllllldlll_____/
б)
Рис. 39. Измерительные линейки
лами измерений 150, 300, 500 и 1000 мм. Шкалы линеек обычно
имеют цену деления 1 мм, в редких случаях 0,5 мм.
Линейки изготовляют из стальной пружинной термообра-
ботанной ленты со светлополированной поверхностью группы
прочности 1П или 2П по ГОСТу 2614—55, твердостью не ниже
HV 375 (по Виккерсу). Линейки должны иметь антикоррозион-
ное хромовое покрытие с толщиной слоя не менее 3 мкм. Ли-
нейки с верхним пределом измерения до 500 мм должны иметь
ширину 18—22 мм и толщину 0,4—0,6 мм, а линейки с пре-
делом измерения 1000 мм, соответственно, 36—40 мм и 0,8—
1,0 мм.
Отклонения общей длины линеек и расстояний от любого
штриха до начала или конца шкалы от их номинальных значе-
ний не должны превышать на длине до 300 мм ± 0,1 мм, на
5 Заказ 375	65

длине свыше 300 до 500 мм— ±0,15 мм и на длине свыше 500
до 1000 мм — ±0,2 мм.
Проверка шкал металлических измерительных линеек произ-
водится по штриховому метру 1-го разряда, представляющего
собой жесткую линейку, на скошенной грани которой нанесена
шкала с ценой деления 0,2 мм. Погрешность этой шкалы не
превышает ±0,05 мм, а погрешность аттестации ±0,01 мм.
Метр снабжен направляющим ребром, по которому могут
перемещаться две лупы с семикратным увеличением. Метр на-
кладывается на поверяемую линейку и шкала последней сли-
чается со шкалой метра. Лупы обеспечивают высокую точность
отсчета.
§ 2. ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТЫ
Штангенинструменты (штангенциркули, штангенглубиноме-
ры, штангенрейсмасы и др.) имеют штангу, на которой нанесена
основная шкала с интервалом деления 1 мм, и нониус — вспомо-
гательную шкалу, служащую для точного отсчета долей деле-
ний. Устройство штангенинструментов определяется их назначе-
нием.
Наиболее распространенным видом штангенинструмента яв-
ляется штангенциркуль (рис. 40). Штангенциркули выпускают-
ся по ГОСТу 166—63 следующих трех типов: ШЦ-1 — с двусто-
ронним расположением губок, для наружных и внутренних из-
мерений и с линейкой для измерения глубин (рис. 40, а),
66

величина отсчета по нониусу составляет 0,1 мм\ ШЦ-П — с дву-
сторонним расположением губок, для измерения и для разметки
(рис. 40, б), величина отсчета по нониусу составляет 0,05 или
0,1 мм и ШЦ-Ш— с односторонними губками для наружных и
внутренних измерений (рис. 40, в) с величиной отсчета по нони-
усу 0,05 мм или 0,1 мм.
Основными частями штангенциркулей являются: штанга 7,
измерительные губки 2, рамка 5, зажим рамки 4, нониус 5, ми-
Рис. 41. Штангенглубиномер и штангенрейсмас
крометрическая подача 6 и линейка глубиномера 7 (только у
штангенциркуля ШЦ-1).
По требованию заказчика к штангенциркулям типа ШЦ-Ш
должны прикладываться приспособления для разметки (разме-
точные ножки с крепежными хомутиками).
Губки для внутренних измерений штангенциркулей типов
ШЦ-Ш и ШЦ-П имеют цилиндрическую измерительную поверх-
ность с радиусом не более половины суммарной толщины губок.
Размер b сдвинутых губок для внутренних измерений (обычно
10 мм) маркируется на их боковой поверхности и определяет
наименьший внутренний размер, который может быть проверен
этим штангенциркулем. При всех внутренних измерениях к от-
счету по шкале следует прибавлять размер губок.
Штангенглубиномеры (рис. 41, а) предназначаются для из-
мерения глубин до 500 мм. Рамка 3 штангенглубиномера имеет
5*	67

доведенную измерительную поверхность основания 4. При рас-
положении измерительных поверхностей основания и торца
штанги 2 в одной плоскости отсчет по нониусу 1 равен нулю.
Штангенрейсмасы (ГОСТ 164—64, рис. 41, б) предназначены
для разметочных работ и для измерения высоты деталей, уста-
новленных на плите. При разметке штангенрейсмас устанавли-
вают на заданный размер и, перемещая по плите вдоль размеча-
емой заготовки, наносят острием разметочной ножки на верти-
кальной поверхности заготовки горизонтальную линию. Для
измерения высотных размеров вместо разметочной ножки 5 ус-
танавливают измерительную б, имеющую нижнюю плоскую и
верхнюю с острым ребром измерительные поверхности. При ис-
пользовании верхней измерительной поверхности к величине
отсчета должен прибавляться размер ножки.
Основные метрологические характеристики штангенинстру-
ментов даны в табл. 6. Указанные в табл. 6 погрешности показа-
ний должны выдерживаться как при свободном, так и при затя-
нутом зажиме рамки (при освобожденном зажиме прижим рам-
ки к направляющему ребру штанги обеспечивается пружиной,
действующей на противоположное ребро штанги).
Таблица 6
Пределы измерений и допускаемые погрешности штангенинструментов
Наименование и тип инструмента	Предел измерения в мм	Допускаемая погрешность показаний при отсчете по нониусу в мм	
		0,05	|	0, 1
Штангенциркули ШЦ-1	0—125	—	±0,1
Штангенциркули ШЦ-П	0—200	±0,05	±0,1
	0—320	±0,05	±0,1
Штангенциркули ШЦ-1 II	0—500	±0,05	±0,1
	250—710	—	±0,1
	320—1000	—	±0,1
	500—1400	До 1000 мм	±0,1
	800—2000	Св. 1000 мм	±0,2
Штангенг л у биномеры	0—200	±0,05	—
	0—320	±0,05	—
	0—500	—	±0,1
Штангенрейсмасы	0-250	±0,05	—
	40—400	±0,05	—
	60—630	±0,05	±0,1
	100—1000	—	±0,1
	600—1600	—	±0,1
	1500—2500	—	±0,2
Все штангенинструменты, кроме штангенциркулей типа
ШЦ-1, должны иметь микрометрическую подачу рамки для ус-
68

тановки штангенинструмента на заданный размер, в основном,
при разметочных работах.
Нониусы штангенинструментов должны иметь возможность
продольной регулировки с целью установки на нуль после ре-
монта изношенных измерительных поверхностей губок и основа-
ния. Шкала штанги имеет деления с интервалом в 1 мм. Ширина
штрихов шкал штанги и нониуса при величине отсчета по но-
ниусу 0,05 мм должна находиться в пределах 0,08—0,12 мм, а
при отсчете 0,1 мм — в пределах 0,08—0,20 мм. Каждое пятое
деление штанги и нониуса должно быть отмечено удлиненным
штрихом, а каждое десятое деление штанги — более длинным
штрихом, чем пятое деление, и соответствующим числом.
Плоскость, на которой нанесены деления нониуса, должна
иметь ровный край, перекрывающий штрихи штанги не менее
чем на 0,5 мм. Длина видимой части коротких штрихов штанги
и коротких штрихов нониуса должны находиться в пределах от
2 до 3 мм. Штрихи нониуса должны доходить до края. Расстоя-
ние от верхней кромки края нониуса до поверхности шкалы
штанги с целью уменьшения погрешности от параллакса не
должно превышать 0,22 мм при величине отсчета по нониусу
0,05 мм и 0,3 мм при величине отсчета 0,1 мм. При сдвигании
губок штангенциркулей до соприкосновения просвет между из-
мерительными поверхностями не должен превышать 0,003 мм
при величине отсчета по нониусу 0,05 мм и 0,006 мм при вели-
чине отсчета 0,1 мм. При затягивании зажима рамки допуска-
ются вдвое большие просветы.
При измерении штангенинструментами размер определяется
отсчетом по шкале штанги, произведенным относительно нуле-
вого штриха нониуса. Отсчет по нулевому штриху нониуса по-
зволяет определить целое число делений шкалы, заключающееся
в измеренном (или установленном) размере. Оценка части де-
ления, заключающейся между нулевым штрихом нониуса и бли-
жайшим штрихом, расположенным со стороны начала основной
шкалы, производится с помощью шкалы нониуса.
Схема нониуса с величиной отсчета 0,1 мм показана на
рис. 42, а. Основная шкала имеет цену деления 1 мм. Интервал
делений нониуса при указанной выше величине отсчета обычно
равен 0,9 или 1,9 мм, а число делений 10. В нулевом положении
нониуса нулевые штрихи нониуса и шкалы совпадают, а послед-
ний штрих нониуса (десятый) совпадает с девятым или девят-
надцатым делением шкалы. Если нониус сдвинуть вправо на
0,1 мм, то его первый штрих совпадет с ближайшим делением
шкалы, при сдвиге на 0,2 мм совпадет второй штрих, при сме-
щении на 0,3 мм — третий штрих и т. д. Таким образом смеще-
ние нониуса вправо в пределах 1 мм определяется номером
штриха нониуса, совпавшим с делением шкалы. В общем случае
таким же образом определяется смещение нониуса относительно
любого штриха шкалы. Это смещение, выраженное в десятых
69

долях миллиметра, прибавленное к целому числу миллиметров,
заключенному между нулевыми штрихами шкалы и нониуса,
определяет размер, на который установлен штангенинструмент.
Таким образом, нониус позволяет заменить глазомерную оценку
деления по взаимному расположению штрихов шкалы и отсчет-
ного штриха более точной оценкой по совпадению штрихов шка-
лы и нониуса.
Кроме нониусов с величиной отсчета 0,1 мм, применяются
нониусы с величиной отсчета 0,05 и в редких случаях 0,02 мм
10	11	12
0	t 1
Отсчет 105,7 мм
5	6	7
Величина отсчета 0,1 у=2
О 25	50	75	1
О	1	2
О J 50	75	1
Величина отсчета 0,05 у= 1
Шкала-
нониус
[10 20	50	00	0,5
Величина отсчета 0,02 %=1
Отсчет 56,25мм
0	10	20	50 4 40	0,5
Отсчет 01,86мм
Рис. 42. Нониусы штангенинструментов
(рис. 42, бив). На рис. 42 даны примеры отсчета по этим но-
ниусам.
Во всех случаях величина отсчета по нониусу, цена деления
шкалы штанги, интервал и число делений нониуса связаны опре-
деленной зависимостью. Знание этих зависимостей необходимо
для проектирования новых видов штангенинструментов, а также
других типов приборов, в которых для повышения точности от-
счета используется нониус.
Примем следующие обозначения: с — величина отсчета по
нониусу; у — модуль (обязательно целое число); а — интервал
делений шкалы; b — интервал делений нониуса; п — число деле-
ний нониуса; I — длина шкалы нониуса.
Величина отсчета по нониусу определяется равенством
а
С =--.
п
Интервал деления нониуса, изображенного на рис. 42, б,
равен
Ь = а—с,
а для нониуса, изображенного на рис. 42, а,
b = 2а—с.
70

В общем случае интервал деления нониуса определяется ра-
венством
Ь = уа—с,
или после подстановки значения с
Ь = ----а.
п
Длина нониуса, выраженная в делениях основной шкалы, бу-
дет равна
l = nb = (yn—1)а.
Поясним расчет нониуса на конкретном примере.
Пример. Определить число делений, интервал делений и дли-
ну нониуса при цене деления шкалы 1 мм и величине отсчета
по нониусу 0,05 мм.
Модуль нониуса выбираем из конструктивных соображений
с учетом удобств отсчета. Примем модуль равным 2. Тогда
,	2-20—1	< пс
Ь =-------=1,95 мм;
20
/ = 2-20—1 =39 мм.
Штангенинструменты так же, как и другие средства измере-
ния, подлежат обязательной поверке. Ее начинают с поверки
правильности нулевой установки; нулевые штрихи нониуса и
штанги должны точно совпадать.
Поверку погрешностей показаний штангенинструмента с ве-
личиной отсчета 0,1 мм производят по блокам мер не менее чем
в трех точках, а с отсчетом 0,05 мм не менее чем в шести точках,
равномерно расположенных в пределах шкалы штанги и нониу-
са. Например, штангенинструмент с величиной отсчета 0,05 мм
и верхним пределом измерения 200 мм обычно поверяют по бло-
кам мер с размерами 30,15, 60,30, 90,45, 120,60, 175,75 и 180,
90 мм. При поверке штангенинструментов применяются меры
5-го разряда. При поверке штангенциркуля блоки мер размером
свыше 50 мм следует закреплять в стойке, а блоки мер разме-
ром свыше 300 мм — в двух стойках, чтобы уменьшить изгиб
блока под действием собственного веса. При поверке губки
штангенциркуля должны быть перпендикулярны широким нера-
бочим плоскостям мер.
Поверка показаний производится при свободной и закреплен-
ной рамке для двух положений блока мер на ближнем и даль-
нем расстоянии от штанги. Губки штангенциркуля должны
прижиматься к мерам с усилием, обеспечивающим нормальное
71

скольжение по плоскостям мер. При наличии у штангенциркуля
второй пары губок для наружных измерений поверку показаний
по ней производят только по двум блокам мер — среднего и
наибольшего размеров.
При поверке погрешности показаний штангенглубиномера его
основание прижимают к двум одинаковым блокам мер, притер-
тым к плоской стеклянной или стальной пластине.
Штангенрейсмасы поверяют по мерам, устанавливаемым на
плоскость поверочной плиты.
У штангенинструментов с двумя шкалами поверку по более
грубой шкале производят только при нулевой установке, сред-
нему и наибольшему размерам.
Допускаемые погрешности показаний штангенинструментов
приведены в табл. 6.
На штангенинструмент, признанный годным по результатам
поверки, выдается паспорт или аттестат установленной формы.

Глава V
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ С МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
§ 1.	КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ С МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
Прибором для измерения линейных величин называется
средство измерения, предназначенное для сопоставления линей-
ных величин с единицей измерения и выдачи информации об
измеренной величине.
Измерительные приборы разделяют на три основные группы:
приборы со встроенными отсчетными устройствами, приборы
или приспособления, оснащаемые съемными отсчетными устрой-
ствами, и измерительные головки.
Измерительными головками называются съемные отсчетные
устройства с измерительным механизмом, преобразующим ма-
лые измеряемые отклонения в большие перемещения стрелки.
В зависимости от устройства и назначения цена деления го-
ловок устанавливается в пределах от 0,0001 до 0,01 мм. Само-
стоятельно измерительные головки не могут осуществлять из-
мерения. Они предназначены для оснащения измерительных при-
боров и приспособлений различного назначения. Преимущество
приборов со съемными измерительными головками заключается
в возможности быстрой замены измерительной головки при вы-
ходе ее из строя или необходимости проведения периодической
поверки. Кроме того, применение измерительных головок на-
много упрощает производство измерительных приспособлений,,
особенно многомерных, и делает возможным их изготовление
силами машиностроительных заводов.
Приборы со встроенными измерительными устройствами
предназначаются для определенных измерений (микрометры и
рычажные скобы для наружных измерений, индикаторные нут-
ромеры для внутренних измерений и др.).
Механические измерительные головки и встроенные в прибо-
ры измерительные устройства в зависимости от используемых
в них передаточных механизмов делятся на следующие основ-
ные типы:
1.	Микрометрические, основанные на применении винтовой
пары и используемые преимущественно для встраиваемых из-
мерительных устройств.
75

2.	Рычажные (миниметры и другие головки; в настоящее
время не выпускаются, но еще применяются на некоторых за-
водах).
3.	Зубчатые (индикаторы часового типа и др.).
4.	Рычажно-зубчатые (микромеры и индикаторы с ценой де-
ления 0,001 и 0,002 мм, встроенные механизмы рычажных скоб
и др.).
5.	Рычажно-пружинные (микрокаторы, микаторы и др.).
Кроме того, приборы разделяются по назначению: для на-
ружных измерений, для внутренних измерений, для измерений
глубин, измерения шероховатости и волнистости поверхности,
измерения резьбы, элементов зубчатых зацеплений и др.
Механические измерительные головки непрерывно совершен-
ствуются с целью повышения точности и удобства измерения.
Наиболее перспективными в этом отношении являются рычаж-
но-зубчатые и, в особенности, пружинные измерительные го-
ловки.
Разработка методов расчета погрешностей рычажных пере-
дач позволила создать рычажно-зубчатые головки высокой точ-
ности с широкими пределами измерения.
§ 2.	ПОГРЕШНОСТИ РЫЧАЖНЫХ ПЕРЕДАЧ
Погрешности рычажных передач являются результатом не-
постоянного или неточно выдержанного передаточного отно-
шения.
На рис. 43, а показана схема измерительного рычага, пере-
дающего прямолинейное перемещение к измерительной головке.
Условием отсутствия погрешностей передачи является располо-
жение оси вращения и центров измерительных сферических по-
верхностей рычага на одной прямой и равенство плеч рычага.
В рассматриваемом рычаге измеряемое перемещение S и
угол ф поворота рычага, отсчитываемые от начального положе-
ния, связаны между собой зависимостью
S = I sin ср.
Поэтому рычаги со сферическими измерительными поверхно-
стями называются синусными.
На рис. 43, б показан рычаг с плоскими измерительными по-
верхностями. Условием постоянства передаточного отношения
такого рычага является расположение оси вращения и центров
сфер измерительных наконечников на одной прямой, параллель-
ной измерительным поверхностям рычага. Измеряемое переме-
щение S и угол ф поворота рычага связаны между собой зави-
симостью
S = Z tg ф.
74

Рычаги с плоскими измерительными поверхностями называ-
ются тангенсными.
Измерительные рычаги обычно выполняются по смешанной
синусно-тангенсной схеме (рис. 43, в). Сферический измеритель-
ный наконечник такого рычага обеспечивает правильный точеч-
ный контакт с деталями любой конфигурации, а плоский — с
сферическим наконечником измерительной головки. Передаточ-
ное отношение такого рычага всегда зависит от угла поворота и
наиболее близко к номинальному в начальном положении.
Для уменьшения погрешностей ось вращения рычага и цент-
ры сферических измерительных наконечников рычага и головки
должны располагаться на одной прямой.
При построении угловых измерительных рычагов угол между
линиями, соединяющими ось вращения рычага и центры измери-
тельных сфер, должен быть дополнительным к углу между на-
правлениями прямолинейных перемещений (линий измерений).
Для преобразования прямолинейного перемещения во вра-
щательное могут быть использованы как синусные (рис. 43, г),
так и тангенсные (рис. 43, д) рычаги, а также их комбинации.
В обоих случаях расчетная (теоретическая) зависимость
между перемещениями ведомых и ведущих звеньев будет одина-
ковой:
Sp = /<p,
где Sp — расчетное прямолинейное перемещение измерительно-
го стержня при повороте рычага на угол <р;
I — плечо рычага.
75

Действительное перемещение Sac измерительного стержня
при синусном рычаге будет равно
Sde = /sincp.
Здесь и в дальнейшем для упрощения формул и представле-
ния их в более наглядном виде мы будем пользоваться следую-
щими разложениями тригонометрических функций в степенные
ряды аргумента, отбрасывая вследствие малости все члены со
степенями аргумента выше третьей:
а3
sina^a-------;
6
гу 2
cos а 1------;
2
<уЗ
tga^a + —
u
Используя первую зависимость, получим
с 1 I	Ф3 \
\	о /
Погрешность схемы синусного рычага будет равна разности
действительного и расчетного перемещений измерительного
стержня
ASc = Sdc-Sp=—l-^~.
Действительное перемещение SdT измерительного стержня
при тангенсном рычаге будет равно
$дт = tg ф
ИЛИ
SdT = ^ф +-y-'j •
Погрешность схемы тангенсного рычага будет равна разно-
сти действительного и расчетного перемещений измерительного
стержня
ASt = S5t—Sp = l-^~.
На рис. 44, а кривая 1 показывает зависимость погрешности
схемы от угла ф поворота синусного рычага.
Аналогичная кривая 1 показана на рис. 44, б для тангенсного
рычага.
Действительный угол поворота синусного рычага больше рас-
четного, а у тангенсного — меньше.
76

Погрешности можно уменьшить в 3—4 раза, если уменьшить
плечо синусного рычага и увеличить у тангенсного (кривые 2
на рис. 44).
Длину плеча рычага следует регулировать так, чтобы при
отклонении стрелки прибора от нуля на +0,87 и —0,87 предела
измерения по шкале характерная систематическая погрешность,
вызываемая схемой рычажной передачи, стала равна нулю (кри-
вые 2). Обычно применяемая регулировка, при которой добива-
ются, чтобы погрешность была равна нулю на пределах изме-
рения (кривые 3), приводит к большим систематическим по-
грешностям.
При равных / и ср погрешность схемы синусного рычага в два
раза меньше, чем тангенсного. У синусного рычага можно регу-
лировать длину плеча за счет смещения сферической опоры.
У тангенсного рычага регулирование длины плеча обычно невоз-
можно. Зазоры измерительного стержня в направляющих почти
не отражаются на погрешностях синусного рычага, но вызыва-
ют значительную вариацию показаний у тангенсного рычага,
возрастающую с отклонением рычага от исходного положения.
77

Поэтому синусным рычажным передачам следует отдавать пред-
почтение.
В современных рычажно-зубчатых приборах часто применя-
ются двухрычажные передачи, ошибки которых находятся ана-
логичным образом.
Рассмотрим рычажную передачу (рис. 45, а), состоящую из
синусно-тангенсного рычага ЕАВ и синусного рычага ВС, второе
плечо которого несет зубчатый сектор 1, зацепляющийся с три-
бом 2, на оси которого закреплена стрелка 3 (эта схема поло-
жена в основу механизма микромеров типа МКМ).
Найдем зависимость угла поворота ср рычага ЕАВ и соответ-
ствующего угла поворота у рычага ВС, считая заданными плечи
синусных рычагов а и I и расстояние L между опорами.
Из A ABD и A BCD имеем
BD= (L—DC) tg ф = I sin у
и
DC = I cos у.
Следовательно,
.	I sin у
tgq>= :—
L — t cos у
ИЛИ
I sin у
Sin ф =----1— COS ф .
L — I cos y
Из Д AEF
EF = S = a sin <p = a *sin v - cos cp.
L — I cos y
Разложив синусы и косинусы в степенные ряды и отбросив
члены со степенями аргумента выше третьей, получим
Заметим, что в исходном положении рычагов при ф = 0 ш
у = О передаточное отношение i рычажной пары равно отноше-
нию плеч ведущего и ведомого рычагов, т. е.
L—1
t =-----.
I
Следовательно,
5= а
ф2 \
78

Преобразуем это равенство:
У5__z-v_2^_. z У3 Ф2 ._У3 ф2_____У5 Ф2 \
12 Г2'Г 6 ’ 2 "Г 2 ’ 2	12 * 2 /
Отбросив члены со степенями аргумента выше третьей, по-
лучим
Для удобства пользования формулой перейдем к аргументу
ф, использовав зависимость
У~йр.
Тогда
S = ^[^-(* + 3)zs^-z2^-] ;
S = zzcp—a (z2 + Зг + 3).
Систематическая погрешность рычажной передачи опреде-
ляется вторым членом равенства, нарушающим пропорциональ-
ность между линейным перемещением S и углом ф поворота ры-
чага. Таким образом,
AS = — zz(z2 + 3z + 3)-5p
Погрешность рычажной передачи микромеров типа МКМ
(рис. 50), основанных на использовании рассматриваемой схемы
при а = 4,15 мм,
28,1	0,05
2,3	4,15
составит
Д5=—4,15(150 + 36,64-3)-^-. 2-=—0,23 мкм.
Эта погрешность может быть уменьшена в 3 раза соответ-
ствующей регулировкой малого плеча а.
Проанализируем схему (рис. 45, б), положенную в основу
индикаторов типа ИГМ.
По аналогии с предыдущей схемой имеем
BD = I sin у = (L +1 cos у) tg ф,
79

следовательно,
I sin у
sin ср =----— cos ср.
L +1 cos у
Так как
Х = <ишф,
то
о / sin у
S = a-------— cos ф.
L +1 cos у
Разлагая тригонометрические функции в степенной ряд аргу-
мента, получим
Y3
у—---
S = al-----—(1
у2 \
L+'~l~y
Передаточное отношение рычажной передачи при ф = О
i=^+L.
I
Следовательно,
После преобразований, аналогичных предшествовавшему
примеру, получим
S = aq>—a(i2—3i + 3)-^-
6
и
AS=—a(z2—3z + 3)-^-.
Нетрудно убедиться, что сумма в скобках не превращается
в ноль ни при каких значениях i (корни квадратного уравнения,
образованного из этого выражения, будут мнимые).
Погрешность будет наименьшей при минимальном значении
выражения в скобках.
Чтобы найти значение передаточного отношения, при кото-
ром погрешность становится наименьшей, возьмем производную
от выражения в скобках и приравняем ее нулю:
21 — 3 = 0;
‘80

(то, что мы получим минимум, можно убедиться, определив вто-
рую производную, которая в данном случае положительна).
Определим наибольшую систематическую погрешность инди-
0 5
катора 1ИГМ при наибольшем угле отклонения рычага ср = ——,
4,35
AS= — 4,35 (2,9852 —8,955+ 3)f-^-V — =— 3,25 мкм.
4,35 / 6
Если бы в индикаторе было использовано оптимальное пере-
даточное отношение t =—, т0 наибольшая систематическая по-
грешность составила бы только —0,82 мкм.
Значительно меньшие погрешности, чем схема индикатора
ИГМ, имеет схема новой измерительной головки МИГ
(рис. 45, в).
Погрешность этой схемы определим по аналогии с выше при-
веденными расчетами:
BD = 1 sin <р= (Z cos ср— L) tg у;
Zcosro—L,
sin ср =--j---tgy;
o .	Zcostp—L,
S = asmq = a-----у— tgy.
После разложения тригонометрических функций в степенной
ряд получаем
Так как
I
i =-----,
I—L
После преобразований, отбросив члены со степенями аргу-
ментов свыше третьей, получим
S == охр — ш(3 — 2/)-^—
AS = —ш(3 — 2/)-^—.
6 Заказ 375
81

Систематическая погрешность передачи будет равна нулю
при условии, что
3—2г = О
при
3
i = —.
2
Именно такое передаточное отношение принято у индикато-
ров типа МИГ (см. рис. 53).
§ 3. СТОЙКИ И ШТАТИВЫ ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ головок
Стойки и штативы, выпускаемые по ГОСТу 10197—62, пока-
заны на рис. 46. Стойки имеют измерительные столы и предна-
значены для установки как измерительной головки, так и кон-
тролируемого изделия. Штативы столов не имеют и предназна-
чены для установки только измерительных головок.
Стойки выпускаются четырех типов: С-I (рис. 46, а), С-П
(рис. 46, б), C-III (рис. 46, в) и C-IV (рис. 46, г) и предназначе-
ны для применения с измерительными головками с ценой деле-
ния, соответственно, до 0,0005 мм, от 0,001 до 0,005 мм, от 0,001
до 0,01 мм и от 0,01 мм и более. Первые два типа стоек имеют
отверстия под измерительную головку диаметром 28Л3 мм, ос-
тальные — 8Л3 мм.
Стойки типа С-I имеют дополнительные сменные столы: круг-
лый гладкий с устройством для установки рабочей поверхности
стола параллельно измерительной поверхности плоского нако-
нечника, круглый ребристый с выступающей сферической встав-
кой и круглый ребристый с выступающим средним ребром.
Стойки применяются при измерении диаметров и высот раз-
личных деталей.
Штативы выпускаются типов Ш-I (рис. 46, б) для измери-
тельных головок с ценой деления 0,001—0,005 мм и Ш-П для
индикаторов с ценой деления 0,01 мм. Кроме того, выпускаются
аналогичные штативы с магнитным основанием ШМ-I и ШМ-П
(рис. 46, е).
Все штативы имеют диаметр отверстия под измерительную
головку, равный 8А3 мм. Штативы Ш-П и ШМ-И, кроме того,
имеют возможность крепления индикатора за ушко.
Штативы Ш-И и ШМ-И выпускаются двух вариантов — с
низкой и высокой колонкой.
Усилие отрыва у штатива с магнитным основанием должно
быть не менее 300 н, а у штативов с высокой колонкой — не ме-
нее 1000 н.
Штативы применяются при измерениях на поверочных пли-
тах, в центрах и на станках.
82

Стойки и штативы подлежат обязательной поверке в соот-
ветствии с инструкцией 14—64 Комитета.
Основными операциями, проводимыми при проверке стоек и
штативов, являются: проверка технического состояния и ком-
плектности, плоскостности столов, выступания сферической
Рис. 46. Стойки и штативы:
1 — основание; 2 — измерительный стол; 3 — кронштейн; 4 — винт закрепления измери-
тельной головки; 5 — маховик перемещения кронштейна; 6 — винт закрепления крон-
штейна; 7 — колонка; 8 — стержень; 9 — хомутик; 10 — зажимной винт; 11 — дер-
жавка; 12 — винт закрепления державки; 13 — пружинное кольцо; 14 — винт тонкой
установки на размер; В — вылет измерительной головки; Н — предел измерения по
высоте
вставки или среднего ребра над столом, поверка прогиба стоек
и штативов под действием нагрузки, приложенной по линии из-
мерения.
§ 4. РЫЧАЖНЫЕ И ЗУБЧАТЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ
Рычажные и зубчатые измерительные головки предназнача-
ются для сравнительных измерений размеров, измерений малых
перемещений, а также проверки биений и отклонений формы
изделий. Для этих измерений головки устанавливают на стой-
ках, штативах или специальных приспособлениях целевого на-
6*	83

значения, например, на приспособлениях для проверки размеров
деталей подшипников, на приборах для проверки зубчатых ко-
лес и зацеплений, на индикаторных нутромерах и др.
Типичным представителем измерительной головки с рычаж-
ной передачей в чистом виде является миниметр (рис. 47).
Измерительный стержень
миниметра 10 установлен на
плоских пружинах S, обес-
печивающих перемещение
стержня без трения и ради-
альных зазоров. Стержень
кончается ножом 6, упираю-
щимся в призматический
паз детали 4. Самоустанав-
ливающийся верхний нож 3
входит в призматический
паз детали 5 и образует опо-
ру, вокруг которой повора-
чивается составная (двой-
ная) призма, образованная
деталями 5 и 4, и прикреп-
ленная к ней стрелка 2. Из-
мерительное усилие создает-
ся пружиной 7. Весь меха-
низм вместе со шкалой 1
заключен в корпус. Крепле-
ние миниметра, производит-
ся за трубку 9 диаметром
28 мм.
Передаточное отноше-
ние i миниметра определяет-
длины большого плеча рычага (т. е. расстояния
ся отношением
конца стрелки от опоры призмы) L к длине малого плеча (рас-
стоянию между опорами призмы) I:
L
1-=—.
I
При обычном интервале деления шкалы миниметра а = 1 мм
цена деления с будет равна
а 1
с = — = —.
i
По конструктивным соображениям, с целью ограничения га-
баритных размеров приборов и уменьшения веса стрелки, рас-
стояние L конца стрелки от опоры принимается равным 100 мм.
Для получения передаточного отношения, равного 1000, малое
плечо уменьшают до 0,1 мм. Малое плечо рычага образуется
составной призмой, относительное перемещение частей которой
84

позволяет регулировать длину плеча для получения требующего-
ся передаточного отношения. Таким образом, миниметры с це-
ной деления 0,001; 0,002; 0,005 и 0,01 мм собираются из одина-
ковых деталей.
Предел измерения по шкале миниметра определяется числом
делений на шкале, которое у узкошкального миниметра равно
20, а у широкошкального 60.
Несмотря на простую конструкцию, производство минимет-
ров представляет значительные трудности, так как требует
весьма точной ручной доводки ножевых опор и призм. Низкая
износоустойчивость ножевых опор приводит к быстрому увели-
чению погрешностей миниметра и требует частого квалифици-
рованного ремонта прибора. Недостатками миниметров являют-
ся также сравнительно малый предел измерения по шкале и
большое измерительное усилие 400 сн.
В настоящее время производство миниметров прекращено в
связи с появлением более совершенных рычажно-пружинных и
рычажно-зубчатых головок.
Индикаторы часового типа являются измеритель-
ными головками с зубчатой передачей. Индикаторами называ-
ются рычажно-зубчатые и зубчатые измерительные головки, у
которых при измерении стрелка может совершать один или бо-
лее оборотов. По ГОСТу 577—68 индикаторы подразделяются
на тип I — с радиальным перемещением измерительного стерж-
ня параллельно шкале и тип II— торцовые индикаторы с пере-
мещением измерительного стержня перпендикулярно к шкале
(параллельно оси корпуса). Индикаторы с ценой деления
0,01 мм выпускаются с пределами измерения 0—5 или 0—10 мм
при диаметре корпуса 60 мм и с пределами измерения 0—2 и
0—3 мм при диаметре корпуса 42 мм (малогабаритные инди-
каторы).
Принципиальная схема и устройство индикатора с диамет-
ром корпуса 60 мм показаны на рис. 48, а и б.
Индикатор имеет цилиндрический корпус 17, в который за-
прессованы втулка 11 и гильза 13. Измерительный стержень 1
перемещается в точных направляющих втулках. На стержне на-
резана зубчатая рейка, зацепляющаяся с трибом 7. На одной
оси с ним посажено зубчатое колесо S, передающее вращение
трибу 6, на оси которого закреплена основная стрелка 9. На оси
триба 7 насажена стрелка указателя числа оборотов основной
стрелки. С трибом 6 зацепляется также зубчатое колесо 15, на
ось которого напрессована втулка с пружинным волоском 16.
Волосок создает натяг во всех зубчатых зацеплениях индикато-
ра, заставляя их работать одной стороной профиля зуба, устра-
няя тем самым влияние зазоров в зацеплении на показания ин-
дикатора. Измерительное усилие создается пружиной 14. Шпон-
ка 12 с большим вылетом исключает возможность поворота
измерительного стержня. Ободок 2 с циферблатом 4, стеклом 5
85

и крепящим стекло пружинным кольцом 3 установлен по сколь-
зящей посадке на цилиндрической выточке корпуса и закреплен
пружинным кольцом 10. Ободок вместе с циферблатом может
повертываться с целью установки индикатора на нуль при на-
стройке его на размер.
= 0,199

Передаточное отношение индикатора определяют как отно-
шение линейного перемещения конца стрелки к вызвавшему его
перемещению измерительного стержня
._ Ra
где R — радиус стрелки;
а — угол поворота стрелки в радианах;
S — перемещение измерительного стержня, вызвавшее пово-
рот стрелки на угол а.
Угол поворота стрелки определяют как произведение угла р
поворота триба z\ на передаточное отношение следующей зуб-
чатой пары, равное отношению чисел зубьев ведущего и ведо-
мого колес:
г3
86

Так как
0 =—-— рад,
тгл
2
ТО
2Sz2 л
а =-----— рад.
тг^
Следовательно, передаточное отношение индикатора будет
• = 2R . 21-.
тг± z3
При конструировании индикаторов, у которых стрелка со-
вершает полный оборот или несколько оборотов, необходимо,
чтобы первое и последнее деления на круглой шкале индикато-
ра совпали, т. е. чтобы при перемещении измерительного стерж-
ня на 1 мм стрелка совершала ровно один оборот. Для выпол-
нения этого условия необходимо выбрать числа зубьев и модуль
зацепления так, чтобы при S = 1 мм получился угол поворота
стрелки а = 2л рад:
л 2-1 z2
mzj. z3
ИЛИ
1 ?2
т =-----. —.
jizx z3
При обычно принятых в индикаторах числах зубьев Zi = 16,
г2 = 100 и г3 = 10 модуль зацепления
1 ЮО п
т =-----.-----= 0,199 мм.
л-16	10
Передаточное отношение индикатора при R = 25 мм
i =	157.
тг3
Цену деления определяют по формуле
подставляя в нее интервал деления а = 1,57 мм и найденное
передаточное отношение, получают:
с = -1,57 =0,01 мм.
157
На рис. 49, а и б показаны схема и устройство торцового
индикатора ИТ-3 с двумя измерительными стержнями: радиаль-
ным и осевым. Необходимость в дополнительной зубчатой паре
87

в механизме индикатора возникла в связи с невозможностью
разместить в корпусе диаметром 42 мм колесо со 100 зубьями.
Осевой измерительный стержень связан с радиальным измери-
тельным стержнем промежуточным угловым рычагом с переда-
точным отношением, равным 1. Угол рычага и одно из плеч вы-
полнены регулируемыми и юстируются при сборке до устране-
ния погрешностей передаточного отношения.
Крепление индикаторов в приборах и приспособлениях про-
изводится хомутиками или цангами за гильзу диаметром 8С2а-
Рис. 49. Торцовый индикатор ИТ-3
Некоторые индикаторы снабжаются крышкой с ушком, которое
используется в основном при креплении индикатора на универ-
сальном штативе.
Измерительное усилие индикатора на всем пределе измере-
ния не должно выходить за пределы 80—200 сн.
Допускаемые погрешности индикаторов указаны в табл. 7.
Под погрешностью показаний индикатора в пределах данного
участка шкалы понимается сумма абсолютных величин наиболь-
ших (положительной и отрицательной) погрешностей, накоплен-
ных на данном участке при прямом и обратном ходе измери-
тельного стержня.
Индикаторы часового типа имеют сравнительно большие по-
грешности в основном вследствие биения триба и зазоров в его
опорах. Неоднократные попытки создать индикатор с ценой де-
ления 1—2 мкм, основываясь только на зубчатой передаче, не
88

Таблица 7
Допускаемые погрешности показаний индикаторов часового типа
(по ГОСТ 577—68)
Тип индикатора	Допускаемая погрешность в мкм в пределах:						Вариации показаний
	участка шкалы 0,1 мм в на- чале второго оборота стрел- ки	1 мм на любом уча- стке изме- рения	всего интервала измерения при пределах измерения в мм				
			0—2	0—3	0—5	0—10	
I	6	12	12	15	18	22	3
II (торцовый)	8	15	15	15	—	—	3
имели успеха из-за больших технологических трудностей обес-
печения необходимой точности зацепления первой пары рейка —
триб и невозможности компенсации погрешностей этой пары
В настоящее время изме-
рительные головки с ценой
1 и 2 мкм имеют рычажно-
зубчатый механизм.
Рычажно-зубчатая
измерительная голов-
ка типа 1МКМ (ГОСТ
6934—62) показана на рис.
50. Механизм головки со-
стоит из двух рычажных и
одной зубчатой пары. По-
следняя расположена в кон-
це кинематической цепи ме-
ханизма. Поэтому погрешно-
сти зубчатого зацепления
почти не влияют на суммар-
ную погрешность прибора.
В рычажной системе меха-
низма головки предусмотре-
ны регулировки передаточ-
ного отношения изменением
длины малого плеча перво-
го рычага и выбора участка
с минимальной ошибкой —
изменением положения опор- Рис. 50. Измерительная головка
ного штифта второго рыча-	1МКМ
га. Эти регулировки произ-
водят при снятой шкале, пользуясь специальными отметками на
кольце, к которому крепится шкала. Сначала изменением поло-
жения штифта добиваются симметричности погрешностей при
89

наибольших отклонениях стрелки. Затем регулируется малое
плечо первого рычага путем поворота втулки с эксцентричной
сферической опорой до устранения погрешностей в заданных
точках. Погрешность схемы правильно отрегулированной голов-
ки не превышает 0,1 мкм.
Передаточное отношение прибора определяют по аналогии с
индикатором
Ra
1 =----;
S
а = Р^.Л_(
Г3 Z2
где (3 — угол поворота рычага Г\ при перемещении измеритель-
ного стержня на величину S;
—----передаточное отношение рычажной пары;
г3
—----передаточное отношение зубчатой пары.
Z2
Так как
то
f . Г2 . 21
Г1 r3 z2
или
i = _?L.^_.2?L„iooc
4,15	2,3	16
Цена деления
с = —= —!— = 0,001 мм.
i 1000
Головки с ценой деления 0,002 мм имеют вдвое большую ве-
личину малого плеча с соответствующим уменьшением переда-
точного отношения.
Для повышения точности и износоустойчивости механизма
головки опоры всех передач выполнены на часовых камнях. Из-
мерительный стержень имеет свободный ход, предохраняющий
механизм головки от повреждений при ударах по наконечнику.
Установку прибора на нуль производят поворотом шкалы в пре-
делах ±5 делений с последующим креплением стопорным вин-
том. Головка снабжена арретиром и указателями полей допус-
ков. Головку укрепляют за гильзу диаметром 8С2а.
Допускаемые погрешности головок МКМ указаны в табл. 8.
Поверка погрешностей головок производится по концевым ме-
рам разряда 3 или парным методом (описание см. на стр. 129) по
90

Таблица 8
Допускаемые погрешности рычажно-зубчатых головок
Модель головки	Цена деления в мм	Предел измерения в мм	Допускаемая погрешность в мм								Вариация показаний (в делениях шкалы)
			в пределах			при проверке от нулевого штриха в пределах		при проверке аттесто- ванного биения			
			одного оборота стрелки	1 мм	2 мм	± 30 де- лений	св. ± 30 делений	см о о - чо	5- 5- о о - do	св. 0,05 мм	
1МКМ	0,001	±0,05							±0,0005	±0, 0008	0,001					1/3
2МКМ	0,002	±0,1	—	—	—	±0, 001	±0, 0015	—	0,0015	—	1/3
1ИГ	0,001	±0,05	—	—	—	±0,0004	±0,0007	0,0005			1/5
2ИГ	0,002	zlO, 1	—		—	±0,0008	±0,0012	—	0,0012	—	1/5
1ИГМ	0,001	1	0, 003	0,004		—	—	—	—	0,002	1/2
2ИГМ	0,002	2	0,004	0, 005	0,008					—		0,002	1/2
1МИГ	0,001	1	0,002	0,003	—.		—			0,001	0,3
2МИГ	0,002	2	0,003	0, 004	0,006	—	—	—		0,001	0,3
мерам разряда 4. Измерительное усилие не более 200 сн. Коле-
бание измерительного усилия в пределах всей шкалы при пря-
мом и обратном ходе измерительного стержня допускается не
более 60 сн.
Ресурс (95%) головок 1МКМ равен 165 000 условных изме-
рений.
В настоящее время Ленинградский инструментальный завод
вместо головок МКМ освоил производство головок ИГ (рис. 51),
основанных на использовании той же принципиальной
схемы.
Перемещение измерительного стержня 15 передается рыча-
гу 9 через втулку 1 с эксцентрично запрессованным шариком,
закрепленной на малом плече рычага. Большое плечо рычага
находится в контакте с рычагом зубчатого сектора 5. Этот ры-
чаг может повертываться на оси сектора и фиксироваться вин-
том 6. Зубчатый сектор зацепляется с трибом 4, на оси которого
насажена стрелка 12 и футер спирального волоска 13, обеспе-
чивающего силовое замыкание кинематической цепи. Измери-
тельное усилие создается двумя пружинами 14.
Все оси вращаются на камнях. Подъем измерительного на-
конечника производится арретиром 2.
Штифт 10 служит шпонкой для измерительного стержня, а
винт 11 ограничивает его нижнее положение, при котором
стрелка должна на несколько делений выходить за предел отри-
цательного участка шкалы. Винт 8 служит для точной установки
микромера на нуль путем поворота всего механизма головки
около оси винта 3. Такая установка на нуль более чувствитель-
на, чем установка микромера МКМ поворотом шкалы. По обод-
ку корпуса могут перемещаться указатели допуска 7. Нормы
точности микромеров ИГ указаны в табл. 8.
91

Микромеры ИГ выдерживают не менее 500 000 циклов изме-
рений с сохранением норм точности при вероятности безотказной
работы 0,92.
На рис. 52 показан много оборотный рычажно-
зубчатый индикатор типа ИГМ, также выпускаемый
с ценой деления 0,001 и 0,002 мм. Механизм этого индикатора
содержит две рычажные и две зубчатые пары. Кроме того, до-
бавлено еще одно зубчатое колесо z = 130, на оси которого на-
сажены стрелка указателя перемещения измерительного стерж-
ня и пружинный спиральный волосок, обеспечивающий натяг в
измерительной цепи.
Добавление зубчатых колес незначительно увеличило габа-
ритные размеры многооборотного индикатора по сравнению с
головками типа МКМ. Рычажный механизм головки ИГМ имеет
регулировки аналогичные головке МКМ. Все опоры индикатора
выполнены на камнях. Применение каменных подпятников обес-
печивает одинаково высокую чувствительность головки как при
горизонтальном, так и при вертикальном положениях. Настрой-
ка индикатора на нуль осуществляется поворотом механизма
относительно корпуса с помощью расположенного снизу винта.
92

Предел регулирования составляет ±10 делений шкалы. Пере
даточное отношение индикатора
R
Г1 r3 z2 z4
ИЛИ
.	30-20,895	228	80 ~950.
1~ 4,3-7	25 * 16
нанесено 200 делений с интервалом
имеет встроенный арретир и указате-
На шкале индикатора
около 0,95 мм. Индикатор
ли полей допусков. Измери-
тельное усилие индикаторов не
превышает 200 сн. Колебание
измерительного усилия на лю-
бом пределе измерения не пре-
вышает 80 сн. При нажиме на
стержень в направлении, пер-
пендикулярном к его оси, с
усилием 100 сн показания ин-
дикатора не должны изменять-
ся более чем на 0,5 цены деле-
ния шкалы.
Ресур (95%) головок 1ИГМ
равен 125 000 условных изме-
рений.
Допускаемые погрешности
индикаторов типа ИГМ даны
в табл. 8.
На рис. 53 показано устрой-
ство многооборотного индика-
тора типа МИГ, освоенного
Ленинградским инструмен-
тальным заводом вместо инди-
каторов ИГМ. Новые индика-
торы имеют аналогичную прин-
Рис. 52. Многооборотный индикатор
1ИГМ
ципиальную схему, но с другими параметрами: = 2,7 мм;
г2 = 25,5 мм\ г3 = 17 мм\ Z\ = 228; z2 = 20; г3 = 80; z4 = 16.
Передаточное отношение индикатора
z- _ _R_	r2	zx	z3	_ 30	25,5	228	80
ri	r3	z2	z4 2,7	17	20	16	~
Перемещение измерительного стержня 12 через втулку с экс-
центрично запрессованным шариком передается рычагу 2, а от
него на рычаг /, закрепленный на зубчатом секторе 4. Послед-
ний зацепляется с трибом 5, на оси которого закреплено колесо
5, зацепляющееся с трибом 7. Стрелка 11 закреплена на оси
триба 7. С трибом 7 зацепляется колесо S, на оси которого
93

закреплен спиральный волосок 9, создающий силовое замыкание
кинематической цепи. На оси колеса 8 посажена стрелка 10, по-
казывающая перемещение измерительного стержня в миллимет-
рах. Установка индикатора на нуль производится винтом 3. Ос-
тальные узлы индикатора такие же, как и у микромера ИГ.
Регулирование механизма производится аналогично регулиро-
ванию описанных выше головок. Нормы точности указаны в
табл. 8. Индикаторы МИГ выдерживают не менее 200 000 цик-
лов измерений с сохранением норм точности при вероятности
безотказной работы 0,95.
§ 5.	ПРУЖИННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ
Пружинные измерительные головки предназначены для точ-
ных относительных измерений размеров и проверки отклонений
деталей от правильной формы.
94

Пружинные головки выпускаются следующих типов:
1.	Головки измерительные пружинные типа ИГП (микрока-
торы).
2.	Головки измерительные пружинные малогабаритные типа
ИПМ (микаторы).
3.	Головки пружинные рычажные типа ИРП (миникаторы).
4.	Головки пружинно-оптические типа П (оптикаторы).
Чувствительным элементом перечисленных типов головок яв-
ляется плоская пружинная лента, закрепленная по концам и
скрученная за середину. Если такую пружину растягивать, то ее
средняя часть будет раскручиваться. Прикрепив к середине пру-
жины стрелку и расположив рядом шкалу, получают прибор,
позволяющий измерять малые перемещения.
Устройство пружинной головки типа ИГП показано на
рис. 54.
Измерительный стержень 14 прибора подвешен на плоских
пружинах 8 и 16.
Пружина 16 выполнена в виде круглой мембраны с кольце-
выми вырезами для уменьшения жесткости. По периферии мем-
брана зажата резьбовой втулкой 17, а в середине — между из-
мерительными стержнями 14 и 19.
Перемещение измерительного стержня передается скручен-
ной пружинной ленте 3 через угольник (рычаг) 7. К середине
ленты шеллаком приклеена стрелка 5, выполненная из кониче-
ской стеклянной трубки диаметром 0,06—0,08 мм. На конце
стрелки приклеен окрашенный указатель из алюминиевой фоль-
ги. С противоположного конца стрелки из шеллака выполнен
противовес.
Передний конец пружинной ленты припаян к плоской пружи-
не 2, образующей консольную балку с заделанным концом.
Крепление ленты обеспечивает возможность регулирования
ее натяжения с помощью винтов-1. Шкала 6 выполнена регули-
руемой в пределах ±5 делений для установки головки на нуль
винтом 20. С задней стороны корпуса расположены рычажки 9
перемещения указателей допуска.
Измерительное усилие создается пружиной 12, опирающейся
нижним концом на кольцо 13, закрепляемое с помощью винта
в нужном положении на измерительном стержне. Верхним кон-
цом пружина упирается в дно втулки 11.
Измерительное усилие регулируют путем перемещения втул-
ки 11 с помощью стержня 10 при снятой задней крышке корпу-
са. Головку укрепляют за трубку 15 диаметром 28 мм. Винт 18
служит для закрепления измерительного стержня с целью пре-
дотвращения повреждения измерительного механизма при транс-
портировании головки.
Плавное перемещение стрелки и исключение ее вибрации
обеспечивается демпфером — короткой трубкой 4, охватываю-
щей пружинную ленту около стрелки. Демпфер заливается по-
95

ликсилоксановой жидкостью типа П (для вибраторов). Время
успокоения стрелки микрокатора должно быть не более 0,5 сек,
указателя оптикатора не более 1 сек.
Крепление пружинной ленты к плоским пружинам механиз-
ма микрокатора производится пайкой специальным легкоплав-
Рис. 54. Пружинная измерительная головка (микрокатор) ИГП
ким припоем с температурой плавления 80° С с применением
бескислотного флюса ЛТП № 1. Предварительно пружинная
лента натягивается с помощью подвешенного грузика с массой
2—10 г.
Для повышения надежности работы пружинной ленты про-
изводится ее тренировка, которая заключается в обкатке микро-
катора на эксцентрике в течение 25 000 циклов.
96

Передаточное отношение пружинной ленты микрокаторов
обычно составляет 1—10 град/мкм и приближенно определяется
по формуле
где Е и G — модуль упругости и модуль сдвига материала пру-
жинной ленты в н!мм2 (для обычно применяемых
в микрокаторах лент из бронзы Бр.ОЦ4-3 Е =
= 115000 н]мм? и G = 45000 н/мм2);
а и b — соответственно толщина и ширина пружинной лен-
ты в мм;
t — шаг спирали ленты в мм.
Чтобы среднее сечение ленты повернулось на 1°, необходимо
к ленте приложить растягивающее усилие AQ, которое опреде-
ляется формулой
LQ = 11,1 ff—У + 7,1 —
/ [Д 6 /	<2
сн!град,
где f — площадь поперечного сечения ленты в мм2;
I — длина одного скрученного участка ленты в мм.
Для пружин, применяемых в микрокаторах и оптикаторах,
AQ = 0,0034-0,6 сн!град.
Прогиб Ай свободного конца пружины 2 под действием уси-
лия AQ определяется известной из курса сопротивления мате-
риалов формулой
где /1 — свободная длина пружины в мм;
/1 — момент инерции поперечного сечения пружины в мм*.
Передаточное отношение iM микрокатора определяется отно-
шением линейного перемещения конца стрелки микрокатора к
вызвавшему его перемещению 6 измерительного стержня
------- = u,ui / о —
д-180--б
где R — радиус стрелки микрокатора в мм;
0 — угол поворота середины ленты в град, соответствующий
перемещению измерительного стержня на б мм.
Перемещение измерительного стержня б передается концу
ленты в масштабе, равном передаточному отношению iy уголь-
ника. Перемещение конца ленты вызывает деформацию (растя-
жение) ленты и прогиб плоской пружины.
Заказ З/о

Растяжение ленты А/ равно отношению угла поворота сере-
дины ленты к передаточному отношению ленты, т. е.
А,	0	Л <	0
А/ = — мкм или £ I =-------мм.
1Л	1000/д
Прогиб плоской пружины будет равен 0 • Д/г.
Сумма деформаций ленты и плоской пружины равна переме-
щению измерительного стержня, умноженному на передаточное
отношение угольника, т. е.
OZ,. ==-----
у 1000G
или
Поправочный коэффициент ц учитывает деформацию уголь-
ника.
Подставляя значения 6 и Д/г в формулу передаточного отно-
шения микрокатора, получим
. _	0,0175^
0,001 (
1Л +п ЗБхЛ
Изменением свободной длины пружины осуществляется ре-
гулирование передаточного отношения микрокатора при сборке
и ремонте. Цена деления при интервале деления а = Г мм опре-
деляется установленным передаточным отношением
1
с = —.
Пружинный механизм микрокатора должен выдерживать
900 000 циклов условных измерений без нарушения требований
к прибору. Этому требованию должны удовлетворять не менее
95% проверяемых на ресурс микрокаторов.
Основными преимуществами пружинных измерительных го-
ловок по сравнению с миниметрами являются возможность по-
лучения больших передаточных отношений и малых цен делений,
малый порог чувствительности, меньшие измерительные усилия,
меньшие погрешности измерений, больший ресурс и технологич-
ность конструкции. Недостатками пружинных измерительных
головок является низкая виброустойчивость, недостаточная
прочность механизма, неудобство отсчета показаний по слишком
тонкой стрелке.
На рис. 55 показано устройство малогабаритной пружинной
головки — микатора типа ИПМ. Эта головка имеет диаметр
присоединительной гильзы, равный 8 мм, и может применяться
98

вместо рычажно-зубчатых микромеров. Измерительный стер-
жень 7 перемещается на шариковых направляющих 8 и имеет
свободный ход, защищающий пружинную ленту 3 от ударов.
Передний конец пружинной ленты имеет крепление 5 с регу-
лировкой натяжения и передаточного отношения, как у микро-
катора. Задний конец пружинной ленты прикреплен к рычагу 9,
подвешенному на плоской пружине. Положение упорного винта
10 при сборке регулируется так, чтобы стрелка 1 при крайнем
Рис. 55. Малогабаритная пружинная головка (микатор) ИПМ
нижнем положении измерительного стержня выходила за по-
следнее левое деление шкалы, но оставалась в поле зрения.
Верхнее положение рычага 9 ограничивается регулируемым экс-
центриком, который устанавливается так, чтобы стрелка выхо-
дила за крайнее правое деление шкалы, но оставалась в поле
зрения. Так же, как в микрокаторе, для уменьшения вибрации
стрелки используется демпфер 2.
Точная установка микрокатора на размер производится за
счет деформации кронштейна 4 при повороте винта 6. Головки
имеют переставные указатели поля допуска 11.
Головки типа ИПМ выпускаются с ценой деления 0,2; 0,5; 1
и 2 мкм и с пределами измерения ±50 делений. Измерительное
7*	99

усилие не превышает 150 сн у обычных головок и 50 сн у голо-
вок с уменьшенным усилием.
Погрешность измерения на любом участке шкалы в преде-
лах 60 делений не превышает цены деления, а вариации 73 де-
ления. Исключением являются микаторы с ценой деления
0,2 мкм, у которых допускаются погрешность 0,3 мкм и вариа-
ция показаний 0,1 мкм.
Рис. 56. Рычажная пружинная
головка (миникатор) ИРП
Микаторы должны выдерживать не менее 500 000 циклов из-
мерений с сохранением норм точности при вероятности безотказ-
ной работы 0,94.
Рычажный пружинный индикатор — миникатор — типа ИРП
показан на рис. 56. Миникатор предназначен для контроля от-
клонений формы и расположения, в особенности в труднодоступ-
ных местах. Головка имеет литой из магниевого сплава корпус 2,
крепление которого осуществляется за штуцер 1 диаметром
4 мм. Измерительный рычаг 8 индикатора подвешен к корпусу
на плоских пружинах.
Винт 7 и деталь 14 ограничивают перемещение измеритель-
ного рычага. К рычагу прикреплен кронштейн 9. На оси 11, пре-
одолевая силы трения, может повертываться серьга 12, в кото-
100

рую ввинчиваются сменные измерительные наконечники 13 раз-
личной длины, позволяющие получать цену деления в 1 или
2 мкм.
Отклонение измерительного рычага передается пружинной
ленте 16 и закрепленной на ней стрелке 15 через нажимной
винт 5 и промежуточный рычаг 4. Регулирование узла крепле-
ния 3 промежуточного рычага позволяет установить его в сред-
нее положение и тем уменьшить систематическую составляющую
погрешности. Винт 5 позволяет регулировать измерительное уси-
лие, отклоняющее измерительный наконечник назад. Измери-
тельное усилие, перемещающее наконечник вперед, создается
плоской пружиной 10 и регулируется винтом 6. Переключение
направления действия измерительного усилия и, следовательно,
направления перемещения измерительного наконечника произ-
водится путем подвода или отвода пружины 10 с помощью экс-
центрика, ручка которого выведена на боковую стенку миника-
тора. При коротком наконечнике измерительное усилие не более
20 сн, а при длинном — не менее 3 сн.
Шкала имеет ±40 делений. Погрешность показаний на лю-
бом участке шкалы в пределах 40 делений не превышает цены
деления, а вариация — */з деления. Недостатком пружинных ры-
чажных индикаторов отечественной конструкции является от-
сутствие масляного амортизатора, из-за чего при измерениях
наблюдается дрожание стрелки.
Миникаторы выдерживают не менее 500 000 циклов измере-
ний с сохранением норм точности при вероятности безотказной
работы 0,94.
У большинства микрокаторов каждая половина пружинной
ленты имеет по 9 витков спирали с шагом / « 2 мм.
Сечение пружинной ленты у микрокаторов при цене деления
0,1 мкм равно 0,08 X 0,004 мм, при цене деления 0,2 мкм —
0,1 X 0,006 мм и при цене деления от 0,5 до 10 мкм — 0,12 X
X 0,008 мм.
К материалу пружинной ленты предъявляются следующие
требования: высокая степень упругости, способность прокаты-
ваться в очень тонкие ленты, отсутствие остаточных деформа-
ций, высокая механическая прочность, стойкость против корро-
зии и малый температурный коэффициент модуля упругости.
В микрокаторах ЛИЗ пружинные ленты изготовлены из
бронзы Бр.ОЦ4-3 по ГОСТу 5017—49.
Этот материал значительно уступает по механическим свой-
ствам бериллиевой бронзе.
Еще более высокой прочностью и меньшими остаточными
деформациями обладают платиносеребряные ПлСр20, платино-
никелевые и высокопрочные сплавы К40НХМВ на основе ко-
бальта. Таким образом имеются реальные возможности даль-
нейшего повышения метрологических показателей пружинных
приборов.
101

Высокая чувствительность механизма пружинных приборов
требует особо бережного обращения с ним. Поднимать и опус-
кать измерительный стержень следует плавно, без ударов. Сни-
мать и устанавливать измерительный наконечник следует, пе-
ремещая его вдоль оси измерительного стержня, не допуская
поворота, который может повредить пружинную подвеску. При
хранении и, в особенности, при транспортировке измерительный
стержень рекомендуется стопорить винтом 18.
Основные характеристики пружинных головок, выпускаемых
Ленинградским инструментальным заводом, приведены в
табл. 9.
Таблица 9
Основные характеристики пружинных и пружинно-оптических измерительных
головок (по ГОСТу 6933—61 и ГОСТу 10593—63)
Микрокаторы
Параметры
С
S
см
о
о
С
S
ш
о
о
Цена деления
в мкм
Предел изме-
рения в мкм
Измерительное
усилие, не
более в сн
Допускаемое
колебание
измерительного
усилия в сн
Допускаемая
погрешность
в мкм на
участке
а) в пределах
30 делений
б) более
30 делений
50 и
150
0,05
±2
50 и
150
10
0, 1
±4
50 и
150
20
0,2
±6
50 и
150
0,5 1
±15 ±30
50 и 50 и
150 200
20	30	30
±60
200
60
0,01 5 0,03	0,1	0,2	0,3	0,5	1
0,02 0,05	0,2	0,3	0,5	0,8	1,5
С
X
1Л
5
±150
300
120
2,5
4
10
±200
350
200
Оптикаторы
0,1 0,2 0,5
±12 ±25 ±60
150 150 150
30	30	50
1
±120
150
60
с
S
о
с с
X X
см ш
С
X
С
X
3
5
в) в пределах
100 делений
г) более 1 00
делений
0,5 деления
1 деление
Вариация в 0,5
делениях
1/3 деления
Под погрешностью пружинных измерительных головок пони-
мается сумма абсолютных величин наибольших положительной
и отрицательной погрешностей на данном участке шкалы, обна-
руженные при прямом и обратном ходе измерительного нако-
нечника.
Пружинно-оптическая измерительная головка (оптикатор)
(рис. 57) имеет механизм, аналогичный механизму микрокатора,
но вместо стрелки в середине пружинной ленты 1 закреплено
102

маленькое стеклянное зеркало 2 с размерами 1,5 X 1,5 X 0,1 мм
с наружным алюминиевым зеркальным покрытием. Неплоскост-
ность зеркала допускается не более одного интерференционного
кольца. На задней крышке 3 прибора сверху закреплен освети-
Рис. 57. Пружинно-оптическая головка (оптикатор)
тель 4 с источником света 5 — автомобильной лампой А18 —
6 в, 7,7 вт и оптической системой, состоящей из конденсора 6,
диафрагмы 7 и объектива 8. Положение лампы в осветителе
юстируется с помощью трех винтов в корпусе патрона.
Щель диафрагмы имеет прямоугольную форму с нитью, на-
тянутой по середине щели. Осветительная система с помощью
зеркала, закрепленного на пружинной ленте, проектирует
юз

изображение щели диафрагмы с нитью на коническую поверх-
ность шкалы 9.
Изображение нити служит указателем. Перемещение изме-
рительного стержня вызывает поворот зеркала, в результате
чего смещается изображение нити на шкале. При повороте зер-
кала на угол а угол падения луча увеличивается (или умень-
шается) также на угол а. Так как угол падения луча и угол от-
ражения равны, то угол отражения также увеличивается (или,
соответственно, уменьшается) на угол а. Следовательно, пово-
рот зеркала на угол а вызывает отклонение отраженного луча
на угол 2а от его первоначального направления. В результате
перемещение S изображения нити на шкале составит
S = 2aR,
где а — угол поворота зеркала в рад;
R — расстояние от зеркала до шкалы в мм.
Точная установка оптикатора на размер производится пово-
ротом шкалы винтом 10. Указатели поля допуска выполнены в
виде цветных (красной и зеленой) прозрачных шторок на пути
светового луча, окрашивающих изображение щели в соответст-
вующие цвета. Перемещение шторок производится поворотом
кнопок И на переднем щитке прибора. Расчет оптикаторов
производится аналогично расчету микрокатора.
В процессе сборки механизм оптикатора подвергается обкат-
ке не менее 10 000 условных измерений. Оптикатор должен вы-
держивать не менее 550 000 условных измерений без нарушения
норм точности.
Все измерительные приборы подлежат поверке, которая со-
стоит из следующих основных операций:
1.	Проверка технического состояния производится путем ос-
мотра внешнего вида. На рабочих и измерительных поверхно-
стях не должно быть забоин, царапин, вмятин и других дефек-
тов, ухудшающих внешний вид или влияющих на эксплуатаци-
онные качества прибора.
2.	Проверка взаимодействия частей производится путем опро-
бования. Проверяется надежность крепления стопорными винта-
ми, плавность перемещения подвижных частей, плавность пере-
мещения измерительного стержня и стрелки, предельные поло-
жения стрелки относительно шкалы.
3.	Определение изменений показаний при боковом нажиме на
измерительный стержень. Проверяется специальным приспособ-
лением (см. рис. 58) с тарированным усилием при установке
измерительной головки на произвольный размер. При проверке
приспособлением последовательно с четырех сторон нажимают
на измерительный стержень в направлении, перпендикулярном
оси его. При этом изменение показаний, как правило, не долж-
но превышать !/2 деления. Усилие нажима устанавливается от
50 до 200 сн в зависимости от типа поверяемого прибора.
104

4.	Определение измерительного усилия производится с по-
мощью циферблатных весов или пружинного динамометра при
двух крайних положениях измерительного стержня, соответ-
ствующих наименьшему и наибольшему показаниям шкалы.
5.	Поверка вариаций показаний производится путем много-
кратного (от 5 до 10 раз) арретирования измерительного нако-
нечника на плоскость столика или концевой меры. Поверка про-
изводится при положениях стрелки: в середине шкалы и в двух
крайних ее положениях.
Вариация показаний принимается равной разности между
наибольшим и наименьшим показаниями в данной точке шкалы.
Рис. 58. Приспособление для приложения нормированного усилия
6.	Определение погрешностей показаний обычно производит-
ся по концевым мерам длины, класс или разряд которых выби-
рается в зависимости от допускаемых погрешностей поверяемого
прибора.
Погрешности образцовых мер и методов поверки, как правило,
составляют 20—35% от допускаемой погрешности поверяемых
средств измерений.
В последнее время поверку погрешностей измерительных го-
ловок стали производить путем непосредственного сопоставле-
ния показаний поверяемой и более точной аттестованной образ-
цовой головки, устанавливаемых соосно на приборах типа ПКМ.
Такая поверка во много раз производительней по сравнению с
поверкой по концевым мерам длины. Таким способом по специ-
ально аттестованным контактным интерферометрам могут пове-
ряться самые точные измерительные головки. При этом погреш-
ности поверки не превышают погрешностей, возникающих при
использовании концевых мер 1-го разряда.
Погрешность показаний поверяют на всем диапазоне шкалы
(номинальные значения поверяемых интервалов шкалы указы-
ваются в соответствующих инструкциях Комитета). Прибор уста-
навливают на нуль и затем подводят под наконечник поочередно
другие меры в порядке возрастания (при поверке положительной
части шкалы) или убывания (при поверке отрицательной части
шкалы) их размеров.
Погрешность каждого интервала шкалы определяют как алге-
браическую разность между показанием прибора на данном ин-
тервале, считая от нуля, и действительным значением измеряе-
мой разности длин мер.
105

Приборы, допускаемая погрешность которых задана со зна-
ком «плюс — минус», считаются годными, если погрешность всех
интервалов меньше допускаемой. Приборы, допускаемая погреш-
ность которых задана абсолютной величиной, считаются годны-
ми, если сумма абсолютных величин наибольших положительной
и отрицательной погрешностей отдельных интервалов шкалы
меньше допускаемой.
7.	Поверка показаний по оправке с аттестованным биением
проводится при горизонтальном и вертикальном расположении
измерительных головок и оправке, установленной в центрах. При
медленном повороте оправки на 3 оборота измеряют ее биение.
Погрешность определяется разностью между биением, изме-
ренным поверяемой головкой и аттестованной величиной биения.
8.	Проверка измерительных наконечников производится по
ГОСТу 11007—66. При этом проверяют внешний вид, отсутствие
дефектов и следов износа, посадочные места, плоскостность и
положение измерительной поверхности по отношению к оси по-
садочного отверстия.
9.	Проверка стойки производится по инструкции 14—64 Ко-
митета (проверяют техническое состояние, взаимодействие ча-
стей, прогиб стойки под действием нагрузки, шероховатость и
плоскостность столов, перпендикулярность поверхности стола оси
отверстия под измерительную головку и др.).
§	6. МИКРОМЕТРЫ
Микрометрические инструменты основаны на применении вин-
товой пары, преобразующей вращательное движение микромет-
рического винта в поступательное.
ГОСТ 6507—60 устанавливает следующие типы микрометров:
МК — микрометры гладкие для измерения наружных разме-
ров изделий (рис. 59);
МЛ — микрометры листовые с циферблатом, для измерения
толщины листов и лент (рис. 63);
МТ — микрометры трубные для измерения толщины стенок
труб (рис. 62);
М3 — микрометры зубомерные для измерения длины общей
нормали зубчатых колес (рис. 171).
На рис. 59 показано устройство микрометра завода «Ка-
либр». В скобу 1 микрометра запрессованы пятка 2 и стебель 5.
Микрометрический винт 4 ввинчивается в микрогайку 7. Гладкое
отверстие стебля обеспечивает точное направление микровинта.
Для исключения зазора в резьбе микропары резьба микрогайки
выполнена на ее разрезанном конце, снабженном наружной резь-
бой и конусом. На эту резьбу навинчивают регулировочную гай-
ку S, которой стягивают микрогайку до тех пор, пока микровинт
не будет перемещаться в ней без зазоров. На микровинт наде-
вается барабан 6, закрепляемый установочным колпачком 9,
106

В последнем просверлено глухое отверстие для пружины и зу-
ба 11, упирающегося в зубчатую поверхность трещотки 10. При
вращении трещотки она передает микровинту крутящий момент
определенной величины, необходимой для обеспечения измери-
тельного усилия в пределах от 500 до 900 сн (допускаемое коле-
бание измерительного усилия у одного микрометра не более
200 сн).
Для закрепления винта в требующемся положении предусмот-
рен стопор, состоящий из втулки 13 и стопорного винта 12, за-
жимающих гладкую часть микровинта. Часть микрометров вы-
пускается с пятками и микровинтами, оснащенными твердосплав-
ными пластинками. Микрометры с пределами измерения свыше
25 мм снабжаются установочными мерами 3 для установки мик-
рометра на нижний предел измерения. На стебле микрометра
нанесены шкала с делениями через 0,5 мм (шаг винта S =
= 0,5 мм) и продольный отсчетный штрих. Для удобства от-
счета четные штрихи шкалы нанесены на одну сторону штриха,
а нечетные — по другую. На коническом конце барабана нане-
сена круговая шкала с числом делений п = 50.
Цена деления с микрометра определяется формулой
5	пт
с =— = —— = 0,01 мм.
п 50
Поворот барабана на одно деление вызывает осевое переме-
щение винта на 0,01 мм.
Перед измерением следует проверять установку микрометра
на ноль. Для этого вращают микровинт за трещотку до сопри-
косновения измерительных поверхностей пятки и микровинта и
107

провертывания трещотки. При правильной установке микрометра
нулевой штрих барабана должен совпасть с продольным штри-
хом на стебле. В случае их несовпадения следует произвести
установку микрометра на ноль. Для этого закрепляют микро-
винт стопором и осторожно отвинчивают установочный колпачок
на пол-оборота. В результате освобождается барабан, который
повертывают относительно микровинта до совпадения нулевого
штриха с отсчетным штрихом, после чего барабан снова закреп-
ляют установочным колпачком. Произведенную установку необ-
ходимо проверить описанным выше способом.
Рис. 60. Сменная пятка ми-
крометра
Рис. 61. Переставная пятка микрометра»
При измерении изделие помещают между пяткой и микро-
винтом, который вращают за трещотку до тех пор, пока она не
станет провертываться. После этого производят отсчет показа-
ний. По делениям на стебле микрометра производят отсчет рас-
стояния края скоса барабана от нулевого штриха. Отсчет произ-
водят с округлением: неполную часть последнего деления шкалы
не учитывают. К первому отсчету прибавляют второй, произве-
денный по делениям барабана против отсчетного продольного
штриха на стебле.
Сумма отсчетов определяет измеряемый размер. На рис. 59
приведен пример отсчета—14,68 мм. Иногда микрометр исполь-
зуют как нормальную скобу. Для этого микрометр предвари-
тельно устанавливают на необходимый размер и стопорят его
микровинт.
Микрометры выпускаются с диапазоном измерения 25 мм в
интервале от 0 до 300 мм и с диапазоном в 100 мм в интервале
от 300 до 600 мм.
Все типоразмеры микрометров имеют однотипную микромет-
рическую головку, обеспечивающую измерение размеров в интер-
вале 25 мм.
Установка микрометров с верхними пределами измерения
50 мм и выше производится по установочным мерам.
Микрометры для размеров выше 300 мм имеют сменные пят-
ки (рис. 60) или удлиненную переставную (рис. 61) пятку, ко-
торая может перемещаться на 75 мм, что, совместно с перемеще-
108

нием микровинта на 25 мм, обеспечивает интервал измерения
100 мм. Крепление пятки производится гайкой (рис. 60) или с
помощью фиксатора (рис. 61). Для повышения износостойкости
конец микровинта и пятка некоторых микрометров оснащаются
твердым сплавом. Нормы точности микрометров 1-го класса точ-
ности и установочных мер к ним даны в табл. 10.
Таблица 10
Нормы точности микрометров и установочных мер к ним
Верхние пределы измерения микрометров в мкм	Допускаемая погрешность показания микрометров в мкм	Допускаемые отклонения от параллель- ности изме- рительных поверхностей в мкм	Допускаемые изменения показаний в мкм от изгиба скобы при усилии в 10 н	Допускаемые отклонения установочных мер в мкм	
				от номиналь- ных размеров	от плоско- параллель- ности
До 25	±4	2	2	±1,5	0,5
50	±4	2,5	2	±1,5	0,5
75; 100	±4	3	3	±1,5	0,5
125; 150	±5	4	4	±2	0,75
175; 200	±5	4	5	±2	1
225; 250;	±6	6	6	±2,5	1,5
275; 300					
400	±8	8	8	±3,5	—
500	±8	10	10	±3,5	—
600	±ю	12	12	±4	—
Микрометры с верхним пределом измерения до 25 мм по осо-
бому заказу выпускаются нулевого класса точности с погреш-
ностью показаний, не превышающей ±2 мкм.
На рис. 62 показан микрометр для измерения толщины стен-
ки труб. Микрометр имеет сферическую пятку и срезанную ско-
бу, позволяющую осуществлять измерение толщины стенок у труб
с внутренним диаметром от 12 мм.
Микрометры листовые (рис. 63) предназначены для измере-
ния толщины листов и лент. Так как эти измерения часто про-
изводятся на ходу в процессе проката, то необходима быстрота
измерения. С этой целью шаг микровинта принят равным 1 мм
109

и микрометр снабжен неподвижным циферблатом и вращающей-
ся вместе с барабаном стрелкой. Эти микрометры выпускаются
с пределами измерения 0—5, 0—10 и 0—25 мм, с вылетом скобы,
соответственно 20, 40 и 80 мм.
Кроме того, выпускаются микрометры со вставками, исполь-
зуемые преимущественно для измерения резьбы, и микрометры
для измерения длины общей нормали, которые так же, как мик-
Рис. 63. Микрометр для измерения толщины листов и лент
рометрические нутромеры, рассмотрены в соответствующих раз-
делах.
Поверку погрешностей показаний микрометров производят
по инструкции 135—61 Комитета по концевым мерам разряда 5
или класса 2 в следующих точках шкалы: А; А + 5,12; А + 10,24;
А + 15,36; А + 20,5 и А + 25 мм, где А — нижний предел изме-
рения микрометра.
Плоскостность измерительных поверхностей проверяют интер-
ференционным методом с помощью плоских стеклянных пластин.
Допускается неплоскостность до 0,9 мкм (три интерференцион-
ные полосы) без учета участков в 0,5 мм от краев измерительных
поверхностей. Параллельность измерительных поверхностей пят-
ки и микровинта у микрометров с пределом измерения до 100 мм
проверяют с помощью комплекта плоскопараллельных стеклян-
ных пластин интерференционным способом через каждые чет-
верть оборота микровинта (комплект пластин состоит из четырех
штук с разницей размеров в 0,12 мм). Параллельность измери-
тельных поверхностей микрометров с большими пределами изме-
рений проверяется с помощью комплекта специальных мер.
На рис. 64 показан настольный микрометр, выпускаемый по»
ГОСТу 11195—65 и предназначенный для контроля малогабарит-
ных деталей в часовой и других отраслях промышленности.
Наличие столика облегчает правильную установку деталей
при измерении. Микрометрические головки имеют предел изме-
рения 0—10 мм и цену деления 0,01 мм (предел измерения уве-
личивается до 20 мм за счет перестановки пятки микрометра).
110

Шаг микрометрического винта равен 1 мм. Барабан имеет
100 делений. Измерительный стержень микрометрической голов-
ки, благодаря шпонке, перемещается в осевом направлении без
вращения с помощью микрометрического винта, к торцу которого
он прижимается пружиной. На-
стольные микрометры снабжают-
ся сменными измерительными на-
конечниками: цилиндрическими с
плоской измерительной поверх-
ностью, с ножевидными измери-
тельными поверхностями, тарель-
чатыми с призматическими паза-
Рис. 65. Микрометрический глуби-
номер
Рис. 64. Настольный микрометр
ми. Комплект наконечников расширяет возможности микромет-
ров и облегчает измерение деталей сложной конфигурации.
Для измерения глубины пазов, отверстий и высоты уступов
применяются микрометрические глубиномеры — рис. 65, пред-
ставляющие собой микрометрическую головку /, запрессованную
в основание 2. Глубиномеры имеют сменные измерительные
стержни 3 для измерений в пределах 0—25, 25—50, 50—75 и
75—100. Измерительная поверхность стержней — сферическая.
Измерительные стержни плотно вставляются в отверстие диа-
метром 4,5—0,025 мм в торце микровинта. Постоянное измери-
тельное усилие в пределах 300—700 сн обеспечивается трещот-
кой. Установка глубиномера на нулевой отсчет производится по
прилагаемым к нему цилиндрическим (с отверстием) установоч-
ным мерам размером 25 и 75 мм, погрешности которых не долж-
ны превышать ±1 и ±1,5 мкм соответственно. Суммарная по-
грешность глубиномера в интервале 0—25 мм не должна превы-
шать ±5 мкм.
У микрометрических глубиномеров оцифровка шкал стебля
и барабана производится в обратном направлении по сравнению
с микрометрами, так как у глубиномеров чем больше измеряе-
мая глубина, тем больше должен выдвигаться микровинт из
основания.
§ 7. СКОБЫ С ОТСЧЕТНЫМ УСТРОЙСТВОМ
Скобы с отсчетным устройством по ГОСТу 11098—64 выпу-
скаются Ленинградским инструментальным заводом двух типов:
111

типа СР — рычажные скобы со встроенным в корпус отсчетным
устройством и типа СИ — индикаторные скобы, оснащенные из-
мерительными головками. Назначение скоб с
отсчетным устройством — проверка размеров
партий деталей (особенно легкодеформируе-
мых), проверка отклонений формы (овально-
А-А
17
15
15
/4
15
-у
Рис. 66. Рычажная скоба
сти, конусообразности и др.), рассортировка деталей на размер-
ные группы.
Рычажная скоба (рис. 66) состоит из корпуса 4, в направляю-
щих которого перемещаются регулируемая пятка 8 и подвижная
пятка 9, находящаяся под действием пружины 11, создающей
измерительное усилие, равное 700 ± 200 сн. Измерительное уси-
лие регулируется при сборке и ремонте скобы ввертыванием
колпачка 10, который затем стопорится винтом. Для предохране-
ния пятки от поворота вокруг своей оси служит палец 12, кото-
рый одним концом ввернут в пятку, а другим сферическим концом
входит в паз направляющей колодки 14. В вырез пятки входит
малое плечо рычага 13, величина которого регулируется при
сборке механизма путем перемещения по направляющему пазу
рычага с последующей фиксацией двумя винтами. Большое плечо
рычага снабжено зубчатым сектором, зацепляющимся с трибом,
на оси которого сидит стрелка 1.
Зазоры в зацеплении выбираются пружинным волоском 2,
обеспечивающим также силовое замыкание рычага 13 с пяткой 9.
Крайние положения рычага ограничиваются регулируемыми упо-
рами 17. Детали рычажного механизма собирают на платине 3
и в собранном виде устанавливают в корпус скобы.
112

Перед измерением скобу устанавливают на размер по блоку
мер, для этого регулируемую пятку перестанавливают в нужное
положение вращением головки 6 винта подачи и закрепляют в
установленном положении зажимом 5. После этого винт закры-
вают предохранительным колпачком 7.
Арретир 16 через рычаг 15 позволяет отводить подвижную
пятку при установке измеряемой детали между губками скобы,
что уменьшает износ измерительных поверхностей и упрощает
измерение призматических деталей.
Шкала скобы имеет предел измерения ±0,08 мм при цене
деления 0,002 мм. Для удобства проверки больших партий дета-
лей скоба снабжена указателями пределов допуска. Указатели
выполнены в виде стрелок и смонтированы на внутренней сто-
роне крышки скобы. Перестановка указателей производится спе-
циальным ключом.
Рычажные микрометры (рис. 67) имеют аналогичное устрой-
ство, но вместо переставной пятки снабжены микрометрической
головкой без трещотки, а предел измерения по шкале отсчетного
устройства сокращен до ±0,02 мм.
Рычажными микрометрами можно измерять как абсолютным,
так и относительным методами.
При абсолютном методе измерения вращают барабан микро-
метрической головки, пока стрелка отсчетного устройства не дой-
дет до нуля. После этого барабан повертывают в том же направ-
лении до совпадения ближайшего штриха нониуса с отсчетным
штрихом стебля. Размер определяется суммой показаний микро-
метрической головки и отсчетного устройства.
При относительном методе измерения настройку микромет-
ра на размер производят по концевым мерам аналогично настрой-
ке рычажных скоб. Относительный метод измерения производи-
тельней и более точен, так как исключает влияние погрешностей
микрометрической головки, но требует дополнительной затраты
времени на настройку по концевым мерам. Эта затрата времени
окупается, если после настройки проверяют партию деталей. По-
8 Заказ 375	113

Рис. 68. Индикаторная скоба
этому измерения абсолютным методом рекомендуются при про-
верке единичных деталей, а относительным — при проверке пар-
тий. В последнем случае предпочтительней применение рычаж-
ных скоб, имеющих больший предел измерения по шкале и более
жесткий корпус.
Рычажные скобы приме-
няют для проверки изделий
1-го и 2-го классов точности.
Жесткая конструкция скобы и
постоянное измерительное уси-
лие обеспечивают повышение
точности контроля по сравне-
нию с калибрами.
Рабочий-шлифовщик, поль-
зуясь рычажной скобой, может
не только установить правиль-
ность размера детали, но и оп-
ределить величину припуска,
который необходимо снять, ес-
ли размер выходит за верхний
предел допуска.
Все рычажные скобы име-
ют диапазон измерения, рав-
ный 25 мм, обеспечиваемый за
счет перемещения переставной
пятки.
Цена деления отсчетного
устройства у скоб с верхним
пределом измерения до 100 мм
равна 0,002 мм, а у скоб с верх-
ним пределом 125 и 150 мм —
0,005 мм.
Пределы измерения по шка-
ле соответственно равны ±0,08
и ±0,15 мм.
Погрешность показаний от-
счетного устройства скоб в ин-
тервале шкалы ±10 делений
от нулевого штриха допускает-
ся в пределах ±0,5 цены деления, а в интервале свыше ±10 де-
лений— в пределах ±1 цены деления. Вариации показаний скоб
не должны превышать 7з цены деления.
Неплоскостность измерительных поверхностей допускается в
пределах 2 интерференционных полос, а отклонение их от парал-
лельности при закрепленном стопоре — от 0,0012 до 0,0035 мм
в зависимости от предела измерения. Изменение показаний скобы
от изгиба при усилии 10 н, направленном по оси измерения, не
должно превышать 0,002 мм у скоб с верхним пределом измере-
114

ния до 50 мм и 0,003 мм у скоб с пределами измерения свыше
50 до 150 мм.
Погрешность схемы механизма рычажной скобы незначитель-
на в связи с малым углом поворота рычага.
Индикаторные скобы (рис. 68) имеют жесткий корпус 2, снаб-
женный удобной ручкой с теплоизоляционными накладками 3.
Подвижный наконечник 7 находится в постоянном контакте с из-
мерительным наконечником индикатора. Измерительное усилие
создается совместным действием пружин 8 и пружины индика-
тора. Пятка 5 может передвигаться в пределах 50 мм. После
установки скобы на размер пятка закрывается предохранитель-
ным колпачком 4, который препятствует сбиванию размера при
неосторожном обращении со скобой. Для удобства измерения
диаметров скоба снабжена упором 6, который при настройке
скобы на размер устанавливается так, чтобы линия измерения
проходила через ось проверяемой детали. Упор, пятка и индика-
тор крепятся в установленном положении клиновыми зажимами,
Измерительный стержень отводится посредством отводки 1.
Индикаторные скобы малых размеров имеют плоские изме-
рительные поверхности, что облегчает правильную установку
упора.
При измерении больших диаметров упором не пользуются и
производят отсчет наибольших показаний индикатора при пере-
мещении скобы в диаметральной плоскости проверяемой детали.
У скоб больших размеров жесткая пятка выполняется пло-
ской, а подвижная — сферической.
Сравнительно большие погрешности индикаторов ограничи-
вают применение индикаторных скоб для проверки деталей ма-
лых размеров. Скобы с верхним пределом измерения до 100 мм
применяются только для проверки размеров деталей класса точ-
ности За и грубее. При проверке больших размеров индикатор-
ные скобы имеют значительное преимущество перед жесткими
скобами, деформации которых приводят к значительным погреш-
ностям контроля.
Индикаторные скобы типа СИ выпускаются с верхним преде-
лом измерения до 1000 мм. Диапазон измерения каждого типо-
размера скобы составляет 50 мм у малых скоб и 150 мм у скоб
больших размеров, имеющих до 3 шт. сменных переставных пяток
разных длин. Цена деления индикатора у всех скоб 0,01 мм.
Проверка скоб с отсчетными устройствами производится по
ГОСТу 12397—66. Погрешность показаний при использовании
индикатора в пределах нормированного участка шкалы 0,1 мм
составляет для скоб с верхним пределом измерения до 200 мм —
±0,006 мм и для скоб с пределами измерения свыше 200 до
500 мм — ±0,008 мм. Погрешности показаний в интервале шкалы
3 мм допускаются от ±0,01 до ±0,025 мм в зависимости от верх-
него предела измерения скобы.
8

Глава VI
РЫЧАЖНО-ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Применение оптики в измерительной технике позволяет со-
здавать приборы с высокими метрологическими показателями
и обеспечивает возможность осуществления бесконтактных из-
мерений. В измерительных приборах используются следующие
свойства оптических систем:
а)	способность создавать действительные и мнимые увели-
ченные изображения объектов измерения и шкал с помощью
линзовых систем (микроскопы, проекторы);
б)	пропорциональность углов поворота зеркала и отражен-
ных от него лучей (приборы с оптическим рычагом);
в)	явление интерференции света, позволяющее производить
непосредственные измерения в длинах световых волн (интер-
ферометры) .
Оптическим принято называть прибор, основная функция ко-
торого выполняется при помощи оптической системы. К оптиче-
ским приборам относятся вертикальные и горизонтальные дли-
номеры, контактные и бесконтактные интерферометры, отсчет-
ные микроскопы и проекторы.
В большинстве случаев в измерительных приборах оптиче-
ская система сочетается с механической измерительной системой.
Например, отсчетный микроскоп с окулярным винтовым микро-
метром представляет сочетание оптической системы с измери-
тельной микропарой, по которой производится отсчет отклоне-
ний размеров. Такие приборы принято называть оптико-механи-
ческими. К их числу относятся рассматриваемые ниже
рычажно-оптические приборы.
Деление на оптические и оптико-механические приборы
является условным.
Наиболее распространенными представителями рычажно-
оптических приборов являются оптиметры, предназначенные для
линейных измерений относительным методом. В зависимости от
расположения линии измерения, оптиметры делятся на верти-
кальные и горизонтальные.
В зависимости от устройства оптиметра шкала и указатель
могут наблюдаться в окуляр или проектироваться на экран.
116

ГОСТ 54.05—64 устанавливает следующие типы оптиметров с
ценой деления 0,001 мм\
ОВО-1 — вертикальный оптиметр с окуляром;
ОВЭ-1—вертикальный оптиметр с проекционным экраном;
ОГО-1 —горизонтальный оптиметр с окуляром;
ОГЭ-1 —горизонтальный оптиметр с проекционным экраном.
Кроме того, ГОСТ 5405—64 предусматривает выпуск верти-
кальных оптиметров с проекционным экраном типа ОВЭ-02 с
ценой деления 0,0002 мм.
Основные параметры оптиметров даны в табл. 11.
Таблица 11
Основные параметры и нормы точности оптиметров (по ГОСТу 5405—64)
Параметры	ОВО-1, ОВЭ-1	Типы приборов	
		ОВЭ-02	ого-ц ОГЭ-1
Цена деления в мм .	0,001	0,0002	0,001
Пределы измерения по шкале в мм	±0,1	±0,025	±0,1
Пределы измерения наружных размеров в мм Пределы измерения внутренних размеров в мм\-	0—180	0—160	0—500
диаметров	—	—	13,5—150
длин	. .	—	—	13,5—400
Измерительное усилие в сн Колебания измерительного усилия в сн, не	200	50—150	200
более	.... Погрешность показаний в мм на участке шкалы:	20	10	20
от 0 до ±0,06 мм	±0,0002	—	±0,0002
св. ±0,06 . .	±0,0003	—	±0,0003
от 0 до ±0,015 мм	—	±0,00007	—
св. ±0,015 мм	—	±0,00010	—
Вариации показаний в мм	0,0001	0,00002	0,0001
Вертикальный оптиметр состоит из вертикальной стойки и
измерительного устройства (трубки оптиметра).
Горизонтальный оптиметр состоит из основания с горизон-
тальными направляющими, столом и пинолью и измерительного
устройства, однотипного с вертикальным оптиметром.
§ 1. ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ОПТИМЕТРА
Измерительное устройство или трубка оптиметра представ-
ляет собой автоколлиматор, приспособленный для измерения ли-
нейных отклонений. В основу оптиметра положена оптическая
схема, показанная на рис. 69. Прямая MN является осевым се-
чением фокальной плоскости (фокальной плоскостью называется
плоскость, проходящая через главный фокус оптической системы
перпендикулярно ее оси; в этой плоскости располагаются фокусы
117

параллельных лучей, направленных под различными углами к
оптической оси). Если на прямой MN в точке А (рис. 69, а) рас-
положен точечный источник света, то лучи от этой точки, пройдя
через линзу, пойдут параллельным пучком, направление которого
определяется прямой АО (лучи, проходящие через оптический
центр линзы, не меняют своего направления).
Параллельный пучок света, встретив на своем пути зеркало,
отразится от него обратно на линзу. Так как по законам оптики
угол падения равен углу отражения, то отраженные лучи со-
ставят с оптической осью тот же угол, что и лучи падающие.
Рис. 69. Схемы хода лучей в оптиметре
Пройдя через линзу, отраженные лучи соберутся в точке В на
фокальной плоскости.
Положение точки В определяется точкой пересечения фокаль-
ной плоскости прямой ВО, проходящей через центр линзы парал-
лельно отраженным от зеркала лучам. Треугольники AOF и BOF
равны как прямоугольные треугольники, имеющие общий катет
и равные острые углы р, поэтому AF = BF. Следовательно,
изображение точки А расположено симметрично относительно
главного фокуса линзы.
Если зеркало отклонить на угол а, то направление отражен-
ных лучей изменится на угол 2а, в результате чего изображение
светящейся точки переместится из точки В и при угле а = -|-
совпадет с главным фокусом оптической системы (рис. 69, б).
Пусть поворот зеркала вызывается перемещением измери-
тельного стержня, ось которого отстоит от оси вращения зеркала
на расстоянии Z. Тогда передаточное отношение системы оп-
ределяется как отношение перемещения изображения точки
к соответствующему перемещению измерительного стержня,
т. е.
£ = Mg 2а = 2/ .	1	.
S I tg а I 1 — tg2 а
118

При а = 0 получаем расчетное передаточное отношение
i
р I
Подставляя принятые в оптиметре фокусное расстояние f =
= 200 мм и величину малого плеча I = 5 мм, получим, что пере-
2 . 200 ОА
даточное отношение равно t =------ = 80.
5
В оптиметре изображение шкалы увеличивается 12-кратным
окуляром. Благодаря этому стало возможным применение шкалы
с интервалом деления а = 0,08 мм. Видимое в окуляр расстояние
между штрихами равно 0,08 X 12 = 0,96 мм. Таким образом пол-
ное передаточное отношение равно 960. Цена деления шкалы
оптиметра определяется отношением интервала деления а к пе-
редаточному отношению Z, т. е.
а	0,08
с =---=------
i	80
Погрешность показаний прибора, возникающая из-за пере-
менного передаточного отношения (погрешность схемы прибора),
может быть рассчитана следующим образом.
Пусть перемещение измерительного стержня из нулевого по-
ложения будет равно
0,001 мм.
S = Ztga.
Это перемещение стержня вызовет перемещение шкалы отно-
сительно индекса на Si. Но шкала градуирована по расчетному
передаточному отношению и отклонение S соответствует точке
шкалы S-Zp.
Разность S-Z — S-ip, деленная на передаточное отношение Z,
определяет погрешность показаний
Si—Sig s=s/1_
После подстановки и упрощений получим
AS = Ztg3a^Za3.
У оптиметра максимальный угол отклонения зеркала от сред-
него положения равен отношению половины предела измерения
по шкале к длине I малого плеча, т. е.
а=±-^------±0,02 рад.
5
Наибольшая погрешность
AS= + 5-0,023= ± 0,04 мкм.
Знак погрешности соответствует знаку используемого уча-
стка шкалы.
119

Погрешность AS вызывается тем, что действительное пере-
даточное отношение схемы оптиметра больше расчетного.
Устройство оптиметра и его оптическая схема показаны на
рис. 70. Свет от постороннего источника направляется шарнир-
но закрепленным зеркалом в стеклянную пластину 2 и в ре-
зультате полного внутреннего отражения от грани, наклоненной
Рис. 70. Схема и устройство трубки оптиметра
под углом 45°, проходит через прозрачное окно левой части оку-
лярной сетки 5, на которой нанесена шкала. Эта сетка установ-
лена в фокальной плоскости объектива 5, куда свет попадает
после полного внутреннего отражения в призме 4. Эта призма,
изменяя ход лучей на 90°, позволяет придать прибору удобную
для работы форму. Пройдя объектив, свет параллельным пучком
лучей падает на зеркало 6, которое может отклоняться в неболь-
ших пределах под действием измерительного стержня 7. Нижний
конец стержня находится в контакте с измеряемым изделием 8,
120

Отраженный от зеркала параллельный пучок лучей, пройдя
объектив и призму 4, дает на правой части окулярной сетки 3
обратное изображение шкалы с делениями и цифрами. Отсчет
по этой шкале производится по указателю, нанесенному на пра-
вой части сетки 3. Наблюдаемое в окуляр 1 вертикальное пере-
мещение шкалы относительно неподвижного указателя вызы-
вается поворотом зеркала 6. Трубки оптиметров изготовляются
двух типов: ИК-7 — с цветными регулируемыми шторками (ука-
зателями допуска) в поле зрения окуляра и ИК-8 — без шторок.
Конструкция трубки оптиметра рассчитана на узловую сбор-
ку. Точное значение передаточного отношения устанавливают
регулированием величины малого плеча винтом 9 (рис. 70). По-
перечное смещение изображения шкалы относительно указателя
при перемещении шкалы устраняется поворотом оси качания
зеркала вокруг оси трубки оптиметра. Правильное положение
шкалы относительно указателя устанавливают поворотом
призмы.
§ 2. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ОПТИМЕТРЫ
рис. 71)
мм. Вы-
Рис. 71. Вертикальный опти-
метр
Оптиметры выпускаются с вертикальными и горизонтальными
стойками.
Вертикальный оптиметр типа ОВО-1 (модель ИКВ
имеет стойку с верхним пределом измерения высот 180
лет кронштейна стойки оптиметра по-
зволяет измерять наружные диаметры
до 150 мм.
На колонке стойки имеется резьба
и гайка, которой перемещают крон-
штейн с трубкой оптиметра при пред-
варительной установке на размер. На
колонке может фиксироваться в тре-
бующемся положении хомутик с регу-
лируемым штифтом-упором. Этот упор
применяется при измерении партий ци-
линдрических деталей.
Стол имеет вертикальную микропо-
дачу и регулировку для установки ра-
бочей поверхности стола параллельно
измерительной поверхности плоского
измерительного наконечника.
На вертикальном оптиметре изме-
ряют концевые меры, калибры и различные точные детали. Изме-
рения обычно проводятся с применением сферического (сталь-
ного или корундового) измерительного наконечника, реже — пло-
ского (круглого или ленточного).
При использовании наконечника с плоской измерительной по-
верхностью столбик вертикального оптиметра должен быть
121

пользована измерительная
Рис. 72. Установка стола па-
раллельно плоскому наконеч-
нику
установлен параллельно плоскости наконечника. Эта установка
производится с помощью концевой меры размером 5—10 мм или
плоскопараллельной стеклянной пластины. Предварительно на-
конечник оптиметра устанавливается над центром стола, а сам
•стол повертывается, как показано на рис. 72, а.
В первом случае оптиметр устанавливают по концевой мере
на любое деление шкалы и закрепляют стол в этом положении.
Меру притирают последовательно в четырех положениях под
измерительным наконечником оптиметра (рис. 72, б). Измери-
тельный наконечник каждый раз должен соприкасаться с одной
и той же частью меры. Вместо концевой меры может быть ис-
проволочка диаметром 1,4—1,5 мм.
Перекос стола в плоскости АВ
выявляется по разности показа-
ний оптиметра при установке ме-
ры в положениях I и II и устра-
няется вращением гайки юстиро-
вочного винта 1. Перекос стола в
плоскости CD выявляется по раз-
ности показаний оптиметра при
установке меры в положениях III
и /V и устраняется вращением
гайки юстировочного винта 2.
При установке по стеклянной
пластине ее притирают к плоско-
сти стола, и наконечник оптимет-
ра приводят в соприкосновение с
ее верхней плоскостью. При не-
параллельное™ измерительных плоскостей стола и наконечника
в результате интерференции света на наконечнике образуются
полосы, которые можно наблюдать по их отражению в измери-
тельной плоскости стола.
Регулировку стола производят юстировочными винтами до
полного исчезновения полос.
При измерении калибров и различных изделий оптиметр
устанавливают на размер по блоку концевых мер соответствую-
щего класса точности или разряда. Изделия устанавливают не-
посредственно на столе оптиметра. Цилиндрические изделия и
калибры прокатывают под измерительным наконечником для
определения диаметрального размера.
Горизонтальный оптиметр типа ОГО-1 (модель ИКТ рис. 73)
позволяет измерять наружные диаметры изделий до 225 мм (при
вертикальном расположении оси), внутренние диаметры (со спе-
циальными приспособлениями ИП-3) от 13,5 до 150 мм и длины
до 350 мм.
Горизонтальный оптиметр имеет массивное чугунное основа-
ние 16, в котором закреплен горизонтальный направляющий
вал 13. На валу могут перемещаться и закрепляться в нужном
122

положении два кронштейна 1 и 12. В левом кронштейне уста-
новлена пиноль 4, а в правом — трубка оптиметра 10, крепление
которых производится винтами 5 и 11. Стол оптиметра 8 может
перемещаться в трех взаимно перпендикулярных направлениях
и вращаться около вертикальной и поперечной горизонтальной
осей. Вертикальное перемещение осуществляется вращением руч-
ки 19. В нужном по высоте положении стол закрепляется вин-
том 18. Вертикальное перемещение стола может быть ограничено
в желательных пределах винтами 14. Поперечное перемещение
стола производится вращением головки 9. Продольное переме-
щение верхней части накладного стола происходит свободно при
приложении незначи-
тельных усилий благо-
даря установке его на
шариковых направляю-
щих (плавающий стол).
Вращательное движе-
ние (покачивание) сто-
ла около горизонталь-
ной поперечной оси
производится эксцент-
риком 17. Установлен-
ное положение стола
может быть зафиксиро-
вано винтом 15.
Стол поворачивает-
19 18	17 15
Рис. 73. Горизонтальный оптиметр
«ся около вертикальной
оси рычагом 20. Винт 7 служит для крепления вспомогательного
упора, применяемого при проверке серий изделий одинакового
диаметра. Измерение производится между двумя измерительны-
ми наконечниками, надеваемыми на измерительный стержень
трубки оптиметра и стержень пиноли. Стержень пиноли с изме-
рительным наконечником имеет микрометрическую подачу вин-
том 3 и крепится в нужном положении зажимным винтом 2.
Соосность пиноли и оптиметра обеспечивается благодаря нали-
чию шпоночного паза на горизонтальном валу и скользящих шпо-
нок в кронштейнах.
Измерения на горизонтальном оптиметре производятся как
с плоскими, так и со сферическими наконечниками.
Перед измерением на горизонтальном оптиметре необходимо
установить и отрегулировать наконечники.
Сферические наконечники регулируются на соосность. Для
этого их приводят в соприкосновение и, повертывая отверткой
винты 6 (рис. 73) на конце пинольной трубки, добиваются наи-
больших показаний по оптиметру. Эти винты, расположенные
под углом 90°, смещают стержень пинольной трубки в радиаль-
ном направлении и тем обеспечивают возможность регулировки
иаконечника.
123

Плоские наконечники регулируют на параллельность измери-
тельных поверхностей. Между наконечниками устанавливают
концевую меру размером 0,5—2 мм и, действуя теми же винтами
пинольной трубки, добиваются наименьших показаний по шкале
оптиметра.
Основной задачей при измерении на горизонтальном опти-
метре является установка измеряемого объекта в правильное по-
ложение по отношению к линии измерения. Эта установка осу-
ществляется путем соответствующих перемещений стола опти-
метра с установленным на нем объектом измерения.
По способу установки измеряемого объекта в правильное по-
ложение различают три основных вида измерений на горизон-
тальном оптиметре:
1)	измерение размера между параллельными плоскостями;
2)	измерение диаметров цилиндрических объектов;
3)	измерение размеров, ограниченных сферическими поверх-
ностями.
Типичным примером первого случая измерения является уста-
новка оптиметра на размер и поверка концевых мер. Линия
измерения должна проходить перпендикулярно измерительным
плоскостям мер. Измерительные наконечники пиноли и оптимет-
ра приводятся в соприкосновение с серединами измерительных
плоскостей мер. Поворотом стола вокруг вертикальной оси и на-
клоном около горизонтальной оси добиваются минимального по-
казания оптиметра, которое будет соответствовать длине меры,
так как перпендикуляр есть кратчайшее расстояние между парал-
лельными плоскостями.
При измерении наружных диаметров линия измерения долж-
на пересекать ось изделия под прямым углом. Изделие может
быть установлено на столе оптиметра с вертикальным и гори-
зонтальным расположением оси. Независимо от этого момент
пересечения линии измерения с осью изделия определяется наи-
большими показаниями по шкале оптиметра при перемещении
стола с изделием в направлении, перпендикулярном оси изделия.
Перпендикулярность линии измерения и оси изделия определяет-
ся минимальными показаниями по шкале оптиметра при повороте
стола с изделием около оси, перпендикулярной оси изделия. Так
как при установке перпендикулярности может нарушиться пред-
шествовавшая установка на пересечение оси изделия и линии
измерения, то указанные движения стола необходимо повторять
до тех пор, пока наибольшее показание при прямолинейном пе-
ремещении и наименьшее при повороте стола не совпадут. Это-
показание оптиметра будет соответствовать отклонению диамет-
ра изделия в данном сечении.
При измерениях шарика стол оптиметра перемещают в двух
взаимно перпендикулярных направлениях (в поперечном и вер-
тикальном) до получения наибольшего показания по шкале
оптиметра, которое определяет диаметр шарика. При измерении
124

сферических нутромеров стол покачивают около горизонтальной
оси и повертывают относительно вертикальной до получения
максимальных показаний оптиметра.
Отсчет по шкале оптиметра производят с оценкой на глаз
десятых долей деления.
Применение приспособлений ИП-3 для внутренних измерений
(рис. 74) позволяет производить на оптиметре измерение вну-
тренних диаметров от 13,5 до 150 мм. Измерительное усилие
равно 250 сн.
Приспособление для внутренних измерений на горизонталь-
ном оптиметре состоит из двух почти одинаковых кронштейнов 5,
из которых один, снабжен-
ный арретиром, надевается
на трубку оптиметра, а дру-
гой — на трубку пиноли.
П-образный измерительный
рычаг 1 (серьга) крепится
на оси винтом 2. Ось серьги
вращается на шарикопод-
шипниках. Боковые плоско-
Рис. 74. Приспособление для внутренних
измерений
Рис. 75. Установочный калибр
сти серьги направляются шарикоподшипниками, которые пред-
отвращают ее перекос. Пружиной 4 серьга прижимается к изме-
рительному наконечнику прибора, с которым она соприкасается
сферической измерительной поверхностью. Одна серьга с внеш-
ней стороны имеет ребро, а другая — соответствующей ширины
паз. При сдвинутых вплотную кронштейнах ребро одной серьги
должно входить в паз другой.
На трубку оптиметра кронштейн надевается до упора в резь-
бовое кольцо 5. Положение кронштейна проверяется установоч-
ным калибром (рис. 75). Если показания оптиметра выходят за
пределы ±5 мкм, то освобождают зажимной винт кронштейна
и стопорный винт резьбового кольца и поворачивают кольцо,
пользуясь обратной стороной установочного калибра как ключом,
пока показания оптиметра при проверке установочным калибром
не будут находиться в пределах ±5 мкм.
При измерении внутренних размеров установку оптиметра на
размер обычно производят по блоку концевых мер с притертыми
125

боковиками. Движения стола оптиметра при установке на размер
и измерении скоб такие же, как при измерении мер. При изме-
рении внутренних диаметров (и установке на размер по кольцу)
движения стола аналогичны движениям при измерении наруж-
ных диаметров.
§ 3. ОПТИМЕТРЫ С ЦЕНОЙ ДЕЛЕНИЯ 0,0002 мм
Рис. 76. Схема ультраоптиметра
Первый вертикальный оптиметр повышенной точности с це-
ной деления 0,2 мкм, выпущенный фирмой Цейсс, был назван
ультраоптиметром. Это название на производстве часто присваи-
вают всем оптиметрам с
ценой деления 0,0002 мм.
Принципиальное отли-
чие схемы ультраоптимет-
ра (рис. 76) от рассмот-
ренной выше схемы опти-
метра заключается в раз-
делении осветительной и
зрительной систем прибо-
ра и в двухкратном отра-
жении лучей света от под-
вижного зеркала. Шка-
ла 3 освещается лампоч-
кой 1 через конденсатор 2.
Шкала установлена в фо-
кальной плоскости объ-
ектива 4, после которого
лучи идут параллельным
пучком. Дважды отразив-
шись с помощью непод-
вижного зеркала 5 от подвижного зеркала 6, лучи направляются
на объектив 7 и образуют в его фокальной плоскости изображе-
ние шкалы, рассматриваемое под большим увеличением через,
окуляр 9. На стеклянной пластинке S, расположенной в фокаль-
ной плоскости объектива 7, нанесен указатель. Пластинка 8 мо-
жет перемещаться винтом в пределах 25 делений шкалы для
установки прибора на ноль.
Двукратное отражение лучей от подвижного зеркала увели-
чивает передаточное число прибора. При повороте зеркала на
угол а отраженные от него лучи отклоняются на угол 2а от
направления, которое они имели при первоначальном положении
зеркала. При вторичном отражении лучей от подвижного зеркала
угол отклонения хода лучей увеличивается до 4а. Передаточное
отношение ультраоптиметра по аналогии с оптиметром опреде-
ляется формулой
z. = ftg4a
/tga ’
126

В ультраоптиметре f = 355 мм и / = 5 мм.
Принимая tg 4а ~ 4а и tg а ~ а, получим
355-4а =284.
i =
5а
При увеличении
достигает 5100.
окуляра в 18 раз передаточное отношение
а>	б)	в)
Рис. 77. Схема оптиметра с многократным отражением лучей
Применение в ультраоптиметре окуляра с большим увеличе-
нием позволило уменьшить фактический интервал делений шка-
лы до а = 0,057 мм.
Цена деления ультраоптиметра определяется по известной
формуле
£ = — = 0,057 = 0,00 02 мм =0,2 мкм.
i 284
Предел измерения ’по шкале равен ±83 мкм, измерительное
усилие 200 ± 20 сн.
На рис. 77, а показана оптическая схема, используемая в
последних моделях оптиметров с ценой деления 0,001 и 0,0002 мм
127

(модели ИКВ-3 и ИКП-2). Свет лампы 1 через конденсор,
светофильтр и призму 2 проходит к сетке 5, отражается зерка-
лом на объектив 4 и параллельным пучком лучей падает на опти-
ческий умножитель 5—6. Зеркало 6 связано рычажной передачей
с измерительным стержнем 7 и отклоняется при перемещении
последнего. Свет после многократного отражения в оптическом
умножителе 5—6 (рис. 77, б) отражается обратно в объектив 4,
проходит через сетку 3 и проекционный объектив 8. С помощью
зеркал Р, 10 и 12 изображение шкалы проектируется на экран 11.
Оптический умножитель за счет многократного отражения
пучка лучей от подвижного зеркала позволяет повысить пере-
даточное отношение, увеличить интервал делений шкалы,
уменьшить фокусное расстояние объектива и габаритные разме-
ры прибора. Внешний вид прибора показан на рис. 77, в.
Переход от окулярных систем отсчета и наблюдения к экран-
ным характерно для большинства используемых в машинострое-
нии оптических измерительных приборов. Оптическая система
экранных приборов сложнее, чем у окулярных, а стоимость их
значительно выше. Однако повышение стоимости прибора оку-
пается благодаря большему удобству работы, уменьшению утом-
ляемости контролеров, уменьшению числа грубых ошибок отсче-
та. Работа на экранных приборах не оказывает вредного влияния
на зрение.
§ 4. ПОВЕРКА И НОРМЫ ТОЧНОСТИ ОПТИМЕТРОВ
Поверку оптиметров с ценой деления 0,001 мм- производят
в соответствии с инструкцией 108—55 Комитета, а оптиметров
с ценой деления 0,0002 мм по ГОСТу 12421—66.
Стойка вертикального оптиметра должна соответствовать тре-
бованиям ГОСТа 10197—62 и поверяется по инструкции 14—64
Комитета. Измерительные наконечники оптиметров должны со-
ответствовать требованиям ГОСТа 11007—66, установленным для
1-го класса наконечников типа НГ.
Поверка трубки оптиметра начинается с проверки положе-
ния штрихов шкалы относительно отсчетного штриха. Штрихи
шкалы не должны иметь видимого перекоса относительно указа-
теля, который должен перекрывать короткие штрихи не менее
чем на 0,5 и не более 0,9 их длины. Поперечное смещение изо-
бражения шкалы относительно указателя при перемещении шка-
лы на всю длину не должно превышать 0,1 длины короткого
штриха. Указатель и изображение шкалы у оптиметров с окуля-
ром должны находиться в одной плоскости, параллакс допускает-
ся не более 0,0001 мм. Параллакс объясняется тем, что шкала
установлена не в фокальной плоскости объектива, поэтому ее изо-
бражение получается не в плоскости штрихов шкалы и указателя,
а несколько ближе или дальше. При значительном параллаксе
невозможно настроить окуляр на одновременную резкую види-
128

мость штрихов шкалы и указателя. Параллакс устраняется пере-
мещением окулярной сетки или объектива в осевом направлении.
Боковое смещение изображения шкалы относительно указателя
устраняется поворотом призмы в ту сторону, в которую требуется
переместить шкалу. Перекос изображения шкалы получается в
том случае, когда ось вращения зеркала неперпендикулярна на-
правлению шкалы. Для устранения этого дефекта необходимо
правильно ориентировать ось вращения зеркала, повернув втул-
ку вместе с зеркалом. При крайних положениях измерительного
стержня в поле зрения окуляра должно оставаться не менее
5 делений шкалы при цене деления 0,001 мм и не менее одного
деления — при цене деления 0,0002 мм. Вариации показаний
проверяют на вертикальной стойке с ребристым столиком путем
многократного арретирования измерительного стержня оптимет-
ра со сферическим наконечником, настроенного на произвольный
размер. Разность показаний при этом не должна превышать
0,1 цены деления (для приборов с ценой деления 0,0002 мм,
находящихся в эксплуатации, вариации допускаются до
0,00004 мм).
У горизонтальных оптиметров вариации показаний при на-
ружных измерениях с учетом перемещения стола не должны
превышать 0,0002 мм, а вариации показаний при внутренних
измерениях при неизменном положении стола 0,0004 мм и с уче-
том перемещения стола 0,0008 мм.
Изменение показаний при нажиме на измерительный стер-
жень оптиметра или стержень пиноли в направлении, перпенди-
кулярном оси стержня с усилием 200 сн, не должно превышать
0,0005 мм при цене деления 0,001 мм и 0,00003 мм при цене де-
ления 0,0002 мм.
Погрешности ультраоптиметров фирмы Цейсс старой модели
с пределами измерения по шкале ±0,083 мм на участке от 0 до
±0,04 мм не должны превышать ±0,00015 мм, а на участке от
0 до ±0,08 мм — ±0,00025 мм.
Поверку оптиметров с ценой деления 0,001 мм производят
по концевым мерам 3-го разряда или 0-го класса, а оптиметров
с ценой деления 0,0002 мм — по специально аттестованным ме-
рам, действительная разность срединных длин которых опреде-
лена с погрешностью не более ±0,03 мкм (например, на контакт-
ном интерферометре ИКПВ с применением монохроматического
источника света).
При проверке новым — парным методом оптиметров с ценой
деления 0,001 мм каждый интервал должен поверяться тремя
парами концевых мер 4-го разряда или 0-го класса с разностью
размеров, равной величине поверяемого интервала (0,06 или
0,01 мм). При поверке оптиметров с ценой деления 0,0002 мм
каждый интервал поверяют тремя парами концевых мер 2-го раз-
ряда или шестью парами концевых мер 3-го разряда с разностью
размеров, равной величине поверяемого интервала.
9 Заказ 375	129

Пары подбирают так, чтобы вторая мера первой пары была
первой мерой второй пары и т. д. Таким образом три пары со-
стоят всего из четырех разных мер. Например, для поверки
интервала от 0 до + 0,010 мм используют меры 1,00; 1,01; 1,02
и 1,03 мм, из которых образуют три пары: 1,00—1,01; 1,01 —1,02
и 1,02—1,03.
Поверку производят следующим образом. Оптиметр устанав-
ливают на нуль по концевой мере 1,0 мм и после трехкратного
арретирования делают первый отсчет, фиксируемый в протоколе.
Затем под наконечник подводят концевую меру 1,01 мм и после
трехкратного арретирования записывают второй отсчет по первой
паре. После этого, не трогая меры 1,01 мм, устанавливают опти-
метр на нуль и после трехкратного арретирования записывают
первый отсчет по второй паре. Аналогичным образом производят
и последующие отсчеты. Поверку интервала от 0 до 0,010 мм
производят по тем же мерам, но в обратном порядке.
Погрешность показаний Д$ на поверяемом участке опреде-
ляется равенством
а _ fl- (L2-Li) Ю3 + г2- (L3-L2) Ю3 + г3- (L4-L3) Ю3
1	3
Окончательно получаем
n—1
2 ^-(Ln-LOlO»
п—\
где 2 Гг — алгебраическая сумма найденных значений величи-
1
ны поверяемого интервала (разностей второго и пер-
вого отсчетов по каждой паре мер) в мкм',
Ln и L\ — действительные размеры последней и первой мер
ряда, по которому поверяется интервал, в мм\
п — число взятых мер.
Таким образом, результат поверки парным методом зависит
только от погрешности определения разности размеров послед-
ней и первой концевых мер используемого ряда, а влияние по-
грешностей размеров мер уменьшается в п—1 раз. Поэтому
оптиметры с ценой деления 0,0002 мм и допускаемой погреш-
ностью в ± 0,07 мкм могут поверяться по сравнительно грубым
мерам 2-го разряда (с допускаемой погрешностью значения сре-
динной длины до 0,05 мкм) и даже 3-го разряда, при условии
увеличения числа пар концевых мер до шести.
В настоящее время начинает применяться более удобный и
точный метод поверки оптиметров, микрокаторов и других точ-
ных измерительных устройств путем непосредственного сравне-
ния их показаний с показаниями специально аттестованного об-
разцового контактного интерферометра.

Глава VII
ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
§ 1.	ОПТИЧЕСКИЕ ДЛИНОМЕРЫ
Приборы с оптическим рычагом имеют ограниченные преде-
лы измерения по шкале и поэтому применяются только для срав-
нительных измерений. Необходимость установки прибора на раз-
мер по концевым мерам создает дополнительные неудобства из-
мерения, особенно заметные при проверке малых партий изделий
с частой перенастройкой прибора. Этого недостатка лишены опти-
ческие длиномеры.
Оптические длиномеры (компараторы) предназначены для
абсолютных (в пределах до 100 мм) и сравнительных (при раз-
мерах свыше 100 мм) измерений длин контактным способом.
Отечественная промышленность выпускает вертикальный длино-
мер ИЗВ-2 и горизонтальный длиномер ИКУ-2. До 1961 г. вы-
пускался вертикальный длиномер ИЗВ-1, рис. 78, а и б (позиции
общие), получивший широкое распространение.
Этот прибор имеет массивное основание 1, в котором закреп-
лены ребристый столик 2 и колонка 19. По колонке гайкой 18
перемещается корпус прибора 17, закрепляемый в нужном поло-
жении затягиванием винтов 15.
На корпусе закреплен кронштейн 8 с осветительным устрой-
ством 16, микроскопом 6 и направляющей 9 для измерительного
плунжера 10 со шкалой 20.
Измерительный плунжер перемещается в шарикоподшипни-
ковых направляющих, обеспечивающих легкий ход. Вес плунже-
ра уравновешивается противовесом, перемещающимся в цилинд-
ре 14 с вазелиновым маслом. Противовес с плунжером соедине-
ны гибкой стальной лентой 12, перекинутой через блок 13.
Масло обеспечивает плавное опускание плунжера со скоростью
10 мм/сек, исключающее возможность повреждения измеритель-
ного наконечника при ударе. Подъем плунжера производится за
кнопку 3, тросик которой намотан на ролик, посаженный на
общую ось с блоком 13. Плунжер может быть закреплен в лю-
бом положении винтом 4.
Измерительное усилие прибора определяется разностью
масс плунжера и противовеса. Измерительное усилие может
9*	131

регулироваться накладыванием грузовых шайб 11 в пределах от
75 до 250 сн. Измерительное усилие остается постоянным на всем
пределе измерения.
Внутри плунжера установлена точная стеклянная шкала с
миллиметровыми делениями. Эта шкала рассматривается через
микроскоп, снабженный спиральным нониусом, который позво-
ляет отсчитывать тысячные доли миллиметра. Окуляр 5 может
перемещаться в вертикальном направлении винтом 7 для уста-
новки на ноль. Длина шкалы равна 100 мм. Верхний предел
Рис. 78. Вертикальный длиномер ИЗВ-1
измерения, ограничиваемый конструкцией стойки, равен 250 мм.
При измерении размеров свыше 100 мм прибор настраивают по
концевой мере размером 100 или 150 мм.
Столик прибора в отличие от вертикального оптиметра вы-
полнен жестким (нерегулируемым), так как при абсолютных
измерениях плоскость стола должна быть строго перпендикуляр-
на линии измерения (допускаются отклонения не свыше 2').
Вертикальный длиномер ИЗВ-2 имеет аналогичную оптиче-
скую схему и характеристики, но отличается конструкцией: стой-
ка имеет вертикальные направляющие типа «ласточкин хвост»
с реечным механизмом перемещения измерительной головки.
Окуляр установлен под углом 45° к вертикали. Противовес и
масляный демпфер отсутствуют. Измерительное усилие создается
массой измерительного плунжера и может быть увеличено уста-
новкой грузовых шайб. Для обоих типов вертикальных длиноме-
132

ров выпускаются специальные столики для измерения среднего
диаметра резьбы по методу трех проволочек, столики со сфери-
ческой опорой и др.
В обоих длиномерах используется отсчетный микроскоп ти-
па ОМС со спиральным нониусом, обеспечивающим высокую
точность отсчета.
Рис. 79. Спиральный нониус. Отсчет по нониусу 12,272 мм
Спиральный нониус основан на использовании спирали Архи-
меда (рис. 79, а), уравнение которой имеет следующий вид:
где ро — начальный радиус спирали;
N — число делений, на которое разделена окружность но-
ниуса;
п — угол поворота спирали в делениях окружности но-
ниуса;
S — шаг спирали в мм.
То же уравнение может быть представлено в другом виде:
bp = S — .
N
Приращение радиуса, происходящее при повороте спирали
на одно деление (An = 1), определяет величину отсчета по но-
ниусу
Спиральные нониусы обычно встраиваются в микроскопы и
на них объективом проектируется увеличенное изображение
133

участка шкалы (таким образом удается исключить погрешности
параллакса и повысить точность отсчета).
При увеличении объектива V и интервале деления шкалы,
равном а, шаг спирали нониуса определяется по формуле
s=—,
k
где k — число витков спирали в пределах одного увеличенного
объективом деления шкалы.
Величина отсчета по нониусу, встроенному в микроскоп,
aV
с„ =---.
v kN
В спиральных нониусах для линейных измерений обычно при-
нимают а = 1 мм, k = 10, N = 100 и V = 5, тогда
с = —-— = 0,001 мм,
10-100
а
S = —= 0,5 мм.
10
Указанная величина отсчета может быть достигнута и при
других параметрах нониуса, но приведенные параметры являют-
ся оптимальными и применяются у большинства приборов. На
рис. 79, б показано поле зрения окуляра микроскопа со спираль-
ным нониусом. В поле зрения видны изображение миллиметровых
штрихов основной шкалы (штрихи 11 и 12), неподвижная линей-
ная окулярная шкала с 10 делениями с ценой 0,1 мм (деления от
0 до 10), нанесенными вдоль двойной радиально направленной
линии, оканчивающейся указателем; участок поворотной круго-
вой шкалы с делениями от 0 до 100 с ценой 0,001 мм и участок
двойной архимедовой спирали, нанесенной на одной пластине с
круговой шкалой.
Отсчет по нониусу производят следующим образом. Целые
миллиметры отсчитывают по штриху основной шкалы, который
находится в пределах неподвижной линейной окулярной шкалы
(12 мм). Десятые доли миллиметра отсчитывают на линейной
окулярной шкале относительно штриха основной шкалы (0,2 мм).
Сотые и тысячные доли миллиметра отсчитывают по круговой
шкале после совмещения со штрихом основной шкалы двойной
линии спирали (0,072 мм).
Полный отсчет определяется суммой произведенных трех от-
счетов и в данном случае равен 12,272 мм. Большие видимые
интервалы круглой шкалы с ценой деления 0,001 мм позволяют
уверенно отсчитывать десятые доли деления, но следует учиты-
вать, что погрешности прибора значительно превышают дости-
жимую точность отсчета.
134

Устройство отсчетного микроскопа типа ОМС со спиральным
нониусом, используемого в длиномерах, универсальных микро-
скопах и некоторых других приборах, показано на рис. 80.
Микроскоп имеет объектив 8 с увеличением 5 х и окуляр 4 с
увеличением 12,8х. На неподвижной окулярной сетке 3 нанесены
линейная шкала и отсчетный указатель. На поворотной сетке 2
нанесены двойная спираль и
0,001 мм. Сетку 2 вра-
щают за головку 1 че-
рез коническую зубча-
тую передачу. Осью
вращения сетки 2 слу-
жит стальной шарик
диаметром 3 мм. Снизу
сетка 2 прижимается
двумя подпружинен-
ными роликами 6 к
регулируемым роли-
кам 5.
Винтом 7 окуляр
вместе с нониусом мо-
жет перемещаться в
поперечном направле-
нии для настройки на
нулевой отсчет. Уста-
новленное положение
может быть зафиксиро-
вано стопором.
Окулярные сетки 3
и 2 расположены с за-
зором, не превышаю-
щим 0,1 мм. Шкалы, с
целью уменьшения па-
круговая шкала с ценой деления
нониу-
раллакса, нанесены на
сторонах пластин, об-
ращенных друг к дру-
гу. Спираль выполнена
80. Микроскоп со спиральным
сом
повыше-
двойной (с расстоянием между линиями 0,012 мм) для
ния точности совмещения со штрихами основной шкалы.
Совмещение спирали со штрихом производят на участке,
ограниченном двойным радиальным штрихом неподвижной
шкалы.
Двойная спираль с шагом 0,5 мм выполняется фотографиче-
ским путем. Ее м-естные погрешности не превышают 0,003 мм,
что, с учетом увеличения объектива, приводит к погрешностям
измерения до 0,0006 мм. Эксцентриситет поворотной сетки (не-
совпадение оси вращения с центром спирали) допускается не бо-
лее 0,0006 мм (проверяется по вспомогательной окружности,
135

охватывающей спираль). Возникающая из-за эксцентричности
сетки погрешность не превышает 0,0001 мм.
Погрешности неподвижной окулярной линейной шкалы на
погрешности измерений практически не влияют. На заводах рас-
пространены также горизонтальные длиномеры с основанием
аналогичным горизонтальному оптиметру, на котором вместо
трубки оптиметра установлено оптическое измерительное устрой-
ство типа ИЗВ-1. В настоящее время выпускается более совер-
шенная модель горизонтального длиномера — ИКУ-2 (рис. 81, а
и б). Этот длиномер представляет собой сочетание проекцион-
ных горизонтальных оптиметра и длиномера.
Оптическая схема горизонтального длиномера ИКУ-2 пока-
зана на рис. 81, б. Свет от лампы /, через призму 2, теплозащит-
ный фильтр 3 и зеленый светофильтр 4 направляется зеркала-
ми 12 и 6 и призмой 7 на линзу S, концентрирующую световые
лучи на находящемся в поле зрения участке основной миллимет-
ровой шкалы 10, на которой нанесено 100 делений. Изображение
этого участка шкалы проектируется объективом 11 через приз-
му 13 в плоскость неподвижной биссекторной шкалы 14, имею-
щей 10 делений с ценой 0,1 мм. Биссекторная шкала с наложен-
ным на нее штрихом основной шкалы через призму 15 проекти-
руется объективом 16 и зеркалами 19 и 26 на экран 9.
С другой стороны лампы 1 располагается аналогичная осве-
тительная система 27 горизонтального оптиметра. Этот освети-
тель направляет свет на сетку 22, на которой нанесена шкала
с ценой деления 0,001 мм (±100 делений). Эта шкала находится
в фокальной плоскости объектива 23, после которого параллель-
ный пучок лучей призмой 21 направляется на поворотное зер-
кало 24 и, отразившись от него, снова проходит объектив 23 и
призмы, давая автоколлимационное изображение шкалы на дру-
гой половине сетки 22, где нанесен отсчетный индекс. Переме-
щение измерительного стержня 25 вызывает отклонение зерка-
ла 24 и перемещение изображения шкалы относительно отсчет-
ного индекса. Изображение шкалы и индекс проектируются
объективом 17 и зеркалами 18 и 26 на экран 9.
По верхней шкале экрана отсчитывают целые и десятые доли
миллиметра, а по нижней — сотые и тысячные. В данном случае
отсчет равен 4,427 мм.
Вспомогательная линза 20 вводится в ход лучей для получе-
ния на экране вместо шкал изображения нити лампы при регули-
ровке ее положения.
Длиномер ИКУ-2 состоит из четырех основных частей: ста-
нины 1, измерительной бабки 12, пинольной бабки 2 и предмет-
ного стола 7. В направляющих измерительной бабки может пере-
мещаться измерительный пиноль 8 с основной шкалой, измери-
тельным стержнем и зеркалом оптиметра. Грубое перемещение
пиноли производят маховичком 10, а тонкое — микрометрическим
винтом 11. Экран 9 для удобства отсчета расположен наклонно
136

п защищен от постороннего света козырьком. Перемещение пи-
нольной бабки производят маховичком 3, а фиксацию — вин-
том 4. Тонкую подачу измеоитедьного наконечника 6 производят
Рис. 81. Устройство
и схема горизонтального длиномера
винтом 5. Предметный стол 7 может перемещаться в вертикаль-
ном направлении 'маховичком 16 и в горизонтальном поперечном
направлении — микрометрическим винтом 13. Поворот стола око-
ло вертикальной оси производят маховичком 14, а около попереч-
ной горизонтальной — маховичком 15. Верхняя часть стола сво-
бодно перемещается^ на шйриках («плавает») в продольном
137

направлении. Прибор комплектуют наконечниками с сферически-
ми, плоскими и ленточными измерительными поверхностями.
На приборе применяют горизонтальные и вертикальные цент-
ра, приспособления для измерения резьбовых колец и электро-
контактную головку с электронно-оптическим индикатором для
определения момента контакта измерительного наконечника с
изделием при внутренних измерениях.
При абсолютных измерениях на горизонтальном длиномере
прибор предварительно устанавливают на нуль после сведения
измерительных наконечников до соприкосновения и их регулиров-
ки, аналогичной регулировке наконечников на горизонтальном
оптиметре. Сначала устанавливают на нуль верхнюю шкалу
экрана, действуя винтом 11, а затем винтом 5 устанавливают
на нуль нижнюю шкалу. После этого отводят измерительный
пиноль, на столе устанавливают вплотную к неподвижному на-
конечнику пинольной бабки измеряемый объект и подводят к
нему наконечник измерительного пиноля до тех пор, пока пока-
зания по нижней шкале не будут близки к нулю. Действуя микро-
винтом 11, совмещают штрих основной шкалы с ближайшим бис-
сектором отсчетной шкалы. Предметному столику с измеряемым
объектом дают такие же перемещения, как при измерении на
горизонтальном оптиметре. Результат измерения определяется
алгебраической суммой отсчетов по верхней и нижней шкалам.
При измерении размеров свыше 100 мм прибор устанавливают
на размер по концевой мере соответствующего размера.
Сравнительные измерения проводят аналогично измерениям
на горизонтальном оптиметре. Горизонтальный длиномер позво-
ляет измерять длины от 0 до 500 мм, наружные диаметры от 0
до 225 мм и внутренние диаметры от 13,5 до 150 мм.
Погрешность показаний вертикальных длиномеров опреде-
ляют, используя сферический наконечник и образцовые концевые
меры не ниже разряда 4 в шести точках: 10; 30; 50; 70; 100 и
250 мм. Концевые меры предварительно выдерживают на метал-
лической плите рядом с длиномером не менее 1 ч для мер до
100 мм и не менее 2 ч для мер 150 и 250 мм.
Погрешность показаний вертикальных длиномеров с сфери-
ческим наконечником (без учета поправок по свидетельству на
шкалу) не должна превышать:
для приборов типа ИЗВ-1 ± (1,5 + — ) мкм-,
для приборов типа ИЗВ-2 ± (1,4 + — ) мкм,
где L — измеряемая длина в мм.
§ 2.	ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Измерительные машины предназначены для точных измере-
ний больших длин абсолютным или сравнительным методами.
138

Оптико-механической промышленностью по ГОСТу 10875—64
выпускаются 4 типоразмера измерительных машин типов ИЗМ-1,
ИЗМ-2, ИЗМ-4 и ИЗМ-6 с пределами измерения соответственно
1000, 2000, 4000 и 6000 мм и подлежат освоению машины ИЗМ-8
и ИЗМ-12 с пределами измерения 8000 и 12 000 мм. Эти измери-
тельные машины имеют одинаковое устройство и различаются
только длиной станины и шкалы.
Рис. 82. Измерительная машина ИЗМ
Измерительная машина типа ИЗМ (рис. 82, а и б) имеет
жесткую станину, по направляющим которой могут перемещать-
ся левая пинольная бабка 1 и правая измерительная бабка 5.
Пинольная бабка 1 с установленной в ней пинольной трубкой 2
типа, применяемого на горизонтальном оптиметре, может пере-
мещаться в пределах всей длины направляющих станины. Изме-
рительная бабка с установленными на ней оптиметром 7 и от-
счетным микроскопом 6 может перемещаться только в пределах
100 мм. Предварительную установку ее производят с помощью
реечной передачи, а точную установку — винтом. К обеим бабкам
присоединены две одинаковые оптические системы, состоящие из
призм и объективов, перемещающихся вместе с бабками.
На станине закреплена стеклянная шкала 8 длиной 100 мм
с ценой деления 0,1 мм. В той же плоскости через каждые 100 мм
139

расположены стеклянные пластины И с двойным штрихом. Пло-
скость штрихов шкалы и пластин совпадает с фокальной пло-
скостью объективов 10 и 12. Линия измерения отстоит от пло-
скости штрихов шкал также на расстоянии, равном фокусному
расстоянию тех же объективов. В пинольной бабке смонтирована
низковольтная лампа накаливания, конденсор, зеленый свето-
фильтр и зеркало. Эта лампа служит для освещения стеклянных
пластин, над которыми устанавливается бабка. Лучи света, осве-
щающие пластину со штрихами, отражаются в призме 13 в го-
ризонтальном направлении и, пройдя через объектив 12, идут
параллельным пучком. Объектив 10 собирает параллельный пу-
чок лучей, который, отразившись в призме 9, дает в плоскости
стеклянной шкалы изображение двойного штриха и номера стек-
лянной пластины, которые вместе с делениями шкалы наблюда-
ются в поле зрения микроскопа 6. Для установки измеряемых
объектов на машине служат регулируемые люнеты 3 и универ-
сальный столик 4, аналогичный столику горизонтального опти-
метра.
Измерения на машине сравнительным методом производят
так же, как на горизонтальном оптиметре. Оптическую шкалу
машины при этом не используют.
При измерениях абсолютным методом машину предваритель-
но устанавливают на нуль. Для этого пинольную бабку уста-
навливают над крайней правой нулевой стеклянной пластиной,
а измерительную бабку устанавливают с помощью микрометри-
ческого винта так, чтобы изображение двойного штриха стек-
лянной пластины, наблюдаемое в микроскоп, расположилось
симметрично относительно нулевого штриха шкалы, при этом из-
мерительные наконечники приводят в соприкосновение. Центри-
рование наконечников производят способом, аналогичным при-
меняемому на горизонтальном оптиметре. Затем, вращая винт
микроподачи пинольной трубки, устанавливают оптиметр на ноль
и закрепляют наконечник пиноли. Отсчет по микроскопу и опти-
метру при установке машины на нуль показан на рис. 83, а.
При измерении пинольную бабку устанавливают над той стек-
лянной пластиной, которая соответствует числу целых сотен мил-
лиметров, содержащихся в измеряемом размере. Для этого бабка
должна быть установлена так, чтобы штрих, нанесенный на кор-
пусе бабки, совпал с соответствующим делением вспомогатель-
ной металлической шкалы, закрепленной на станине машины.
Измерительную бабку отодвигают вправо, и на люнетах или уни-
версальном столике устанавливают измеряемый объект. После
этого измерительную бабку придвигают до контакта наконечника
оптиметра с измеряемым объектом, и последний выравнивают
по линии измерения теми же движениями стола, как и при из-
мерении на горизонтальном оптиметре. После выравнивания
объекта измерительную бабку перемещают микрометрическим
винтом до совмещения изображения двойного штриха с ближай-
140

шим штрихом шкалы. Измеренный размер определяется суммой
отсчетов сотен миллиметров по двойному штриху, десятков, еди-
ниц и десятых долей миллиметра — по стомиллиметровой шкале,
сотых и тысячных долей миллиметра — по шкале оптиметра
(с учетом знака). На рис. 83, б отсчет равен 562,195 мм.
На измерительной машине могут измеряться внутренние раз-
меры, с этой целью применяют приспособления для внутренних
измерений, аналогичные применяемым на горизонтальном опти-
метре.
Рассмотрим погрешности измерения, возникающие из-за пе-
рекосов и смещений пинольной бабки вследствие непрямолиней-
ности направляющих и неточности установки бабки.
/То10+ 0~ 10 20 30 ТТ) (То То 10 * О W ~20 30 ТТ
jihiiiliiiihiiiliiiiliMihiiihiiiliiiihiiiliiiiliiiiliiiiliiJ Miiliiiiliiiihiiiliiiiliiiihiiiliiiiliiiihiiihiiihiiiliiiiliiiihiiiliiil
б)
Рис. 83. Примеры отсчета при установке машины на 0 и на
размер 562, 195 мм
В общем случае отклонение пинольной бабки от правильного
положения может рассматриваться как результат ее смещения
вдоль трех осей координат и поворота относительно их.
Нетрудно убедиться, что смещение бабки вдоль оси Y — Y
(рис. 84) и поворот ее около осей X—X и Z—Z приведет только
к поперечному смещению индекса, наблюдаемого в микроскоп.
При этих смещениях бабки показания не изменяются. Смеще-
ние бабки вдоль оси Z — Z может вызвать только расфокусиров-
ку наблюдаемого индекса. Однако вследствие незначительности
таких смещений расфокусировка практически не обнаруживает-
ся. Смещение бабки вдоль оси X — X вызывает изменение рас-
стояния между измерительными наконечниками и такое же пере-
мещение изображения индекса относительно стомиллиметровой
шкалы. Поэтому погрешность установки пинольной бабки в про-
дольном направлении не вызывает появления погрешностей из-
мерения.
Вследствие нарушения в измерительной машине принципа
Аббе наиболее опасным в отношении погрешностей измерения
представляется перекос бабки в результате поворота ее около
оси Y — Y Поворот бабки на угол ср вызовет изменение направ-
ления главного луча также на угол <р. В результате изображение
141

отсчетного индекса сместится из точки G в точку С2, уменьшив
отсчет на величину СХС2 = ftgcp.
В то же время наконечник пиноли переместится вдоль линии
измерения на величину АВ = AC tg <р.
В измерительной машине АС = f, поэтому смещение наконеч-
ника и изображения индекса взаимно компенсируются и погреш-
ность будет равна нулю: А = АВ — С[С2 = 0.
Погрешность измерения при абсолютных измерениях на изме-
рительных машинах типа ИЗМ при L 100 мм равна
± (1 +5 - IO-3 L) мкм, при L > 100 мм — ±(14- 10~2 Л) мкм.
Рис. 84. Схема компенсации погрешности от перекоса
Допускаемая погрешность измерения размера L мм абсо-
лютным методом при введении поправок на шкалы равна
± (0,4 + 4-10-3 Л) мкм.
Допускаемые отклонения от номинальных размеров шкал рав-
ны: стомиллиметровой шкалы ± (0,7 + 5-10~3 L) мкм\ метровой
шкалы ±(0,3 + 9-10“3Л) мкм.
Шкалы машины изготовляют из стекла с термическим ко-
эффициентом линейного расширения, близким к коэффициенту
расширения концевых мер.
Поверку измерительных машин производят по ГОСТу
13008—67. Проверяют прямолинейность направляющих, точность
стомиллиметровой и метровой шкал (по концевым мерам), точ-
ность показаний оптиметра и др.
§ 3.	ИНТЕРФЕРОМЕТРЫ
Интерференционные приборы основаны на использовании
явления интерференции световых волн. В интерферометрах для
линейных измерений используется оптическая схема двухлуче-
142

. Интерферометры делятся на
Рис. 85. Вертикальный контактны"
терферометр
вого интерферометра Майкельсона с образованием интерферен-
ционных полос равной толщиь
контактные и бесконтактные.
Контактные интерферомет-
ры, разработанные инж.
И. Т. Уверским, выпускаются
заводом «Калибр» по ГОСТу
8290—57 с переменной (регу-
лируемой) ценой деления от
0,05 до 0,2 мкм двух типов:
вертикальные ИКПВ (рис. 85)
и горизонтальные ИКПГ
(рис. 86). Оба интерферомет-
ра имеют одинаковые интер-
ференционные трубки, оптиче-
ская схема которых показана
на рис. 87. Свет от лампы 1
направляется конденсором 2
через диафрагму 3 на полу-
прозрачную разделительную
пластину 6. Часть света, прой-
дя через пластину 6 и компен-
сатор 11, отразится от зерка-
ла 12, закрепленного на верх-
нем конце измерительного
стержня 13, и через компенса-
тор 11 снова вернется к пластине 6. Другая часть пучка света,
отразившись от рабочей поверхности разделительной пластины
Рис. 86. Горизонтальный контактный интерферометр
6, направляется к зеркалу 5 и после отражения снова возвра-
щается к пластине 6. Встретившись на рабочей поверхности пла-
стины 6, обе части пучка света интерферируют при небольшой
разности хода.
143

Объектив 7 проектирует интерференционную картину полос
равной толщины в плоскость сетки 8. Интерференционные полосы
и нанесенная на сетку шкала наблюдаются через окуляр 10. По-
следний может повертываться на оси 9, обеспечивая возможность
наблюдения необходимого участка шкалы через середину окуля-
ра при минимальных оптических искажениях.
Интерференционные полосы равной толщины образуются в
результате поворота зеркала 5 на небольшой угол, создающий
мнимый клин, образованный
поверхностями зеркала 12 и
5. При освещении белым све-
том на фоне шкалы видна од-
на черная (ахроматическая)
полоса и по обе стороны от
нее несколько окрашенных по-
лос убывающей интенсивно-
сти. Черная полоса соответ-
ствует положению ребра мни-
мого клина.
При включении светофиль-
тра 4 наблюдается интерфе-
ренционная картина при моно-
хроматическом освещении.
При этом все поле зрения оку-
ляра заполняют полосы оди-
наковой интенсивности. Рас-
стояние между отдельными
полосами соответствует поло-
вине длины световой волны,
пропускаемой светофильтром.
Интерференционные поло-
черная полоса
Поле зрения окуляра
Рис. 87. Схема трубки интерферомет-
ра
сы смещаются в поле зрения
окуляра в соответствии с вели-
чиной перемещения измери-
тельного стержня. При измерениях пользуются освещением бе-
лым светом, причем черная интерференционная полоса служит
указателем при отсчетах по шкале, имеющей по 50 делений в
обе стороны от нуля. Интерференционные полосы при освеще-
нии монохроматическим светом используются для определения
цены деления шкалы прибора и для его поверки.
Цену деления интерферометра изменяют поворотом зерка-
ла 5 с помощью регулировочного винта.
Для получения необходимой цены деления с задаются чис-
лом k интерференционных полос и определяют соответствующее
ему число п делений шкалы по формуле
п =
X k
2 с
144

где —----половина длины волны используемого монохромати-
ческого света (указана на окулярной сетке при-
бора).
Число k интерференционных полос рекомендуется выбирать
в зависимости от цены деления по формуле
£=160с,
где с — в мкм.
Тогда п = 160-
При регулировании цены деления шкалы прибора включают
светофильтр и, поднимая измерительный стержень интерферо-
метра, вводят на середину шкалы зону наиболее отчетливых
интерференционных полос. Намечают любой штрих (например,
20-й) и от него отсчитывают п делений. Изменяя ширину интер-
ференционных полос поворотом зеркала 5, совмещают интер-
вал k полос с намеченным интервалом п делений шкалы.
Регулировка считается удовлетворительной, если при мно-
гократном арретировании погрешность совмещения интервала k
полос с интервалом п делений шкалы не превысит десятой доли
деления.
Проверку цены деления шкалы производят аналогичным об-
разом.
Вертикальный контактный интерферометр (рис. 85) имеет
жесткие литые основания 1 и стойку 10, по направляющим кото-
рой может перемещаться при помощи кремальеры 9 крон-
штейн S, несущий трубку интерферометра 7. Винт 6 позволяет
перемещать шкалу трубки в пределах ±10 делений. На трубке
закреплен теплозащитный экран 5.
Измерительный стол 4 может перемещаться в вертикальном
направлении винтом микроподачи 3 и стопориться в установлен-
ном положении винтом 2.
Трубка интерферометра оснащается плоским и сферическим
наконечниками. В комплект прибора входят три сменных стола:
основной плоский и два ребристых стола — один с выступающей
сферической вставкой, а другой — с выступающим средним реб-
ром. Предел измерения вертикального интерферометра состав-
ляет 150 мм.
Конструкция трубки позволяет регулировать измерительное
усилие в пределах: в вертикальном положении — от 75 до 275 сн,
в горизонтальном положении — от 10 до 210 сн. Колебание из-
мерительного усилия на любом участке шкалы не должно пре-
вышать 2 сн при цене деления шкалы 0,05 мкм.
Горизонтальный интерферометр (рис. 86) имеет станину 8
с горизонтальными направляющими, по которым с помощью ма-
ховичков 1 и 7 перемещаются измерительная бабка 5 с труб-
кой 6 и пинольная бабка 2 с пинолью 3. Пиноль 3 и стол 4
Ю Заказ 375
145

устроены аналогично соответствующим узлам горизонтального
оптиметра.
Измерения на горизонтальном интерферометре производят
так же, как и на горизонтальном оптиметре.
Контактные интерферометры применяются преимущественно с
ценой деления 0,05 и 0,1 мкм. При цене деления 0,2 мкм погреш-
ности контактного интерферометра приближаются к погрешно-
стям микрокатора с ценой деления 0,1 мкм и применение интер-
ферометра экономически становится мало целесообразным.
Основное назначение контактных интерферометров — поверка
концевых мер длины разрядов 2, 3 и 4 и классов 0, 1 и 2. На
контактных интерферометрах проверяют также размеры и форму
особо точных изделий, например, шариков степеней точности 01
и 02 по ГОСТу 3722—60.
В соответствии с общим направлением развития оптических
приборов в настоящее время осваивается производство контакт-
ных интерферометров с экраном, значительно облегчающим от-
счет по шкале прибора. Экранные интерферометры выпускаются
с ценой деления от 0,02 до 0,2 мкм. Поверка контактных интер-
ферометров производится по инструкции 102—58 Комитета.
Погрешность показаний интерферометра не должна превы-
шать
б = +
(0,034- 1,5пс-~-) мкм,
где п — число делений шкалы от нулевого штриха;
с — цена деления шкалы в мкм;
К — длина волны света, пропускаемой светофильтром, в мкм;
Д%— погрешность измерения длины волны света в мкм.
Принимая, согласно ГОСТу 8290—57:
X 0,55
получим
6=4- (0,03 + 0,0054пе) мкм.
Разность показаний при измерениях одной и той же величины
на положительной и отрицательной частях шкалы и вариация
показаний интерферометра не должны превышать 0,02 мкм (ва-
риации показаний горизонтального интерферометра при измере-
ниях с применением стола не должны превышать 0,05 мкм).
Погрешность показаний контактных интерферометров пове-
ряют парным методом по концевым мерам 1-го разряда на сле-
дующих интервалах шкалы: от 0 до +0,001 мм и от 0 до
—0,001 мм при цене деления 0,05 мкм; от 0 до +0,01 мм и от 0
до —0,01 при цене деления 0,2 мкм.
Каждый интервал поверяют с помощью 9 концевых мер, из
которых образуют 8 пар с градацией размеров, равной значению
поверяемого интервала шкалы, т. е. 0,001 и 0,01 мм.
146

§ 4. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ И УНИВЕРСАЛЬНЫЕ МИКРОСКОПЫ
Инструментальный и универсальный микроскопы предназна-
чены для измерения линейных размеров в прямоугольных и по-
лярных координатах и измерения углов. На микроскопах измеря-
ют все основные элементы наружной резьбы у резьбовых калиб-
ров, метчиков, резьбовых фрез и прочих изделий с резьбой.
Путем измерения в прямоугольных или полярных координатах
на микроскопах проверяют изделия и калибры сложных форм:
шаблоны, фасонные резцы, фрезы, вырубные штампы и т. п.
Широкая область применения инструментальных и универсаль-
ных микроскопов делает их необходимейшими приборами для
измерительных лабораторий машиностроительных заводов. Из-
мерения на инструментальном и универсальном микроскопах,
как правило, проводят бесконтактным методом.
Инструментальные микроскопы
Инструментальные микроскопы выпускаются по ГОСТу
8074—56 двух типов: ММИ — малый микроскоп инструменталь-
ный (рис. 88, а) и БМИ — большой микроскоп инструментальный
(рис. 88, б).
Рис. 88. Инструментальные микроскопы:
а — ММИ; б — БМИ
Обе модели микроскопов устроены принципиально одинаково
и отличаются, в основном, габаритными размерами, пределами
измерений и набором принадлежностей.
Микроскопы имеют литое чугунное основание 1 (рис. 88, а
и б), на котором на шариковых направляющих установлен стол 3,
перемещающийся в двух взаимно перпендикулярных направле-
ниях с помощью микрометрических устройств 2 с ценой делений
0,005 мм и пределами измерения 0—25 мм. Путем установки
между концом микровинта и измерительным упором на столе
Ю*	147

микроскопа концевой меры соответствующего размера, кратного
25 мм, пределы измерения могут быть увеличены в продольном
направлении до 75 мм у малой модели и до 150 мм у большой.
Стол прижимается к сферическим торцам микровинтов пру-
жинами под постоянным усилием. Для предотвращения удара
стола по микровинту, возможного, например, при установке и
снятии концевых мер, расширяющих пределы измерения, каретка
продольного перемещения, а у микроскопов БМИ и поперечная
каретка, имеют пневмодинамические тормоза — ветряки, ограни-
чивающие максимальную скорость движения стола.
Верхняя часть стола микроскопа с предметным стеклом мо-
жет повертываться около вертикальной оси с целью точного
совмещения линии измерения с направлением продольного или
поперечного перемещения стола. У малой модели поворот стола
ограничен пределами в 10°, у большой модели стол с помощью
маховичка может повертываться на 360° и стопориться в нуж-
ном положении. Угол поворота стола определяется по нониусу
с величиной отсчета 3'. В центральной части верхнего стола
вставлено предметное стекло, которое обеспечивает возможность
освещения снизу для наблюдения в микроскоп контура изделия
на освещенном фоне при измерениях теневым методом. Освети-
тельное устройство 14 содержит лампу, конденсор, светофильтр и
диафрагму, регулируемую поворотом кольца 15. Лампа вынесена
за пределы корпуса микроскопа, что улучшает условия ее охлаж-
дения и уменьшает температурные погрешности вследствие на-
гревания прибора.
Тубус 5 микроскопа установлен на кронштейне 9, перемещаю-
щимся по вертикальным направляющим стойки 1.1. Последняя
с помощью маховичка 16 может наклоняться около оси 13 на
±12,5° в обе стороны для установки микроскопа под углом подъ-
ема измеряемой резьбы. Угол наклона определяется по шкале
маховичка 16. Ось наклона стойки 11 совпадает с осью центров,
устанавливаемых на столе микроскопа при измерении тел враще-
ния (бабка с центрами является обязательной принадлежностью
микроскопа). Вращением маховичка 10 осуществляется верти-
кальное перемещение кронштейна, необходимое для фокусирова-
ния микроскопа. Установленное положение фиксируется вин-
том 12. Пружинный тормоз удерживает кронштейн при освобож-
денном винте 12, исключая возможность падения кронштейна и
повреждения объектива 4 микроскопа. Микроскопы типа БМИ
имеют механизм точной фокусировки, осуществляемой враще-
нием рифленого кольца 18 путем перемещения тубуса микроско-
па по цилиндрическим направляющим кронштейна. Сверху на
тубусе микроскопа крепится сменная угломерная окулярная го-
ловка с окуляром 7 и отсчетным микроскопом 6 или револьвер-
ная (профильная) окулярная головка. Прилив 8 предназначен
для крепления проекционной насадки типа ПН-7, на экране ко-
торой получается изображение, обычно наблюдаемое в окуляр 7
148

инструментального микро-
скопа
окулярных головок, применяемых на
Основание микроскопа типа БМИ имеет приливы с отвер-
стиями, в которые вставляются штанги для переноски при-
бора.
Оптическая схема микроскопа типа БМИ показана на рис. 89.
Свет лампы 1 сменным конденсатором 2 через зеленый свето-
фильтр 3 и ирисовую диафрагму 4 зеркалом 5 через линзу 6 и
предметное стекло направляется на измеряемый объект. Теневой
контур объекта проек-
тируется объективом 7
в плоскость сетки 11
окулярной головки.
Изображение контура
объекта и сетка рас-
сматриваются через
окуляр 12. Угол пово-
рота сетки 11 опреде-
ляется по градусной
шкале лимба 14 в от-
счетный микроскоп 13.
1Минуты отсчитывают-
ся по неподвижной
шкале 13а. Оборачи-
вающая призма 8 слу-
жит для получения
прямого изображения
объекта. Защитные
стекла 9 и 10 предо-
храняют оптические де-
тали от загрязнения и
повреждения при сме-
не окулярной головки.
Основными видами
инструментальных микроскопах, являются угломерная ОГУ-21
(рис. 90), револьверная (профильная) ОГР-23 (рис. 91) и двой-
ного изображения ОГУ-22 (рис. 92). Все окулярные головки
имеют увеличение 10х.
Угломерная головка типа ОГУ-21 является наиболее универ-
сальной и чаще всего применяется на инструментальных микро-
скопах. Угломерная головка имеет круглый корпус, в центре ко-
торого установлен окуляр 3 (рис. 90, позиции на а, б и в — об-
щие). Сбоку установлен отсчетный (угломерный) микроскоп 6,
а снизу — лампочка или зеркало 8 для освещения шкалы. Гра-
дусная шкала 1 и окулярная сетка 2 установлены в оправах, ко-
торые тщательно сцентрированы и закреплены на зубчатом ко-
лесе 9 с конической цапфой, обеспечивающей точное центриро-
вание и посадку без зазоров в соединительную трубку 10. Снизу
в трубку ввернута оправа с защитным стеклом 11, предохра-
няющим окулярную сетку от загрязнения во время хранения
149

5
Рис. 90. Угломерная окулярная головка ОГУ-21

Рис. 92. Окулярная головка ОГУ-22
двойного изображения
лекального
разных его
отсчетного
окулярной головки в снятом состоянии. * Нижний конец трубки
имеет сферическую поверхность для центрирования в отверстии
тубуса микроскопа.
Поворот окулярной сетки производится за головку 12. На
рис. 90, в показан вид в окуляр. На окулярной сетке 2 нанесены
две сплошные линии под углом 60°, пунктирный крест и четыре
параллельные пунктирные линии, отстоящие от центральной на
расстояниях, соответствующих 0,3 и 0,9 мм.
Центр пересечения штрихов сетки 2 и центр окружности деле-
ний градусной шкалы должны совпадать с геометрической осью
вращения. Юстировку сет-
ки и лимба производят с
помощью крепежных вин-
тов. При правильной юс-
тировке сетки точка пере-
сечения штрихов при пово-
роте сетки на полный обо-
рот не должна смещаться
относительно края непод-
вижного изображения объ-
екта. Правильность юсти-
ровки угломерного лимба
проверяется через 90° путем
измерения угла
угольника при
положениях.
Объектив 7
микроскопа 6 дает действи-
тельное обратное изображе-
ние делений градусной шка-
лы в плоскости окулярной
сетки 4, на которой нанесена минутная шкала. Минутная шкала
с наложенным на нее изображением градусной шкалы рассмат-
ривается через окуляр 5, поле зрения которого при отсчете
30°26' показано на рис. 90, г.
Револьверная окулярная головка типа ОГР-23 (рис. 91)
имеет аналогичный окуляр 1 и эксцентрично расположенную
ось 2 поворота профильной окулярной сетки, на которой нанесе-
ны профили метрической резьбы разных шагов (рис. 91, в) или
дуги окружностей разных радиусов. Вращением выступающего
наружу накатанного края оправы 3 окулярной сетки в поле зре-
ния окуляра может быть введен необходимый профиль. В поле
зрения окуляра также видна неподвижная угловая шкала, кото-
рая служит для установки профиля в правильное положение по
отношению к оси проверяемого изделия. Такая установка дости-
гается при совмещении радиального штриха соответствующего
профиля с нулевым делением шкалы. Эта же шкала служит для
определения угловых отклонений проверяемого профиля резьбы.
151

Точность измерения револьверной головкой ниже, чем угломер-
ной. Поэтому она не используется для проверки резьбовых ка-
либров. Однако при проверке менее точных резьбовых изделий
она позволяет быстро сопоставить профиль проверяемой резьбы
с номинальным профилем.
Окулярная головка двойного изображения типа ОГУ-22
(рис. 92) состоит из окуляра /, склеенной из четырех частей
призмы 5, корпуса 2 и трубки 4 для центрирования при крепле-
нии на тубусе микроскопа.
Грань 3 призмы имеет полупрозрачное хромовое покрытие,
раздваивающее пучок лучей, несущий изображение объекта. Оба
пучка лучей после многократного отражения от граней призм
дают в поле зрения окуляра два изображения: прямое и повер-
нутое на 180°.
Оба изображения располагаются симметрично относительно
оптической оси микроскопа. При совмещении оптической оси
микроскопа с центром симметрии объекта, например отверстия,
оба изображения накладываются одно на другое так, что их
контуры совпадают. Таким образом легко определить координа-
ты центров отверстий и измерить межцентровые расстояния, если
отверстия помещаются в поле зрения окулярной головки (от 3
до 14,5 мм в зависимости от увеличения объектива). Поэтому
окулярная головка двойного изображения преимущественно при-
меняется при измерении расстояния между осями отверстий.
При смещении объекта с оптической оси микроскопа его изо-
бражения раздваиваются и расходятся на двойную величину
смещения. Благодаря этому обеспечивается возможность точного
определения момента совпадения контура объекта с оптической
осью микроскопа: контуры двойного изображения при этом со-
прикасаются. Такой способ визирования криволинейных контуров
по точности несколько превосходит визирование путем совмеще-
ния штриховой линии окулярной сетки с контуром изделий и
часто используется при измерении диаметров отверстий.
Окуляры всех окулярных головок и отсчетных микроскопов
имеют возможность осевого перемещения для коррекции дефек-
тов зрения — близорукости и дальнозоркости в пределах
±5 диоптрий и могут быть сразу установлены на нужное число
диоптрий по шкале на кромке оправы окуляра. Этой же шка-
лой пользуются при определении несовпадения плоскости изо-
бражения и окулярной сетки: последовательно наводят окуляр
на резкое изображение объекта и на окулярную сетку. Разность
показаний диоптрийной шкалы характеризует несовпадение пло-
скостей.
Установка окулярных головок на микроскопе производится
следующим образом. Сферический конец трубки 1 окулярной го-
ловки (рис. 93) вставляют в отверстие тубуса микроскопа, а пру-
жинный прижим 3 оттягивают назад. Ребро 2 головки вставляют
в паз 4 и пружинный прижим освобождается. После этого соеди-
152

нительный винт 5 ввинчивают в резьбовое гнездо головки и затя-
гивают, фиксируя головку. Окулярные головки юстируются на
заводе так, что при установке их на
окулярной сетки в нулевом поло-
жении совпадает с продольным
направлением измерения.
Кроме перечисленных выше
окулярных головок к микроско-
пам прилагаются: центровая баб-
ка, две (правая и левая) приз-
матические подставки, призма,
струбцинки, проекционное при-
способление и пр. Эти принад-
лежности расширяют возможно-
сти измерений на инструменталь-
ном микроскопе.
В новых разработках инстру-
микроскоп продольная линия
Рис. 93. Установка окулярной го-
ловки на микроскоп
ментальных микроскопов много внимания уделяется созданию
удобств для контролера, сокращению времени переналадки,
прибора и повышению
производительности кон-
Рис. 94. Инструментальный микроскоп
фирмы Цейсс (ГДР)
троля. На рис. 94 пока-
зан новый инструменталь-
ный микроскоп фирмы
Цейсс (ГДР). Вместо ми-
крометрических винтов в
микроскопе использова-
ны стеклянные продоль-
ная (150 мм) и попереч-
ная (75 мм) шкалы, свет-
лые изображения штри-
хов которых вместе с но-
ниусом наблюдаются на
темном фоне экранов 10
и 14. Стол 2 имеет сво-
бодное перемещение в
продольном и поперечном
направлениях, исполь-
зуемое для грубой уста-
новки. Точную установку
стола производят меха-
низмами микроподачи 1
и 9. Такая система пере-
мещения стола, ставшая
возможной благодаря
применению стеклянных
шкал, значительно сокращает затраты времени на измерения.
Маховички 7 грубой и точной установки микроскопа по высоте
153

выполнены соосными, что облегчает их обслуживание. Верти-
кальное перемещение микроскопа может отсчитываться по вер-
тикальной шкале 5 с отсчетом по нониусу в 0,1 мм.
Круглый стол имеет подвижный нониус, устанавливаемый в
начале измерения на удобный исходный отсчет. Стойка микро-
скопа может наклоняться маховичком 11 на ±15°, причем угол
наклона отсчитывается в окне 12, а вертикальное положение
стойки сигнализируется световым сигналом 13.
Микроскоп снабжен бинокулярным тубусом 3 для наблюде-
ния обоими глазами с целью снижения утомляемости глаз. Бино-
кулярный тубус можно наклонять, обеспечивая удобство наблю-
дения при работе как сидя, так и стоя за прибором. Над микро-
скопом установлен постоянный экран 4. Переход от визуального
наблюдения к проекционному производится поворотом ручки 6.
Для получения фотоснимков экран заменяется фотокассетой.
Фотозатвор встроен в тубус микроскопа. Освещение для визуаль-
ного наблюдения, проекции или фотографирования устанавли-
вается с помощью переключателя.
Микроскоп снабжен призмой двойного изображения, вклю-
чаемой в ход лучей поворотом ручки 6.
Профильные окулярные сетки 8 с изображением профилей
резьбы, дуг окружностей и т. п. выполнены в виде плоских рамок,
вставляемых в микроскоп за несколько секунд.
Процесс измерения линейных размеров на микроскопах за-
ключается в последовательном совмещении пунктирных линий
штриховой сетки окулярной головки с линиями изделия, ограни-
чивающими измеряемый размер. При каждом совмещении, осу-
ществляемом перемещением стола в продольном или поперечном
направлениях, производится отсчет по микровинтам или шкалам.
Разность отсчетов определяет измеряемый размер. При измере-
нии угловых размеров совмещение достигается поворотом штри-
ховой сетки и перемещением стола. Угол определяется по раз-
ности отсчетов в микроскопе угломерной головки. Совмещение
пунктирных линий с теневым контуром производят так, чтобы
половина толщины линии находилась в пределах теневого кон-
тура, а другая половина — вне его. Точность совмещения пунк-
тирных линий значительно выше, чем сплошных.
При измерении плоских деталей со сложным контуром
(рис. 95) применяют координатный метод измерения. При изме-
рении в прямоугольных координатах (рис. 95, а) деталь уста-
навливают своими исходными базами YO и ОХ параллельно
поперечному и продольному направлениям измерения и закреп-
ляют прижимом.
Начальную точку измерения совмещают с центром штрихов
окулярной сетки и записывают показания микрометрических го-
ловок продольного и поперечного перемещений. Стол микроско-
па перемещают в продольном и поперечном направлениях в
соответствии с координатами заданных точек 1, 2, 3 и т. д. про-
154

филя. Если профиль выполнен правильно, то центр окулярной
сетки каждый раз будет совпадать с краем контура. Отклонения
от заданного профиля могут быть измерены путем передвиже-
ния каретки до совмещения центра сетки с краем контура. Раз-
ность отсчетов по микрометрической головке, которой осущест-
влялось совмещение центра сетки с контуром шаблона, при но-
минальном и совмещенном положениях центра сетки дает
искомое отклонение, измеренное в требующемся направлении.
Аналогичным образом проверяют контур, заданный в поляр-
ных координатах (рис. 95, б). Деталь с проверяемым контуром
устанавливают исходной точкой (центром полярных координат)
7
Рис. 95. Профили, заданные в прямоугольных и полярных ко-
ординатах
в середине стола и закрепляют прижимом. Исходная линия про-
филя 1—0 совмещается с продольным направлением измерения.
Кривая в полярных координатах задается таблицей радиусов гь
Г2, и т. д. и углами срь <р2, Фз и т. д. Стол микроскопа поочеред-
но повертывают на эти углы и измеряют расстояние в продоль-
ном направлении от точки 0 до контура. Разность результатов
измерения и номинальных значений радиусов определит погреш-
ности радиуса в каждой точке.
Поверку инструментальных микроскопов производят по ин-
струкции 107—64 Комитета.
Поверку погрешности показаний прибора при пользовании
угломерной головкой производят путем измерения угла в 60° или
90° установленной на столе угловой меры класса 1. Измерения
производят на разных участках лимба, например, через 60° или
90° Показания по лимбу не должны отличаться от значения
угла меры более чем на 1' Кроме того, у отсчетного микроскопа
отсчетной головки проверяют совпадение изображения одного
деления градусной шкалы с 60 делениями минутной шкалы. До-
пускается отклонение до 0,5 ширины штриха минутной шкалы.
155

Поверку суммарной погрешности микрометрических пар про-
дольного и поперечного перемещения предметного стола произ-
водят при помощи устанавливаемой на столе штриховой шкалы.
Допускаемая погрешность микрометрических пар составляет
±0,003 мм.
Кроме того, у инструментальных микроскопов поверяют все
элементы, влияющие на точность измерений: прямолинейность
движений, взаимную перпендикулярность направлений переме-
щений стола, совпадение центра перекрестия штриховой сетки
с осью вращения лимба, увеличение объектива основного мик-
роскопа при пользовании угломерной головкой и резьбопрофиль-
ной сеткой и др.
Универсальные микроскопы
Универсальные измерительные микроскопы по принципиаль-
ному устройству и назначению аналогичны инструментальным
микроскопам. Универсальные микроскопы отличаются больши-
ми пределами и повышенной точностью линейных измерений.
На машиностроительных заводах наиболее распространен
универсальный микроскоп УИМ-21 (рис. 96).
Универсальный микроскоп имеет жесткую литую станину 14,
по которой перемещаются продольная каретка 2 и поперечная
каретка 11. Продольная каретка имеет цилиндрический направ-
ляющий желоб, в который устанавливают центровые бабки 3.
Опорные поверхности каретки служат для установки предмет-
ного стола и измерительных приспособлений. На поперечной
каретке снизу смонтирована осветительная система, а сверху —
стойка 7 с микроскопом 8. Так же, как в инструментальном мик-
роскопе, стойка с микроскопом может наклоняться около гори-
зонтальной оси с помощью маховичка 9. Ось вращения стойки
микроскопа пересекается с линией центров бабок продольной
каретки. На продольной и поперечной каретках установлены точ-
ные стеклянные шкалы с ценой деления 1 мм, освещаемые про-
ходящим светом. Над шкалами установлены отсчетные микроско-
пы 4 и 5 со спиральными нониусами с величиной отсчета
0,001 мм.
При отпущенных винтах 12 и 15 продольная и поперечная
каретки имеют свободное перемещение, которое используется для
быстрой установки кареток в нужное положение. Точную уста-
новку кареток производят с помощью винтов 1 и 13 после за-
крепления винтов 12 и 15. Направляющие обеих кареток выпол-
нены на шарикоподшипниках, обеспечивающих малое трение и
высокую точность установки кареток.
Вертикальное перемещение кронштейна микроскопа произ-
водят кремальерой 6, а окончательную фокусировку микроско-
па — вращением накатанного кольца 10, которым тубус микро-
скопа перемещается в направляющих кронштейна. Микроскоп
156

имеет сменные объективы и окулярные головки: угломерную,
профильные и двойного изображения, аналогичные окулярным
головкам инструментального микроскопа.
Осветительное устройство имеет три конденсора, установлен-
ных в револьверной оправе. Для измерений с непосредственным
наблюдением в окуляр используется конденсор с надписью на
оправе «фото». Остальные два конденсора предназначены для
Рис. 96. Универсальный микроскоп УИМ-21
работы с проекционной насадкой при указанных на оправе уве-
личениях объективов. На передней стороне стойки микроскопа
имеется регулировочное кольцо с делениями, вращением которого
изменяют диаметр отверстия ирисовой диафрагмы осветительно-
го устройства.
При измерении плоских изделий наивыгоднейшим является
диаметр диафрагмы 20—25 мм. При измерении гладких цилинд-
рических изделий наивыгоднейший диаметр диафрагмы выби-
рается по прилагаемой к прибору таблице в зависимости от на-
ружного диаметра, а для резьб — в зависимости от среднего диа-
метра и угла профиля резьбы.
При установке диафрагмы больше наивыгоднейшего диамет-
ра результат измерения получается меньше действительного раз-
мера, а при меньшей диафрагме — больше.
Пределы измерения микроскопа УИМ-21 в продольном на-
правлении составляют 0—200 мм, в поперечном — 0—100 мм.
157

Пределы измерения углов составляют 0—360° при цене деления
угломерной головки Iх Увеличение главного микроскопа равно
10, 15, 30 или 50 в зависимости от установленного объектива.
Диаметр поля зрения, соответственно, равен 16,2; 10,8; 5,4 или
3,2 мм.
Погрешность измерения диаметров гладких цилиндров в цент-
рах на микроскопе равна ± (6 Ч——) мкм.
67
Аналогичную характеристику имеет проекционный микроскоп
УИМ-23, на котором главный и отсчетные микроскопы заменены
проекционными устройствами, облегчающими работу на микро-
скопе.
Для измерения крупногабаритных деталей с массой до 100 кг
применяют универсальный микроскоп УИМ-24 с пределами изме-
рения 200 >< 500 мм. Оптическая схема УИМ-24 незначительно
отличается от схемы микроскопа УИМ-23.
Принципы измерений и методика работы на перечисленных
универсальных микроскопах практически одинаковы.
К универсальным микроскопам выпускаются приспособления,
значительно расширяющие область их применения.
Стол с высокими центрами СТ-2 предназначен для измерения
резьбы различных изделий диаметром от 90 до 250 мм как мето-
дом теневого изображения, так и методом осевого сечения.
Круглый стол СТ-9 предназначен для измерения углов в пла-
не различных изделий: шаблонов, шкал и т. п., а также для из-
мерений в полярных координатах. Стол имеет круговой угломер-
ный лимб с отсчетом 30" Погрешность показаний составляет не
более 15"
Круглый стол СТ-25 имеет аналогичное назначение и снабжен
экранным отсчетным устройством с ценой деления 5"
Измерительная бабка ИБ-21 устанавливается вместо обычной
центровой бабки и служит для измерения углов поворота изделий
вокруг линии их центров. Цена наименьшего деления шкалы
отсчетного микроскопа равна Iх
Рычажно-оптическое приспособление ИЗО-1 для внутренних
линейных измерений контактным способом имеет пределы изме-
рения 5—195 мм, измерительное усилие 0,15 ± 0,05 н, погреш-
ность показаний при измерении отверстий ± (1,5 +	) мкм, где
L — измеряемая длина в мм.
Опоры призматические ОП-23 служат для установки длинных
и бесцентровых изделий.
Вертикальный длиномер ИЗВ-21 предназначен для измерения
наружных размеров изделий контактным методом по третьей
координате — высоте.
Измерения на универсальных микроскопах производят ана-
логично измерениям на инструментальных микроскопах. Исклю-
чением является измерение методом осевого сечения с примене-
158

нием измерительных ножей (этот метод измерения на инстру-
ментальных микроскопах почти не применяют; подробно метод
описан ниже в главе, посвященной измерению резьб).
Продольное и поперечное перемещения кареток определяют
по разности отсчетов по стеклянным шкалам при первом и вто-
ром положениях кареток. Отсчет производят в микроскопы со
спиральными окулярными микрометрами. При работе на при-
боре нельзя опираться руками на каретки, так как дополнитель-
ная нагрузка и нагрев кареток могут исказить результаты изме-
рений.
Угловые измерения обычно производят с помощью угломер-
ной окулярной головки. Измерения повышенной точности произ-
водят с помощью круглого стола СТ-9 или СТ-25. Для измерения
углов поворота относительно центров используют угломерную
бабку ИБ-21.
Как всякий точный прибор, универсальный микроскоп требует
бережного обращения и систематического ухода. Микроскоп дол-
жен устанавливаться возможно дальше от отопительных прибо-
ров и окон на жестком столе или фундаменте высотой 600—
800 мм. Установленный и подготовленный к работе прибор нель-
зя ни поднимать, ни передвигать. В случае необходимости транс-
портировки на приборе должны быть установлены предохрани-
тельные скобы и каретки приподняты над направляющими. При-
бор должен содержаться в чистоте.
Установку приспособлений и измеряемых деталей нужно про-
изводить осторожно, не допуская ударов, особенно по конден-
сору и объективу прибора.
Нормы точности и методы поверки универсальных микроско-
пов установлены инструкцией 106—56 Комитета.
§ 5. ПРОЕКТОРЫ
Проекторами называют оптические приборы, дающие на экра-
не увеличенное изображение проверяемого изделия.
В зависимости от способа освещения проверяемого изделия
различают проекторы, работающие в проходящих лучах (диаско-
пическая проекция) и в отраженных лучах (эпископическая про-
екция). На машиностроительных заводах преимущественно ис-
пользуют первый тип проектора. Большинство современных
проекторов, работающих в проходящих лучах, имеют дополни-
тельные осветители для работы в отраженных лучах.
Проекторы в основном применяют для проверки изделий со
сложным контуром: профильных шаблонов, мелкомодульных зуб-
чатых колес и долбяков, модульных и фасонных фрез, резьб,
резьбообразующего инструмента и т. п.
Оптическая схема проектора состоит из двух частей: освети-
тельной и проекционной. Принципиальная схема проектора
показана на рис. 97. Свет от источника /, пройдя через конден-
159

cop 2, идет дальше параллельным пучком лучей. Встретив на
своем пути проверяемое изделие 5, пучок лучей частично задер-
живается. Остальные лучи, проходящие вне контура изделия,
попадают в объектив 4 и дают в плоскости экрана 6 увеличенное
обратное теневое изображение контура изделия. Увеличение V
проектора определяется отношением
у 	а
cd b
В проекторах так же, как и в измерительных микроскопах,
для уменьшения погрешностей от неточной фокусировки исполь-
зуют телецентрический ход лучей, для чего в задней фокальной
плоскости объектива
устанавливают апер-
турную диафрагму 5.
(Диафрагмами назы-
вают детали и устрой-
ства, ограничивающие
пучки лучей в оптиче-
ских системах. Диаф-
рагмы, ограничиваю-
щие входящие в при-
бор пучки лучей, назы-
вают апертурными, а
Рис. 97. Оптическая схема проектора
диафрагмы,
вающие поле
полевыми.)
имеют несколько
Современные проекторы обычно
объективов, позволяющих получать увеличения 10, 20,
200х. Экран проектора имеет постоянные размеры и
ограничи-
зрения,—
сменных
50, 100 и
рассчитан
на полное использование при каждом увеличении. Поэтому поле
зрения проектора изменяется обратно пропорционально исполь-
зуемому увеличению. Поле зрения проектора приближенно рав-
но размерам экрана, деленным на увеличение данного
объектива.
Различают три основные способа проверки размеров изделий
на проекторах:
1.	Проверка путем сравнения изображения изделия с нор-
мальным или предельными контурами, вычерченными на экране.
2.	Проверка по характеру освещенности экрана проектора
совмещенного изображения.
3.	Определение линейных и угловых размеров с помощью
измерительных устройств, которыми снабжен проектор.
Проекторы, предназначенные только для проверки первым
способом, имеют простое устройство и обычно изготавливаются
приборостроительными заводами для использования в собствен-
ных цехах. В таких проекторах обычно используется фотооп-
160

тика — конденсоры от фотоувеличителей и фотообъективы с фо-
кусными расстояниями 25—50 мм.
Для удобства проверки изделий крупносерийного и массового
производства на столике проектора устанавливают специальные
приспособления, центрирующие измеряемое изделие и обеспечи-
вающие совмещение изображения с вычерченным на экране
контуром. Обычно на проекторах применяют увеличения от 20
до 50х. Увеличения выбирают в соответствии с величинами до-
пусков проверяемых изделий, их размерами и полями зрения
объективов, стремясь к возможно более полному использованию
площади экрана.
Освещенность экрана проектора должна быть в пределах 75—
200 лк. При больших размерах экрана и больших увеличениях
требуются мощные источники света. Лампы осветителей проек-
торов должны иметь компактное тело накала с плотно располо-
женными витками спирали. Наиболее часто применяют лампы
СЦ-62 (12 в, 100 вт) с телом накала в виде конуса, СЦ-61 (8 в,
20 вт) с телом накала в виде цилиндра, кинопроекционные
лампы К-8 (12 в, 30 вт), К-Ю (12 в, 50 вт) и др.
Для получения большей освещенности экрана в осветителях
используют линзовые системы, называемые конденсорами. Чем
больше угол охвата конденсором лучей от источника света, тем
больше освещенность экрана. Но с увеличением угла охвата
быстро растут сферические и хроматические аберрации, приво-
дящие к появлению на экране темных и цветных пятен. Поэтому
каждый тип конденсора имеет свой предельный угол охвата и
увеличение угла охвата требует усложнения конденсора.
Однолинзовый конденсор имеет угол охвата до 25°, двух-
линзовый— до 60°, трехлинзовый —до 80°, а четырехлинзовый —
до 90° Конденсоры с асферическими поверхностями линз имеют
угол охвата до 110°
В проекторах с переменным увеличением для каждого уве-
личения имеется свой объектив и соответствующий ему кон-
денсор, создающий необходимую освещенность поля зрения объ-
ектива.
Оптико-механические заводы выпускают проекторы, снабжен-
ные микрометрическими устройствами для измерений в двух
взаимно перпендикулярных направлениях и круговой шкалой
для угловых измерений.
Одним из наиболее распространенных приборов этого типа
является большой проектор БП (рис. 98), позволяющий проек-
тировать изделие на экране как в проходящем, так и в отражен-
ном свете. При работе в проходящем свете с нижним освещени-
ем свет от лампы 1 (СЦ-62, 12 в, 100 вт) проходит через линзы 2
постоянного конденсора, тепловой фильтр 3, сменный конден-
сор 4 и зеркалом 5 через стекло 6 стола направляется на изме-
ряемый объект 7 Лучи, прошедшие мимо объекта, зеркалом 8
направляются в сменный объектив 9, который через призму 10
1 1 Заказ 375
161

Рис. 98. Проектор БП

и главное зеркало 11 с наружным зеркальным покрытием проек-
тирует изображение контура объекта на экран 13.
Вместо объектива 9 с увеличением 10х могут быть установле-
ны сменные объективы с увеличением 20х или 50х. Каждому
объективу соответствует свой сменный конденсор, обеспечиваю-
щий равномерное освещение поля зрения объектива.
При работе с увеличением более 50х призму 10 выключают
из хода лучей и на расстоянии от проектора устанавливают,
вспомогательный вертикальный экран 12, на котором рассмат-
ривается изображение.
Конструкция проектора предусматривает возможность уста-
новки осветителя сбоку и освещения объекта горизонтальным
пучком лучей, непосредственно направляемым в объектив
проектора.
При работе в отраженном свете осветитель 1—5 устанавли-
вают вертикально сверху над зеркалом 8, которое заменяют по-
лупрозрачным зеркалом. Свет проходит полупрозрачное зеркало
и освещает объект.
Отраженные от объекта лучи этим же зеркалом направляют-
ся в объектив 9. Использование полупрозрачного зеркала зна-
чительно снижает освещенность экрана и является существен-
ным недостатком этого вида проекции.
При проектировании в проходящем свете цилиндрических
изделий, устанавливаемых на столике 6 проектора в центрах
(рис. 98, б) или на У-образных призмах, осветительную систему
1—5 устанавливают сбоку. Свет проходит через объектив 9, зер-
кальной призмой направляется вверх на зеркало И и, отразив-
шись от него, падает на экран 13, на котором дает увеличенное
изображение контура изделия.
Расположение экрана рядом с измерительным столиком про-
ектора облегчает процесс измерения. Драпировка из плотной
черной материи защищает экран от попадания постороннего све-
та, понижающего резкость изображения.
Измерительный стол проектора аналогичен столу инструмен-
тального микроскопа большой модели, описанного выше.
Перед измерением производят фокусировку проектора
(установку на резкость изображения). Фокусировку производят
изменением расстояния между изделием и объективом до полу-
чения резко очерченного теневого контура изображения. Рез-
кость изображения может быть повышена регулировкой диаф-
рагмы, находящейся в оправе конденсора. Однако при
диафрагмировании с повышением резкости контура понижается
освещенность поля зрения.
Для измерения длин и углов на экране проектора нанесены
две взаимно перпендикулярные штриховые линии толщиной
0,3 мм, направление которых должно совпадать с направлением
перемещения измерительных салазок стола, и две сплошные ли-
нии, проходящие через центр под углом 60° друг к другу.
И*	163

На рис. 99, а и б показаны схема и внешний вид часового
проектора ЧП. Свет от осветителя 1 проходит через конденсор 2,
освещает измеряемый объект 3, проходит через предметное стек-
ло к объекту 4, отражается от зеркала 6 и дает изображение
контура объекта на экране 5. Измерительный стол имеет про-
дольный и поперечный микрометрические винты 7 и 8 с отсчетом
по нониусу в 0,001 мм. Маховичок 9 служит для вертикального
перемещения стола при фокусировке. Сменные конденсоры уста-
новлены на поворотном револьверном устройстве. Сменные
Рис. 99. Часовой проектор ЧП
объективы позволяют получить увеличения в 10, 20, 50, 100 и
200х. Размер экрана 560 X 460 мм.
При работе в отраженном свете измеряемый объект осве-
щается снизу специальным осветителем.
По увеличению, качеству изображения, освещенности экрана
и удобству работы часовые проекторы имеют преимущества по
сравнению с проекторами других типов.
Процесс измерения на проекторах аналогичен измерениям на
микроскопах.
Поверка проекторов производится по ГОСТу 13352—67.
Основными операциями поверки являются: определение суммар-
ной погрешности микрометрических пар (допускается до
±0,003 мм), погрешности увеличения (поверяется путем проек-
тирования на экран стеклянной шкалы, допускаемые отклонения
при расстоянии между штрихами шкалы на экране 300 мм: для
164

БП ± 0,3 мм, для ЧП-2 ±0,2 мм), дисторсии (оптические иска-
жения допускаются до 0,2 мм на длине 300 мм экрана), освещен-
ности экрана (проверяется люксметром), разрешающей способ-
ности объективов и др.
Разрешающей способностью называется способность
оптической системы изображать раздельно две близко распо-
ложенные точки или линии.
Разрешающая способность объективов определяется количе-
ством штрихов на 1 мм, видимых на экране раздельно. Поверку
Рис. 100. Схема образования совмещенной проекции
производят путем наблюдения экрана, на который проектируют
стеклянную штриховую пластину — миру.
От рассмотренных выше проекторов существенно отличается
проектор массового контроля типа ПМК, созданный инж. Сафро-
новым Д. Д. на принципе совмещенной проекции и предназна-
ченный для быстрого контроля по предельным размерам деталей
типа ступенчатых валиков. Основное конструктивное отличие
этого проектора от обычного заключается в применении вместо
цельного зеркала, отражающего лучи на экран, отдельных зер-
кальных пластинок, которые могут быть повернуты около гори-
зонтальной и вертикальной осей. Эти зеркальные пластинки
проектируют на экран только необходимые для измерения
участки контура проверяемой детали. Измерительные устройства
(микровинты, линейные и угловые шкалы) у этих проекторов
отсутствуют. Годность проверяемых деталей определяется по
характеру освещенности экрана.
Принцип измерения поясняется схемами рис. 100. На рис. 100,
а показана обычная схема проектора с объективом 2 и
зеркалом 1. Пусть на экран 4 проектируется объект 3. Если
зеркало 1 проектора выполнить составным из двух частей, то,
повертывая зеркала в сторону оптической оси проекционной
165

Деталь
Рис. 101. Деталь и освещение экрана
при совмещенной проекции
системы, можно уменьшить длину теневого изображения на
экране 5 до нуля, т. е. до исчезновения теневого изображения и
равномерной освещенности всего экрана (рис. 100, б).
При уменьшении длины изделия (рис. 100, г) на экране по-
явится светлое поле — участок экрана, освещаемый светом,
отраженным от обоих зеркал, а при увеличении длины — темное
поле (рис. 100, в). Если пару зеркал проектора установить на
ноль по образцу с наименьшим допустимым размером, то при
выходе размера проверяемого изделия за нижний предел допу-
ска на экране появится усиленно освещенное поле, свидетель-
ствующее о неисправимом браке. При установке второй пары
зеркал проектора на ноль по
образцу с наибольшим допу-
стимым размером и проверке
изделий с размерами, превы-
шающими верхний предел до-
пуска, на экране появится тем-
ное поле. Если размер нахо-
дится в поле допуска, то цен-
тральная часть верхней поло-
сы темная, а нижней — свет-
лая. Одинаковая освещенность
центральной части полос по-
лучается при неправильном
размере изделия: усиленное
освещение при неисправимом
браке по нижней границе до-
пуска и темное поле при исправимом браке по верхней границе
допуска.
Для одновременного измерения нескольких размеров у одной
детали количество зеркал в проекторе должно быть соответ-
ственно увеличено.
На рис. 101 показаны проверяемая деталь и вид экрана при
годной детали. Все полосы на экране располагаются вплотную
одна к другой для экономии места на экране и удобства наблю-
дения.
Проекторы массового контроля выпускаются трех моделей:
ПМК-1 с увеличением 50 и 100х, ПМК-П с увеличением 20 и 30х
и ПМК-Ш с увеличением 10х.
Все проекторы типа ПМК имеют размер экрана 120X170 жж,
размеры столика 52 X 72 жж и габариты 325 X 890 X 540 жж.
Проекторы позволяют проверять детали, выполненные по клас-
сам точности За—5.
Проектор ПМК (рис. 102, а и б) состоит из корпуса 6 с крон-
штейном 2, на котором расположены осветительное устройство 3
.(с лампой 12 в, 100 вт) и предметный стол 1 для установки
проверяемых , деталей. На передней стенке корпуса установлен
объектив 4. Сверху в выступающей части корпуса расположен
466

экран 5, защищенный козырьком от внешнего света. Внутри
корпуса у задней стенки установлены две вертикальные колон-
Рис. 103. Крепление зеркала
ки 7, по которым могут перемещаться и фиксироваться в тре-
бующемся положении держатели зеркал 8. Стойки 1 (рис. 103)
167

имеют сквозной продольный паз и лыски, облегчающие крепле-
ние держателей 9 винтом 2 на нужной высоте.
Винтами 3 рамка 4 вместе со стержнем 5, снабженным узкой
зеркальной доведенной плоскостью (лыской), повертывается
около вертикальной оси 6 и закрепляется в нужном, положении.
Поворот зеркальной плоскости около горизонтальной оси X—X
производится за квадрат на конце стержня с последующим за-
креплением установленного положения винтом 8. При проверке
вертикальных размеров стержень 5 заменяется стержнем 7 с
вертикальным расположением зеркальной плоскости.
Настройка проектора для контроля определенной детали
производится поворотом зеркальных полосок сначала около
горизонтальной оси для сближения отдельных полос изображе-
ния на экране, а затем около вертикальных осей для настройки
на величину заданного допуска по предельным образцам.
Применение таких проекторов в условиях массового произ-
водства позволяет в 4—6 раз повысить производительность
контроля по сравнению с предельными калибрами.

Глава VIII
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
§ 1. ТИПЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Пневматический метод измерения размеров применяется в
машиностроении с 1928 г. Бурное развитие пневматических изме-
рений началось в конце 40-х годов в связи с созданием малога-
баритных приборов высокого давления и, в особенности, диффе-
ренциальных пневматических приборов, обладающих более
высокими метрологическими показателями. Пневматические при-
боры применяются при контроле малых отверстий, конусов,
геометрической формы деталей, расстояний между осями отвер-
стий, малых перемещений и для непосредственного определения
суммы или разности отклонений нескольких размеров. Кроме
того, пневматический метод измерения используется в приборах
активного контроля и в контрольно-сортировочных автоматах.
Действие пневматических приборов основано на зависимости
между расходом воздуха, вытекающего под давлением из изме-
ряемого отверстия (или зазора), и размерами этого отверстия
(или зазора). Преобразование отклонений проверяемого разме-
ра в пропорциональные изменения зазора осуществляется с
помощью измерительной оснастки соответствующей конструкции.
Для определения расхода воздуха, установившегося в про-
цессе измерения, в воздухопровод перед измеряемым отверстием
включают газовый расходомер (с манометром или ротаметром),
шкала которого градуируется в линейных величинах.
Так как расход воздуха и, следовательно, показания прибора
зависят не только от размеров проверяемого отверстия (зазора),
но и от давления подводимого воздуха, то для исключения до-
полнительных погрешностей необходимо, чтобы это давление
было строго постоянным, что достигается установкой стабилиза-
тора давления. Таким образом каждый пневматический измери-
тельный прибор должен состоять из трех основных частей: стаби-
лизатора давления, расходомера и измерительной оснастки.
По способу определения расхода воздуха пневматические
приборы делятся на две группы:
1. Приборы с манометрами (с переменным перепадом дав-
ления).
169

2. Приборы с ротаметром (с постоянным перепадом дав-
ления) .
В приборах с манометрами измерение расхода воздуха
производится по величине перепада давления при прохождении
воздуха через сужение воздухопровода — входное сопло. Эти
приборы в зависимости от величины рабочего давления и кон-
струкции делятся на приборы низкого давления и приборы высо-
кого давления.
Приборы низкого давления
Приборы (длиномеры) низкого давления с водяными мано-
метрами явились первыми пневматическими приборами для
измерения размеров. В настоящее время известен ряд разновид-
ностей приборов этого типа.
На рис. 104, а и б показаны принципиальная схема и внешний
вид пневматического длиномера низкого давления. Сжатый воз-
дух из сети последовательно проходит через вмонтированные в
корпус кран 19, фильтр 18, предварительный стабилизатор
(редуктор) давления 17 и по трубке 16 подводится к дроссель-
ному соплу 1, ограничивающему поступление воздуха в камеру 2.
От этой камеры вниз отходит трубка 14, погруженная на глуби-
170

ну 500 мм в воду, заполняющую корпус 13 прибора. В камере 2
независимо от величины давления подведенного воздуха устанав-
ливается постоянное рабочее давление, равное Н = 500 мм
вод. ст. (т. е. 5-Ю3 н/м2), так как избыточный воздух через
нижний открытый конец трубки 14 выходит сквозь воду в атмо-
сферу. Таким образом наполненный водой корпус прибора и
опущенная в него трубка 14 в сочетании с дроссельным соплом 1
образует стабилизатор давления.
Для слива воды предусмотрен
кран 15.
Из камеры 2 воздух проходит
через калиброванные отверстия
входных сопл 3 в рабочие каме-
ры 4 и дальше по шлангам 5 к
измерительным устройствам 6 и
выходит в атмосферу через зазор
между торцами измерительных
(выходных) сопел 8 и поверхно-
стями проверяемых деталей 7
Изменение суммарного зазо-
ра между торцами измеритель-
ных сопел и поверхностью про-
веряемой детали вызывает соот-
ветствующее изменение расхода
воздуха и давления. При увели-
чении зазора увеличивается рас-
Рис. 105. Схема пневматического
прибора низкого давления

ход воздуха и падает давление
в камере 4. При уменьшении за-
зора наблюдается обратное явле-
ние. Измерительное давление в камере 4 определяется по уров-
ню воды в манометрической трубке //, верхний конец которой
сообщается с камерой 4, а нижний конец — с корпусом 13. В
нижних концах манометрических трубок установлены дроссель-
ные сопла 12, препятствующие резким колебаниям уровня воды
и выбросу ее в камеру 4. Рядом с манометрической трубкой рас-
положена постоянная шкала 9 с миллиметровыми делениями и
сменная шкала 10 с ценой деления 1—5 мкм, по которой непо-
средственно определяют отклонения измеряемого размера.
Наличие двух манометрических трубок позволяет одновре-
менно производить два различных измерения.
Зависимость измерительного давления h от отклонений прове-
ряемого размера определим сначала для случая непосредствен-
ного измерения малого отверстия по схеме, показанной на
рис. 105, а. При установившемся течении массы воздуха, прохо-
дящие в единицу времени через сечения I—I и II—II, равны.
Если пренебречь незначительным изменением плотности воздуха
в приборе и разнице коэффициентов расхода через входное соп-
ло (сечение I—/) и измеряемое отверстие (сечение II—//), то
171

равенство расходов через сечения I—I и II—II можно написать
в следующем виде:
/>1 = />2,
где fi и f2—площади отверстий, соответственно, входного сопла
и проверяемого отверстия в ж1 2;
Wi и w2— скорости воздуха в сечениях I—I и II—II в м)сек.
Так как мы пренебрегаем изменением плотности воздуха, то
его скорость можем определить по известной из курса гидрав-
лики формуле
/" 9
^1=[/
^2 = 1/ ---Щ
Г р
где р — плотность воздуха в кг1м\
После подстановки и преобразований получаем
При измерении зазора S между торцом измерительного сопла
и поверхностью проверяемой детали (рис. 105, б) за площадь
выходного сечения принимают площадь цилиндрической поверх-
ности диаметром d2, равным диаметру отверстия выходного
сопла, и высотой, равной зазору S (при нескольких измеритель-
ных соплах берется сумма всех зазоров):
/2 nd2S.
Площадь отверстия входного сопла можно выразить через
его диаметр d\:
4
После подстановки значений и [2 получим основную рас-
четную формулу
1 + 16-4 £2
Значения dif d2 и Sb эту формулу подставляют в милли-
метрах.
172

Этой формулой пользуются при ориентировочном расчете
пневматической оснастки в случае отсутствия опытных данных и
таблиц исполнительных размеров.
При проектировании пневматических пробок рекомендуется
пользоваться данными табл. 12.
Таблица 12
Основные параметры пневматических приборов низкого давления
с пробками
Размеры в мм
Диапазон измерения до	Цена деления	Диаметр входного сопла	Диаметр измерительного сопла	Наименьший измерительный зазор
0,02	0,001	0,6	1,5	0,065
			2	0,060
0,04	0,002	0,6	1,5	0,065
		0,7	2	0,060
		0,8		0,070
0,08	0,005	0,7	1,5	0,065
		0,8	2	0,065
Для подготовки прибора к работе необходимо залить прибор
водой до верхней красной отметки, подкрасить воду прилагаемым
к прибору красителем, присоединить к выходным штуцерам при-
бора требующиеся измерительные головки и установить соот-
ветствующие им входные сопла и сменные шкалы.
Соединение прибора с пневматической сетью производится
гибкими шлангами, причем перед прибором желательно устано-
вить отстойник. Стабилизатор давления должен быть отрегули-
рован так, чтобы в прибор воздух поступал с некоторым избыт-
ком и в корпусе прибора слышалось непрерывное бурление
(недостаток воздуха вызывает падение рабочего давления и не-
правильные показания прибора, избыток — колебание уровня
воды в манометрических трубках и интенсивное испарение
воды). Для проверки герметичности всех соединений следует
закрыть выходные сопла измерительного устройства, при этом
вода в манометрической трубке должна установиться на уровне
нижней метки.
Пневматические приборы производят только сравнительные
измерения. При измерениях пневматическими пробками настрой-
ка производится по образцовым кольцам, при этом ось сопел
пробки должна совпадать с отмеченным направлением, в
173

котором аттестовано данное кольцо. При работе показания при-
бора периодически проверяют по этим же кольцам.
Пневматические длиномеры низкого давления работают от
сети с давлением (2-и 6) -105 н!м2, расходуя на измерение одно-
го параметра до 10 л!мин.
Приборы высокого давления
В США и некоторых других западных странах были распро-
странены пневматические длиномеры высокого давления, в кото-
рых водяной стабилизатор давления был заменен механическим
мембранным, а водя-
ной манометр — пру-
жинным манометром.
Эти приборы обычно
работали при рабочем
давлении 2-105н/ж2 и
имели цену деления от
2 до 10 мкм.
8
Рис. 106. Схема дифференциального пневматическо-
го прибора
74
В СССР эти приборы не получили распространения, так как
у нас были созданы более совершенные дифференциальные
пневматические измерительные приборы высокого давления^
постепенно распространившиеся также и за границей и вытес-
нившие там недифференциальные приборы.
Принципиальная схема дифференциального пневматическо-
го прибора высокого давления показана на рис. 106.
Воздух после фильтра и стабилизатора давления 10 подво-
дится к сухарю 5, проходит через входные сопла 11 и 12, кото-
рыми начинаются две ветви дифференциальной пневматической,
системы, и попадает в сильфоны 7, 14 (упругие гофрированные
металлические трубки, герметично закрытые с наружного конца).
Воздух, прошедший входное сопло 11, подводится по шлангу к
измерительному устройству 9, а воздух, прошедший входное
174

сопло 12, к узлу регулирования противодавления 13, состоящему
из выходного сопла, в отверстие которого входит конический
конец регулировочного винта. Винт проходит через разрезную
гайку с натягом, обеспечивающим надежную фиксацию установ-
ленного положения винта. Внешние концы сильфонов 7 и 14
соединены между собой жесткой рамкой 6, подвешенной на па-
раллелограмме из плоских пружин. Изменение давлений в
сильфонах вызывает перемещение рамки в сторону большего
давления до тех пор, пока упругие силы сильфонов не уравно-
весят разность давлений в них. Рабочее перемещение сильфонов
п рамки ограничено жесткими упорами 8. Перемещение рамки 6
через рычажно-зубчатую передачу 4—3 передается стрелке 2>
по которой производится отсчет по шкале 1. Показания прибора
пропорциональны разности давлений в сильфонах прибора.
Цена деления шкалы зависит от диаметра входного сопла,
величины измерительных зазоров и рабочего давления. Обычно
применяются цены деления от 0,2 до 2 мкм.
Сильфонные дифференциальные приборы часто оснащаются
электроконтактами (предельными и амплитудным) и исполь-
зуются как датчики в системах активного контроля и в кон-
трольно-сортировочных автоматах.
На базе дифференциальных сильфонных приборов созданы
пневматические регистрирующие приборы (самописцы) с за-
писью в прямоугольных или полярных координатах. Большие
усилия, развиваемые сильфонами, позволяют осуществлять
непосредственную запись чернилами на бумаге при передаточных
отношениях до 20 000.
При простых (недифференциальных) измерениях дифферен-
циальные приборы работают с противодавлением—постоянным
давлением в одном из сильфонов, устанавливаемым с помощью
узла регулирования противодавления 8.
При дифференциальных измерениях обе ветви прибора сое-
диняют с измерительным устройством и одновременно измеряют
два размера.
Показания прибора соответствуют разности измеряемых
размеров. Таким образом непосредственно определяют конус-
ность валиков, овальность и т. п.
Применение дифференциальных приборов позволяет значи-
тельно повысить производительность и точность измерения и
автоматизировать контрольные операции, требующие определе-
ния разности размеров.
Необходимыми условиями получения точных результатов при
дифференциальных измерениях являются одинаковые передаточ-
ные отношения обеих ветвей и линейность их характеристик. Для
этого необходимо, чтобы параметры обеих ветвей системы были
одинаковы. Особенно важно равенство диаметров отверстий
обоих входных сопел. Проверку производят перестановкой вход-
ных сопел: после перестановки изменение показаний прибора
175

Рис. 107. Схема самобалансирую-
щегося пневматического прибора
при измерении того же образца не должно быть более 3%
предела измерения по шкале.
Погрешности дифференциальных приборов, вызываемые не-
стабильностью рабочего давления, в несколько раз меньше по-
грешностей недифференциальных приборов.
На рис. 107 показана принципиальная схема самобаланси-
рующегося прибора. Воздух, после фильтра и стабилизатора, под
постоянным давлением подводится к входным соплам 7 и, прой-
дя через них, попадает в измерительную камеру 6 и камеру
противодавления 3, разделенные вялой (не упругой) мембра-
ной 4, на которой закреплен конический клапан /, изменяющий
проходное сечение выходного соп-
ла 2 противодавления. С изме-
рительной камерой соединено
измерительное устройство с соп-
лом 5. Закрепленный на корпусе
прибора индикатор 8 измеряет
перемещение клапана 1. Давле-
ние воздуха в камере 6 опреде-
ляется величиной измерительно-
го зазора. При нарушении равен-
ства давлений в камерах 6 и 3
мембрана 4 прогибается в сторо-
ну меньшего давления. При этом
клапан /, перемещаясь в выход-
ном сопле 2, изменяет его про-
ходное сечение, вследствие чего
изменяется давление в камере 3, пока давления в обеих каме-
рах не уравняются. Отсчет производят по шкале индикатора 3,
показывающего перемещение мембраны с клапаном.
В зависимости от величин входных сопел и угла конуса
клапана цена деления шкалы может быть равна 0,2; 0,5 или
1 мкм. Рабочее давление обычно равно 2-105 н/м2. Прибор мо-
жет оснащаться электроконтактами и использоваться как
датчик.
Самобалансирующиеся приборы практически не чувствитель-
ны к колебаниям рабочего давления, так как эти колебания
вызывают одинаковые изменения давления в обеих камерах и,
следовательно, взаимно компенсируются.
Приборы с ротаметром
Пневматический длиномер-ротаметр высокого давления,
выпускаемый заводом «Калибр» по ГОСТу 14866—69 (модель
316), показан на рис. 108. Прибор состоит из двух основных
частей: блока фильтра со стабилизатором 1 и отсчетного уст-
ройства 2.
176

В отсчетном устройстве (рис. 109) пластмассовые сухари
нижний 8 и верхний 2 соединены между собой трубкой 13 и
передней стенкой, на которой закреплена прозрачная шкала 5 с
делениями, расположенными напротив вертикально установлен-
ной стеклянной трубки 14, имеющей коническое расширяющееся
кверху отверстие. Трубка центрируется втулкой 4 и уплотняется
резиновой шайбой 3.
Эта трубка вставлена концами в гнезда нижнего и верхнего
сухарей и уплотнена по торцам резиновыми шайбами. Соедине-
Рис. 109. Отсчетное устройство рота-
метра
Рис. 108. Пневматический длиномер-
ротаметр
ние трубки 13 с верхним сухарем герметизировано резиновым
кольцом. Прозрачные указатели допуска 6 перемещаются в па-
зах передней стенки.
Ограничитель 1 служит упором для поплавка 7 в верхнем
положении. Отвернув ограничитель, можно заменить поплавок
(прибор комплектуется двумя поплавками: легким с массой
0,06 г и утяжеленным с массой 0,18 г).
В нижнем сухаре 8 установлены кран 9 для регулирования
пропуска воздуха, минуя трубку 14 и кран 10 для регулирования
выпуска воздуха из трубки 13 в атмосферу.
Открытие крана 9 вызывает опускание поплавка 7 при на-
стройке прибора, а открытие крана 10 — его подъем, так как
12 Заказ 375	177

поплавок самоустанавливается в таком сечении конического
отверстия трубки, в котором его вес уравновешивается давлени-
ем проходящего снизу вверх воздуха (чем больше расход
воздуха, тем выше поднимается поплавок).
Задний штуцер 12 служит для присоединения шланга от
стабилизатора давления, а передний Ц — для присоединения
измерительной оснастки.
Завод «Калибр» выпускает отсчетные устройства с числом
трубок от 1 до 10 и ценой деления шкал от 0,5 до 5 мкм. Много-
мерные отсчетные устройства образуются путем установки на
общем основании соответствующего числа секций отсчетных
устройств.
Использование в отсчетных устройствах пластмассовых
сухарей, армированных металлическими втулками, позволило
создать технологичную конструкцию деталей сложной конфигу-
рации, требующих минимальной обработки и устойчивых против
коррозии. Унификация отсчетных устройств также способствует
экономии при производстве и ремонте пневматических длино-
меров.
Ротаметры работают при давлении воздуха в сети
(3,2—6) • 105 н/ж2 и рабочем давлении после стабилизатора
(1 -4—2) -105 н!м2. Расход воздуха при измерении одного пара-
метра не превышает 20 л!мин. Время срабатывания ротаметра
не превышает 1,5 сек.
Погрешности показаний не должны превышать при оснаще-
нии ротаметра измерительным соплом 5 мм перемещения
поплавка, а при оснащении пневматической пробкой 8 мм. По-
грешность показаний при изменении сетевого давления в пре-
делах 3,1—6,0 Мн/м2 допускается до 3 мм. Смещение настройки
после 2000 измерений составляет не более 3 мм, а вариации
показаний — не более 2 мм. Поверка ротаметров производится
по ГОСТу 13009—67.
Фильтр и стабилизатор
Блок стабилизатора с фильтром (рис. 110) по ГОСТу
14683—69 осуществляет очистку и поддержание постоянного
давления воздуха, поступающего в отсчетное устройство.
Фильтр имеет пластмассовый корпус 11. в нижней части
которого расположено спускное отверстие для конденсора,
закрываемое винтом 16. Фильтр крепится к корпусу 6 стабили-
затора накидной гайкой 9. Герметичность соединения обеспечи-
вается резиновым кольцом 8. Фильтрующий патрон 13 состоит
из внутреннего стакана 12, набитого равными объемами ультра-
тонкого стекловолокна УТВ (нижний слой) и стекловолокна
ВСО-6 (верхний слой). Снизу и сверху установлены сетки 10.
Стекловолокно хорошо задерживает масло, вредное для второй
ступени фильтра. Первая ступень очистки (стекловолокно) рабо-
178

тает в режиме самоочистки; масло и конденсат постепенно
стекают в отстойник. Наружный стакан с большим числом от-
верстий обмотан несколькими слоями фильтрующей ткани ФПП,
являющейся второй ступенью фильтрации, задерживающей
мельчайшие частицы. Основой ткани ФПП являются стеклянные
волокна диаметром 1,5 мкм.
Связующим материалом
служит перхлорвинил.
Края ткани обмотаны
проволокой, плотно прижи-
мающей ткань к поверхно-
сти стакана. Патрон прижи-
мается через уплотняющие
прокладки к корпусу стаби-
лизатора усилием пружины
14, опирающейся на отра-
жатель 15, под которым со-
бирается конденсат.
Воздух поступает в
фильтр из корпуса стабили-
затора, проходит сверху
вниз через сткловолокно и
затем через ткань проника-
ет в полость между стака-
нами патрона. Отсюда очи-
щенный воздух по отвер-
стию поступает к клапану
стабилизатора давления.
Эффективность фильт-
рации, т. е. относитель-
ное количество задерживае-
мых примесей, составляет
99,95%.
Стабилизатор давления
по ГОСТ 14682—69 пред-
ставляет собой регулятор
мембранного типа с усили-
телем.
Из фильтра очищенный воздух по отверстию поступает к
шариковому клапану 7 стабилизатора, проходит в камеру А и
направляется на выход. Шариковый клапан управляется двойной
мембраной 5, на которую со стороны камеры А действует давле-
ние на выходе и пружина 2, а со стороны камеры Б — управляю-
щее давление, образующееся в результате прохождения воздуха
в камеру Б через регулируемое входное сопло 17 и выхода в
камеру В через зазор у сопла 4. Этот зазор определяется со-
отношением сил, действующих на мембрану 3, которая сверху
нагружается пружиной 2, а снизу — давлением в камере В,
12*
179

Необходимое давление после стабилизатора устанавливают
регулировочным винтом /, изменяющим усилие пружины 2. Из-
менение расхода воздуха или колебания давления в сети отра-
жаются на давлении воздуха после стабилизатора.
При понижении давления на выходе соответственно пони-
жается давление в камерах А и В. В результате мембрана <3 под
действием пружины 2 прогнется вниз, уменьшив зазор у сопла 4.
Давление в камере Б усилителя повысится, двойная мембрана 5
прогнется вниз и увеличит проходное сечение клапана 7. В ре-
зультате давление на выходе повысится до первоначального
значения. При повышении давления на выходе происходит пере-
мещение мембран и клапана в обратном направлении.
При резком уменьшении расхода воздуха или неисправности
стабилизатора избыток воздуха выпускается в атмосферу через
предохранительные клапаны 18 и 19 (клапан 18 выпускает воз-
дух через полость двойной мембраны).
Наличие усилителя в стабилизаторе уменьшает его система-
тические погрешности и увеличивает пропускную способность до
120 л!мин, позволяя обслуживать до пяти одновременно рабо-
тающих отсчетных устройств.
Стабилизатор модели 321 имеет аналогичное устройство, но
без усилителя. Он обеспечивает расход воздуха в пределах от
0,5 до 20 л!мин и может обслуживать только одно отсчетное
устройство.
Описанные стабилизаторы и фильтры применяются в сочета-
нии с ротаметрами, с дифференциальными сильфонными и само-
балансирующимися приборами.
Для нормальной работы пневматических приборов сжатый
воздух, поступающий в прибор, должен отвечать требованиям
ГОСТа 11882—66.
По нормам этого стандарта воздух не должен содержать ка-
пель влаги и масла. Содержание водяных паров допускается
при условии, что точка росы не выше 10° С.
Содержание паров минеральных масел и твердых частиц до-
пускается не более 3 мг/м3. Размер твердых частиц допускается
не более 0,5 мкм.
Требования ГОСТа 11882—66 на производстве, как правило,
не выдерживаются, что приводит к быстрому засорению фильтра
и нарушению нормальной работы прибора. Загрязненный воздух
и обусловленный этим малый срок службы фильтров являются
одними из основных причин, сдерживающих распространение
пневматических приборов.
Градуировка шкал
После изготовления пневматических приборов, их ремонта,
смены измерительной оснастки и изменения параметров пневма-
тической системы необходимо произвести градуировку шкалы
прибора. Градуировка состоит в нанесении отметок на шкалу
180

прибора или определении значений измеряемой величины, соот-
ветствующих уже нанесенным делениям.
Если прибор предназначен только для рассортировки деталей
на годные и брак, то обычно ограничиваются установкой указа-
телей пределов допуска по результатам измерения прибором
установочных предельных образцов.
Если прибор предназначен для измерения действительных
размеров, то производят градуировку всей шкалы одним из сле-
дующих способов.
Грубую градуировку производят путем нанесения двух
базовых отметок по предельным установочным образцам с по-
следующей разбивкой диапазона на рав-
ные по величине интервалы.	h
Погрешность такой градуировки за- _______Мд
висит от линейности характеристики при- А
бора, т. е. от степени приближения к	|\\
пропорциональности изменений размера --------|-V\
(зазора) п показаний прибора.	I |\l\
На рис. 111 нанесены реальная кри-	I | Ъ'Хя
вая, показывающая действительную за- hB	"|i—I "р*
висимость перемещения указателя рота- -------1—I—I---1---
метра от изменения зазора, точки А и ° SA s1 S2 $в s
В, нанесенные по результатам измере- рис 111в погрешности
НИЯ Предельных установочных образцов, при нелинейной характе-
И прямая АВ, соответствующая Градуи- ристике прибора
ровке равномерной шкалы по точкам А
и В. Если бы прибор имел линейную характеристику, т. е. из-
менения зазора и показаний прибора были строго пропорцио-
нальны, то погрешности градуировки определялись бы только
погрешностью аттестации установочных образцов. Вследствие
отклонений кривой от прямой АВ возникает погрешность градуи-
ровки, которую можно определить графически для любой точки
шкалы. Например, точке h\ шкалы по действительной криволи-
нейной характеристике прибора соответствует зазор Si, а по
прямой АВ —зазор S2.
Разность S2 — Si определяет погрешность градуировки шка-
лы в данной точке. Погрешность градуировки обычно не превы-
шает 5% предела измерения. При большей погрешности следует
пользоваться несколькими установочными образцами и наносить
неравномерную шкалу.
Если деления шкалы нанесены заранее, то при градуировке
шкалы производят регулировку давления или меняют входное
сопло, чтобы получить заданную цену деления. Повышение ра-
бочего давления и уменьшения (в рациональных пределах)
входного сопла увеличивают передаточное отношение прибора и
уменьшают его цену деления.
Точную градуировку производят в диапазоне всей шкалы
путем сопоставления показаний пневматического прибора с
181

показаниями оптикатора или другого прибора соответствующей
точности. Если пневматическое измерительное устройство имеет
съемное измерительное сопло, то его снимают и устанавливают
на вертикальной стойке над столом рядом с образцовым опти-
катором. Если сопла неразъемные, то их заменяют другими соп-
лами с теми же размерами и в том же количестве, устанавли-
ваемыми в отдельном кронштейне рядом с оптикатором. При
этом следует учитывать, что перемещение4 стола вызывает одно-
временное одинаковое изменение измерительных зазоров у каж-
дого сопла и суммарное изменение измерительного зазора рав-
но перемещению стола AS, умноженному на число сопел п,
т. е. nAS.
Если пневматический прибор имеет нанесенную шкалу, то
градуировку ведут, изменяя измерительный зазор до совмещения
указателя пневматического прибора с очередным делением шка-
лы, и записывают соответствующее показание оптикатора. Если
шкала отсутствует и подлежит нанесению по результатам гра-
дуировки, на приборе устанавливают временную миллиметровую
или градусную шкалу и, перемещая стол на величину, соответ-
ствующую одному делению шкалы пневматического прибора,
записывают показания по временной шкале. Градуировку произ-
водят дважды и, в случае отсутствия недопустимых расхожде-
ний, по ее средним результатам вычерчивают шкалу.
При градуировке шкал дифференциальных приборов, исполь-
зуемых для простых измерений предварительно по установочным
образцам, регулируют противодавление так, чтобы диапазон
измерения был симметричен относительно середины шкалы.
Градуировку приборов для дифференциальных измерений
производят по предельным образцам.
§ 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ОСНАСТКА
Измерение размеров пневматическими приборами производит-
ся с помощью пневматической оснастки, преобразующей откло-
нения проверяемого размера в соответствующие изменения
зазора для выхода воздуха из прибора.
Измерения могут производиться бесконтактным методом,
когда воздух из прибора выходит через зазор между торцом
измерительного сопла и поверхностью проверяемой детали, и
контактным методом с помощью пневматических контактных
датчиков (щупов), в которых перемещение измерительного
стержня вызывает открытие или закрытие клапана, управляюще-
го расходом воздуха.
На рис. 112 показаны некоторые распространенные схемы
пневматических бесконтактных измерений: а — измерение тол-
щины пневматической скобой; б — определение среднего значе-
ния диаметра отверстия; в — определение среднего значения
диаметра проволоки в процессе ее перемотки; г — определение
182

перпендикулярности отверстия торцу; д — измерения биений;
е и ж — проверки огранки; и — определения разности диамет-
ров двух сопрягаемых деталей.
Эти схемы измерений могут применяться с пневматическими
приборами всех типов. Дифференциальные пневматические при-
Рис. 112. Схемы пневматических измерений
боры позволяют проводить более сложные измерения, например,
определение овальности (рис. 112, к) или расстояния между
осями отверстий (рис. 112, л).
Пневматические пробки
Чаще всего пневматические приборы применяются для изме-
рений отверстий с помощью пневматических пробок (рис. 113),
выпускаемых по ГОСТу 14864—69 для отверстий диаметром от
3 до 160'мм.
Стандартизированы три типа пробок для сквозных и три типа
для глухих отверстий: диаметром от 3 до 6 мм — с переходной
втулкой, свыше 6 до 16 мм — цельные и свыше 16 до 160 мм —
со вставными запрессованными на клею соплами. Пробки для
глухих отверстий отличаются отсутствием передней направляю-
щей части, благодаря чему измерительные сопла располагаются
у переднего торца пробки и позволяют проверять глухое отвер-
стие почти до самого дна.
183

03-6
076- 76Z?
Ф6-1Б
Рис. 113. Пневматические пробки
Все пробки герметично соединяются с ручкой на конической
резьбе. Герметичность присоединения шланга к ручке калибра
достигается с помощью накидной гайки, обжимающей шланг,
надетый на патрубок ручки. Рекомендуется применение поли-
хлорвиниловых, полистироловых или полиэтиленовых шлангов с
диаметром отвер-
стия 4,5 мм.
Отверстия изме-
рительных сопел вы-
полняются по второ-
му классу точности
с отклонениями ос-
новного отверстия.
Отклонение формы
отверстия у торца не
должно превышать
половины допуска.
Площадка вокруг
сопла должна изго-
товляться круглого
или квадратного се-
чения. Пробки должны иметь две или более канавок для выхода
воздуха, суммарное проходное сечение которых должно быть не
менее 25d2S, где d2 — диаметр отверстия измерительного сопла,
aS — наибольший возможный суммарный измерительный зазор.
Диаметр направляющей части пробки должен быть меньше
наименьшего диаметра проверяемого отверстия при диаметрах
от 3 до 6 мм на 0,005—0,007 мм, при диаметрах свыше 6 до
16 мм — на 0,010—0,012 мм и при диаметрах свыше 16 до
160 мм — на 0,015—0,017 мм.
Разность диаметров D — направляющей части пробки и
по соплам для самобалансирующихся приборов при диаметре
измерительных сопел 2 мм должна быть 0,140 ± 0,002 мм, а для
ротаметров 0,06—0,09 мм, при диаметрах измерительных сопел
0,7 и 1 мм. У сильфонных приборов высокого давления преиму-
щественно применяется разность диаметров D — в диапазоне
от 0,06 до 0,1 мм, а у приборов низкого давления — 0,06—0,07
при диаметре измерительных сопел 1,5—2 мм. Аналогичные за-
зоры применяются и у других типов измерительной оснастки к
пневматическим приборам.
Пробки должны изготовляться из стали, содержащей не ме-
нее 18% хрома, или из других сталей, не уступающих по корро-
зионной стойкости. Поверхности направляющей части пробок
хромируются.
Проверку диаметров пробок производят на приборе с ценой
деления не менее 0,5 мкм. Правильность положения измеритель-
ных сопел по отношению к торцу и оси пробки проверяют на
универсальном микроскопе.
184

Герметичность соединений проверяют путем их обмазки
мыльной пеной. Отсутствие лопающихся пузырьков является
признаком герметичности соединений.
Одинаковость измерительных сопел проверяют с помощью
установочного кольца, надеваемого на пробку при вертикальном
положении оси измерительных сопел. Поворот пробки около ее
оси на 180° не должен вызывать изменения показаний пневмати-
ческого прибора более чем на 0,5 деления. Для установки пнев-
матических приборов на размер к пневматическим пробкам при-
кладывают установочные кольца, выпускаемые по ГОСТу
14865—69.
Кольца изготавливают по нижнему и верхнему пределам
измерения пробки. Отклонения диаметра отверстия установоч-
ных колец не должны превышать 4—5%, а погрешность аттеста-
ции 2—3% предела измерения по шкале. На торце колец, на
диаметре, наиболее близком к номинальному, наносят радиаль-
ную риску и маркируют номинальный диаметр.
Проверку и аттестацию колец для пробок с пределом измере-
ния до 0,020 мм производят на приборах с электрическим
сигнальным контактом. Кольца для пробок с пределом измере-
ния свыше 0,020 мм проверяют по инструкции 154—63 Комитета.
Пневматические кольца и скобы для измерения наружных
диаметров сложнее в изготовлении, чем пробки. Так как наруж-
ные размеры могут проверяться универсальными измерительны-
ми средствами, то пневматические кольца и скобы мало распро-
странены на производстве и преимущественно применяются в
контрольно-сортировочных автоматах и приборах активного
контроля.
Пневматические датчики
Контроль наружных размеров пневматическими приборами
обычно производится с помощью пневматических контактных
датчиков (рис. 114), являющихся универсальной пневматической
измерительной оснасткой.
Действие пневматических контактных датчиков модели
302—14 завода «Калибр» (рис. 114, а, б) основано на изменении
расхода воздуха, вытекающего из датчика, в зависимости от
степени открытия конического клапана при перемещении измери-
тельного стержня. Датчики выполняются двух типов: прямого и
обратного действия. В датчике прямого действия (рис. 114, а)
при нажатии на измерительный наконечник клапан открывается,
а у датчика обратного действия (рис. 114, б) закрывается. Оба
типа датчика состоят из одних и тех же деталей и различаются
только их расположением.
Выбор типа датчика при измерении определяется следующи-
ми соображениями.
При необходимости свободного хода измерительного стержня
следует применять датчик прямого действия. В остальных слу-
185

чаях выбирают датчик, обеспечивающий при увеличении кон-
тролируемого размера перемещение указателя вверх или переме-
щение стрелки вправо.
Датчики выпускаются с различными углами при вершине
конуса от 10° до 150° С увеличением угла растет чувствитель-
ность датчика и сокращается диапазон измерения от 0,5 до
0,04 мм. Чувствительность датчика изменяется пропорционально
отношению синусов половины угла при вершине конуса.
На рис. 114,в показан контактный, датчик, используемый в
приборах активного контроля. Этот датчик с шариковым клапа-
ном состоит из трех деталей: корпуса, шарика диаметром 3 мм и
пружинного кольца, предохраняющего шарик от выпадения.
в)
Рис. 114. Пневматические контактные датчики
Открытие клапана происходит при нажатии непосредственно
на выступающую из корпуса часть шарика. При весьма простой
конструкции стабильность показаний и протяженность линейного
участка характеристики датчика не хуже, чем у рассмотренных
выше датчиков.
При использовании пневматических приборов с контактными
датчиками необходимо производить индивидуальную градуиров-
ку шкалы по концевым мерам или по оптикатору с ценой деле-
ния в два раза меньшей, чем градуируемая шкала. Контактные
датчики следует периодически разбирать и промывать в авиаци-
онном бензине с целью удаления накопившейся грязи.
В измерительных приспособлениях и контрольно-сортировоч-
ных автоматах применяются также бесконтактные измеритель-
ные сопла с диаметрами отверстия 1, 1,5 и 2 мм.

Глава IX
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ВНУТРЕННИХ РАЗМЕРОВ
Общие технические требования к универсальным приборам
для измерения внутренних размеров установлены ГОСТом
9384—60 (табл. 13), которыми следует руководствоваться при
создании новых конструкций нутромеров.
Таблица 13
Технические требования к универсальным приборам для измерения
внутренних размеров
(по ГОСТу 9384—60)
Г руппы	1 I 2 I 3 I	1 1213	112	31	1 1 2 1	3	1 1 2 1 3
	Допускаемые погрешности		Отсчетные устройства				Макси-
Пределы измерения в мм	показаний приборов в мм	центриро- вания контактных приборов в мкм	макси- мальная цена деления в мкм		минимальный предел измерения в мм		мальная глубина измерения (не менее) в мм
5
±0,02
±0,03
±0,05 ±0,
10 10 10
15 20 25
30 50
1—3
3-6
6—10
10—18
18—30
30—50
50—80
80—120
120—180
180—260
260—360
360—500
10 ±0,05 ±0,1
±0,1	±0,2
±0,2
±0,5
25 50 150
50| 1 00
200
75 200 300
По допускаемой погрешности показаний универсальные при-
боры делятся на три группы: 1, 2 и 3, а по пределам измере-
ния— на 12 типоразмеров. Допускается расширение пределов
измерения приборов с целью сокращения количества типораз-
меров.
Конструкция приборов должна обеспечивать измерение лю-
бого размера в указанных пределах измерения.
187

§ 1. МИКРОМЕТРИЧЕСКИЕ НУТРОМЕРЫ
Для измерения внутренних размеров от 50 до 10 000 мм при-
меняются микрометрические нутромеры с ценой деления 0,01 мм.
Микрометрическая головка (рис. 115, а) нутромера состоит из
корпуса 3, в который запрессован измерительный наконечник 4.
В корпус ввинчивается микрометрический винт 7, соединенный с
барабаном 8 конической гайкой 2 и контргайкой 1. Сквозь гайку
Рис. 115. Микрометрический нутромер
наружу выступает сферический измерительный наконечник мик-
рометрического винта с вставкой из твердого сплава. Для
фиксации установленного размера служит стопор 6. В резьбу
муфты 5 ввинчиваются удлинители (рис. 115, б) или защитный
наконечник • (рис. 115, в), служащие для увеличения предела
измерения. Удлинитель состоит из стального стержня со сфери-
ческими измерительными поверхностями, заключенного в ме-
таллическую трубку с резьбовыми муфтами по концам. Обе
измерительные поверхности стержня не выступают за торцы
муфт, что исключает возможность их повреждения. Наружная
трубка увеличивает жесткость удлинителя и препятствует нагре-
ву стержня руками контролера. При свинчивании удлинителя с
микрометрической головкой их измерительные наконечники со-
прикасаются под постоянным усилием, создаваемым пружиной
188

удлинителя. Удлинители размером 300 мм и более имеют теп-
лоизоляционные втулки. На свободный конец удлинителя может
быть навинчен другой удлинитель и т. д. до получения требую-
щегося предела измерения. Удлинители следует соединять в
порядке убывания размеров, располагая на конце защитный
наконечник, а микрометрическую головку присоединять к сво-
бодному концу самого большого удлинителя. При расположении
малых удлинителей в середине набора увеличивается искривле-
ние оси набора удлинителей, что приводит к увеличению погреш-
ностей измерений.
При измерении с поверхностью отверстия соприкасаются
только измерительные наконечники микрометрической головки и
защитного наконечника, оснащенные твердым сплавом. Износ
этих наконечников компенсируется при установке микрометриче-
ской головки вместе с защитным наконечником по установочной
мере размером 75 жж (рис. 115, а).
Микрометрические нутромеры выпускаются с пределами из-
мерения 50—75; 75—175; 75—600; 150—1250; 800—2500; 1250 —
4000; 2500—6000 и 4000—10 000 жж.
Микрометрические головки для нутромеров с верхним преде-
лом до 600 жж имеют диапазон измерения по шкале 13 жж, а
свыше 600 жж — 25 жж. Нутромеры с пределами измерения
1250—4000 жж и более могут иметь кроме микрометрической
головки индикатор с ценой деления 0,01 жж. При измерении
микрометрическими нутромерами погрешности от центрирования
и перекоса нутромера в отверстии достигают 0,01—0,02 жж
каждая.
Применение индикаторной головки значительно облегчает
нахождение диаметрального размера в осевой и диаметральных
плоскостях при измерении больших отверстий и уменьшает по-
грешности центрирования и перекоса в 2—3 раза. Нахождение
диаметрального размера облегчают также торцовые упоры,
которыми снабжаются некоторые микрометрические нутромеры
иностранных фирм.
При использовании микрометрических нутромеров головку
устанавливают на нулевое деление по установочной мере —
скобе, а затем подбирают и свинчивают удлинители до получе-
ния требуемого размера. При измерениях повышенной точности
действительный размер собранного микрометрического нутро-
мера определяют на измерительной машине. В результате ис-
ключают погрешности удлинителей, их свинчивания и установоч-
ной меры.
Недостаточная жесткость нутромера на изгиб также является
одной из-причин возникновения существенных погрешностей при
измерении больших размеров. По ГОСТу 10—58 для микромет-
рического нутромера при длине 4000—5000 допускается погреш-
ность от изгиба до 55 мкм. Поэтому заводы тяжелого машино-
строения для измерения больших размеров преимущественно
189

пользуются микрометрическими нутромерами со специальными
удлинителями повышенной жесткости.
ГОСТ 10—58 устанавливает допустимые погрешности
микрометрических нутромеров от ±6 мкм для интервала разме-
ров 50— 125 мм, до ±180 мкм для интервала 9000—10 000 мм.
Рис. 116. Индикаторный нутромер
Допустимые погрешности ус-
тановочных мер приняты от
±2 до ±4 мкм.
Поверка микрометриче-
ской головки производится
на горизонтальном опти-
метре при показаниях: 50;
55,12; 55,24; 55,36 и 62 мм.
Погрешности не должны
превышать 0,006 мм. Кроме
того, на измерительной ма-
шине проверяются погреш-
ности микрометрической го-
ловки в сочетании с различ-
ными удлинителями на всем
диапазоне измерения.
§ 2. ИНДИКАТОРНЫЕ НУТРОМЕРЫ
Индикаторные нутроме-
ры с ценой деления 0,01 мм.
по ГОСТу 868—63 выпу-
скаются для измерения раз-
меров от 6 до 1000 мм, а с
ценой деления 0,001 мм по
ГОСТу 9244—59 для изме-
рения размеров от 3 до
10 мм. Индикаторные нут-
ромеры измеряют только ме-
тодом сравнения и требуют
предварительной установ-
ки на размер по аттестован-
ному кольцу или блоку мер. Однако производительность и
точность измерений индикаторным нутромером значительно вы-
ше, чем микрометрическим нутромером.
На рис. 116 показана конструкция индикаторного нутромера
для отверстий диаметром свыше 18 мм, выпускаемого заводом.
«Калибр».
В корпусе 12 нутромера закреплена втулка 9, в которую ввер-
нут регулируемый неподвижный измерительный стержень
(пятка) 11, закрепляемый после установки на размер гайкой 10.
В направляющей другого конца втулки помещен измерительный-
стержень 14, перемещение которого через рычаг 8, вращающийся
190

на оси, и стержень 7 передается индикатору 1. Измеритель-
ные контакты рычага образуются запрессованными в него шари-
ками 13. Измерительное усилие создается совместным действием
индикатора и пружины 2. Стержень 7 заключен в трубку 6, на
которую надевается теплоизоляционная втулка 3.
В отверстия корпуса нутромера вставлены направляющие
стержни центрирующего мостика 4. Действием пружин 5 мостик
в свободном состоянии выдвигается вперед до упора в винт-
ограничитель.
При введении нутромера в проверяемое отверстие центри-
рующий мостик, прижимаемый пружинами к поверхности отвер-
стия, устанавливает линию измерения в плоскости осевого
сечения. Для определения отклонения диаметра достаточно пока-
чать нутромер в плоскости осевого сечения отверстия: наиболь-
шее показание индикатора будет соответствовать диаметру
отверстия. При установке на размер измерительная пятка вывин-
чивается настолько, чтобы кольцевая риска на измерительном
стержне расположилась приблизительно в плоскости торца
втулки. При этом условии плечи рычага располагаются перпен-
дикулярно осям стержней 14 и 7, что обеспечивает минимальные
погрешности передаточного отношения рычага.
Конструкция индикаторного нутромера завода «Калибр»
имеет ряд преимуществ по сравнению с нутромерами иностран-
ных фирм. Рациональная конструкция корпуса нутромера завода
«Калибр» позволила разместить в нем сравнительно большие
рычаги с плечами размером от 5 до 15 мм (в иностранных кон-
струкциях размер плеч колеблется от 2,5 до 5 мм).
Увеличение плеч рычага уменьшает его погрешности от
неравноплечности и позволяет увеличить перемещение измери-
тельного стержня. В результате этого значительно увеличивается
предел измерения нутромерами без перенастройки. Предел регу-
лировки измерительных пяток (винтов) значительно увеличен по
сравнению с существующими конструкциями нутромеров. Это
сокращает количество сменных пяток, прилагаемых к нутромеру,
и сокращает время перенастройки нутромера на другие размеры.
Основные характеристики индикаторных нутромеров с ценой
деления 0,01 мм указаны в табл. 14.
Основными источниками погрешностей при измерении инди-
каторными нутромерами являются погрешности центрирования и
перекоса нутромера в отверстии, погрешности установки на раз-
мер и температурные погрешности (при измерении больших
диаметров). Погрешности от центрирования достигают 0,003 мм.
Нутромеры с верхним пределом измерения до 35 мм, имею-
щие недостаточно жесткий центрирующий мостик, для повыше-
ния точности центрирования рекомендуется снабжать неподвиж-
ными измерительными стержнями с радиусом сферы измери-
тельной поверхности на 0,5 мм больше соответствующего
радиуса измеряемого отверстия.
191

Таблица 14
Основные характеристики индикаторных нутромеров с ценой деления
0,01 мм (по ГОСТу 868—63)
Пределы измерения нутромеров в мм	6—10	10—18	18—35	35—50	50— 100	100— 160	160— 250	250— 450	450—700 и 700—1000
Глубина измерения в мм, не менее	100	130	135	150	200	300	400	500	Не огра- ничено
Наименьшее переме- щение измеритель- ного стержня в мм	0,6	0,8	1 ,5		4			6	8
Измерительное уси- лие в н	2,5—4,5				4—7	5-9			
Усилие центрирующе- го мостика в н,	5—8,5				7,5- 12	9,5—16			
Погрешность показа- ний в пределах всего перемещения измери- тельного стержня в мм	0,012		0,015		0,020		0,025		
Вариации показаний нутромеров допускаются в пределах
7з деления.
Погрешности измерений могут быть несколько уменьшены в
случае установки на нутромере микромеров типа ИГ с ценой
деления 0,001 или 0,002 мм.
Для измерения отверстий малых диаметров заводом «Ка-
либр» выпускаются нутромеры повышенной точности, оснащае-
мые рычажно-зубчатыми головками типа ИГ с ценой деления
0,001 или 0,002 мм.
Таблица 15
Основные характеристики нутромеров с ценой деления 0,001 и 0,002 мм
(в мм)
Параметры	Модели нутромеров			
	103	104	105	109
Цена деления .	0,001	0,001	0,002	0,002
Пределы измерения нутромеров	3—6	6—10	10—18	18—50
Глубина измерения наибольшая Погрешности показаний:	20	30	50	140
с отсчетным устройством	0,003	0,003	0,005	0,005
без отсчетного устройства	0,0025	0,0025	0,004	0,004
Погрешность центрирования Вариации показаний:	0,001	0,001	0,002	0,002
при выпуске из производства	0,001	0,001	0,002	0,002
при эксплуатации и после ремонта	0,002	0,002	0,003	0,003
192

В этих нутромерах вместо рычажной передачи используется
клиновая.
Устройство шариковых нутромеров моделей 103, 104 и 105
показано на рис. 117, а основные характеристики даны в табл. 15.
В отверстиях корпуса сменной измерительной вставки 5
(рис. 117, а) расположены два измерительных 7 (на корпусе
над ними нанесены красные точки) и два центрирующих 6 ша-
рика, с которыми находится в контакте конический конец иглы 4.
о)	б)
Рис. 117. Индикаторные нутромеры для малых отверстий
Диаметр центрирующих шариков на 0,01 мм меньше диаметра
измерительных шариков. Центрирующие шарики не позволяют
сместиться линии измерения относительно диаметра отверстия
больше чем на 0,01 мм, что вызывает погрешность, не превы-
шающую 0,5 мкм.
Перемещение измерительных шариков передается игле 4, а
через нее — измерительному стержню отсчетной головки. Изме-
рительное усилие нутромера создается отсчетной головкой.
Сменные измерительные вставки с различными пределами
измерений крепятся к корпусу 2 нутромера на резьбе. По кор-
пусу может перемещаться и закрепляться в необходимом поло-
жении винтом 3 упор 1, обеспечивающий измерение на заданной
глубине.
13 Заказ 375	193

Передаточное отношение клинового механизма нутромера
равно 1 при условии, что tga = 0,5 или a = 26°34/, где a — поло-
вина угла при вершине конуса иглы.
Фирма Теза (Швейцария) выпускает цанговые индикаторные
нутромеры для отверстий от 0,95 мм и выше. У этих нутромеров
цанговая измерительная насадка раздвигается конической иглой,
перемещение которой показывает индикатор.
Нутромер модели 109 с пределами измерения от 18 до 50 мм
(рис. 117, б) имеет корпус S, в направляющих которого переме-
щается измерительный стержень 7.
Внешний конец стержня — сфери-
ческий, а внутренний — имеет скос
(клин) под углом 45°
С помощью этого скоса и шари-
ка 3 перемещение измерительного
стержня передается штоку 12 и
дальше — микромеру. С противо-
положной стороны в корпус ввин-
чивается непосредственно или через
удлинитель 4 и шайбу 5 неподвиж-
ный измерительный стержень 6.
Комплект прикладываемых к при-
бору сменных удлинителей, шайб и
неподвижных стержней обеспечива-
ет измерение любого диаметра от-
верстия в пределах от 18 до 50 мм.
Нутромер снабжен центрирую-
щим мостиком У, выполненным в
виде скобы, повертывающейся на
оси 9. Скоба снабжена двумя ро-
ликами 2, которые опираются на по-
верхность проверяемого отверстия и
обеспечивают центрирование прибора. Усилие прижима мости-
ка (от 40 до 850 сн) создается пружиной 11, усилие которой пе-
редается мостику через втулку 10. Нутромер снабжен ручкой из
теплоизоляционного материала. Измерительное усилие нутро-
мера (250—450 сн) создается совместным действием измери-
тельной головки и пружины 13.
Одной из основных составляющих погрешностей нутромера
является погрешность бь вызываемая смещением линии измере-
ния относительно диаметра отверстия (рис. 118, а). При диамет-
ре отверстия D, радиусе измерительных наконечников г и сме-
щении с линии измерения относительно центра, эта погрешность
определяется следующей зависимостью:
61 = В£—ДК= — 2АМ = — 2с-tga.
Но
б)
Рис. 118. Схемы возникновения
погрешностей при измерении
отверстий
194

следовательно,
Эта формула показывает, что погрешность измерения диамет-
ра отверстия пропорциональна квадрату смещения линии изме-
рения относительно диаметра и растет с увеличением радиуса
измерительных наконечников.
Эта погрешность измерения всегда отрицательна, так как при-
водит к уменьшению результатов измерения.
Перекос нутромера в отверстии также приводит к появлению
погрешности измерения 62, которая легко определяется из схемы,,
показанной на рис. 118, б:
62 = MP—MN.
Так как
MP==JWV( а MN = D — 2r,
cos а
то
62 = (D—2г)	~ (D _ 2г).
cos а 2
Эта погрешность всегда положительна и возрастает с увели-
чением угла перекоса, с увеличением измеряемого диаметра и
уменьшением радиуса измерительных наконечников.
Следует отметить, что влияние радиуса измерительных нако-
нечников на погрешность измерения существенно только при
измерении малых отверстий.
При измерениях индикаторными и микрометрическими нутро-
мерами погрешности di и 62, имея разные знаки, частично взаим-
но компенсируются.
Основными операциями при поверке нутромеров являются
поверка измерительного усилия нутромера и усилия центрирую-
щего мостика (выполняется на циферблатных весах), поверка
правильности показаний и поверка правильности центрирования.
Под погрешностью показаний нутромера понимается сумма
наибольших абсолютных значений положительной и отрицатель-
ной погрешности показаний на нормируемом диапазоне изме-
рений.
Поверку погрешности показаний нутромеров с ценой деления
0,001 и 0,002 мм производят с каждой измерительной вставкой
или одним из измерительных стержней в 4—6 точках шкалы.
Нутромеры с ценой деления 0,01 мм поверяют по микрометру.
Поверку правильности центрирования производят путем на-
стройки нутромера по блоку концевых мер и последующего
измерения аттестованного кольца того же размера. Погрешность
центрирования определяется разностью показаний нутромера
при настройке и измерения кольца с учетом отклонения размера
последнего по аттестату. Погрешность центрирования допускает-
ся не более цены деления измерительной головки.
13

Глава X
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЗЬБ
Приборы для измерения резьб позволяют производить поэле-
ментный контроль резьбы. Измерение отдельных элементов
резьбы в основном производится у резьбонарезного инструмента
(метчиков), резьбовых калибров (пробок), ходовых и микромет-
рических винтов. Взаимозаменяемость резьбовых деталей может
быть практически обеспечена только в случае применения ком-
плексного метода контроля предельными резьбовыми калибрами.
§ 1.	ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕЗЬБЫ
Резьбой называется поверхность, образованная при винтовом
движении плоского контура по цилиндрической (цилиндриче-
ская резьба) или конической (коническая резьба) поверхности.
Резьба, образован-
ная контуром, переме-
щающимся в направ-
лении от наблюдателя
с вращением по часо-
вой стрелке, называет-
ся правой резьбой, а с
вращением против ча-
совой стрелки назы-
вается левой резьбой.
Профиль резьбы — кон-
тур сечения резьбы
плоскостью, проходя-
щей через ее ось
(рис. 119).
Высотой профиля hi
и впадиной профиля в
Рис. 119. Основные элементы резьбы
называется расстояние между вершиной
направлении, перпендикулярном оси резьбы. Высота остроуголь-
ного профиля, полученного путем продолжения боковых сторон
профиля до их пересечения, называется высотой исходного про-
филя Н.
196

Расстояние между соседними одноименными боковыми сторо-
нами профиля, измеренное в направлении, параллельном оси
резьбы, называется шагом резьбы S.
Ход резьбы t — расстояние между ближайшими одноименны-
ми боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и
той же винтовой поверхности, измеренное в направлении, парал-
лельном оси резьбы. В однозаходной резьбе ход равен шагу, а в
многозаходной резьбе ход равен произведению шага на число п
заходов резьбы.
Углом подъема резьбы ф называется угол, образованный ка-
сательной к винтовой линии в точке, лежащей на среднем диа-
метре резьбы, и плоскостью, перпендикулярной к оси резьбы.
Угол подъема резьбы определяется зависимостью
31^2 ЗТ^2
Угол профиля а — угол между боковыми сторонами про-
филя.
Углами наклона сторон профиля 0, у являются углы между
боковыми сторонами профиля
и перпендикуляром к оси резь-
бы (для резьб с симметрич-
ным профилем углы наклона
сторон равны половине угла
профиля — ).
Наружный диаметр резьбы
d — диаметр воображаемого
цилиндра, описанного вокруг
вершин наружной резьбы или
впадин внутренней резьбы.
Внутренний диаметр резь-
бы d\ — диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впа-
дины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы.
Средний диаметр резьбы d2 — диаметр воображаемого со-
осного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает
профиль резьбы в точках, где ширина канавки равна половине
номинального шага резьбы.
Определения основных элементов цилиндрической и коничес-
кой резьбы даны в ГОСТе 11708—66.
Если необходимо определить неизвестные параметры резьбы
изделия, то измеряют штангенциркулем или микрометром на-
ружный диаметр резьбы и определяют ее шаг с помощью резь-
бовых шаблонов.
Резьбовые шаблоны (рис. 120) представляют собой наборы
плоских шаблонов с профилями метрических и дюймовых резьб
различных шагов. Они применяются для определения номиналь-
197

ного шага путем подбора шаблона, плотно прилегающего к
профилю резьбы с неизвестным шагом.
Набор резьбовых шаблонов М 60° для метрических резьб по
ГОСТу 8724—58 содержит 20 шаблонов с шагом резьбы от 0,4
до 6 мм.
Набор резьбовых шаблонов Д 55° для дюймовых резьб по
ОСТу НКТП 1260 и ГОСТу 6357—52 содержит 17 шаблонов
для резьб с числом ниток на дюйм от 28 до 4.
Конструкция обоймы 2 набора шаблонов обеспечивает воз-
вожность замены любого шаблона 1 и поворота его вокруг оси
с фиксацией силами трения установленного положения.
Материалом для изготовления шаблонов служит сталь 50 по
ГОСТу 1050—60.
Проверку шаблонов по элементам профиля производят на
инструментальном микроскопе.
§ 2.	МИКРОМЕТРЫ СО ВСТАВКАМИ
Микрометры со вставками (рис. 121) по ГОСТу 4380—63
выпускаются следующих трех типов:
МВМ — со вставками 7, 2 и 3 для измерения метрических и
дюймовых резьб;
МВТ — со вставками для измерения трапецеидальных резьб и с
шаровыми вставками 5 для измерения фасонных деталей и
МВП — с плоскими вставками 4 для измерения деталей из мяг-
ких материалов.
Микрометры со вставками отличаются от обычных микромет-
ров наличием в пятке и конце микровинта глухих' отверстий
диаметром 3,5Л, на дне которых закреплены опорные шарики.
Чтобы вставки не выпадали из отверстий, хвостовую часть
их разрезают и слегка разводят для образования натяга в посад-
ке порядка 0,01—0,06 мм. Разрез выполняют с опорного торца
вставки смещенным относительно ее оси, чтобы не нарушать
нормального контакта плоскости торца и опорного шарика.
Коническую вставку 2 или 3 (наименование вставок опреде-
ляется формой измерительных поверхностей) вставляют в отвер-
стие микровинта, а призматическую 1 — в отверстие пятки.
Для того чтобы при установке на микрометре любой пары
вставок обеспечить правильное положение края скоса нониусно-
го барабана относительно нулевого штриха шкалы, барабан
выполняют раздвижным, состоящим из двух частей, соединяемых
цанговым зажимом при затягивании гайки.
В некоторых конструкциях микрометров вместо раздвижного
барабана применяют переставную пятку, перемещение которой
позволяет компенсировать отклонение длины пары вставок.
Для измерения метрических резьб с шагом от 0,4 до 6 мм
выпускают восемь пар вставок различных размеров с углом про-
филя 60° Для измерения дюймовых резьб с числом ниток на
198;

один дюйм от 28 до 3 выпускают шесть пар вставок с углом про-
филя 55° Для измерения трапецеидальных резьб выпускают
восемь пар вставок с углом профиля 30° — каждая вставка для
одного определенного шага резьбы. Допуски на отдельные эле-
менты рабочего профиля вставок установлены ГОСТом 4380—63.
К микрометрам с резьбовыми вставками с пределом измере-
ния свыше 25 мм прилагаются плоские установочные меры 6 с
соответствующим углом профиля.
Рис. 121. Микрометр со вставками
Погрешности измерения среднего диаметра резьбы микромет-
ром со вставками в основном вызываются погрешностями поло-
вин угла профиля резьбы и самих вставок, а также погрешно-
стями шага измеряемой резьбы. Погрешности измерения средне-
го диаметра резьбы могут достигать 0,1—0,2 мм.
Поверка микрометров со вставками состоит из поверки
микрометров, поверки вставок и поверки установочных мер.
Поверку точности показаний микрометров производят по конце-
вым мерам с применением плоских вставок аналогично поверке
гладких микрометров. Допускаемые погрешности микрометров
со вставками равны предельным погрешностям гладких микро-
метров по ГОСТу 6507—60. Кроме того, поверяют погрешности
микрометра с каждой парой приложенных к нему резьбовых
вставок по аттестованным резьбовым калибрам, диаметры кото-
рых следует подбирать так, чтобы точки поверки показаний
микрометра расположились равномерно в пределах шкалы.
199

Например, для микрометров с пределами измерения 0—25 мм
рекомендуется использовать резьбовые калибры следующих раз-
меров: М2 X 0,4; М5 X 0,8; MIO X 1,5; М16 X 2 и М24 X 3.
Погрешности показаний микрометров с пределами измерения
0—25 при поверке по резьбовым калибрам не должны пре-
вышать 10—18 мкм в зависимости от шага проверяемой
резьбы.
Проверку соосности отверстий в микровинте и пятке произ-
водят путем введения цилиндра диаметром 3,49_о,ооз мм.
У вставок проверяют на микроскопе диаметр хвостовой
части, профиль и расстояние между опорными поверхностями
двух спаренных вставок.
Установочные меры проверяют по отклонению размера и уг-
ла профиля.
§ 3.	ПРОВОЛОЧКИ И РОЛИКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
СРЕДНЕГО ДИАМЕТРА РЕЗЬБЫ
Измерение среднего диаметра резьб с помощью проволочек
производят микрометром или горизонтальным оптиметром в за-
висимости от требующейся точности измерения.
Рис. 122. Измерение среднего диаметра резьбы с
помощью проволочек
Схема измерения по методу трех проволочек показана на
рис. 122, а. Во впадины резьбы закладывают три проволочки,
как показано на рис. 122, а, и измеряют размер Л13. Размер сред-
него диаметра резьбы определяют следующим образом:
d2 = М3 — 2 АВ — 2BD + 2CD.
Но
ЛВ = А BD ———
2	а
2sin-
2
200

и
CD = — ctg —.
4	2
Следовательно,
d2=M3-d0 Л + —L-\+-L s ctg
\ S*n 2 /
Для метрической резьбы (при -у- — 30°) формула принима-
ет вид
d2 = M3—3d0+ 0,8665,
а для дюймовой резьбы (при -у- = 27°30z)
dn_ = ЛД —3,16574 + 0,96055.
Для резьб с несимметричным профилем с углами наклона
образующих р и у формула будет иметь следующий вид:
4— М3 4| 1 4
0—у
cos-y-
. ₽ + v
sin----
2	,
S cos fcos у
sin(P + y)
На практике, чтобы избежать трудоемких подсчетов среднего
диаметра при каждом измерении, пользуются заранее состав-
ленными по формуле таблицами. При составлении таблиц в рас-
четах пользуются номинальными размерами 3, dQ и а. При точ-
ных измерениях (например, при измерении калибров) в получен-
ные результаты следует вносить поправки на отклонение этих
параметров от номинальных значений. Для этого предварительно
измерением на микроскопе определяют погрешности этих пара-
метров резьбы. Поправку на отклонение шага метрической резь-
бы подсчитывают по формуле
6^ = 0,86663,
где 6S — отклонение от номинала шага на одном витке.
Поправку на отклонение от номинала диаметров проволочек
определяют по формуле
624 = — 1,5 (§d()1 +	\ ,
где drfoi — отклонение от номинала первой (одиночной) прово-
лочки;
201

<3d02 и 6б/оз — отклонение от номинала проволочек, работающих
в паре.
Поправки алгебраически прибавляют к подсчитанному зна-
чению среднего диаметра. Знак поправки определяется знаком
отклонения шага резьбы или диаметра проволочки.
Поправку на отклонение половины угла профиля резьбы
учитывают только в том случае, если при измерении применялись
проволочки не наивыгоднейшего диаметра. Чтобы не учитывать
этой поправки при измерении, пользуются проволочками наивы-
годнейшего диаметра, которые касаются сторон резьбы профиля
в средних точках. Наивыгоднейшие диаметры проволочек зави-
сят от шага измеряемой резьбы и определяются по формуле
2 cos —
2
Для метрической резьбы dQfie = 0,577 S.
При измерении среднего диаметра проволочки располагаются
во впадинах, образуя с плоскостью, перпендикулярной оси резь-
бы, угол, равный углу подъема резьбы. В результате перекоса
проволочек размер Л13 увеличивается. Поправку на угол подъема
резьбы для крепежных резьб определяют по формуле
о 1 d0 S2 а , а
6А=-— atcos~2 ctgT-
Для метрической резьбы
= — 0,076do —.
4
Под действием измерительного усилия проволочки резьба и
измерительные наконечники деформируются, что приводит к
уменьшению измеренного размера Л43. Расчет поправки на кон-
тактные деформации представляет существенные трудности. По-
этому при измерении крепежных резьб, а также метчиков и ка-
либров для крепежных резьб обычно пренебрегают поправками
на угол подъема резьбы и контактные деформации, принимая во
внимание, что они взаимно компенсируются. ГОСТ 12734—67 на
проверку резьбовых калибров дает для каждой резьбы поправки,
представляющие собой разность поправок на угол подъема резь-
бы и контактные деформации. Применение этих поправок обяза-
тельно только тогда, когда поправка превышает 15% допуска на
средний диаметр (для крепежных резьб такое соотношение по-
правки и допуска встречаются редко).
Проволочки и ролики для измерения среднего диаметра
изготовляют трех типов: тип I — проволочки гладкие (рис. 123,
а), тип II — проволочки ступенчатые трех исполнений: А
(рис. 123,6), Б (рис. 123, в) и В— (рис. 123, а) и тип III — ро-
лики (рис. 123, 6).
202

Проволочки типа I применяют с колодками для их крепления.
Измерительная поверхность ступенчатых проволочек распола-
гается в их средней части. Верхняя часть проволочки снабжается
ушком для подвешивания на нитке к бирке. В комплекте из
трех проволочек две проволочки подвешиваются к одной бирке,
а третья проволочка —к другой. Расстояние от центра большого
отверстия бирки (точки подвеса бирки при измерении проволоч-
ками) до середины проволочки равно 80 мм.
Тип 1
для измерения среднего диа-
Рис. 123. Проволочки и ролики
метра резьбы
По точности изготовления проволочки выпускаются двух
классов: класс 0 — для измерения резьбовых калибров с допус-
ком среднего диаметра от 4 до 8 мкм и класс 1 —для измерения
резьбовых калибров и изделий с допуском среднего диаметра
свыше 8 мкм. Допускаемые отклонения проволочек и роликов
даны в табл. 16.
При измерении среднего диаметра резьбы на оптиметре про-
волочки подвешиваются за бирки на кронштейне, укрепленном
на пинольной трубке. При измерении используются плоские
ленточные наконечники.
Оптиметр устанавливают на нуль по блоку концевых мер,
размер которого равен Л13. При диаметре резьбы менее 60 мм
измеряемый объект закрепляют на столике оптиметра так, чтобы
ось .резьбы располагалась горизонтально и перпендикулярно к
линии измерения, а при диаметре резьбы свыше 60 лш — вер-
тикально. Процесс измерения аналогичен измерению на опти-
203

Таблица 16
Допускаемые отклонения размеров и формы рабочей части проволочек
и роликов (по ГОСТу 2475—62)
	Допускаемые отклонения в				МКМ	
Диаметр проволочек и роликов	диаметра		непрямолинейности образующей		овальности, огранки и конусообразности	
в мм	Классы точности					
	° 1	1 	1 0 1	• 1	1 0 1	1
До 0,103	±0,25	±0,50	2,0	2,5	0,5	0,8
0,118—1,441	±0,25	±0,50	1,5	2,0	0,5	0,8
1,553—4,773	±0,30	±0,60	1,0	1,5	0,6	1,0
5,176-8,767	±0,40	±0,80	1,0	1,5	0,8	1,5
10,353—26,231	±0,50	±1,00	1,0	1,5	1,0	2,0
метре гладких пробок. Отклонение показаний оптиметра от уста-
новленного нуля определяет отклонение среднего диаметра
резьбы от номинального размера.
При измерении всех упорных резьб и некоторых трапецеи-
дальных резьб с шагами 6 и 8 мм применение проволочек
наивыгоднейшего диаметра невозможно, так как они утопают
во впадинах резьбы. Поэтому приходится применять проволочки
больших диаметров, выступающие за пределы наружного диа-
метра резьбы, по крайней мере, на 0,03 мм. При этом следует
учитывать поправку на отклонение угла профиля резьбы.
Отклонение формы по среднему диаметру резьбы определяет-
ся по результатам измерений во взаимно перпендикулярных
направлениях и на концах резьбы.
При малой длине резьбы применяется измерение среднего
диаметра резьбы с помощью двух проволочек (рис. 122,6).
В этом случае для резьб с симметричным профилем средний
диаметр определяют по формуле
6^2 — Alg
2	6 2	8(Af-d0) ’
а
sin —
2
Измерение среднего диаметра резьбы на горизонтальном
оптиметре с помощью двух проволочек производят аналогично
измерению с тремя проволочками, только при обоих движениях
столика находят наибольшие показания и отсчет производят при
положении столика, при котором наибольшие показания совпа-
дают.
Измерение среднего диаметра резьбы производят также
микрометром с шаровыми вставками, предварительно установ-
ленным по аттестованной резьбовой пробке.
204

Средний диаметр резьбы диаметром свыше 100 мм обычно
измеряют на плите с помощью оптиметра или оптикатора на
стойке, устанавливаемой на той же плите (рис. 122,в). Для
исключения влияния эксцентричности наружного и среднего диа-
метров резьбы размер М1 определяют дважды в одном сечении с
поворотом объекта на 180° Средний диаметр резьбы в этом слу-
чае определяют по формуле
d2 = M1 + Mi'— d0( 1 +—L-\ + -L Sctg ——d,
I sin— I
\ 2 /
где All и M'— результаты измерений в первом и втором (после
поворота на 180°) положениях измеряемого
объекта;
d — наружный диаметр резьбы, измеренный с той
же точностью, что и размер Мх.
Измерение среднего диаметра резьбы с помощью микрометра
производят при установке его на стойке. Кронштейн для подве-
шивания проволочек обычно крепят к скобе микрометра. Изме-
ряемый объект держат в руках.
При измерении среднего диаметра многозаходной резьбы
проволочки следует закладывать во впадины одного захода
(средний диаметр каждого захода измеряют отдельно). Сред-
ний диаметр определяют по приведенным выше формулам для
однозаходной резьбы. В формулы следует подставлять значения
шага, а не хода многозаходной резьбы.
Погрешность измерения среднего диаметра резьбы на гори-
зонтальном оптиметре методом трех проволочек (с учетом
поправок) составляет ±1,5 — ±3,5 мкм в зависимости от диа-
метра резьбы, классов точности концевых мер и проволочек.
Погрешность измерения среднего диаметра с помощью микро-
метра составляет ±0,01 — ±0,015 мм при диаметрах до 50 мм.
Поверка проволочек и роликов заключается в поверке их
диаметров, овальности, прямолинейности образующих и огранки
измерительных поверхностей.
Поверку диаметров проволочек производят на горизонтальном
или вертикальном оптиметре не менее чем в трех сечениях и в
четырех направлениях в каждом сечении. Проволочки диамет-
ром до 0,170 мм включительно измеряют непосредственно по
шкале оптиметра (абсолютным методом). Проволочки диамет-
ром от 0,201 до 0,796 мм измеряют вместе с концевой мерой 0,5
или 1 мм, так как иначе невозможно установить оптиметр на
размер из-за отсутствия мер соответствующих размеров. Повер-
ку огранки проволочек производят в призме с углом при верши-
не 60° с помощью оптиметра. За величину огранки принимают
разность между наибольшими и наименьшими показаниями оп-
тиметра при повороте проволочки в призме на 360°
205

§ 4. ИЗМЕРЕНИЕ РЕЗЬБЫ НА МИКРОСКОПАХ
Инструментальный и универсальный микроскопы являются
одними из основных средств измерения резьб. Эти микроскопы
позволяют измерять все основные параметры наружной резьбы:
средний диаметр, наружный и внутренний диаметры, шаг, угол
профиля, прямолинейность и закругления профиля. На микро-
скопах проверяют резьбовые калибры, метчики, резьбовые фре-
зы и разные изделия с точной резьбой. Измерения резьбы могут
производиться проекционным методом в проходящем свете или по
методу осевого сечения при помощи измерительных ножей. Из-
мерения с ножами обеспечивают более высокую точность, так
как позволяют исключить искажение изображения профиля
резьбы, вызываемые влиянием угла подъема и дифракцией. Для
измерений с ножами обычно используются универсальные ми-
кроскопы.
При измерении деталей, устанавливаемых в центрах на
инструментальном микроскопе, необходимо установить ось
центров параллельно направлению продольного перемещения
стола. Установку производят по контрольному валику, входя-
щему в комплект принадлежностей к инструментальному микро-
скопу. Контрольный валик представляет собой точный цилиндр с
центровыми отверстиями и сквозным диаметральным отверстием
в середине валика. В этом отверстии по оси валика установлено
острие, служащее для наводки микроскопа на резкость.
Контрольный валик устанавливают в центрах микроскопа и
пунктирную линию наводят на образующую валика у одного ив
концов его. Затем стол микроскопа перемещают в продольном
направлении и проверяют совпадение той же пунктирной линии
окулярной сетки с образующей валика у другого конца его.
В случае несовпадения стол микроскопа повертывают в соответ-
ствующую сторону на небольшой угол и проверку повторяют.
После осуществления правильной установки оси центров поло-
жение стола фиксируют стопором. В центрах вместо валика
устанавливают проверяемое изделие и производят необходимые
измерения.
При измерении резьбы проекционным методом колонка ми-
кроскопа должна быть наклонена под углом ф подъема резьбы,
который определяют по формуле
ф°= 18,25—.
d2
Направление наклона колонки микроскопа изменяют на
обратное при переходе через ось на противоположную сторону
резьбы.
На практике часто вместо подсчета угла подъема резьбы на-
клоняют колонку микроскопа до получения одинаковой резкости
206

изображения левого и правого профиля резьбы, наблюдаемых
в микроскоп.
Диаметр отверстия диафрагмы выбирают по инструкции,
прилагаемой к микроскопу, в зависимости от среднего диаметра
резьбы.
Так как ось центров и ось вращения колонки микроскопа
взаимно пересекаются, то при наклоне микроскопа не наблю-
дается расфокусировки и потери резкости изображения.
При измерении шага резьбы точка пересечения линий окуляр-
ной сетки должна находиться на середине стороны профиля.
После совмещения пунктирной линии со стороной профиля про-
изводят первый отсчет по барабану продольного микровинта или
отсчетному микроскопу. Затем микровинтом перемещают стол
микроскопа на шаг или кратную ему величину, пока та же пунк-
тирная линия не совпадет с одноименной стороной профиля
соответствующего витка резьбы, и производят второй отсчет по
барабану продольного микровинта. Разность первого и второго
отсчетов определяет искомый размер.
При точных измерениях (например, при измерении резьбовых
калибров) стол микроскопа перемещают на величину, кратную
номинальному значению шага, путем установки между измери-
тельной поверхностью каретки и концом микровинта блока мер
соответствующего размера. Если после установки блока мер
пунктирная линия окулярной сетки не совпадет с соответствую-
щей стороной профиля резьбы, то их совмещают с помощью
продольного микровинта, по шкале которого определяют по-
грешность шага резьбы на измеряемом участке.
Вследствие неточной установки оси центров накладного
столика и перекоса резьбы относительно оси центровых отвер-
стий измерение шага может быть произведено в направлении,
непараллельном действительной оси резьбы, что может повлечь
за собой существенные погрешности. Исключение этих погреш-
ностей производят путем измерения шага резьбы по левым и
правым сторонам профиля.
За результат измерения шага резьбы на длине L принимают
среднее арифметическое из двух измерений (рис. 124, а):
д__~h
~~	2
Из рис. 124, а следует, что если при измерении шага по одной
паре сторон профиля резьбы погрешность получается положи-
тельной (измеренное значение шага больше действительного),
то при измерении по обратным сторонам профиля погрешность
получается отрицательной. При малых углах перекоса осп резь-
бы эти погрешности взаимно компенсируются.
При проверке шага резьбовых калибров номинальным диа-
метром менее 3 мм измерения производят по левым и правьш
сторонам профиля с двух сторон: со стороны, обращенной к кон-
207

тролеру, и с противоположной стороны калибра. За результат
измерения принимают среднее арифметическое из четырех значе-

ний, полученных при измерении:
j _	~4~ ^4
~	4
Такой метод измерения шага
позволяет компенсировать не
только погрешности от перекоса
оси резьбы в горизонтальной пло-
скости, но также и от ее перекоса
в вертикальной плоскости. По-
следний вид перекоса вызывает
заметные погрешности только при
измерении резьб малого диамет-
ра.
При измерении среднего диа-
метра пунктирную линию окуляр-
ной головки совмещают со сторо-
ной профиля резьбы (рис. 124, б)
Рис. 124. Измерение резьбы на микроскопе
и производят первый отсчет по барабану поперечного микровин-
та. Затем поперечную каретку передвигают до появления в поле
зрения противоположного параллельного профиля, наклоняют
стойку микроскопа на тот же угол в другую сторону. После со-
вмещения той же линии окулярной сетки с профилем резьбы
производят второй отсчет. Разность отсчетов дает размер сред-
него диаметра. Чтобы исключить погрешности измерения от
208

перекоса оси проверяемой резьбы, измерения производят по
обеим сторонам профиля и за действительное значение среднего
диаметра резьбы принимают среднее арифметическое из резуль-
татов измерений
J __ ^214~ ^22
2	2
При измерении половины угла профиля (рис. 124, в)
горизонтальную пунктирную линию совмещают с профилем
резьбы и производят отсчет по угломерной шкале, который дает
непосредственно половину угла профиля или угол, дополняю-
щий половину угла профиля до 360°
Погрешности от несовпадения оси резьбы с продольным
направлением измерения исключают путем измерения каждой
половины угла профиля с противоположных сторон относительно
оси резьбы.
Действительные значения половин угла профиля определяют
по формулам
СХ2	«3	<*4
осл _ 2	2 . ап __ 2	2
~~	2	’ "I””’	2
Эти углы характеризуют не только угол профиля резьбы, но
и его положение относительно оси резьбы.
Для резьб с симметричным профилем под погрешностью
половины угла профиля понимают среднее арифметическое
абсолютных величин погрешностей обеих половин угла профиля
резьбы, т. е.
^л
2
2
2
2
Для резьб с несимметричным профилем погрешности углов
наклона левой и правой образующих профиля резьбы определя-
ют независимо одну от другой.
При точных измерениях резьб с большим углом подъема
учитывается поправка на уменьшение угла профиля резьбы
вследствие наклона микроскопа (угол измеряется не в плоскости
осевого сечения, а в нормальном сечении нитки резьбы).
Описанные измерения элементов резьбы могут производиться
также с применением профильной окулярной головки. Однако
вследствие большей толщины линии на контурах профильных
головок измерения менее точны. Профильные головки в боль-
шинстве случаев применяются для контроля резьбонарезного
инструмента и резьбовых изделий.
Точные измерения параметров резьбы производят на уни-
версальных микроскопах с применением измерительных ножей
по методу осевого сечения.
14 Заказ 375	209

Измерительные ножи (рис. 125) имеют доведенные строго
прямолинейные лезвия, параллельно которым на верхних плос-
костях ножей нанесен тонкий штрих. Наибольшим распростра-
нением пользуются нормальные резьбовые ножи — правые и
левые — с рабочим размером (расстояние от лезвия до штриха)
левый Правый Прямой
Рис. 125. Измерительные ножи
0,3 мм для измерения резьбы с шагом от 0,5 до 1,5 мм и с раз-
мером 0,9 мм для измерения резьбы с шагом свыше 1,5 мм. Для
измерения гладких цилиндров и конусов применяют прямые
ножи.
Измерительные ножи устанавливают на каретке универсаль-
ного микроскопа на специальных приспособлениях с пружинны-
ми прижимами. При этом лезвие ножа оказывается на уровне
осевого сечения изделия, установленного в центрах. Измеритель-
210

ные ножи придвигают лезвиями вплотную к изделию без про-
света. Соответствующую боковую пунктирную линию окулярной
сетки совмещают с изображением штриха ножа; при этом цен-
тральная пунктирная линия должна расположиться над лезвием
ножа (расстояние боковых пунктирных линий окулярной голов-
ки соответствует рабочим размерам ножа, т. е. 0,3 и 0,9 мм).
Таким образом совмещение центральной пунктирной линии не-
посредственно с контуром изделия заменяется совмещением
соответствующей боковой линии окулярной головки со штрихом
ножа, что обеспечивает точное положение центральной линии над
контуром изделия.
Перекрестье нитей должно приходиться на середине стороны
профиля резьбы. В остальном измерения с помощью ножей ана-
логичны измерениям проекционным методом.
При измерении параметров резьбы по правым сторонам
профиля резьбы пользуются правыми ножами, а по левым сторо-
нам профиля — левыми ножами. При измерении среднего диа-
метра резьбы пользуются двумя одинаковыми ножами, устанав-
ливаемыми к диаметрально противоположным профилям резьбы,
или одним ножом, переставляемым с одного места на другое.
При наличии погрешности S/ рабочего размера ножа рекомен-
дуется пользоваться одним ножом, внося в результаты измере-
ний поправку:
sin--
2
При измерении шага следует пользоваться одним ножом,
переставляемым с одного профиля к другому, так как в этом
случае на результат измерения не влияет погрешность рабочего
размера ножа.
С помощью ножей можно измерять только чисто шлифован-
ные и доведенные изделия. Повреждение и износ лезвия ножа
могут быть причиной существенных погрешностей измерения.
Поэтому нож следует подводить к изделию в направлении, пер-
пендикулярном к лезвию ножа. Перемещать придвинутый к
изделию нож без его отвода, а также поворачивать или пере-
мещать изделие при придвинутых ножах не допускается.
Погрешность измерения половины угла профиля на инстру-
ментальном и универсальном микроскопах при длине образую-
щей профиля резьбы / > 0,5 мм при измерении без ножей равна
± (3 + —) мин, а с ножами ± (2 + —-) мин.
Для измерения среднего диаметра трапецеидальной и упор-
ной резьб на универсальном микроскопе применяют шаровые
наконечники (рис. 126). Диаметры шариков должны быть воз-
можно ближе к наивыгоднейшим диаметрам проволочек (для
стандартных упорных резьб этот диаметр равен 0,541 S). Диаф-
14*	211

рагма микроскопа устанавливается так, чтобы диаметр шарика,
измеренный проекционным методом, не отличался более чем на
0,002 мм от результатов измерения контактным методом. Шари-
ки вводят в противоположные впадины резьбы до плотного
контакта с обеими сторонами профилей резьбы и измеряют рас-
стояние N между шариками. Средний диаметр определяют по
формулам для измерения соответствующих резьб по методу
трех проволочек, заменяя в формулах
Мз на N + 2d0.
Шаровые наконечники применяют
также при измерении шага прямо-
угольных, упорных и трапецеидальных
резьб, у которых из-за большого угла
подъема стороны профиля не могут
быть отфокусированы с необходимой
четкостью.
§ 5. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ
ВНУТРЕННИХ РЕЗЬБ
Измерение отдельных параметров
внутренних резьб связано со значи-
тельными трудностями, а у резьб ма-
лого диаметра практически вообще не-
возможно.
Для измерения среднего диаметра
Рис. 126. Шариковые нако-
нечники для измерения
резьбы на микроскопе
внутренних резьб преимущественно
применяются шаровые наконечники наивыгоднейшего диаметра.
На рис. 127 показан индикаторный нутромер с шаровыми нако-
нечниками для измерения среднего диаметра резьбы. Этот при-
бор имеет сменные направляющие резьбовые пробки 4У обычно
выполняемые по размерам проходного калибра, с шаровыми
вставками 3. После ввертывания резьбовой пробки в измеряе-
мую резьбу коническая игла 2 раздвигает вставки и индикатор 1
показывает отклонение среднего диаметра. Установку на размер
производят по аттестованному резьбовому кольцу.
Для измерения среднего диаметра резьб в диапазоне диа-
метров 72—600 мм применяют микрометрические нутромеры с
резьбовыми вставками. Установку нутромеров на размер произ-
водят также по аттестованному резьбовому кольцу. Погрешно-
сти измерения несколько больше, чем при измерении микромет-
ром со вставками. Значительное повышение точности измерения
среднего диаметра достигается в случае применения на микро-
метрическом нутромере шаровых вставок наивыгоднейшего
диаметра. Недостатком шаровых вставок является их сравни-
тельно быстрый износ.
На производстве часто применяют индикаторные приборы с
раздвижными резьбовыми пробками (рис. 128).
-212

Прибор имеет подвижную 3 и неподвижную 4 резьбовые губ-
ки, представляющие собой части проходного резьбового калиб-
ра. Неподвижная губка закреплена винтом на сухаре 5, а.
подвижная — на рамке 2, перемещение которой показывает ин-
дикатор 1 с ценой деления 0,01 мм. Постоянное измерительное
усилие создается пружиной 6. Губки сводят вместе арретиром 7,
Рис. 127. Прибор для измере-
ния внутренней резьбы
Рис. 128. Индикаторный прибор
с раздвижным калибром
после чего проверяемую деталь с резьбой надевают на раздвиж-
ной калибр свободно без навинчивания. Прибор настраивают по
калибру-кольцу. Возможна настройка по микрометру с прово-
лочками. Прибор позволяет проверять резьбы от Мб до М18.
Для перехода на проверку другой резьбы необходимо сменить
губки и произвести новую настройку.
Недостатком приборов с раздвижными резьбовыми калибра-
ми является нарушение принципа контроля резьбы предельными
калибрами ПР и НЕ. В связи с этим для обеспечения взаимоза-
меняемости необходимо сокращение допуска на средний диаметр
со стороны верхнего предела.
Точное измерение среднего диаметра резьбовых калибров-
колец диаметром свыше 18 мм может производиться на горизон-
тальном оптиметре с приспособлением для внутренних измере-
213

ний, оснащенных шаровыми наконечниками наивыгоднейшего
диаметра.
Установку оптиметра на размер производят по блоку конце-
вых мер с притертыми по краям специальными боковиками,
снабженными треугольными пазами с углом профиля резьбы.
Измеряемое кольцо устанавливают на столе оптиметра так, что-
бы ось резьбы была горизонтальна.
Шаг, средний диаметр и угол профиля могут быть измерены
бесконтактным оптическим методом с помощью микроскопа
ИЗК-59 для измерения внутренних резьб, основанного на методе
светового сечения и являющегося дополнительным приспособле-
нием к универсальному микроскопу УИМ-21.
Погрешности измерения на этом микроскопе составляют:
шага ±0,002 мм, среднего диаметра ±0,003 мм, а половины уг-
ла профиля ± 1 О'
Шаг и половина угла профиля внутренней резьбы могут быть
определены на основании измерения оттиска или отливки с про-
веряемой резьбы.
Свинцовые оттиски снимают с измеряемой резьбы с помощью
специальной струбцинки, которой кусок свинца вдавливается в
резьбу до получения на нем отпечатка профиля нескольких
соседних ниток.
Материалом для получения отливок служит 2%-ный водный
раствор двухромовокислого калия, к которому перед заливкой
прибавляют равное по объему количество химически чистого
гипса. Стрела отливки должна составлять приблизительно Vs
часть диаметра кольца. Отливка быстро затвердевает и может
извлекаться через 10—15 мин после заливки. Применяют также
металлические отливки из сплава Вуда или медной амальгамы.
Оттиски и отливки измеряют по половине угла профиля и
шагу резьбы на инструментальном или универсальном микро-
скопах.
Шаг внутренних резьб большого диаметра может измеряться
с помощью накладных индикаторных шагомеров, оснащенных
шаровыми измерительными наконечниками.

Глава XI
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ И КОНУСОВ
В качестве единицы измерения углов Международной систе-
мой единиц (СИ) принят радиан — угол между двумя радиуса-
ми круга, вырезающими на его окружности дугу, длина которой
равна радиусу.
Измерение углов в радианах на практике связано с значи-
тельными трудностями, так как ни один из современных угло-
мерных приборов не имеет градуировки в радианах.
В машиностроении для угловых измерений в основном при-
меняются внесистемные единицы: градус, минута и секунда. Эти
единицы связаны между собой следующими соотношениями:
1 рад = 57°17'45" = 206 265";
1° = -А рад = 1,745329-10~2 рад-
1' = -^-рад = 2,908882-1 (Г4 рад;
10800
1" =—— рад = 4,848137-10-6 рад.
648 000
Кроме того, при измерении конусов углы при их вершинах
характеризуются конусностью k — отношением разности диа-
метров в двух поперечных сечениях конуса к расстоянию между
ними:
г D—d п,
k = —— = 2 tg а.
Численно конусность равна удвоенному тангенсу половины
угла при вершине конуса.
Угол наклона плоскостей обычно определяется уклоном, чи-
сленно равным тангенсу угла наклона. Угол образующей конуса
по отношению к его оси равен половине конусности.
Малые значения уклонов часто указывают в микрометрах на
,100 мм длины, в промилле или миллиметрах на метр длины. На-
пример, в мм!м указывается цена деления уровней. Пересчет
215

уклонов в угол обычно производится по приближенной зависи-
мости: уклон 0,01 мм!м (или 1 л4/сж/100 мм) соответствует углу
наклона в 2" (погрешность подсчета угла по этой зависимости
составляет —3%).
В машиностроении в зависимости от используемых средств
и методов различают три основных способа измерения углов:
1.	Сравнительный метод измерения углов с помощью жест-
ких угловых мер. При этом измерении определяется отклонение
измеряемого угла от угла. меры.
2.	Абсолютный гониометрический метод измерения углов, при
котором измеряемый угол определяется непосредственно по уг-
ломерной шкале прибора.
3.	Косвенный тригонометрический метод: угол определяется
расчетным путем по результатам измерения линейных размеров
(катетов, гипотенузы), связанных с измеряемым углом тригоно-
метрической функцией (синусом или тангенсом).
Сравнительный метод измерения углов обычно сочетается с
косвенным тригонометрическим методом, последним определяет-
ся разница сравниваемых углов в линейных величинах на опре-
деленной длине стороны угла.
§ 1. ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ УГЛОВЫЕ МЕРЫ
Угловые меры (рис. 129) выполняются в виде прямых призм
и предназначаются для хранения и передачи единицы плоского
угла, для поверки и градуировки угломерных приборов и угло-
вых шаблонов, а также для контроля углов изделий.
ГОСТ 2875—62 предусматривает выпуск следующих типов и
размеров угловых мер:
тип I—угловые плитки с одним рабочим углом со срезан-
ной вершиной;
тип II —угловые плитки с одним рабочим углом остроуголь-
ные;
тип III —угловые плитки с четырьмя рабочими углами (углы
этих плиток подобраны так, чтобы две стороны были парал-
лельны) ;
тип IV — шестигранная призма с неравномерным угловым
шагом;
тип V — многогранные призмы с равномерным угловым ша-
гом с числом граней 8 и 12.
Номинальные размеры рабочих углов мер каждого типа ука-
заны в табл. 17
Рабочие углы угловых плиток (мер типов I, II и III) образу-
ются соседними измерительными поверхностями меры.
Рабочими углами многогранных призм являются централь-
ные углы, образованные нормалями к измерительным поверх-
ностям. У многогранных призм используются как углы между
нормалями к соседним измерительным поверхностям, так и
216

углы между нормалями к любым измерительным поверхностям
(суммарные рабочие углы). Призмы предназначены для повер-
ки оптических делительных головок и гониометров и в блоки с
другими угловыми мерами не собираются.
Тип ]_у
Тип У
Рис. 129. Угловые меры
Таблица 17
Номинальные размеры рабочих углов мер (по ГОСТу 2875—62)
Тип мер	Рабочие углы или интервал рабочих углов мер	Гра- дация	Тип мер	Рабочие углы или интервал рабочих углов мер	Гра- дация
I	1 '—29' 1°—9°	2' 1°	III	90°—90°—90°—90° 89° 10'— 89°20' — 90° 50' — 90°40' 89° 30'—8 9° 40'—90°30'— 90°20' 89° 50'—89° 59'—90° 10' — 90°01' 89°59'30"—89°59'45"— 90°00'30"—90°00'15"	—
II	о —о — ою о О о о о О <© LO LO Ю 77777 о о О О *• О Ю ЮШ О о 1-0	1° 10' 1' 15" 15°10'			
III	80°—81 °—100°—99° 82°—83°—98°—97° 84°—85°—96°—95° 86°—87°—94°—93° 88°—89°—92°—91 0	—	IV	59°20'; 118°40'; 180°	—
			V-8 V—12	45°—180° 30°—180°	45° 30°
217

Угловые плитки комплектуются в наборы и могут применять-
ся как по отдельности, так и блоками по несколько плиток. Из-
мерительные поверхности плиток обладают свойством притирае-
мости. Однако для большей надежности крепление блоков пли-
ток производят с помощью специальных державок (рис. 130).
Соединение плиток производят винтами и клиновыми штифта-
ми, пропускаемыми через отверстия державки и плитки. Дер-
жавка, показанная на рис. 130, а, служит для соединения двух
угловых плиток, а державка, показанная на рис. 130, б, позволя-
ет соединять сразу три плитки.
Державка со специальной лекальной линейкой (рис. 130, в)
обеспечивает возможность получения дополнительных углов.
Проверку углов с помощью угловых плиток обычно произво-
дят на просвет. В зависимости от допуска проверяемого угла и
имеющегося в распоряжении контролера набора угловых плиток
проверку производят с помощью одной плитки либо блока пли-
ток, как нормальным угловым шаблоном, или двумя плитками,
либо блоками, соответствующими предельным размерам прове-
ряемого угла и используемыми как предельный угловой шаблон.
Погрешности метода измерения углов непосредственно плитка-
ми зависят от протяженности и прямолинейности сторон прове-
ряемого угла, освещенности, погрешности (класса точности)
применяемых плиток и квалификации контролера. При благо-
приятных условиях измерения погрешность без учета погрешно-
сти плиток не превышает 15"
Угловые меры выпускаются трех классов точности: 0, 1 и 2.
Допускаемые отклонения рабочих углов, неплоскостности и рас-
положения измерительных поверхностей указаны в табл. 18.
218

Таблица 18
Допускаемые отклонения угловых мер (по ГОСТу 2875—62)
Параметр	Допускаемые отклонения для классов		
	0	1 1 2	
Рабочие углы мер типов I; II и III	±3"	±10"	±30"
Рабочие углы мер типов IV и V Неплоскостнссть измерительных поверхностей в	±5"	±10"	±30"
мкм .		 Неперпендикулярность измерительных поверхно-	0,1	0,15	0,3
стей к нижнему основанию меры	±30'	±60"	±120"
Пирамидальность угловых мер	10"	40"	40"
Неперпендикулярность измерительной поверхности к нижне-
му основанию меры определяется отклонением угла от 90° в се-
чении, перпендикулярном указанным поверхностям. Нижним ос-
нованием угловых мер считается основание, свободное от знаков
маркировки.
Под пирамидалыюстью угловых плиток типа I и II понимает-
ся угол между измерительными поверхностями угловой меры,
измеренной в плоскости, перпендикулярной к одной из этих по-
верхностей и к нижнему основанию меры.
Под пирамидальностью многогранных призм и плиток ти-
па III понимается отклонение от параллельности любой измери-
тельной поверхности и ребра, образованного двумя любыми
другими измерительными поверхностями.
Поверку рабочих углов мер класса 0 и многогранных призм
всех классов точности производят на оптических приборах-го-
ниометрах абсолютным методом.
Поверку угловых плиток 1-го и 2-го классов производят от-
носительным методом путем сличения с аттестованными в орга-
нах Комитета наборами образцовых угловых мер более высоко-
го класса (разряда) точности или абсолютным методом на го-
ниометрах. Образцовые угловые меры в зависимости от
предельной погрешности определения действительного значения
углов могут относиться к разряду 1, 2, 3 или 4 с допускаемыми
предельными погрешностями соответственно ±0,5", ±1", ±3"
и ±6"
Схемы поверок угловых плиток показаны на рис. 131. При
поверке плиток с одним рабочим углом притирают поверяемую
и аттестованную плитки с равными номинальными углами, как
показано на рис. 131, а (рабочие углы направлены в противопо-
ложные стороны). Притертые плитки устанавливают на ребри-
стом столе вертикальной стойки и с помощью оптиметра или
микрокатора определяют разность по концам блока в положе-
ниях наконечника I и II.
219

Отклонение угла поверяемой плитки в секундах определяют
по формуле
л & 6^ , А
оа = —•------НЛа,
I 10С0
где 6/г— разность показаний прибора на концах плитки в мкм\
I — расстояние между точками измерений ( — 68 мм)',
& = 2,06-105— коэффициент перевода радианов в секунды
(число секунд в одном радиане);
Да — погрешность рабочего угла исходной угловой плитки
в сек (берется с учетом знака отклонения).
Рис. 131. Поверка угловых мер
После подстановки значений k и / получим
Sa = 3S/i + Да.
Для того чтобы знак отклонения угла плитки совпадал со
знаком разности показаний прибора, первое измерение следует
производить в точке, противоположной вершине поверяемого
угла, и из него вычесть отклонение, измеренное у вершины.
Угловые плитки с четырьмя рабочими углами поверяются на
вертикальном оптиметре со специальным приспособлением
(рис. 131, б). Исходная и поверяемая плитки притираются друг
к другу в таком положении, при котором их дополнительные
углы примыкают один к другому, т. е. a + р = 180° Блок пли-
ток закрепляют на планке 1. Регулируя угол наклона планки 1
винтом 2, добиваются, чтобы показания прибора на исходной
мере в обоих положениях были одинаковыми. Тогда разность
показаний прибора на концах верхней измерительной поверх-
ности поверяемой плитки будет пропорциональна отклонению
суммы углов a + р от 180° Отклонение угла поверяемой плитки
определяется по приведенной выше формуле.
220

§ 2. УГОЛЬНИКИ
Поверочные угольники служат для проверки и разметки пря-
мых углов, контроля перпендикулярности расположения деталей
при монтаже различного оборудования и для проверки точности
станков.
Поверочные угольники (рис. 132) выпускаются по ГОСТу
3749—65 шести типов: УЛ—лекальные плитки; УЛП — лекаль-
ные угольники плоские; УЛШ — лекальные угольники с широ-
ким основанием; УЛЦ — лекальные угольники цилиндрические;
УП — слесарные угольники плоские; УШ — слесарные угольни-
ки с широким основанием.
Измерительные поверхности лекальных угольников типов УЛ,
УЛП и УЛШ закругляются по радиусу 0,2 ± 0,1 мм для улуч-
шения видимости просвета.
Типоразмеры и классы точности выпускаемых угольников
указаны в табл. 19.
Таблица 19
Типоразмеры и классы точности угольников (по ГОСТу 3749—65)
Размеры сторон угольников в мм HxD или HxL	Типы		угольников		Размеры сторон угольников в мм HXD или HxL	Типы угольников			
		УЛП, УЛШ	с >>	а >>				С	а
60X40	+	+	+	+	630X400					—	+
100X60	+	+	+	+	1000x630	—	—	—	+
160X100	+	+	+	+	1600x 1000	—	—	—	+
250X160		+		+					
									
400X250	—		+	+	Классы точности	0,1	0,1	1.2(3)	0,1,2(3)
Примечание. Производство угольников, отмеченных знаком «—», не предусматри-
вается стандартом, а знаком «-j-» — предусматривается.
221

Угольники типа УЛЦ выпускаются следующих размеров
(Н X D в мм): 160 X 80; 250 X 100; 400 X 125 и 630 X 160. До-
пускаемые отклонения от перпендикулярности измерительных
поверхностей к опорным вычисляют по формуле
<5 = ±k ( — + 2 мкм,
\100	)
где Н — высота угольника в мм:
k — коэффициент, значения которого для классов точности
0,1 и 2 соответственно равны 1, 2 и 5.
Для угольников типов УП и УШ, находящихся в эксплуата-
ции, ГОСТ 12369—66 устанавливает класс точности 3 с допуска-
емыми отклонениями в два раза большими, чем у угольников
класса 2.
Угольники изготавливаются из стали X по ГОСТу 5950—63,
стали ШХ15 по ГОСТу 801—60 и стали У8А по ГОСТу 1435—54.
Твердость рабочих поверхностей лекальных угольников должна
быть не ниже HV 655, а слесарных HV 580 по ГОСТу 2999—59.
Поверка угольников должна производиться в соответствии с
ГОСТом 12369—66 — «Угольники поверочные 90° Методы и
средства поверки».
Прямолинейность измерительных поверхностей лекальных
угольников проверяют специальным контрольным бруском, не-
плоскостность которого не должна превышать 0,2 мкм на 100 мм
длины. Неплоскостность опорных поверхностей лекальных и сле-
сарных угольников класса точности 0 проверяют плоскими стек-
лянными пластинами 2-го класса. Если длина контролируемой
поверхности превышает диаметр пластины, то проверку ведут
по участкам, при этом величина допускаемой неплоскостности
для каждого отдельного участка должна быть в п2 раз меньше,
чем допускаемое отклонение всей поверхности (п — число участ-
ков на длине контролируемой поверхности). Остальные уголь-
ники проверяют лекальными линейками.
Перпендикулярность наружных измерительных поверхностей
к опорным проверяют на приспособлении (рис. 133, а и б) пу-
тем сличения с образцовым угольником.
Аттестацию образцовых угольников типа УЛЦ производят
на этом же приспособлении с измерительной головкой с ценой
деления 0,001 мм. На измерительной головке устанавливают
ориентированный горизонтально ленточный наконечник. Атте-
стуемый угольник устанавливают на плите и прижимают к упо-
ру. Измерительный наконечник должен касаться измерительной
поверхности угольника на расстоянии 2—3 мм от верхнего края.
Прижимая угольник к упору последовательно точками 1, 2, 3 и
4, производят отсчеты а2, а3 и а4, соответственно. Если бы
измерительная головка была предварительно установлена на
нуль по идеальному угольнику, то эти отсчеты непосредственно
показали бы отклонение соответствующих углов. Произвольная
222

установка измерительной головки приводит к смещению на-
стройки на неизвестную нам величину с. Следовательно, каж-
дый отсчет представляет собой алгебраическую сумму отклоне-
Рис. 133. Поверка угольников
ния угла А и случайного значения с установки измерительной
головки. Таким образом
01 = 4, +с; а8 = Д3 + с;
а2 = Д24-с; а4 = Д4Н-с.
Суммируя эти четыре равенства, получим
tfi + #2+a3 4~a4=:^i + ^2 + ^3”bz\ + 4£-
Но сумма отклонений четырех углов четырехугольника (осе-
вого сечения цилиндрического угольника) всегда равна нулю,
т. е.
+ ^2 + ^з + ^4 = О-
Следовательно,
с =	д4 __ 1	$
“	4	4
Подставляя найденное значение с в первые четыре равенст-
ва, получим
Д1 — c?i	—	Д3 =
Д2 = а2-—	Д4 = ^4—— 2az.
4	4
Положительный результат показывает, что отклонение на-
правлено в сторону увеличения рабочего угла, отрицательный —
в сторону уменьшения.
223

Проверка проводится в трех диаметральных сечениях уголь-
ника. Угольник считается годным, если ни одно отклонение не
превышает допускаемого значения.
Образцовый угольник типа УЛЦ может быть заменен образ-
цовым плоским угольником-квадратом, аттестованным анало-
гичным образом.
Поверка угольников по образцовому производится следую-
щим образом. Образцовый угольник прижимают к упору и про-
изводят отсчет Ь\ по шкале измерительной головки (рис. 133, а).
Затем к упору прижимают поверяемый угольник (рис. 133, б)
и производят второй отсчет Ь2. Отклонение от перпендикулярно-
сти А определяют с учетом знаков по формуле
A = fe2—&1 + z'G
где До — отклонение от перпендикулярности образцового уголь-
ника.
Отклонение от перпендикулярности внутренних углов уголь-
ников определяют непосредственно по образцовому угольнику
«на просвет». Величина отклонения определяется сличением с
«образцом просвета».
Неперпендикулярность измерительных поверхностей к опор-
ным может быть проверена без образцового угольника на спе-
циальном приборе (рис. 134, а). Вертикальная колонка 3
(рис. 134, а) прибора жестко закреплена на плите 5. По колонке
могут перемещаться и фиксироваться два кронштейна 2 и 6.
В кронштейне 6 закреплен двусторонний упор 7 с цилиндриче-
ской поверхностью торцов.
224

В направляющих кронштейна 2 установлен измерительный
стержень 1 с ленточными наконечниками на концах (измери-
тельные поверхности наконечников расположены параллельно
образующим упоров). Длины измерительного стержня 1 с нако-
нечниками и упора 7 должны быть одинаковы. Измерительный
стержень подпружинен в осевом направлении. Поворотом го-
ловки 4 направление действия пружины может изменяться на
обратное. При поверке наружного угла угольников кронштейн 6
опускается вниз до упора и закрепляется в этом положении.
Кронштейн 2 устанавливается и закрепляется на колонке так,
чтобы наконечник касался длинной стороны угольника на рас-
стоянии 2—3 мм от ее конца. Поверяемый угольник прижимают
к упору нижнего кронштейна в положении / и отсчитывают по-
казания измерительной головки. Затем угольник переставляют
в положение II, переключают направление измерительного уси-
лия и производят второй отсчет по шкале измерительной голов-
ки. Отклонение от перпендикулярности определяют как полураз-
ность полученных отсчетов.
Поверку внутренних углов угольников производят при уста-
новке кронштейна с упором вверху, а кронштейна с индикато-
ром— внизу (рис. 134, б). Поверяемый угольник устанавливают
внутренней опорной поверхностью на кронштейн с упором по-
следовательно в положения I и II.
§ 3. УГЛОМЕРЫ
В машиностроении для измерения углов деталей применяют
угломеры с нониусом по ГОСТу 5378—66 типов УН для изме-
рения наружных и внутренних углов (рис. 135) и типа УМ —
для измерения наружных углов (рис. 136). Менее распростра-
нены оптические угломеры типа УО, выпускаемые по ГОСТу
11197—65.
Угломер типа УН (рис. 135) состоит из основания 1 с гра-
дусной шкалой, на которой закреплена линейка 2. По основанию
перемещается сектор 4 с нониусом 9 и стопором 3. К сектору
съемной державкой 8 крепится угольник 5, к которому анало-
гичной державкой 7 присоединяется съемная линейка 6. В та-
ком виде угломер позволяет измерять углы от 0 до 50° Для из-
мерения углов в диапазоне от 50 до 140° угольник 5 снимается
и вместо него в державку 8 вставляется линейка 6. При изме-
рении углов от 140 до 230° в державку 8 устанавливается уголь-
ник 5 со снятой державкой 7 и без линейки. Измерение углов
от 230 до 320° производится без линейки и угольника при сня-
той державке 8. Таким образом предел измерения угломером
равен 0—320° Углы, измеряемые угломером в пределах от 0 до
180° (см. рис. 135), принято называть наружными, а углы свыше
180°—внутренними, причем их отсчет также ведется от 0 до
180° Поэтому пределы измерения угломера типа УН часто
15 Заказ 375	225

Од Otfl

Рис, 135, Угломер для углов от 0 до 320е

Рис, 136. Угломер для углов от 0 до 180е

указывают раздельно для наружных углов 0—180° и для внут-
ренних углов 40—180°.
Угломер типа УМ (рис. 136) также состоит из основания 4 с
закрепленной на нем линейкой 3. Подвижная линейка 1 вра-
щается на оси вместе с нониусом 6, снабженным узлом микро-
подачи 5. На подвижной линейке с помощью державки может
закрепляться угольник 2. Угломер позволяет измерять наруж-
ные углы от 0 до 180° Измерение углов от 0 до 90° производится
при установленном угольнике 2, а углов свыше 90° — без уголь-
ника. В последнем случае к отсчету по шкале угломера следует
прибавлять 90° Угломер типа УМ позволяет производить раз-
меточные работы на плоскости.
Угломеры обоих типов выпускаются с величиной отсчета по
нониусу в 2' и 5' Отсчет по угловому нониусу производят ана-
логично отсчету.по нониусу штангенинструмента: число минут
определяют по штриху нониуса, совпавшему со штрихом основ-
ной шкалы.
Расчет углового нониуса производят аналогично расчету ли-
нейного нониуса для штангенинструментов. Например, число
делений угловых нониусов с величиной отсчета 2х и 5х будет
равно
а 10	60'	60' 1О
п2 =— = — =— = 30; п5 =— =12.
2 с 2'	2'	5	5'
Интервалы делений нониусов будут сооветственно равны
при у = 1
Ь2 = а—с= 1°—2' = 58х;
при у = 2
&5 = 2-1° —5х = 1°55'.
Полный угол нониусов составит
/2 = (у/г— 1)« = (30— 1). 1° = 29°; Z5 = (2-12— 1). 1° = 23°
На рис. 137 показан оптический угломер типа УО, предна-
значенный для измерения контактным методом углов от 0 до
180° между двумя плоскостями или между плоскостью и обра-
зующей цилиндра.
Угломер имеет цилиндрический корпус, с которым жестко
скреплена линейка 6 со сквозным продольным пазом. Сменная
линейка 1 может поворачиваться относительно линейки 6 и пе-
ремещаться в продольном направлении. При больших углах по-
ворота конец линейки 1 входит в паз линейки 6. На верхней
крышке 3 установлена отсчетная лупа 5 с увеличением 16х. Ли-
нейка 1 может быть зафиксирована в продольном направлении
поворотом рычага 2. Установленный угол линейки 1 фиксирует-
ся поворотом накатанного кольца 4. Прилагаемая к угломеру
15*	227

съемная подставка 8 имеет плоскую и призматическую рабочие
поверхности. Подставка фиксируется винтом 7.
Шкала угломера нанесена на стеклянной пластине 9 и состо-
ит из четырех секторов по 90°, с ценой деления 1°, оцифрован-
ных от 0 до 90° через 2°
На стекле 10 нанесены прямая и обратная минутные шкалы
с ценой деления 5' В поле зрения лупы 5 одновременно видны
обе минутные шкалы и часть градусной шкалы, освещенных че-
рез стекло 10. Отсчет целого числа градусов производится по
делению шкалы, находящемуся в пределах минутной шкалы,
Рис. 137. Оптический угло-
мер
отсчет минут производится по минутной шкале относительно
штриха градусной шкалы. На рис. 137 отсчет равен 88° 30х
При измерении углов отпускают зажимное кольцо 4 и при-
жимают рабочие грани линеек к плоскостям, образующим из-
меряемый угол, после чего кольцом 4 фиксируют установленный
угол и производят отсчет в лупу 5.
Основными источниками погрешностей угломеров являются
погрешности шкал, эксцентриситет шкал и отклонения от плос-
костности и прямолинейности измерительных поверхностей уг-
ломера.
Поверку угломеров производят в соответствии с ГОСТом
13006—67 при углах: 0°, 15° 10', 30° 20х, 45° 30х, 50°, 60° 40х.
75° 50' и 90°
Точность показаний угломеров поверяют по отдельным угло-
вым мерам разряда 4 или класса 2 (или с блоками, составлен-
ными из угловых мер разряда 3 или класса 1). При поверке из-
мерительные поверхности линеек совмещают без просвета с из-
мерительными поверхностями угловых мер.
Погрешности показаний угломеров типов УН и УМ не долж-
ны превышать величины отсчета по нониусу, т. е. 2х или 5х.
228

Погрешность показаний оптических угломеров с ценой деления 5Л
не должна превышать 2,5х при поверке без подставки и 5х при по-
верке с подставкой.
§ 4. ГОНИОМЕТРЫ
Гониометрами называют оптические приборы для измерения
углов между плоскими полированными гранями деталей и кри-
сталлов, а также для измерения показателей преломления и
дисперсии прозрачных
материалов.
Измерение на гонио-
метрах производят путем
сравнения измеряемого
угла с точно градуирован-
ным лимбом (круговой
шкалой). Сравнение осу-
ществляется с применени-
ем коллиматоров и зри-
рельных труб или авто-
коллиматоров и отсчет-
ных устройств.
Гониометры (гониомет-
ры-спектрометры) выпус-
каются по ГОСТу 10021 —
62 типов ГС-30, ГС-10,
ГС-15, ГС-2 и ГС-1 (чис-
ла в обозначениях типов
показывают допустимую
погрешность измерения
углов в сек).
Основными источниками
Рис. 138. Схема возникновения по-
грешности от эксцентриситета
шкалы
погрешностей гониометров являют-
ся погрешности круговых шкал и эксцентриситет шкал по отно-
шению к оси вращения. Погрешности нанесения шкал опреде-
ляются точностными возможностями круговых делительных ма-
шин и обычно составляют 30—50% от допускаемой погрешно-
сти гониометра. Погрешности, вызываемые эксцентриситетом!
шкал по отношению к оси вращения, определяются качеством
сборки гониометра и могут быть весьма существенными, если
не принять соответствующих мер.
Расчет погрешностей измерения углов, вызываемых эксцен-
триситетом шкалы, производится следующим образом.
Пусть шкала нанесена по окружности радиуса R (рис. 138)
с центром в точке О, а ось вращения шкалы лежит в точке О].
Расположим неподвижный отсчетный индекс в точке D. При
повороте лимба на угол AOXD = <р в точку отсчета D придет
точка А лимба, соответствующая центральному углу шкалы
AOD, который больше угла AOiD = ф. Погрешность показаний
229

&i<p, вызванная эксцентриситетом е шкалы, будет равна
6±ср = AOD— Д AC^D.
Но AOD = ^4 ВОС + АОВ + DOC. Так как AF \\ВЕ
и DK II CL, то ^ВОС = AO\D = ф. Следовательно,
бхф = АОВ +	DOC = у + ₽.
В прямоугольном треугольнике ОО^Р
ОР = е sin а,
а в Д DOP
. Q	OP	е .
sin 6 =--= — sin а.
1	OD	R
Аналогично для Д OO^Q и Д AOQ находим
sin у = —sin (ср — а).
Так как углы (3 и у весьма малы, то можно принять, что
sin р р и sin у у.
Тогда
6гф = — [sin а + sin (ф—а)].
R
Если отсчетный индекс поставить не в точке О, а в точке К,
то при повороте лимба на угол ф мимо индекса пройдет участок
лимба, соответствующий центральному углу FOK. Погрешность
показаний 62ф, вызванная эксцентриситетом шкалы, в этом слу-
чае будет равна
b^=^FOK— ^FO±K.
Но
FOK = -4 EOL—^ KOL—^ FOE = ф — Р—у.
Следовательно,
62ф =----------------— [sin а + sin (ф — а)].
R
Погрешности показаний при отсчете в диаметрально проти-
воположных точках равны по абсолютной величине, но проти-
воположны по знаку.
Следовательно, среднее арифметическое из результатов от-
счетов по двум диаметрально противоположным точкам лимба
практически не содержит погрешности от эксцентриситета
шкалы.
Максимальное значение погрешности получается при sin а =
= 1 и эт(ф — а) = 1, т. е. при а = 90° и ф = 180°.
230

В этом случае
61<р = — 62<р =
При радиусе шкалы = 100 мм и эксцентриситете е =
= 0,01 мм максимальная погрешность будет равна
6фтах= ±^ = ±0,0002 рад ^±4г
Данный расчет погрешностей одинаково применим к гонио-
метрам, делительным головкам, инструментальным и универ-
сальным микроскопам и угломерам.
Рис. 139. Гониометр
Двойной отсчет по диаметрально расположенным точкам
шкалы усложняет прибор и вводится только у гониометров с
допускаемой погрешностью показаний менее 30"
Оптическая схема гониометра показана на рис. 139, а. Колли-
матор 18 и зрительная труба 17 имеют одинаковые телеобъек-
231

тивы, фокусируемые перемещением отрицательных компонен-
тов 16 и 19.
В фокальной плоскости объектива коллиматора установлена
регулируемая щелевая диафрагма, освещаемая монохроматиче-
ским источником света. Автоколлимационный окуляр 15
сменный.
Отсчетная система прибора состоит из лампочки /, освеща-
ющей через зеленый светофильтр и призму 4 участок лимба 3.
Освещенные штрихи лимба проектируются объективом 5 через
призмы 2 и 6 на диаметрально противоположный участок лимба
в перевернутом виде.
Объектив 8 через призмы 7, 12 и 10 дает рядом расположен-
ные изображения штрихов обоих участков лимба в плоскости
диафрагмы поля зрения, рассматриваемого через призмы И и
14 в окуляр 13. Между призмами 12 и 10 помещены две пары
клиньев оптического микрометра 9. Клинья расположены вер-
шинами в противоположные стороны так, что через один из них
проходит обратное изображение первого участка лимба, а через
другой — прямое изображение второго участка. При перемеще-
нии клиньев вдоль оптической оси изображения обоих участков
лимба будут перемещаться в поле зрения окуляра в противопо-
ложных направлениях. Лимб имеет деления через 20', оцифро-
ванные через градус. При повороте лимба на 10' прямое и об-
ратное изображения лимба в поле зрения окуляра переместятся
навстречу каждое на 10' В результате штрихи прямого и обрат-
ного изображения совпадают через каждые 10' поворота лимба.
Поэтому при интервале делений в 20' цена деления-лимба полу-
чается равной 10' Перемещение клиньев в пределах 10' отсчи-
тывается по стеклянной шкале, механически связанной с одним
из клиньев. Шкала имеет 600 делений с ценой в 1"
Изображение делений лимба и шкала оптического микро-
метра (рис. 139, б) расположены в одной плоскости и одновре-
менно рассматриваются в окуляр 13. Число градусов опреде-
ляется по прямому изображению штрихов, число десятков минут
определяется по числу делений между оцифрованными градус-
ными делениями, различающимися на 180° (в данном примере
100° и 280°). Единицы минут и секунды отсчитываются по шкале
оптического микрометра против индекса в малом окне. На
рис. 139, б полный отсчет составляет 100° 15'57"
Измерение углов на гониометрах производят коллимацион-
ным (рис. 140, а) и автоколлимационным (рис. 140, б) метода-
ми. В первом случае столик с поверяемой угловой мерой или
призмой повертывают так, чтобы параллельный пучок лучей
света, выходящий из коллиматора /, отразился от границ приз-
мы на объектив трубы 2. Изображение щели коллиматора со-
вмещают с вертикальной линией окулярной сетки трубы и про-
изводят первый отсчет по лимбу. Затем повертывают столик
вместе с лимбом до совпадения изображения щели коллиматора
232

с вертикальной линией окулярной сетки после отражения света
от другой грани призмы. Разность отсчетов равна углу р пово-
рота лимба. Измеряемый угол а является дополнительным к
нему а = 180° — р.
При автоколлимационном способе измерения углов колли-
матор не используют, и измерение производят с помощью авто-
коллимационного окуляра, устанавливаемого на зрительной
трубе. Лучи от освещенной автоколлимационной марки отража-
ются от полупрозрачной диагональной плоскости кубика, прохо-
дят через объектив и параллельным пучком падают на грань
Рис. 140. Измерение углов на гониометре
измеряемой призмы. Если эта грань расположена нормально к
оптической оси, то отразившийся от нее пучок лучей снова по-
падет в объектив и в плоскости окулярной сетки даст изображе-
ние марки — крест или щель. Отсчет по лимбу производят после
совмещения изображения марки с вертикальной линией окуляр-
ной сетки. Аналогично производят отсчет после поворота столи-
ка и отражения света от другой плоскости призмы. Измеряемый
угол определяют по приведенной выше формуле.
Методы поверки гониометров и нормы точности устанавли-
ваются инструкцией 111—58 Комитета. Поверку точности пока-
заний производят по аттестованным угловым мерам — призмам
с числом граней 6, 8 и 12.
§ 5.	ОПТИЧЕСКИЕ ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ
Оптические делительные головки предназначены для угловых
измерений и делительных работ при разметке и обработке де-
талей.
233

ГОСТ 9016—59 предусматривает следующие типы оптических
делительных головок: типы ОД Г-2 и ОД Г-5 с ценой деления со-
ответственно 2" и 5" с двусторонним (совмещенным в поле зре-
ния) отсчетом; тип ОДГ-Ю — с ценой деления 10" с двусторон-
ним (совмещенным в поле зрения) или односторонним отсчетом;
тип ОД Г-60 — с ценой деления 60" с односторонним отсчетом.
Конструктивно оптические делительные головки различаются
только оформлением оптической системы.
Внешний вид оптической делительной головки со станиной
показан па рис. 141.
Рис. 141. Оптическая делительная головка
Оптическая делительная головка 3 и задняя бабка 7 с пи-
нолью и центром установлены на литой станине 8 с продольным
направляющим пазом. В центрах оптической головки и задней
пиноли могут устанавливаться изделия диаметром до 250 мм и
длиной до 600 мм при малой станине' или до 1100 мм — при
большой станине. Шпиндель 6 головки имеет посадочное отвер-
стие под конус Морзе № 4. На шпинделе закреплено червячное
колесо и основной лимб с ценой деления Г Вращение шпинделя
осуществляется маховичком 1 через червячную передачу.
Предварительная установка угла поворота производится по
внешнему лимбу 5 грубой установки, точная установка — по ос-
новному лимбу с помощью отсчетного устройства 4. Установ-
ленное положение может быть зафиксировано рукояткой 2 за-
жимного механизма. Шпиндель головки вместе с отсчетной
системой может повертываться в корпусе 3 и устанавливаться
под любым углом к горизонтальной оси в пределах от 0 до 90°
Угол наклона устанавливается по шкале с ценой деления 1°,
нанесенной по периферии переднего фланца головки. Отсчет по
нониусу этой шкалы равен 6' у головки типа ОДГ-60 и Г у го-
ловок остальных типов.
На рис. 142, а схематически показан разрез и оптическая
схема головки типа ОДГ-10 с односторонним отсчетом. Свет от
.234

лампочки 7 концентрируется конденсором 8 и зеркалом 9 на-
правляется на стеклянный лимб 11. Линзы объектива 1 и 10
через призму 6 проектируют изображение штрихов лимба в
плоскость неподвижной окулярной сетки 4. Подвижная сетка 5,
на которой нанесено 60 делений с ценой 10", связана передачей
с пластиной 2 компенсатора, который можно поворачивать
около поперечной оси. Этот поворот вызывает смещение
изображения штрихов лимба относительно сетки 4 и перемеще-
ние шкалы сетки 5 относительно неподвижного индекса. Обе
Рис. 142. Схема оптической делительной головки
шкалы одновременно видны в окуляр 3. Отсчет производят по-
сле совмещения одного из штрихов лимба с ближайшим биссек-
тором, осуществляемого вращением микровинта наклона пла-
стины 2. На рис. 142, б отсчет равен 91° 25' 0".
У оптических делительных головок типа ОД Г-60 оптический
компенсатор с подвижной окулярной сеткой отсутствует. Допол-
нительная шкала с ценой деления Г нанесена на неподвижной
окулярной сетке. Отсчет производят по штриху градусной шка-
лы основного лимба аналогично отсчету на инструментальном
микроскопе.
Оптические делительные головки в сочетании с оптическим
длиномером часто используют для проверки профиля кулачков,
заданных в полярных координатах. Для этого на станине голов-
ки устанавливают горизонтально или вертикально оптический
длиномер так, чтобы ось его измерительного стержня пересека-
ла под прямым углом ось центров оптической головки. Прове-
ряемый кулачок устанавливают на точной оправке, в центрах
235

головки и пиноли и соединяют беззазорным хомутиком со
шпинделем головки. Затем, начиная с исходного сечения кулач-
ка, измеряют оптическим длиномером радиус профиля кулач-
ка через каждые 10—15°, устанавливаемых по делительной го-
ловке.
Результаты измерений заносят в таблицу и затем сравнива-
ют с расчетными данными. Рекомендуется применять наконеч-
ник с радиусом, равным радиусу работающего по кулачку ро-
лика, и измерять не собственный профиль кулачка, а эквиди-
станту, определяющую рабочее перемещение ведомого кулачком
звена.
Поверку оптических делительных головок производят по ин-
струкции 113—62 Комитета. Точность показаний поверяют по
образцовому лимбу, устанавливаемому в центрах головки или
с помощью автоколлиматора по многогранным угловым мерам
аналогично поверке гониометров.
§ 6.	УРОВНИ
Уровни предназначены для контроля расположения горизон-
тальных и вертикальных поверхностей при монтаже и проверке
станков и других видов промышленного оборудования, а также
при измерении малых углов наклона.
Чувствительным элементом уровней
является ампула, представляющая собой
запаянную цилиндрическую стеклянную
/ f трубку, наполненную жидкостью с остав-
/ лением небольшого пузырька воздуха.
/	Внутренняя поверхность ампулы шли-
/ cl/ фуется по радиусу. На наружной верхней
/	поверхности ампулы наносится шкала с
/ /	интервалом делений, равным 2 мм. Дей-
//	ствие ампулы основано на том, что при
ее наклоне уровень жидкости в ампуле
Рис. 143. Схема уровня всегда располагается горизонтально и
пузырек воздуха перемещается в наивыс-
шую часть ампулы. Отсчет по шкале про-
изводится по краю пузырьков воздуха.
При наклоне ампулы на угол <р (рис. 143) наивысшая точка
ампулы перемещается из точки А в точку В, вызывая соответ-
ствующее перемещение пузырька воздуха. Зависимость между
углом ср наклона ампулы, радиусом кривизны внутренней по-
верхности ампулы в продольном направлении и перемещением
L пузырька определяется формулой
Ф = — или ф" = 206 265 —,
R	R
где <р — угол в рад, a <pzz — в сек.
236

Цена деления с" ампулы в сек при стандартном интервале
деления 2 мм будет равна
с» = 2<Р'
L
412 530
--------- сек..
R
Для того чтобы при наклоне уровня на угол Г' пузырек воз-
духа переместился на одно деление (т. е. на 2 мм), радиус кри-
визны внутренней поверхности ампулы должен быть равен
412 530 мм.
Рис. 144. Ампулы уровней
Цена деления су уровня, т. е. наклон уровня, вызывающего
перемещение пузырька воздуха на одно деление шкалы, выра-
жается в мм)м и определяется по формуле
си
2000
R
0,005с"
В уровнях, применяемых в машиностроении, используются
ампулы типов АЦП, АЦК и АЦР (рис. 144) по ГОСТу 2386—69.
Цилиндрические простые ампулы типа АЦП (рис. 144, а) выпус-
каются с ценой деления от 10" до 90' (в уровнях находят при-
менение только ампулы с ценой деления не грубее 6').
Диаметр ампул этого типа колеблется в пределах от 7,5 до
14 мм, а длина от 23 до 84 мм.
Шкалы ампул, предназначенных к установке в уровнях для
машиностроения по ГОСТу 9392—60, должны иметь два нуле-
вых штриха, расположенных на расстоянии, равном длине пу-
зырька, и не менее чем по восьми делений в каждую сторону.
Цилиндрические компенсированные ампулы типа АЦК
(рис. 144, б) выпускаются с ценой деления от 4" до 40" Диа-
метр ампул колеблется в пределах от 11 до 14 мм, а длина — от
237

72 до 124 мм. Внутри ампулы помещена стеклянная компенса-
ционная палочка, диаметр которой приблизительно равен поло-
вине наружного диаметра ампулы, а длина незначительно коро-
че ампулы. Назначение компенсационной палочки — уменьшить
объем жидкости ампулы с целью уменьшения температурных
изменений длины пузырька воздуха, вызываемых разностью
коэффициентов линейного расширения жидкости и стекла.
Цилиндрические, камерные ампулы типа АЦР (рис. 144, в)
с регулируемой длиной пузырька имеют в конце ампулы непол-
ную стеклянную перегородку, образующую камеру. В эту каме-
Рис. 145. Брусковый уровень
ру, наклоняя ампулу, загоняют часть пузырька, регулируя та-
ким образом его длину. Нормальной рабочей длиной пузырька
считается длина, равная 7з длины ампулы.
Ампулы изготавливают из стекла типа ТУ (пирекс) по
ГОСТу 9111—59. Наполнителем для ампул высокой и средней
точности является эфир этиловый наркозный по ГОСТу 6265—52
или его смесь с этиловым ректификованным спиртом (в количе-
стве от 10 до 50%).
После изготовления ампулы подвергаются старению.
Поверку ампул производят на экзаменаторах.
Отклонения цены деления на различных участках шкалы ам-
пулы не должны превышать ±15—20% среднего значения. По-
рог чувствительности ампулы, определяемый минимальным уг-
лом наклона ампулы, при котором перемещение пузырька ста-
новится заметным при наблюдении невооруженным глазом, не
должен превышать 15% цены деления (порог чувствительности
ампулы зависит от цены деления, качества шлифования внут-
ренней поверхности, длины пузырька, температуры и свойств
наполнителей).
На рис. 145 и 146 показаны конструкции брускового и рам-
ного уровней, в которых используются описанные ампулы.
238

Брусковый уровень (рис. 145) служит для контроля горизон-
тального расположения плоских и цилиндрических поверхностей.
Корпус 4 брускового уровня на нижней рабочей поверхности
имеет призматическую выемку для установки на цилиндриче-
ские поверхности. Ампула 3 заключена в оправку 2 и установ-
лена внутри корпуса уровня. Крепление оправки ампулы к кор-
пусу осуществляется винтом 5 через плоскую пружину. Другой
Рис. 146. Рамный уровень
конец оправы пружиной поджат к регулировочному винту /, ко-
торым при сборке устанавливается параллельность ампулы ос-
нованию. Над ампулой в корпусе уровня вырезано окно, закры-
тое рамкой со стеклом. Установочная ампула 6 расположена в
поперечном отверстии корпуса и залита затвердевающим соста-
вом. Эта ампула служит для контроля правильности установки
уровня на цилиндрических поверхностях. Цена деления попе-
речной ампулы составляет 3'—6'
Рамный уровень (рис. 146) имеет аналогичное устройство и
отличается от брускового формой корпуса, который имеет четы-
ре взаимно перпендикулярные рабочие поверхности. Нижняя,
верхняя и одна из боковых рабочих поверхностей имеют приз-
матические выемки для установки на цилиндрических поверх-
ностях.
23?

Рамный уровень позволяет контролировать как горизонталь-
ное, так и вертикальное расположение поверхностей.
Брусковые и рамные уровни по ГОСТу 9392—60 по цене де-
ления основной ампулы разделяются на три группы: группа I
с ценой деления ампулы 0,02—0,05 мм)м\ группа II с ценой де-
ления ампулы 0,06—0,10 мм!м и группа III с ценой деления ам-
пулы 0,12—0,2 мм/м.
Уровни групп II и III выпускаются с длиной L рабочей по-
верхности 100, 150, 200 и 250 мм, уровни группы I —с длиной
200 и 250 мм.
Корпус уровней изготавливается из серого чугуна или стали.
Обычные уровни имеют малые пределы измерения уклона,
ограниченные шкалой на ампуле. Для измерения больших укло-
нов применяются микрометрические уровни.
На рис. 147 показан микрометрический уровень с оптическим
совмещением концов пузырька модели 107, выпускаемый заво-
дом «Калибр».
Механизм уровня смонтирован на основании 14 и закрыт ли-
той крышкой 6. Основание имеет плоские и призматические ра-
бочие поверхности. Ампула 3 уровня установлена в корпусе 7,
подвешенном на шарнире из плоских пружин 1 и 2. Наклон ам-
пулы по отношению к рабочим поверхностям уровня произво-
дится микровинтом 13 через рычаг 4, повертывающийся на оси
5, опирающейся на призму. Величина малого плеча рычага ре-
240

гулируется эксцентриком до получения цены деления, равной
0,01 мм/м.
Вращение микровинта производится за головку 12, на лимбе
которой нанесено 100 делений. Целое число оборотов отсчиты-
вается по шкале оборотов 11, на которой имеется 20 делений.
Сквозь вырез верхней части крышки уровня видны три окна
в пластине 10: крайние окна со знаками « + » и «—» служат для
определения направления смещения пузырька ампулы, а сред-
нее — для точного определения с помощью двух призм 9 нуле-
вого положения пузырька.
При установке корпуса 7 с ампулой 3 в горизонтальное по-
ложение наблюдаемые в среднее окно при помощи призм поло-
вины противоположных концов пузырька 8 совмещаются, как
показано на рис. 147, б.
Освещение ампулы происходит через окна в передней и зад-
ней стенках крышки уровня.
Установку уровня на ноль производят поворотом лимба от-
носительно микровинта после освобождения трех винтов, крепя-
щих головку лимба. При этом шкалу оборотов устанавливают
на число 10.
При измерениях после установки уровня на проверяемую по-
верхность через крайние окна определяют направление смеще-
ния пузырька. В случае смещения пузырька в сторону « + » го-
ловку лимба следует вращать по часовой стрелке. Когда в поле
зрения среднего окна становятся видны оба конца пузырька,
вращение замедляют и добиваются их точного совмещения. По-
сле этого производят отсчет целых миллиметров по шкале обо-
ротов (цена деления 1 мм/м) и сотых долей по лимбу (цена де-
ления 0,01 мм/м).
Пределы измерения уровня ±10 мм/м (±34'). Предельная
погрешность уровня в пределах ±1 мм/м равна ±0,01 мм/м, в
пределах ±10 мм/м — ±0,02 мм/м.
Цену деления лимба определяют по формуле
1000S а	,	2-105S а
с =------— ммм =---------• — сек,
nl	b	nl	Ь
где S — шаг микровинта в мм-,
п — число делений лимба;
а и b — малое и большое плечи рычага в мм;
I — плечо корпуса ампулы в мм.
При S = 0,5 мм, п = 100, а = 18 мм; Ь = 100 мм и Z = 90 мм
получим
1000-0,5 18 п П1 .
с =------— • — = 0,01 ммм.
100-90 100
Поверку технических уровней производят по инструкции
131—61 Комитета, а микрометрических уровней — по инструк-
ции 76—58.
16 Заказ 375	241

Основными поверяемыми элементами уровней являются
нуль-пункт и погрешность показаний уровня.
Погрешность нуль-пункта, т. е. установки основной ампулы
по отношению к рабочим поверхностям брусковых, рамных и
микрометрических уровней, не должна превышать деления
как при установке на плоскость, так и на цилиндрическую по-
верхность. Исключением является микрометрический уровень с
ценой деления 0,01 мм!м и верхняя сторона рамного уровня, для
которых допускается погрешность установки в пределах */2 де-
ления.
Поверку нуль-пункта производят при установке уровня на
поверочную плиту 1-го класса, рабочая поверхность которой
выставлена приблизительно горизонтально. При этом воздуш-
ный пузырек устанавливается в середине ампулы. По одному из
краев пузырька производят отсчет по шкале ампулы (у микро-
метрических уровней отсчет производится по шкале микромет-
рического винта после приведения пузырька в нулевое положе-
ние), после чего уровень повертывают на 180° около вертикаль-
ной оси и производят отсчет по другому краю пузырька,
обращенному в ту же сторону, что и при первом отсчете. При
обоих отсчетах уровень должен быть установлен в одинаковое
положение, для чего рекомендуется установить на плите упоры.
Разность отсчетов определяет удвоенную погрешность нуль-
пункта. Поверка нуль-пункта производится отдельно для каждой
рабочей поверхности уровня (плоской и призматической).
Поверку погрешности показаний и цены деления шкалы ам-
пулы производят с помощью экзаменатора, а при его отсут-
ствии — с помощью синусной линейки.
Экзаменатор завода «Калибр» (рис. 148) состоит из основа-
ния 5 и планки 2, которая повертывается на небольшой угол
около горизонтальной оси 1 с помощью дифференциального
винта 6—7 На планку ставится проверяемый уровень или ам-
пула 3. Перемещение планки определяется по показаниям опти-
метра или оптикатора 4. При расстоянии L = 206,3 мм измене-
ние показаний на 1 мкм будет соответствовать отклонению план-
ки на Г'
Применение дифференциального винта обеспечивает высокую
чувствительность перемещения планки 2.
Дифференциальный винт 6 имеет правую наружную резьбу,
которой он ввинчивается в основание, и левую внутреннюю резь-
бу, в которую ввернут винт 7 со штифтом, не позволяющим ему
вращаться. Шаги обеих резьб берутся близкими с разницей в
0,05—0,1 мм. При повороте винта 6 на один оборот винт 7 пере-
мещается только на величину разности шагов. При поверке
уровней на экзаменаторе установочные винты основания послед-
него регулируются так, чтобы пузырек поперечной ампулы уров-
ня, установленного на планку экзаменатора, занял среднее поло-
жение, а край пузырька основной ампулы совпал с крайним
242

штрихом шкалы. Вращая микровинт, совмещают последователь-
но оба края пузырька с каждым делением шкалы уровня и про-
изводят отсчет по лимбу при прямом и обратном перемещении
пузырька. За результат поверки принимают среднее арифмети-
ческое. Отклонения значений цены делений на различных участ-
ках шкалы от номиналь-
ного не должны превы-
шать 20%.
Поверку уровней на
синусной линейке произ-
водят, подкладывая под
ролик линейки меры, раз-
мер которых должен обес-
печивать совмещение
Рис. 148. Схема экзаменатора для поверки уровней
края пузырька с очередным штрихом шкалы. При поверке мик-
рометрических уровней отсчеты производят по его микрометриче-
скому винту после установки пузырька ампулы в нулевое поло-
жение.
§ 7.	ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
В прямоугольном треугольнике между углами и отношением
сторон существует однозначная связь, которая выражается три-
гонометрическими функциями.
Измерив две стороны треугольника и определив их отноше-
ние, можно по таблицам тригонометрических функций опреде-
лить значение интересующего нас угла.
В зависимости от того, какие стороны будут измерены и ка-
кая тригонометрическая функция будет использована, измере-
ния могут быть синусными или тангенсными.
Примером тангенсных измерений является измерение конуса
на универсальном микроскопе (рис. 149).
16*	243

Половина угла при
татам измерения двух
формуле
вершине конуса определяется по резуль-
диаметров на заданном расстоянии по
, D—d
tg а =---
Б 2/
К тангенсной схеме измерения относится также определение
половины угла при вершине наружного конуса с помощью роли-
Рис. 149. Схема измерения конуса на микроскопе
ков и концевых мер (рис. 150, а) или специальных приспособле-
ний (рис. 150, б). Угол определяется по формуле
Измерение угла а внутреннего конуса (рис. 150, в) с помо-
щью двух шариков разных диаметров и измерения расстояния
I с помощью вертикального длиномера относится к синусным
схемам измерения, так как угол определяется по формуле
D — d
sin а =--------
21— D + d
Для измерения углов синусным методом выпускаются специ-
альные приспособления, называемые синусными линейками, ис-
пользуемые также при шлифовальных работах.
244

ГОСТ 4046—61 устанавливает три типа синусных линеек:
I — без опорной плиты, с одним наклоном (рис. 151, а);
II — с опорной плитой, с одним наклоном (рис. 151, б);
III — с двумя опорными плитами, с двойным наклоном во
взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 151, в).
Синусные линейки состоят из столика /, двух роликов 2, бо-
ковых планок 3 и передних планок 4. Линейки типов II и III,
кроме того, имеют дополнительную переднюю планку 5 и опор-
ную плиту 7 с шарниром 6 для роликов. У линеек типа III опор-
ная плита 7 выполнена с роликами 9, которые опираются на
дополнительную опорную плиту 8 с шарниром 10. Таким обра-
зом синусные линейки типа III позволяют устанавливать углы в
двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Передние и боковые планки служат упорами проверяемых
деталей, устанавливаемых на столике линейки. Для крепления
деталей предназначены струбцинки, прикладываемые к линей-
кам, и резьбовые отверстия на верхней поверхности столика.
Синусные линейки выпускаются с расстояниями между ося-
ми роликов 100, 200, 300 и 500 мм, двух классов точности 1 и 2.
Нормы точности отдельных параметров линеек установлены
ГОСТом 4046—61. Отклонения основного размера синусных ли-
неек— расстояния L между осями роликов — допускаются в
245

пределах от ±2 до ±7,5 мкм в зависимости от класса точности
и длины линеек.
Допускаемые погрешности синусных линеек указаны в
табл. 20.
Таблица 20
Допускаемые погрешности
синусных линеек при установке их
на углы до 45° (по ГОСТу 4046—61)
Тип линеек	Допускаемые погрешности	
	1-й класс |	2-й класс
I	±6"	±10"
II	±8"	±12"
III	±10"	±15"
При измерении углов си-
нусная линейка устанавли-
вается на заданный номи-
нальный угол на поверочной
плите с помощью концевых
мер. Зависимость между уг-
лом а установки линейки,
расстоянием L между осями
роликов и размером h бло-
ка мер (рис. 152, а) опреде-
ляется формулой
h = L sin а.
Рис. 152. Измерение конусов на синус-
ных линейках	о
Зависимость погрешности
угла установки 6а от по-
грешности блока мер 6й и погрешности расстояния 6L между
осями роликов определяется формулой
6а" = 2<1°  (6Л—6Л sin а).
L cos а
Погрешность измерения на синусной линейке быстро растет
с увеличением угла. Поэтому на синусных линейках измеряют
углы только до 45°.
Большие углы предпочтительней измерять на универсальном
микроскопе тангенсным методом.
На рис. 152, а показан пример измерения на синусной линей-
ке угла при вершине наружного конуса с помощью индикатора
на универсальном штативе.
246

Если на длине I образующей конуса разница показаний ин-
дикатора составит бй мм, то отклонение угла при вершине кону-
са будет равно
6а" = —2-105.
I
Правильный знак отклонения угла получается при условии,
•что из показаний микрокатора у большого торца вычитаются
показания, полученные у малого торца конуса.
Измерение внутренних конусов может производиться с ба-
зированием по внутренней поверхности. Такое измерение требу-
ет специальных приспособлений, а погрешности измерения пол-
ного угла конуса несколько больше, чем при измерении по
половине угла по схеме, показанной на рис. 152, бив, в два
приема. Синусную линейку ставят под углом, равным половине
угла при вершине конуса. Проверяемый конус устанавливают
на линейку нерабочей наружной поверхностью и закрепляют
струбцинкой. После проверки индикатором положения нижней
образующей линейку наклоняют под тем же углом в обратную
сторону и проверяют положение верхней образующей. Угол при
вершине конуса определяется суммой углов установки линейки
-и обнаруженных отклонений углов при первом и втором изме-
рениях.
Поверку синусных линеек производят по инструкции 129—55
Комитета. Расстояние между осями роликов и диаметры роли-
ков определяют на горизонтальном оптиметре. Параллельность
рабочей поверхности линейки к плоскости, касательной к роли-
кам, проверяют на плите с помощью микрокатора на универ-
сальном штативе.

Глава XII
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ
ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ
§ 1.	ВИДЫ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Реальные поверхности, ограничивающие детали, вследствие
погрешностей обработки имеют неровности (выступы и впади-
ны), отклонения формы и относительного расположения поверх-
ностей, которые влияют на эксплуатационные качества деталей
машин, уменьшая площадь контакта деталей, увеличивая износ
и изменяя плотность посадки соединений.
Отклонением формы называется отступление формы реальной
поверхности или реального профиля от формы геометрической
поверхности или геометрического профиля. Шероховатость по-
верхности при рассмотрении отклонений формы исключается.
Непосредственный контроль формы поверхности представля-
ет существенные трудности и поэтому часто заменяется провер-
кой реального профиля, являющегося сечением реальной по-
верхности плоскостью, ориентированной в заданном направле-
нии к геометрической поверхности.
Согласно ГОСТу 10356—63 отсчет отклонений формы произ-
водится от прилегающей поверхности или прилегающего профи-
ля. Отклонение формы определяется наибольшим расстоянием
между точками реальной и прилегающей поверхности (про-
филя) .
Прилегающей поверхностью называется геометрическая по-
верхность заданной формы, которая по расположению и разме-
рам наиболее близка к реальной.
Аналогично прилегающим профилем называется геометриче-
ский профиль (линия) заданной формы, который по расположе-
нию и размерам наиболее близок к реальному. Прилегающие
поверхности и профили всегда являются касательными к реаль-
ным поверхностям и профилям и располагаются вне материала
детали. При этом расстояние от наиболее удаленной точки ре-
альной поверхности или профиля до прилегающей поверхности
или профиля должно быть наименьшим. Для отверстия приле-
гающей является вписанная круглая цилиндрическая поверх-
248

ность наибольшего диаметра, для вала — описанная цилиндриче-
ская поверхность наименьшего диаметра. Соответственно приле-
гающими профилями (окружностями) для отверстия является
вписанная окружность наибольшего диаметра, а для вала —
описанная окружность наименьшего диаметра.
Отклонением расположения называется отклонение от номи-
нального расположения рассматриваемой поверхности, ее оси
или плоскости симметрии. При рассмотрении отклонений распо-
ложения (кроме радиального и торцового биений) отклонения
формы поверхности исключаются (реальные поверхности заме-
няются прилегающими). За центры, оси и плоскости симметрии
реальных профилей и поверхностей принимаются соответствую-
щие элементы прилегающих профилей и поверхностей.
§ 2.	ПОВЕРОЧНЫЕ ЛИНЕЙКИ
Поверочные линейки предназначены для проверки прямоли-
нейности и плоскостности. Основные типы, размеры и допускае-
мые отклонения поверочных линеек указаны в табл. 21. Они
делятся на лекальные линейки с рабочей поверхностью в виде
одного, трех или четырех ребер, закругленных по радиусу не
более 0,2 мм, и линейки с широкой рабочей поверхностью.
Проверка прямолинейности лекальными линейками произво-
дится методом световой щели при прикладывании линейки к
плоскости изделия рабочим ребром. Правильная оценка види-
мого просвета требует у контролера определенных навыков, ко-
торые вырабатываются тренировкой с образцом световой щели,
выполненным по типу, показанному на рис. 10. Лекальные ли-
нейки класса 0 применяются при особо точных лекальных рабо-
тах и при проверке измерительных инструментов. Лекальные
линейки класса 1 в основном применяются для проверки де-
талей.
Прямолинейность лекальных линеек проверяется по кон-
трольному бруску, погрешность плоскостности которого не долж-
на превышать 0,06 мкм.
Материалом для изготовления лекальных линеек служат
стали марки X по ГОСТу 5950—63 и марки ШХ15 по ГОСТу
801—60. Твердость линеек должна быть не ниже HRC 58.
Поверочные линейки с широкими рабочими поверхностями
применяются для проверки прямолинейности методом линейных
отклонений, а чугунные линейки с шаброванной поверхно-
стью— для контроля плоскостности методом пятен «на краску».
'Стальные линейки типов ШП и ШД изготовляются в виде
брусков прямоугольного или двутаврового сечения с вырезами
для облегчения. Чугунные линейки изготовляются в виде мости-
ков или трехгранных клиньев, обычно облегченных.
При проверке прямолинейности изделий методом линейных
отклонений линейка кладется рабочей поверхностью на две
249

Таблица 21
Типы, размеры и допускаемые отклонения поверочных линеек
(по ГОСТу 8026—64)
Типы линеек			Допускаемые отклонения от прямолинейности (плоскостности) в мкм			Размеры в мм	Основной метод провер- ки изделий
			Классы точности				
			0	1	2		
ЛД—лекальные с двусторонним скосом			0,6 0,6 1,6 1,6 2,5	1,6 1,6 2,5 2,5 4	—	80 x 22 x6 125x27x6 200X30X8 320x40X8 (500X50X10)	s ч
	1 L 1						
							
							
ЛТ—л	екальные тр	ехгранные	1,6	2,5 О £	—	200X26	я sS О CQ О (V CQ
			д	1 ,о	2,0	—	32U X 3U	
	т l g						5
							(V £
ЛЧ —лек	:альные чет:	ырехгранные "ХУЛ	1,6 1,6	2,5 2,5	—	200Х-20 320 х 25	
		 1		2*5	4’		(500X35)	
	Т L ? {					vv z\ uuj	
							
ШП—с I НОС ТЬЮ	лирокой раб прямоуголы	очей поверх- юго сечения	2,5	6	10	400x40x6	=S
	2	I	JL	4 4	10 10	16 16	630X50X 10 1000 X 60X12	Метод линейных отклонен:
1.	L	 1						
							
ШД—с широкой рабочей поверх- ностью двутаврового сечения			4 4	10 10 16 25 40	16 16 25 40 60	630X50X14 1000X60X16 1600X75X18 2500 X 100x20 4000X160X30	
	CD CD	ы					
	z.						
							
250

Продолжение табл. 21
Типы линеек
ШМ—с широкой рабочей
поверхностью мостика
Допускаемые отклонения от прямолинейности (плоскостности) в мкм		
Классы точности		
0	1	2
2,5	6	10
4	10	16
4	10	16
—	16	25
—	25	40
—	40	60
Размеры
LxBXH
в мм
400X50
630X50
1000X60
1600X80
2500X100
4000X125
УТ—угловые трехгранные
(клинья)
Число пятен
25	20
630
1000
а = 45°, 55°
и 60°
одинаковые концевые меры, установленные на проверяемую по-
верхность.
После этого с помощью концевых мер или индикатора про-
веряют расстояние линейки от поверхности изделия в разных
точках.
Чтобы уменьшить погрешность измерения, вызываемую из-
гибом линейки под действием собственного веса при опоре в
двух сечениях, следует избегать применения этого метода на
больших линейках (длиной св. 2000 мм) и располагать опоры
(т. е. меры) в наивыгоднейших точках, которые для сплошной
(без вырезов.) линейки располагаются на расстоянии 0,223 дли-
ны линейки от ее концов (у линеек типов ШП и ШД места наи-
выгоднейшего расположения опор отмечены рисками).
Рабочую поверхность чугунных шаброванных линеек типов
ШМ и УТ при проверке плоскостности и прямолинейности по
методу пятен «на краску» покрывают тонким равномерным сло-
ем краски берлинская лазурь или типографской красной краски
№ 219, разведенными машинным маслом. Затем линейку уста-
навливают на проверяемую поверхность и слегка перемещают
в продольном направлении. При этом на выступающих частях
проверяемой поверхности, соприкасающихся с линейкой, оста-
ются пятна краски. При хорошей прямолинейности (плоскостно-
сти) изделия пятна краски располагаются равномерно по всей
длине. Чем больше пятен получается в пределах квадрата со
стороной 25 мм, тем лучше выполнена поверхность. Проверка
«на краску» выявляет отклонения от плоскостности и прямоли-
нейности, но не определяет их числовых значений.
251

Угловые линейки позволяют проверить не только прямоли-
нейность, но и относительное положение плоскостей направляю-
щих типа «ласточкин хвост», для проверки которых они и пред-
назначены.
Линейки с широкой рабочей поверхностью применяются так-
же для различных контрольных работ.
Стальные линейки с широкой поверхностью изготавливаются
из инструментальной углеродистой стали марки У7 по ГОСТу-
435—54 или конструкционной стали марки 50 и выше по ГОСТу
1050—60. Твердость рабочих поверхностей должна быть не ниже
HRC 50.
Чугунные линейки изготавливаются из серого чугуна не ниже
марки СЧ 18-36 по ГОСТу 412—53 или высокопрочного чугуна
ВЧ 45-5 по ГОСТу 7293—54. Твердость должна находиться в
пределах НВ 170—229. Внутренние напряжения должны быть
устранены путем искусственного или естественного старения.
Прямолинейность рабочих поверхностей линеек типов ШПГ
ШД и ШМ класса точности 0 проверяют путем сличения с ле-
кальной линейкой «на просвет» (нешаброванные линейки дли-
ной 400 мм) или при помощи оптической линейки. Линейки типа
ШМ класса 1 поверяют шаговым методом при помощи автокол-
лиматора с ценой деления 0,25" или 1" (метод поверки рассмот-
рен ниже) или уровня с ценой деления 0,01 или 0,02 мм на 1 м
(принцип поверки аналогичен поверке с автоколлиматором).
Остальные линейки поверяют путем сличения с образцовой по-
верхностью (поверочными линейками типов ШМ или ШД) при
помощи концевых мер или индикатора. При этом вносят поправ-
ки на отклонение образцовой поверхности от прямолинейности.
У линеек с шаброванной поверхностью проверяют качество»
шабровки «на краску» путем сличения с образцовой поверхно-
стью — линейкой типа ШМ или УТ более высокого класса точ-
ности. При подсчете количества пятен рекомендуется пользо-
ваться рамкой размером 25 X 25 мм, вырезанной из плотной бу-
маги или картона.
В квадрате со стороной 25 мм у линеек класса 0 должно быть
не менее 30 пятен, у линеек класса 1 — не менее 25 и у линеек
класса 2 — не менее 20. Расположение пятен должно быть рав-
номерным, разность количеств в любых двух квадратах со сто-
роной 25 мм должно быть не более пяти.
Отклонения углов угловых линеек должны находиться в пре-
делах ±5' у линеек класса 1 и в пределах ±10' у линеек клас-
са 2 (проверяют при помощи угломера).
§ 3.	АВТОКОЛЛИМАТОРЫ
Проверка прямолинейности направляющих станин большой
длины с помощью поверочных линеек не дает точных результа-
тов из-за прогиба линеек. Высокая точность измерений прямо-
252

линейности объектов большой протяженности может быть достиг-
нута с помощью оптических приборов коллиматоров и автокол-
лиматоров.
Коллиматором называется оптический прибор, образующий
параллельный пучок лучей. Коллиматоры в сочетании с кон-
трольной зрительной трубой применяются при различных техни-
ческих и оптических измерениях и являются составной частью
ряда оптико-механических приборов. На машиностроительных
предприятиях вместо коллиматоров обычно применяются авто-
коллиматоры — более удобные и компактные приборы, объеди-
няющие коллиматор и зрительную трубу.
Рис. 153. Оптическая схема автоколлиматора
Автоколлиматором называется оптический прибор для изме-
рения малых углов, образующий параллельный пучок лучей и
воспринимающий его обратно после отражения от зеркала.
Автоколлиматор проектирует изображение окулярной сетки
с помощью зеркала обратно в плоскость самой сетки. Относи-
тельное положение штрихов (креста или шкалы) окулярной
сетки и ее изображения характеризует с высокой точностью уг-
ловое положение зеркала по отношению к оптической оси авто-
коллиматора. Любую зрительную трубу и коллиматор можно
превратить в автоколлиматор, заменив обычный окуляр автокол-
лимационным. В последний может быть превращен любой поло-
жительный окуляр, если его снабдить устройством для освеще-
ния сетки.
Отечественной промышленностью выпускаются автоколлима-
торы АКТ-250 и АКТ-1000, отличающиеся в основном фокусным
расстоянием объектива и ценой деления —2" и 0,5" Принципи-
альная схема автоколлиматора АКТ-250 показана на рис. 153.
Свет от лампочки /, расположенной в фокусе конденсора 2, че-
рез фильтр 3 параллельным пучком освещает сетку 4, состоя-
щую из двух склеенных пластинок. Внутренняя поверхность од-
ной из пластин покрыта непрозрачным слоем серебра, в котором
прорезана крестообразная марка, видимая в окуляр светящейся
253

на темном фоне. Зеркало 5 направляет пучок лучей на светоде-
лительный кубик 6 с полупрозрачной диагональной поверхно-
стью. Так как сетка 4 помещена в фокальной плоскости объек-
тива 15, то лучи выходят из объектива параллельным пучком и,
отразившись от поверхности объекта 16, возвращаются обратно
и дают автоколлимационное изображение марки 4 в фокальной
плоскости объектива. Это изображение рассматривается в оку-
ляр 11, в который видны изображение креста и две шкалы: с це-
ной деления Г, нанесенная на неподвижной пластинке 10, и с це-
ной деления 2", нанесенная на подвижной пластинке 9.
Линзы 7 и 8 образуют линзовый компенсатор. Линзу 8 вме-
сте с жестко связанной с ней пластинкой 9 перемещают микро-
метрическим винтом до совпадения вертикальной линии изобра-
жения креста с ближайшим штрихом минутной шкалы. После
Рис. 154. Поверка прямолинейности линейки
этого производят отсчет по обеим шкалам. Результат отсчета
определяет величину проекции на горизонтальную плоскость уг-
ла между оптической осью автоколлиматора и нормалью к по-
верхности объекта. Для определения проекции этого угла на
вертикальную плоскость трубку автоколлиматора необходимо
повернуть на 90° вокруг ее оси (в автоколлиматоре АКТ-1000
для этого достаточно повернуть один окуляр).
Лампа 12 со светофильтром 13 и зеркалом 14 служит для
подсветки шкал.
При использовании автоколлиматора для проверки прямоли-
нейности поверочных линеек (рис. 154) прибор устанавливают
на массивную опору рядом с концом линейки так, чтобы опти-
ческая ось прибора была направлена вдоль линейки.
Шкалу окулярного микрометра располагают вертикально,
чтобы она совпала с направлением измерения. Плоское зеркало
укрепляют на специальной подставке с двумя опорами (в каче-
стве подставки может быть использована синусная линейка).
Расстояние / между опорами является шагом измерения. Оно
не должно быть более !/ю длины поверяемой линейки. На боко-
вой поверхности поверяемой линейки наносят отметки через ин-
тервалы, равные шагу измерения. Отметки нумеруют от нуля по
порядку: 0, 1, 2 и т. д. в направлении к автоколлиматору. Зер-
кало с подставкой устанавливают на линейку и, регулируя на-
254

клон трубы и положение плоскости зеркала, добиваются, чтобы
разность отсчетов на концах линейки не превышала 20"
6 7 8 9 Ю
Поверяемые точки
Рис. 155. График результатов поверки
прямолинейности
D
Поверку проводят два
оператора: один перемещает
подставку с зеркалом, вто-
рой производит отсчеты по
шкале автоколлиматора.
Подставку с зеркалом по-
следовательно перемещают
на шаг так, чтобы опоры
подставки точно совпадали
с очередными метками (0—
1, 1—2 и т. д.), а вертикаль-
ная линия изображения кре-
ста пересекала поле зрения
окуляра примерно посереди-
не. При каждом положении
подставки с зеркалом произ-
водят отсчет по шкале автоколлиматора и записывают его в про-
токол — табл. 22. После отсчета на последнем участке возвра-
щаются на первый участок и проверяют начальный отсчет. Если
он отклонился более чем на 2", то измерения следует повторить.
Таблица 22
Обработка результатов измерения прямолинейности шаговым методом
при помощи автоколлиматора (шаг 100 мм)
Номера проверя- емых точек	Проверя- емый интервал в мм	Отсчет по шкале а/ в сек	в сек	h. = 0,53z в мкм	Я,.=Л1 + в МКМ	В-—— А10 1 10 в мкм	Нг. = Л.~ _в. в мкм
0	0									0
1	100	20,0	0	0	0	1,6	-1,6
2	200	22,4	2,4	1,2	1,2	3,2	—2,0
3	300	23,2	3,2	1,6	2,8	4,8	—2,0
4	400	24,8	4,8	2,4	5,2	6,4	— 1,2
5	500	26,2	6,2	3,1	8,3	8,0	0,3
6	600	25,5	5,5	2,8	П,1	9,6	1,5
7	700	24,6	4,6	2,3	13,4	П,2	2,2
8	800	22,6	2,6	1,3	14,7	12,8	1,9
9	900	21,5	1,5	0,8	15,5	14,4	1,1
10	1000	21,0	1,0	0,5	16,0	16,0	0
Обработка результатов измерений производится следующим
образом. Вычисляют разности между отсчетами на каждом уча-
стке и отсчетом на первом участке. Полученные разности опре-
деляют углы наклона pi этих участков по отношению к первому
(рис. 155). По углам наклона определяют, на сколько каждая
последующая поверяемая точка выше или ниже предыдущей.
25S

При этом исходят из зависимости, что уклон в 1" на длине 100 мм
дает превышение в 0,5 мкм. Таким образом
^=о,5р;.
Вычисленные значения hi алгебраически суммируют и полу-
ченные суммы Ai показывают, на сколько каждая поверяемая
точка выше или ниже первой точки.
Расстояния Hi точек кривой профиля поверхности от прямой
CD, соединяющей ее концы (рис. 155), равны разностям Лг-— Д.
Значения Вг- определяют из зависимости
В/ =—Л.
п
Разности Ai — Bi = Hi записывают в последнюю графу
табл. 22.
Сумма абсолютных значений наибольшего положительного
(2,2) и наибольшего отрицательного (—2,0) значений Hi опреде-
ляет отклонение от прямолинейности.
§ 4.	ПЛИТЫ ПОВЕРОЧНЫЕ И РАЗМЕТОЧНЫЕ
Плиты поверочные (рис. 156) предназначены для проверки
плоскостности по методу пятен «на краску» и для использова-
ния в качестве вспомогательного приспособления при различных
контрольных операци-
ях в цеховых и лабора-
торных условиях.
Поверочные плиты
выпускаются классов
точности 01, 0, 1, 2 и 3
(плиты класса 3 обыч-
Рис. 156. Поверочны	но ИСпользуются в ка-
честве разметочных).
Размеры и допускаемые отклонения от плоскостности даны
в табл. 23.
Под неплоскостностью плиты понимается наибольшее рас-
стояние от точек реальной поверхности до прилегающей плоско-
сти, касающейся трех наиболее выступающих точек реальной
поверхности.
Для уменьшения веса плиты выполняются с ребрами жестко-
сти. Чтобы избежать повышенной концентрации напряжений в
местах схождения ребер, эти точки располагают равномерно по
плите, по возможности уменьшая число ребер, сходящихся в од-
ном месте.
Плиты размером до 630 X 400 мм должны иметь три опорные
точки, чтобы обеспечить стабильную плоскостность ее поверхно-
сти при установке на неровной поверхности стола.
256

Таблица 23
Размеры плит и допускаемые отклонения от плоскостности
(по ГОСТу 10905—64)
Размеры плит в мм	Допускаемые отклонения от плоскостности в мкм для плит классов					Допускаемый прогиб под сосредоточенной нагрузкой	
	01	0	1	2	3	Нагрузка в н	Прогиб в мкм
250 x 250	4	6	10	25			200	1
400x400	4	6	10	25	—	200	1
630 X400	6	10	16	40	—	400	2
1000X630	6	10	16	40	60	1000	4
1600X1000	10	16	25	60	100	2500	10
2500X1600	—	—	25	60	100	5000	20
4000X1600	—	—	—	100	160	8000	50
Плиты размером 1000 X 630 мм и более должны иметь не
менее пяти регулируемых опор. При установке больших плит
путем регулирования опор должно быть обеспечено равномер-
ное распределение нагрузки на все опорные точки и выравни-
вание поверхности плиты (проверяется линейкой, уровнем
и т. п.).
Плиты изготавливаются из серого чугуна марки СЧ 18-36 по
ГОСТ 1412—54. Твердость рабочей поверхности плит должна
находиться в пределах НВ 170—229. Напряжения отливки долж-
ны быть устранены путем старения.
Рабочая поверхность поверочных плит, предназначенных для
работы по методу пятен «на краску», должны быть шаброваны.
Поверочные плиты, предназначенные для иных целей, могут быть
шлифованы или притерты. Разметочные плиты могут быть чи-
сто строганы. Их рабочая поверхность может быть разделена
на прямоугольники неглубокими продольными и поперечными
бороздками.
Плоскостность поверочных плит обычно проверяется по ме-
тоду линейных отклонений. Шаброванные плиты дополнительно
проверяются «на краску». При этом число пятен в квадрате со
стороной 25 мм должно быть не менее 30 — для плит классов
01 и 0; 25 пятен—для плит класса 1 и 20 пятен для плит клас-
са 2. Расположение пятен должно быть равномерным по всей
поверхности. Разность числа пятен в любых двух квадратах со
стороной 25 мм должно быть не более пяти.
Поверка плит на плоскостность обычно ведется по образцо-
вым плитам.
Образцовые плиты изготовляются комплектно по 3 шт. для
обеспечения возможности их взаимной проверки.
При проверке их в любом сочетании должно получаться за-
данное число пятен в квадрате со стороной 25 мм. При этом ус-
17 Заказ 375	257

ловии обеспечивается действительно плоская поверхность плит
(плотное прилегание поверхностей двух плит, определяемое по
пятнам краски, еще не может служить доказательством их пло-
скостности, так как плиты могут быть взаимно пришабрены по
сферической поверхности).
Проверка линейных отклонений от плоскостности может за-
меняться проверкой прямолинейности поверхности в различ-
ных направлениях, осуществляемой рассмотренными выше спо-
собами.
Наиболее распространенным является построение профиля
плиты с помощью точного уровня. При измерении неплоскостно-
сти методом линейных отклонений при помощи индикатора про-
веряемую поверхность выверяют так, чтобы расстояния от трех
точек равномерно расположенных по периферии поверхности до
базовой поверхности поверочной плиты были одинаковыми. Раз-
ность наибольшего и наименьшего расстояний от точек проверя-
емой поверхности до базовой поверхности принимается за вели-
чину неплоскостности.
§ 5.	ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КРУГЛОСТИ
Преобладание в машиностроении деталей с цилиндрически-
ми поверхностями (валы и отверстия) и все повышающиеся тре-
бования к точности их выполнения явились причиной появления
специальных сложных приборов для контроля круглости.
На рис. 157, а показан кругломер модели 218 завода «Ка-
либр». Прибор имеет жесткую литую чугунную станину 7, на
которой размещены все механические узлы прибора, регистри-
рующий прибор и панель управления. По бокам прибора уста-
новлены две тумбы: в левой установлен электронный блок 2, а
в правой хранятся сменные узлы и принадлежности. Проверяе-
мая деталь устанавливается на предметный стол 3, который мо-
жет перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направле-
ниях для центрирования детали относительно оси вращения
шпинделя. Последний расположен в верхнем кронштейне стани-
ны над столом и установлен в особо точных подшипниках. Ниж-
ний консольный конец шпинделя несет радиальную направляю-
щую шину, на которой закрепляется измерительный датчик 4,
Щуп датчика приводится в соприкосновение с проверяемой де-
талью. В процессе измерения при вращении шпинделя щуп, в
случае отклонения детали от правильной формы, получает ра-
диальные перемещения, которые индуктивным датчиком преоб-
разуются в электрические сигналы, усиливаемые электронным
блоком 2 и записываемые регистрирующим прибором 5 на элек-
тротермическом диаграммном диске (рис. 157, б) в полярной си-
стеме координат. Вращение шпинделя и диаграммного диска
производится от общего электропривода синхронно. Запись ав-
томатически прекращается при завершении одного оборота.
258

Прибор позволяет проверять наружные цилиндрические по-
верхности диаметром от 0,5 до 300 мм и внутренние — от 3 д®
300 мм при высоте деталей до 350 мм.
Измерительное усилие щупа регулируется в пределах от 0 до
12 сн. Скорость вращения
ляет 15 об!мин, при
записи — 1,5 об!мин.
Увеличение прибора
переменное и изменяет-
ся ступенчато в преде-
лах от 125 до 10 000.
Ширина поля записи
равна 30 мм. Прибор
позволяет записывать
до 240 неровностей в
пределах окружности.
Включая электрические
фильтры, можно запи-
сывать от 1 до 7 неров-
ностей на окружность,
от 1 до 14 и от 14 до
240.
Погрешность прибо-
ра при проверке по об-
шпинделя при центрировании состав-
разцовому стеклянному сфериче-
скому калибру составляет не бо-
лее 0,1 мкм.
Прибор укомплектовывается
приспособлениями для проверки
круглости, проверки концентрич-
ности (разностенности) втулок,
для проверки деталей с прерыви-
стыми поверхностями и для про-
верки плоскостности.
Перед началом работы на при-
боре его необходимо прогреть в
течение 30 мин, в том числе
15 мин с вращением шпинделя.
При предварительном центри-
ровании проверяемую деталь ус-
танавливают в центре стола, ис-
Рис. 157. Кругломер завода
«Калибр»
пользуя нанесенные на его поверхности концентрические окруж-
ности, и закрепляют в трех точках пластилином. Затем подводят
щуп датчика к проверяемой поверхности и, вращая вручную
шпиндель, микроподачей стола центрируют деталь, пока коле-
бания стрелки прибора не уменьшатся до 3—5 делений.
Окончательное центрирование производят при механическом
вращении шпинделя со скоростью 15 об)мин, используя свето-
17*
25?

вую сигнализацию. Вспышка сигнальной лампы показывает, что
деталь смещена относительно оси шпинделя в сторону, в кото-
рой находился датчик в момент вспышки.
Действуя двумя винтами микроподачи стола, постепенно
центрируют деталь, переходя от малых увеличений к большим.
Центрирование продолжают до тех пор, пока не перестанет вспы-
хивать сигнальная лампа.
Биение детали приводит к погрешностям измерений. Эксцен-
триситет записи на диаграмме не должен превышать 5 мм.
После окончания центрирования переключают скорость вра-
щения на 1,5 об/мин, устанавливают переключатели увеличения
и фильтра в необходимое положение, устанавливают диаграм-
мный диск в самописец, перо выводят на середину поля записи,
в течение одного оборота проверяют, не выходят ли колебания
пера за пределы поля записи, и нажимают кнопку «запись» на
пульте. После завершения одного оборота запись автоматически
отключается.
Для определения некруглости на профилограмму наносят
прилегающую окружность, от нее в радиальном направлении
определяют расстояние до линии записи и измеренное расстоя-
ние делят на увеличение.
Для упрощения оценки профилограмм используется прозрач-
ный шаблон с концентричными окружностями и радиальной
шкалой, который накладывается на профилограмму и позволяет
быстро определить отклонения от круглости.
Кругломер, как всякий высокоточный прибор, требует береж-
ного отношения и надлежащего ухода.
Прибор устанавливают в чистом сухом помещении. Он не
должен подвергаться резким перепадам температуры и вибраци-
ям. Направляющие прибора и датчика должны периодически
смазываться индустриальным маслом 12. После окончания ра-
боты рабочие поверхности предметного стола и приспособлений
должны промываться авиационным бензином и смазываться
маслом. Сферический стеклянный калибр круглости перед ис-
пользованием следует протирать чистой салфеткой, смоченной
спиртом, в который на 100 г добавлено 10—20 капель масла. По-
сле работы калибр протирается чистой замшей.
Токосъемные кольца и щетки периодически очищаются от
нагара салфеткой, смоченной в спирте.
Нагар на конце пера снимается, щеткой.
Приборы для контроля круглости еще недостаточно распро-
странены в отечественной промышленности и используются, в
основном, при исследовательских работах. Поэтому основной
контроль круглости в цехах машиностроительных заводов осу-
ществляется на индикаторных приборах в центрах (контроль
радиального биения), на вертикальных стойках со столом (двух-
точечные диаметральные измерения) и в призмах (трехточечное
измерение огранки с нечетным числом граней).
260

Контроль биения в центрах позволяет выявить все отклоне-
ния от круглости и эксцентричность поверхности. Однако виды
преобладающих отклонений можно установить только при ис-
пользовании регистрирующих приборов на основании анализа
диаграммы.
При двухточечном измерении на вертикальной стойке с вра-
щением детали под измерительным наконечником выявляются
овальность и огранка с четным числом граней.
Отклонения равны разности между наиболь-
шим и наименьшим показаниями прибора при
обороте изделия. Огранка с нечетным числом
граней при этом не выявляется.
При контроле в призме (рис. 158) показа-
ния прибора зависят от угла призмы и числа
граней контролируемого изделия. Если число
граней изделия заранее известно, то следует
выбрать такой угол призмы, при котором пе-
редаточный коэффициент имеет наибольшее
значение. Обычно число граней изделия не из-
вестно или имеет место сочетание различного
числа граней на одном изделии. В этих случа-
ях на Практике применяют призмы С углами Рис. 158. Схема
60°, 90°, 108° или 120° Передаточные коэффи- проверки огранки
циенты для различных углов призм и различ-
ного числа граней проверяемого объекта даны в табл. 24.
Таблица 24
Передаточные коэффициенты для различных углов призм
и разного числа граней проверяемого объекта
Число граней (волн)	Угол призмы			
	60°	90°	108°	120°
3	3,0	2,0	1,6	1,0
5	0	2,0	2,2	2,0
7	0	0	1,3	2,0
9	3,0	0	0	1,0
Передаточные коэффициенты для овальности (2 грани) при
нижнем расположении измерительной головки будут соответст-
венно равны 2,0; 1,0; 0,7 и 0,4, а для верхнего расположения —
0; 1,0; 1,3 и 1,6.
§ 6.	КОНТРОЛЬ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Случаи контроля расположения поверхностей весьма много-
численны и разнохарактерны. Поэтому ограничимся рассмотре-
нием только типовых, наиболее распространенных случаев.
261

Для проверки непараллельности плоскостей деталь устанав-
ливают базовой поверхностью на поверочной плите (рис. 159, а).
Перемещая по плите индикатор на штативе определяют раз-
ность высот детали на заданной длине. Аналогично проверяют
Рис. 159. Схемы проверки расположения элементов детали
неперпендикулярность поверхностей (рис. 159, б) при перемеще-
нии индикатора по вертикальной направляющей. При контроле
непараллельности и неперпендикулярности неплоскостность про-
веряемых поверхностей входит в погрешность измерений. Если
неплоскостность составляет значительную часть допускаемой не-
параллельности или неперпендикулярности, то рекомендуется
применять плоскопараллельную подкладку, как показано на
рис. 159, б.
У цилиндрических деталей относительное расположение по-
верхностей обычно определяют проверкой торцового и радиаль-
ного биений, осуществляемых в контрольных центрах
(рис. 159, в) или в призмах с упором (рис. 159, г). Торцовое и
радиальное биения определяют как разность между наибольшим
и наименьшим показанием измерительной головки при враще-
нии детали в центрах. В оба измерения должны включаться от-
клонения формы поверхности по линии измерения. Радиальные
и торцовые биения деталей с отверстиями типа колец обычно
проверяют на конических оправках в центрах.
При проверке торцового биения в призме (рис. 159, а и б),
результаты измерения зависят от места расположения упора,
препятствующего сдвигу детали в осевом направлении. При рас-
262

положении упора по оси детали (безразлично на каком ее конце)
разность показаний измерительной головки равна торцовому бие-
нию. При расположении упора на периферии проверяемой торцо-
вой поверхности (рис. 159, (?) в диаметрально противоположной
точке относительно наконечника измерительной головки разность
показаний измерительной головки при вращении проверяемой
детали равна удвоенному торцовому биению.
Контроль непараллельности и перекоса осей отверстий про-
изводят на контрольных плитах с применением призм, оправок
и индикаторов на универсальных штативах. Расположение осей
отверстий определяется по образую-
щей поверхности отверстия или по
образующей контрольной оправки,
вставленной в это отверстие. При-
меры проверки непараллельности
и перекоса осей показаны на
рис. 159, в.
Деталь устанавливается на оп-
равке в призмы так, чтобы ось одно-
го отверстия была параллельна по-
верхности контрольной плиты. Не-
параллельность осей определяется
как разность расстояний от поверх-
ности плиты до образующей второй
справки на заданной длине /. Пере-
кос осей определяется по непарал-
лельности второй оправки поверх-
ности плиты, определяемой после
поворота детали на 90° вокруг оси
первой оправки.
Рис. 160. Измерение расстоя-
ния между осями отверстий
Контроль расстояний между осями отверстий зависит от того,
в какой форме задан допуск. Если допуск на расстояние между
ссями отверстий задан независимый, то это расстояние должно
контролироваться универсальными средствами. Контроль рас-
стояний между осями отверстий малогабаритных деталей про-
изводят на универсальном или инструментальном микроскопе,
•оснащенном окулярной головкой двойного изображения. С по-
мощью этой окулярной головки можно точно сцентрировать ось
проверяемого отверстия с оптической осью микроскопа и отсчи-
тать его координаты. Измерения могут производиться как в
прямоугольных, так и в полярных координатах.
При контроле крупных деталей расстояния между осями от-
верстий определяют, устанавливая в них контрольные пробки
или специальные клинья (рис. 160) и измеряя размеры d\, d2 и
1\ или /2 с помощью универсальных средств.
Для непосредственного измерения расстояний между осями
отверстий применяют пневматические приборы со специальной
измерительной оснасткой.

Глава XIII
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
§ 1.	КОНТРОЛЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Зубчатые зацепления применяются для передачи вращатель-
ного движения с постоянным отношением скоростей и для пре-
образования вращательного движения в прямолинейное посту-
пательное и наоборот.
По конструктивному выполнению зубчатые передачи делятся
на цилиндрические, конические и червячные.
Наибольшим распространением пользуются цилиндрические
зубчатые передачи с эвольвентным профилем зацепления, основ-
ные элементы которого показаны на рис. 161. Вращение двух зуб-
чатых колес, находящихся в зацеплении, можно представить как
фрикционное зацепление двух цилиндрических поверхностей, на-
зываемых начальными цилиндрами. Сечения этих поверхностей
плоскостью, перпендикулярной к осям вращения колес, называют-
ся начальными окружностями. Точка касания называется полю-
сом зацепления. Через полюс зацепления проходит траектория
точки касания двух профилей зубьев, называемая линией зацеп-
ления. Угол между линией зацепления и перпендикуляром к ли-
нии центров называется углом зацепления. Для нормальных за-
цеплений этот угол равен 20° Эвольвентный профиль зубьев опи-
сывается точками производящей прямой при ее качении без
скольжения по основной окружности, концентричной начальной
окружности.
Делительной окружностью называется окружность, диаметр
которой равен произведению номинальной величины модуля на
число зубьев колеса. Для некорригированных зубчатых колес
начальные и делительные окружности совпадают.
Окружной шаг — расстояние между двумя точками одно-
именных профилей двух соседних зубьев, взятое по начальной
окружности.
Основной шаг — расстояние между параллельными касатель-
ными к двум соседним одноименным профилям зубьев колеса.
Модулем зацепления называется отношение окружного нор-
мального шага к числу л. Значения модулей стандартизованы по
ГОСТу 9563—60 в интервале от 0,5 до 100 мм.
264

Погрешности изготовления зубчатых передач зависят от по-
грешности установки заготовки на станке, погрешностей режу-
щего инструмента и кинематической цепи станка.
Рис. 161. Элементы зубчатого зацепления
Суммарную погрешность нарезания зубьев принято рассмат-
ривать как результат совместного воздействия ряда первичных
ошибок, направленных вдоль трех осей координат:
1.	Радиальных ошибок обработки, вызванных изменением ра-
диального расстояния между инструментом и обрабатываемым
зубчатым колесом (эксцентричная установка заготовки на стан-
ке, радиальное биение инструмента и др.).
2.	Тангенциальных ошибок обработки, вызванных нарушени-
ем обката инструмента и изделия или неточностью деления.
3.	Осевых ошибок обработки, вызванных ошибками переме-
щения инструмента вдоль оси изделия (неточность направляю-
щих станка, перекос оси заготовки и др.).
265

Отдельно выделяются ошибки производящей поверхности
зубообрабатывающего инструмента (погрешности профиля ин-
струмента).
Погрешности зубчатых передач определяются не только точ-
ностью изготовления отдельных зубчатых колес, но и точностью
их монтажа.
Погрешности монтажа зубчатых передач, в основном, опре-
деляются погрешностью межцентрового расстояния, непарал-
лельностью и перекосом осей зубчатых колес, зависящих от точ-
ности изготовления корпусных деталей.
Все механически обработанные колеса и передачи по точно-
сти изготовления делятся на двенадцать степеней точности с 1
по 12 — в порядке убывания точности.
Допуски на элементы цилиндрических зубчатых колес и на
точность монтажа передач установлены ГОСТом 1643—56 (для
колес с модулем свыше 1 до 50 мм степеней точности с 3 по 11)
и ГОСТом 9178—59 (для колес с модулем до 1 мм степеней точ-
ности с 4 по 10). Допуски конических зубчатых колес с модуля-
ми свыше 1 до 30 мм установлены ГОСТом 1758—56 для степе-
ней точности с 5 по 11, а с модулями до 1 мм и степеней точно-
сти с 5 по 10 — ГОСТом 9368—60. Допуски червячных передач
установлены ГОСТом 3675—56 для степеней точности с 5 по 9
включительно. Остальные степени точности зарезервированы
для использования в будущем для особо точных и грубых
колес.
Для зубчатых колес и передач стандарты устанавливают че-
тыре группы норм точности:
1.	Нормы кинематической точности, ограничивающие погреш-
ность передаточного отношения передачи.
2.	Нормы плавности работы, ограничивающие циклические
погрешности, многократно повторяющиеся за оборот колеса.
3.	Нормы контакта зубьев, определяющие полноту прилега-
ния рабочих поверхностей зубьев колес в процессе работы пе-
редачи.
4.	Нормы боковых зазоров, определяющие величину мертво-
го хода у передач с нерегулируемыми межцентровыми расстоя-
ниями.
Стандарты устанавливают комплексные методы проверки и
заменяющие их комплексы минимального и достаточного коли-
чества элементов, подлежащих проверке. Комплексные методы
контроля основаны на проверке элементов, выявляющих сум-
марное воздействие радиальных и тангенциальных погрешностей
зубчатого венца. Для установления соответствия зубчатого ко-
леса требованиям данной группы норм точности достаточно од-
ной комплексной проверки. Контрольные комплексы основаны
на раздельной проверке радиальных и тангенциальных погреш-
ностей элементов зубчатого колеса и требуют проведения двух
разных измерений.
266

Стандартами установлено по несколько равноправных кон-
трольных комплексов для каждой из групп норм точности. Вы-
бор контрольного комплекса определяется конкретными усло-
виями производства и регламентируется отраслевыми или завод-
скими нормалями.
Рекомендуемые сочетания проверяемых элементов зубчатых
колес даны в табл. 25.
Комплексы 1 и 2 рекомендуются для кинематически точных
зубчатых колес. Комплексы 3 и 4 рекомендуются только для
прямозубых и узких косозубых колес.
Кинематическая точность зубчатого колеса определяется по
результатам комплексной проверки кинематической погрешно-
сти — наибольшей погрешности угла поворота колеса в пределах
одного оборота при однопрофильном зацеплении с точным ко-
лесом или по результатам проверки накопленной погрешности
окружного шага — наибольшей погрешности взаимного располо-
жения любых двух одноименных профилей зубьев по одной
окружности колеса (рис. 162, а). Кинематическая точность мо-
жет также проверяться по результатам контроля двух элемен-
тов, указанных в комплексах с 3 по 6 (табл. 25).
Комплексы контроля зубчатых колес
Таблица 25
i £ Яс О	Нормы точности			
	кинематической		кон- такта	боковых зазоров
1	Кинематическая по- грешность колеса	Циклическая погреш- ность	Пятно контакта или погрешность формы и расположения контактной линии	Смещение исход- ного контура или отклонение длины общей нормали
2	Накопленная погреш- ность окружного шага	Отклонение основного шага и погрешность про- филя или разность окружных шагов		
3	Колебание измеритель- ного межцентрового рас- стояния за оборот коле- са и колебание длины общей нормали	Колебание измеритель- ного межцентрового рас- стояния на одном зубе		Предельные откло- нения измерительно- го межцентрового расстояния
4	Колебание измеритель- ного межцентрового рас- стояния и погрешность обката			
5	Радиальное биение зубчатого венца и ко- лебание длины общей нормали	Отклонение основного шага и погрешность про- филя или разность окружных шагов		Смещение исход- ного контура или отклонение длины общей нормали
6	Радиальное биение зубчатого венца и по- грешность обката			
267

Плавность работы передачи определяется комплексной про-
веркой циклической погрешности (средней величиной размаха
колебаний составляющей кинематической погрешности, много-
кратно повторяющейся за один оборот колеса) или проверкой
колебания измерительного межцентрового расстояния на одном
зубе, а также проверкой контрольного комплекса, состоящего из
Начало отсчета
Рис. 162. Погрешности зубчатых колес
проверки отклонения основного шага и погрешности профиля
или разности любых окружных шагов.
Контакт зубьев проверяется по пятну контакта (рис. 162, б)
или по отклонению направления зуба. Пятно контакта задается
в процентах отдельно по высоте и длине зуба.
Обеспечение бокового зазора (рис. 162, в) проверяется по
смещению исходного контура, отклонению длины общей норма-
ли или отклонению измерительного межцентрового расстояния.
Средства контроля цилиндрических зубчатых колес в зави-
симости от контролируемых ими элементов могут быть разделе-
ны на десять групп: 1) приборы для комплексной однопрофиль-
268

ной проверки; 2) шагомеры для окружного и углового шага;
3) шагомеры для основного шага; 4) нормалемеры; 5) межцен-
тромеры; 6) биениемеры; 7) эвольвентомеры; 8) ходомеры и
направлениемеры; 9) контактомеры и 10) зубомеры.
По конструкции приборы делятся на станковые и накладные,
а по точности измерений на приборы группы А (более точные)
и группы Б.
Накладные приборы преимущественно применяются для кон-
троля крупногабаритных колес, перемещение и установка кото-
рых на станковых приборах представляют значительные труд-
ности. Погрешности накладных приборов больше, чем у станко-
вых, так как в качестве базы обычно используется окружность
выступов колеса, несовпадающая с эксплуатационной.
§ 2. ЗУБОМЕРЫ
Зубомеры предназначены для измерения элементов зубьев,
определяющих боковой зазор в зацеплении.
Зубомеры делятся на накладные и станковые.
Рис. 163. Штангензубомер
На производстве в основном применяются три типа наклад-
ных зубомеров для цилиндрических зубчатых колес: штанген-
зубомер (рис. 163), индикаторно-микрометрический зубомер
269

(рис. 164), предназначенные для измерения толщины зубьев на
заданном расстоянии от окружности выступов, и тангенциаль-
ный зубомер (рис. 165) для определения положения исходного
контура относительно наружного диаметра.
Штангензубомер имеет две взаимно перпендикулярные шка-
лы 1 и 5 (рис. 163): одну для установки высоты, а другую — для
измерения длины хорды. Перед измерением упор 3 устанавли-
вают по нониусу 2 на размер, равный высоте, на которой пред-
полагается измерять длину хорды зуба, и закрепляют в этом
положении. Измерительные губки раздвигают и после установки
штангензубомера упором на окружность выступов колеса сдви-
гают до соприкосновения с профилями зуба.
Длину измеренной хорды отсчитывают непосредственно по
нониусу 4 штангензубомера. Измерения рекомендуется произво-
дить по постоянной хорде зуба (постоянная хорда — это хорда
между точками касания исходного контура с обоими профилями
зуба в нормальном сечении). Определение номинальной толщи-
ны зуба и высоты до постоянной хорды производят по заранее
составленным таблицам этих величин или расчетом по фор-
мулам.
Для прямозубых некорригированных колес с углом зацепле-
ния 20° высота h до постоянной хорды равна
ft = 0,7476m,
а толщина зуба
S= 1,387m,
где т — модуль в мм.
Штангензубомеры выпускаются двух типоразмеров для из-
мерения зубчатых колес с модулем от 1 до 18 и от 5 до 36 мм с
отсчетом по нониусу 0,02 мм.
Недостатками штангензубомеров являются низкая точность
отсчета по нониусу, быстрый износ кромок измерительных гу-
бок, влияние на результаты измерения погрешностей установки
упора и отклонения радиуса окружности выступов.
Определение износа кромок измерительных губок штанген-
зубомера производят путем измерения хорды аттестованного
ролика. Разность показаний штангензубомера и теоретической
длины хорды на высоте измерения определит суммарную по-
грешность штангензубомера. Проверку точности показаний
штангензубомера производят по концевым мерам. Погрешность
измерения штангензубомером достигает ±0,05 мм.
Более высокую точность измерения толщины зубьев обеспе-
чивает индикаторно-микрометрический зубомер типа ЗИМ
(рис. 164).
При измерении толщины зуба этим зубомером упор 6 уста-
навливают на размер с помощью микрометрической головки 3,
а подвижную губку 7 с помощью микрометрической головки 4
270

устанавливают на размер, близкий к длине хорды, и фиксируют
штифт 2 затягиванием винта /.
Отклонения толщины зубьев определяют по показаниям ин-
дикатора 8 при установке зубомера на проверяемый зуб.
Установку микрометрической головки 4 и индикатора на нуль
производят при сдвинутых измерительных губках 7 и 5.
Рис. 164. Индикаторно-микрометрический зубомер ЗИМ-16
Индикаторно-микрометрические зубомеры выпускаются двух
типоразмеров для измерения зубчатых колес с модулем 1—
16 мм и 16—32 мм. Цена деления индикатора и микрометриче-
ских головок составляет 0,01 мм.
Тангенциальные (индикаторные) зубомеры (рис. 165) имеют
губки 5, перемещающиеся в направляющих корпуса 2 винтом 6
с левой и правой нарезкой, что обеспечивает симметричную ус-
тановку губок относительно оси индикатора 4. Установленное
положение губок фиксируется винтовыми зажимами 3. Индика-
тор, снабженный специальным сферическим измерительным на-
конечником, крепится цангой 1. Внутренние стороны губок зубо-
мера являются измерительными поверхностями, составляющими-
с осью индикатора углы 20° ±5' Б совокупности обе измери-
тельные поверхности образуют боковой профиль впадины
27Ь

исходной рейки. Для измерения положения исходного контура
относительно наружного диаметра проверяемого зубчатого коле-
са необходимо предварительно установить зубомер на размер.
Установку производят по специальным установочным калиб-
рам-роликам 7, прилагаемым к зубомеру. Диаметр ролика для
настройки тангенциального зубомера рассчитывают из условий
одновременного касания ролика с вершиной и боковыми сторо-
нами профиля зуба рейки данного модуля. Диаметр ролика за-
висит только от модуля и угла зацепления проверяемого зубча-
того колеса. При а = 20° диаметр ролика определяют по фор-
Рис. 165. Индикаторный зубомер
муле dp = 1,2037m. Отклонения диаметра ролика не должны
превышать ±2 мкм при диаметрах до 30 мм и ±3 мкм при диа-
метрах свыше 30 мм.
Ролик кладут на призму 8, и зубомер губками устанавлива-
ют на ролик. Расстояние между губками регулируют до сопри-
косновения измерительного наконечника индикатора с роликом
и перемещения стрелки индикатора на один-два оборота. После
этого положение губок закрепляют винтовыми зажимами, инди-
катор устанавливают на ноль, и зубомер переносят на проверяе-
мое колесо. Отклонение показаний индикатора определяет сме-
щение исходного контура относительно номинального поло-
жения.
Взаимосвязь между смещением Д/i исходного контура и от-
клонением толщины Д5 зуба по постоянной хорде определяется
формулой
При а = 20° Д5 = 0,73Д/г.
272

Использование в качестве базы измерения зубомерами ок-
ружности выступов зубчатого колеса приводит к дополнитель-
ным погрешностям измерения вследствие отклонения диаметра
и биения окружности выступов.
Тангенциальные зубомеры, измеряя смещение исходного
контура, позволяют определить глубину врезания зуборезного
инструмента и, следовательно, момент окончания обработки зуб-
чатого колеса. Измерение толщины зуба по постоянной хорде
позволяет определить глубину врезания режущего инструмента
только косвенным путем.
Тангенциальные зубомеры имеют несомненные преимуще-
ства перед штангензубомерами в отношении совершенства ме-
тода измерения, большей точности и повышенной износостой-
кости.
Тангенциальные зубомеры выпускают трех типоразмеров:
10 — для зубчатых колес с модулем от 2 до 10 ло*
36 — »	»	»	»	» 8 » 36 мм
50 — »	»	»	»	» 30 » 50 мм
По точности измерений тангенциальные зубомеры разделя-
ются на группы А с ценой деления отсчетного устройства не бо-
лее 0,005 мм и пределом измерения не менее 2 мм и Б — с це-
ной деления отсчетного устройства не более 0,01 мм и пределом
измерения не менее 5 мм. Допускаемые вариации показаний со-
ответственно равны 3 и 5 мкм. Допускаемые погрешности пока-
заний зависят от модуля контролируемых колес и величины пе-
ремещения измерительного наконечника и составляют для груп-
пы А от 10 до 20 мкм, а для группы Б — от 17 до 50 мкм.
Тангенциальные зубомеры выявляют только радиальные со-
ставляющие погрешности обработки (тангенциальные составляю-
щие не выявляются).
§ 3.	ШАГОМЕРЫ
Шагомеры для окружного шага предназначаются для опреде-
ления разности окружных шагов по одной окружности колеса.
Шагомер устанавливают на размер по произвольно выбранной
паре соседних зубьев, после чего определяют отклонения окруж-
ных шагов по всей окружности колеса.
Накладной шагомер для окружного шага ЛИЗ (рис. 166) при
измерении устанавливают тремя регулируемыми упорами на на-
ружный цилиндр колеса. При этом два упора одновременно бази-
руют по торцу. Регулируемый сферический измерительный нако-
нечник устанавливают по шкале модулей и при измерении за-
крепляют. Подвижный измерительный наконечник подвешен на
плоских пружинах. Его перемещения через рычаг с передаточ-
ным отношением 2 1 передаются индикатору. Возможна
проверка окружных шагов при установке колеса и прибора
на плиту.
J8 Заказ 375	2 73

Шагомеры выпускают двух размеров для колес с модулем от
3 до 15 мм и от 10 до 26 мм.
При настройке прибора необходимо установить оба сфериче-
ских измерительных наконечника на одной окружности, концент-
ричной оси колеса. Так как эта установка производится прибли-
женно, то неизбежны существенные отклонения, вследствие чего
проверка накопленной погрешности окружного шага, с целью
оценки кинематической точности колеса, не дает надежных ре-
зультатов. Поэтому шагомеры для окружного шага с точечным
Рис. 166. Шагомер для окружного шага
Для контроля кинематической
контактом преимущественно
применяют для косвенной
проверки плавности зацепле-
ния.
При измерении равно-
мерности окружного шага
конических зубчатых колес
шагомеры базируются упо-
рами на конус выступов и
поверхность дополнительно-
го конуса. Таким образом
при каждой установке шаго-
мера на коническое зубча-
тое колесо измерение окруж-
ного шага производится на
постоянном расстоянии от
дополнительного конуса, где
номинальные окружные ша-
ги равны.
точности применяют группо-
вые шагомеры для окружного шага с тангенциальными наконеч-
никами (рис. 167). Групповой шагомер состоит из двух симмет-
ричных частей, шарнирно соединенных в середине. По направ-
ляющим левой и правой частей прибора могут перемещаться и
фиксироваться в требующемся положении упоры и отсчетные
устройства с тангенциальными наконечниками, подвешенными
на параллелограммах из плоских пружин.
Угол между тангенциальными наконечниками устанавливает-
ся с помощью винта микроподачи по угловому нониусу с вели-
о/ ~	360°
чинои отсчета 2 Этот угол должен быть равен ----и, где z —
г
число зубьев проверяемого колеса, а п — число охватываемых
при измерении зубьев.
Измерительные наконечники шагомера выполнены двусторон-
ними и позволяют производить измерения по обеим сторонам
профиля зубьев без переворачивания прибора или колеса. Изме-
рения производят при укладке прибора и колеса на плиту. Цена
деления отсчетных устройств составляет 0,001 мм, пределы изме-
рения ±0,05 мм.
274

Выполнение шагомера с двумя подвижными измерительными
наконечниками и двумя отсчетными устройствами несколько
усложнили определение отклонений окружного шага, но одно-
временно значительно повысили точность измерения, исключив
деформации жесткого измерительного упора, неизбежные при
установке тяжелого накладного прибора на проверяемое колесо.
Определение накопленной погрешности окружного шага по
результатам измерений отдельных шагов требует математической
обработки. Вычисления ведутся по формуле для шагового метода
Рис. 167. Групповой шагомер для окружного шага
измерения. Часто, для упрощения вычислений и наглядности ре-
зультатов прибегают к графическому определению накопленной
погрешности, строя в прямоугольных координатах график отно-
сительных отклонений окружного шага и прямую отсчета абсо-
лютных отклонений, проводя ее из начала координат под углом
1
где Ati — относительные отклонения окружных шагов;
п — число измерений.
Для быстрого определения накопленной погрешности окруж-
ного шага колеса применяются приборы, непосредственно кон-
тролирующие накопленную погрешность на угле 180° Такое из-
мерение основано на предположении, что накопленная погреш-
ность окружного шага является результатом геометрического
эксцентриситета и описывается синусоидой с максимальными от-
клонениями, расположенными через 180° Измерение производят
по одноименным профилям зубьев диаметрально противополож-
18*	275

ных впадин контролируемого колеса. В одну вводится жесткий
упор, а в другую — измерительный наконечник. На приборе
(рис. 168) Московского инструментального завода процесс изме-
рения осуществляется по полуавтоматическому циклу. Проверяе-
мое колесо 5 устанавливают на вертикальной оправке 6, после
чего подводят каретки 1 и 8 и устанавливают упор 7 и измери-
тельный наконечник 3 в рабочее положение. Пружинный при-
жим 9 обеспечивает контакт зуба колеса с упором 7. Затем вклю-
чают электродвигатель, который кулачком 4 разводит измери-
тельные каретки. Рычаг с собачкой, качающийся около оси
оправки, цепляется за зуб контролируемого колеса и повертывает
его на один угловой шаг. После этого измерительные каретки
Рис. 168. Прибор для проверки накопленной погрешности
окружного шага
сближают в первоначальное положение и по отсчетному устрой-
ству 2 производят отсчет отклонений окружного шага. Измерения
повторяют на каждом зубе в пределах половины оборота колеса.
Половина разности наибольшего и наименьшего показаний опре-
деляет накопленную ошибку окружного шага. Если наибольшая
и наименьшая ошибки окружного шага не расположены на одном
диаметре, то показания прибора будут меньше действительной ве-
личины ошибки.
При установке жесткого упора на одной каретке с измеритель-
ным наконечником прибор позволяет в полуавтоматическом цик-
ле проверять разность окружных шагов. Вторую каретку при этом
закрепляют в отведенном состоянии.
Производительность прибора составляет 30 циклов в минуту,
цена деления отсчетного устройства — 0,001 мм. Прибор позво-
ляет контролировать колеса с модулем от 1 до 10 мм и диамет-
ром от 40 до 400 мм.
Для автоматизации процесса контроля прибор может снаб-
жаться электроконтактным амплитудным датчиком для контро-
ля дискретных величин, отличающийся от обычного амплитудного
датчика установленным на месте отсчетного устройства электро-
магнитным тормозом измерительного стержня. Этот тормоз осво-
бождает измерительный стержень датчика только в период из-
мерения. При использовании амплитудного датчика проверка
должна производиться на протяжении полного оборота колеса.
276

Недостатками данного прибора являются отсутствие записы-
вающего устройства и автоматического выключения прибора при
завершении контроля.
Шагомеры для основного шага предназначены для опреде-
ления отклонений основного шага от номинального значения и
колебания его в пределах колеса. Основной шаг зубчатого колеса
определяется расстоянием между параллельными прямыми, ка-
сательными к двум смежным одноименным профилям. Поэтому
Рис. 169. Шагомер для основного шага
шагомеры для основного шага согласно ГОСТу 5368—58 долж-
ны изготовляться с тангенциальными измерительными наконеч-
никами.
На рис. 169 показан шагомер ЛИЗ для основного шага, вы-
пускаемый по ГОСТу 3883—59 и предназначенный для измерения
колес всех степеней точности по ГОСТу 1643—56.
Шагомеры этого типа выпускаются трех размеров с предела-
ми измеряемых модулей: 1,75—10, 8—16 и 16—36 мм.
В корпус 1 шагомера встроен многооборотный индикатор 2
с двусторонним отсчетом и ценой деления 0,001 мм. Измеритель-
ный наконечник 3 подвешен на параллелограмме из плоских пру-
жин и связан рычагом с механизмом индикатора. Установочный
наконечник 4 может перемещаться в направляющих корпуса при
277

вращении винта 9 с последующей фиксацией установленного
положения стопором 10. Опорный наконечник 5 обеспечивает
устойчивое базирование прибора на зубчатом колесе, опираясь
на противоположный профиль соседнего зуба (наконечники 4 и 5
вводятся в одну впадину колеса и совместно образуют профиль
зуба рейки). Положение опорного наконечника регулируется вра-
щением винта 8 (поступательное перемещение) и винта 7 (на-
клон). Установленное положение фиксируется стопором 6.
Для настройки на номинальную величину основного шага к
шагомеру прикладывается приспособление, состоящее из основа-
ния 11, державки 12, вильчатого боковика 13 и Г-образного бо-
ковика 14. При настройке шагомера между рабочими поверхно-
стями боковиков устанавливается блок концевых мер соответ-
ствующего размера. Шагомер устанавливается на вильчатый
боковик установочным наконечником, а измерительным наконеч-
ником — на выступ Г-образного боковика.
Наличие у шагомера двустороннего отсчета облегчает переход
на контроль шага по противоположным профилям зубьев.
Измерительный наконечник шагомера оснащен твердым спла-
вом. Непрямолинейность его кромки допускается в пределах
0,001 мм. Неплоскостность установочного наконечника не должна
превышать 1,2 мкм (4 интерференционные полосы).
Отклонения от параллельности при любом положении нако-
нечников должны превышать 1—1,25 мкм на длине 10 мм. Из-
мерительное усилие должно быть равно 500 ± 150 сн.
Допустимые погрешности показаний шагомеров установлены
для нормируемого участка отсчетного устройства (±0,075 мм)
в пределах от 2,5 до 6 мкм в зависимости от модуля контроли-
руемых колес.
Погрешности показаний шагомера проверяются по образцам
с аттестованными зубьями или по роликам, установленным на
требуемом расстоянии.
§ 4.	БИЕНИЕМЕРЫ
Биениемеры (рис. 170, а) предназначаются для контроля ра-
диального биения зубчатого венца, т. е. колебания расстояний
от постоянных хорд впадин (зубьев) колеса до оси его вращения.
ГОСТ 8137—59 устанавливает два типа биениемеров: тип 2 —
для контроля цилиндрических и конических зубчатых колес с мо-
дулем от 0,3 до 2 мм и диаметром до 150 мм\ тип 10 — для конт-
роля зубчатых колес с модулем от 1 до 10 мм и диаметром до
400 мм.
По точности измерения биениемеры разделяют на группы А —
с ценой деления отсчетного устройства 0,001 мм и Б — с ценой
деления отсчетного устройства 0,002—0,005 мм.
Измерительные наконечники имеют форму усеченного конуса
с углом при вершине 40° ± 7' Непрямолинейность образующей
составляет не более 0,002 мм на всей длине.
278

Проверяемое зубчатое колесо устанавливают на оправке в
центрах. Измерительную каретку подводят до контакта наконеч-
ника с профилями зубьев и закрепляют в этом положении. Для
измерения следующей впадины измерительный стержень оттяги-
вают и колесо повертывают на угловой шаг. Наибольшая раз-
ность показаний индикатора при измерениях в различных точках
колеса определяет величину биения зубчатого венца. Биение зуб-
чатого венца всегда получается несколько меньше колебания
а)
б)
Рис. 170. Биениемер
измерительного межцентрового расстояния при двухпрофильной
проверке, так как в последнюю входит еще удвоенное значение
колебания измерительного межцентрового расстояния на одном
зубе.
На биениемерах применяют также тангенциальные измери-
тельные наконечники (рис. 170, б) с профилем зуба или впадины
рейки. Шариковые и роликовые наконечники рекомендуются
только для проверки колес с внутренним зацеплением.
Некоторые биениемеры оснащаются дополнительными при-
способлениями для измерения окружного шага при базировании
колеса на оправке, что значительно повышает точность измере-
ний по сравнению с накладными шагомерами, базирующимися
на окружности выступов.
Московский инструментальный завод выпускает полуавтома-
тический биениемер, у которого измерительная каретка отводит-
ся непрерывно вращающимся эксцентриком, а зубчатое колесо
в это время повертывается на один угловой шаг собачкой, уста-
новленной на каретке. Контроль биения зубчатого венца про-
изводится специальным амплитудным датчиком. Применение по-
луавтоматических биениемеров целесообразно при крупносерий-
ном и массовом производстве зубчатых колес.
279

§ 5.	НОРМЛЛЕМЕРЫ
Нормалемеры предназначаются для определения среднего
значения и колебания длины общей нормали к разноименным
профилям зубьев колеса. Измерение длины общей нормали про-
изводят между двумя параллельными измерительными плоско-
стями, касательными к профилям зубьев. Число охватываемых
при измерении зубьев обычно принимают близким к где
z — число зубьев колеса.
Рис. 171. Зубомерный микрометр для измерения длины общей нормали
Колебания длины общей нормали в одном колесе определяют
его кинематическую (тангенциальную) погрешность, а отклоне-
ние средней длины общей нормали от ее расчетного значения
характеризует толщину зубьев.
Длину L общей нормали для прямозубых некорригированных
колес с углом исходного контура 20° определяют по формуле
L = т [ 1,47606(2z' — 1) + 0,0140lz],
где т — модуль в мм\
~	----число зубьев, охватываемых при измерении.
Измерение длины общей нормали производят с помощью мик-
рометров со специальными губками и индикаторных скоб.
Зубомерные микрометры типа М3 для измерения среднего
значения и колебания длины общей нормали (рис. 171) зубчатых
колес с модулем от 1 мм отличаются от нормальных микрометров
только формой измерительной губки и пятки. Измерительная
губка имеет тарельчатую форму, а пятка — тарельчатую полную
или срезанную. Зубомерные микрометры часто применяют для
определения неизвестного модуля зубчатого колеса. Для этого
измеряют длину общей нормали, охватив сначала п, а затем
п— 1 зубьев. Разность результатов измерений определяет основ-
ной шаг /о зубчатого колеса, по которому легко определить мо-
дуль т =—— Зубомерные микрометры выпускаются с преде-
л cos а
280

лами измерений 0—25, 25—50, 50—75 и 75—100 мм. Погреш-
ность показаний микрометров при поверке мерами с цилиндри-
ческой измерительной поверхностью не должна превышать
±5 мкм. При пятке со срезанной измерительной поверхностью
разность показаний микрометра при различных положениях ме-
ры между его измерительными поверхностями не должна превы-
шать 2 мкм. В остальном поверка зубомерных микрометров про-
водится аналогично поверке обычных микрометров.
Рис. 172. Индикаторный нормалемер
Измерение колебаний длины общей нормали зубомерными
микрометрами занимает сравнительно много времени, так как
при каждом измерении необходимо вращать барабан микромет-
ра. Значительно быстрее и точнее можно измерить колебания
длины общей нормали и ее среднее значение, используя рычаж-
ные зубомерные микрометры, представляющие собой обычные
рычажные микрометры, оснащенные специальными измеритель-
ными губками. Измерение колебаний длины общей нормали про-
изводят при застопоренном микровинте по показаниям отсчетного
устройства. Рычажные зубомерные микрометры выпускаются с
пределами измерения 0—20 и 20—45 мм.
Для измерения зубчатых колес средних и больших габарит-
ных размеров предназначены индикаторные нормалемеры по
ГОСТу 7760—59.
Индикаторный нормалемер имеет подвижную губку 9
(рис. 172), установленную на плоских пружинах /, обеспечиваю-
щих легкое, без трения перемещение губки с сохранением парал-
лельности измерительных поверхностей. Перемещение губки
281

через рычаг 2 передается индикатору 3. Так как передаточное
отношение рычага равно 2 1, то цена деления индикатора повы-
шается до 0,005 мм. Кнопка 4 служит для арретирования под-
вижной губки при установке скобы на зубья проверяемого колеса.
Переставная губка 8 может перемещаться по цилиндрической
направляющей штанги 6 скобы. Эта губка жестко соединена с
разрезным хомутиком, надевающимся с натягом на штангу. Для
перемещения губки необходимо в прорезь хомутика 5 вставить
овальный конец ключа 7 и, повернув его на 90°, разжать про-
резь хомутика, после чего хомутик вместе с губкой может быть
легко передвинут вдоль направляющей. После удаления ключа
хомутик за счет упругих деформаций снова плотно охватит
штангу.
Переставная губка в закрепленном состоянии не должна пе-
ремещаться по штанге при усилии в 100 н (10 кгс).
При измерении отклонений длины общей нормали от номи-
нального значения прибор устанавливают на размер по конце-
вым мерам.
Отклонение длины общей нормали ДА может быть пересчи-
тано в смещение исходного контура Ah или отклонение толщины
зуба AS по формулам:
л 1	л о AAz
Z*/г =---- и Д5 =--------.
2 sin ос	cos ос
Основные характеристики нормалемеров даны в табл. 26.
Таблица 26
Технические характеристики нормалемеров индикаторных
(по ГОСТу 7760—59)
Типо- размер	Нижний предел модуля в мм	Пределы измерения в мм	Отсчетное устройство		Рабочий ход измерительной губки в мм	Измери- тельное усилие в н
			цена деления не более в мм	предел изме- рения не менее в мм		
120	1	40—120	0,005	1,0	0,6	2—6
300	2	50—300	0,01	1,0	0,8	2—6
700	2,5	150—700	0,01	1,5	1	6-Ю
Индикаторные нормалемеры проверяют по концевым мерам
на точность показаний в пределах рабочего перемещения подвиж-
ной губки и на непараллельность измерительных поверхностей
губок не менее, чем в трех положениях регулируемой губки.
Допускаемая непараллельность измерительных поверхностей гу-
бок составляет от 5 до 9 мкм в зависимости от типоразмера нор-
малемера и расстояния между губками. Допускаемая погреш-
ность измерения составляет 7—9 мкм для типоразмера 120 и
15—28 мкм для типоразмера 700.
282

§ 6. ЭВОЛЬВЕНТОМЕРЫ
его основной окруж-
6	7	8
Рис. 173. Схема индивидуально-
дискового эвольвентомера
Эвольвентомеры предназначаются для проверки эвольвентно-
го профиля в торцовом сечении цилиндрических колес с прямы-
ми и косыми зубьями.
Принцип действия эвольвентомеров основан на воспроизве-
дении движения измерительного наконечника относительно про-
веряемого зубчатого колеса по эвольвенте
ности. Погрешности профиля зу-
ба вызывают отклонения измери-
тельного наконечника, регистри-
руемые отсчетным устройством и
самописцем. В эвольвентомерах
применяются тангенциальные
(плоские) и точечные измеритель-
ные наконечники. Тангенциаль-
ные наконечники сближают усло-
вия работы и проверки колеса и
поэтому предпочтительней.
Эвольвентомеры делятся на
индивидуально-дисковые и уни-
версальные.
Схема индивидуально-диско-
вого эвольвентомера Московско-
го инструментального завода по-
казана на рис. 173.
Проверяемое зубчатое колесо
2 установлено на одной оправке
со сменным диском /, диаметр ко-
торого равен основной окружно-
сти колеса. Этот диск прижимает-
ся пружиной к доведенной линей-
ке 3, закрепленной на каретке 6
прибора. При перемещении каретки ходовым винтом 5 движение
(без скольжения) передается диску и вместе с ним проверяемо-
му колесу. При этом каждая точка рабочей плоскости линейки
описывает относительно диска эвольвенту. Над линейкой в од-
ной вертикальной плоскости с ее рабочей поверхностью распо-
ложен измерительный наконечник рычага 4, другое плечо кото-
рого соприкасается с наконечником индикатора 8.
Шкала 9 служит для определения угла развертывания про-
веряемого колеса, а шкала 7 — для определения смещения ка-
ретки из исходного положения, при котором измерительный на-
конечник касается профиля зуба на радиусе основной окружно-
сти колеса.
В начале измерения измерительный наконечник рычага уста-
навливают на боковую поверхность зуба у его основания, а инди-
катор устанавливают на ноль. Вращая ходовой винт, перемещают
283

каретку, причем измерительный наконечник рычага скользит по
профилю зуба и в случае отклонения его от эвольвенты заданной
основной окружности получает угловое перемещение, отмечаемое
индикатором. По окончании измерения одного зуба каретка воз-
вращается в исходное положение, а колесо переставляется на
один зуб. Для проверки профиля с другой стороны зуба необхо-
димо снять зубчатое колесо и установить его обратной стороной.
Эвольвентомеры снабжаются записывающими механизмами,
позволяющими регистрировать результаты измерения в увели-
ченном масштабе. Полученные на
таком эвольвентомере кривые по-
грешностей профиля позволяют
не только определить наибольшее
отклонение действительного про-
филя зуба от теоретического, но
по характеру кривой отклонения
профиля определить и причину
погрешности.
Эвольвентомеры рассмотрен-
ного типа требуют для каждого
размера колеса специальный
сменный диск, поэтому они назы-
ваются эвольвентомерами инди-
видуально-дискового типа. При-
менение таких эвольвентомеров в
условиях индивидуального и мел-
косерийного производства нера-
ционально, так как требует изго-
товления специальных дисков для
колеса каждого размера. Этого
недостатка лишены универсаль-
ные эвольвентомеры, имеющие
постоянный обкатной диск или эталонный эвольвентный шаблон
и рычажное или клиновое устройство с регулируемым передаточ-
ным отношением, позволяющим получить скорость перемещения
измерительной каретки, равную окружной скорости проверяемо-
го колеса на любом радиусе основной окружности.
Схема универсального эвольвентомера показана на рис. 174.
На оси 1 закреплен кулак 3 с эвольвентным профилем. На эту
же ось надевается и закрепляется проверяемое зубчатое коле-
со 2. При вращении оси 1 кулак 3 толкает планку 4, сообщая
каретке 5 перемещение, пропорциональное углу поворота кулака
и проверяемого зубчатого колеса.
Перемещение каретки через рычаг 6 передается измеритель-
ной каретке S, на которой установлен щуп 10 и индикатор 9, по-
казывающий отклонения щупа в процессе измерения.
Предварительно плечо а рычага устанавливают таким (за
счет перемещения точки контакта ролика 7 каретки 8 вдоль ры-
284

чага), чтобы скорость перемещения каретки равнялась окруж-
ной скорости основной окружности проверяемого колеса. При
этом условии щуп, соприкасающийся с правильным эвольвент-
ным профилем зуба, не будет получать угловых перемещений
при вращении колеса. Изменение показаний индикатора пока-
зывает на погрешности профиля зуба и отклонения диаметра
основной окружности от номинального размера. Прибор имеет
электропривод и самописец.
Универсальный эвольвентомер позволяет проверять зубчатые
колеса с модулем от 0,7 до 10 мм при диаметре до 300 мм. Цена
Рис. 175. Схемы приборов для комплексной проверки кинематической
погрешности
деления индикатора составляет 0,001 мм. Предельная погреш-
ность прибора равна ±0,003 мм.
В качестве универсального эвольвентомера может служить и
прибор для однопрофильной проверки мелкомодульных колес
(рис. 175, 6); если образцовую рейку выполнить только с одним
зубом, то прибор превращается в эвольвентомер с тангенциаль-
ным наконечником. Возможно также применение кромочного на-
конечника.
§ 7. ПРИБОРЫ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПРОВЕРКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Комплексная проверка зубчатых колес проводится при одно-
профильном и двухпрофильном зацеплении на специальных при-
борах.
Проверка при однопрофильном зацеплении контролируемого
и измерительного колес непосредственно выявляет кинематиче-
скую погрешность и плавность зацепления и дает наилучшую
оценку точности зубчатого колеса в условиях его работы. Одно-
профильная проверка преимущественно применяется при конт-
роле точных зубчатых колес делительных, отсчетных и быстро-
ходных передач.
Проверка при однопрофильном зацеплении контролируемого
и измерительного колес заключается в непрерывном определении
285

погрешности угла поворота зубчатого колеса. Определение по-
грешности производят путем сравнения фактического угла по-
ворота проверяемого колеса с углом поворота точной передачи
с тем же номинальным передаточным отношением.
На рис. 175, а показана схема индивидуально-дисковой ком-
плексной проверки кинематической погрешности. На шпинделе 1
закреплено измерительное зубчатое колесо 2 и точный диск 3,
диаметр которого равен диаметру делительной окружности изме-
рительного колеса. На валу 5 закреплен диск 4, диаметр которого
равен делительному диаметру проверяемого зубчатого колеса 6.
Последнее посажено на втулку, свободно вращающуюся на ва-
лу 5. Диски 3 и 4 под действием пружин находятся во фрикцион-
ном зацеплении.
Расстояние между осями шпинделя 1 и вала 5 равно номи-
нальному межцентровому расстоянию зубчатой передачи и обес-
печивает однопрофильное зацепление зубчатых колес 2 и 6 с бо-
ковым зазором. При повороте шпинделя 1 вал 5 повертывается
фрикционной передачей на угол, строго пропорциональный углу
поворота шпинделя. Зубчатое колесо 6 также повертывается на
некоторый угол. Отклонения угла поворота колеса 6 от угла по-
ворота вала 5 определяют кинематическую погрешность прове-
ряемого зубчатого колеса. Эти отклонения воспринимаются дат-
чиком и регистрируются самописцем. Погрешности этой схемы
измерения определяются отклонениями диаметров и формы фрик-
ционных дисков, эксцентричностью их установки и погрешностя-
ми измерительного колеса. Точность последнего должна быть на
2—3 степени выше точности проверяемого колеса.
На рис. 175, б показана принципиальная схема прибора Мо-
сковского инструментального завода типа МТ-2 для комплексного
однопрофильного контроля мелкомодульных зубчатых колес.
Проверяемое колесо 8 зацепляется с измерительной рейкой 7, ко-
торая может смещаться в продольном направлении относительно
каретки 2. Это смещение рейки показывает индикатор 1 с ценой
деления 0,001 мм. На диски 9 и 4 натянута стальная лента 3,
с которой соединена каретка 5, несущая синусную линейку 5.
Вращаясь вместе с общим валом, проверяемое колесо 3 переме-
щает измерительную рейку 7, а диск 9 с помощью ленты 3 и си-
нусной линейки 5 перемещает в том же направлении каретку 2.
Отклонения движения рейки от образцового движения каретки
показывает индикатор 1. К прибору может быть подключен са-
мописец для записи отклонений без синхронизации с поворотом
проверяемого колеса.
Согласование перемещения каретки 2 с углом поворота и
параметрами проверяемого колеса производят путем установки
синусной линейки под соответствующим углом. Необходимый для
этого угол установки синусной линейки определяют следующим
образом:
jrDtg ф = nmz
286

или
, mz
*8Ф=-^.
где т и z — модуль и число зубьев проверяемого колеса;
D — диаметр диска 9.
Размер h блока концевых мер находят из зависимости
1	h
sin ср =	— —
У 1 +ctg2 ср I
или
h= 1
1Л Р2
m2z-
где I — расстояние между осями роликов синусной линейки.
Изменение угла установки синусной линейки позволяет на-
страивать прибор на проверку зубчатых колес с разным числом
зубьев. Для каждого модуля должна применяться соответствую-
щая измерительная рейка. Длина рейки ограничивает максималь-
ный диаметр проверяемых колес: 38 мм без перестановки рейки
и 76 мм — с перестановкой. Прибор МТ-2 применяется на при-
боростроительных предприятиях.
Для цехового однопрофильного контроля зубчатых колес
применяются приборы БВ-608 с промежуточным колесом
(рис. 176, а), выпускаемые Московским инструментальным заво-
дом. Проверяемое 2 и измерительное 1 колеса с одинаковыми
геометрическими параметрами посажены на два соосных шпин-
деля. Оба колеса находятся в однопрофильном зацеплении с ши-
роким промежуточным колесом 3, имеющим ручной и электриче-
ский привод. Погрешности проверяемого колеса 2 вызывают его
поворот относительно измерительного колеса /, воспринимаемый
специальным круговым индуктивным датчиком 4 (рис. 176, б).
Отклонения регистрируются электрическим самописцем
БВ-662С или БВ-1010, входящим в комплект прибора. Самописец
имеет перемещающуюся по направляющим каретку 7 с закреп-
ленной на ней пером 5 и щеткой 3, скользщей по реохорду 9.
Перемещение каретки производится электродвигателем с по-
мощью тяги из капроновой нити. Перемещение бумажной лен-
ты 6 производится сельсинным дистанционным приводом, обес-
печивающим пропорциональность перемещений (вращения)
проверяемого колеса и бумажной ленты.
Схема самописца показана на рис. 176, б. При повороте ко-
леса 2 относительно колеса 1 якорь Я перемещается относитель-
но катушек 1\ и /2 дифференциального индуктивного датчика,
вследствие чего изменяется индуктивность катушек. Две катуш-
ки /1 и /2 и два плеча реохорда Р образуют самобалансирующий-
ся мост переменного тока.
287

3
Рис. 176. Прибор БВ-608 для однопрофильной проверки

Вместо линейного датчика с двумя катушками к самописцу
может подключаться установленный в приборе круговой датчик 4
с тремя парами катушек, у которого якорь вращается вместе с
колесом 2, а катушки — с колесом /.
Этот датчик не чувствителен к относительному биению якорей
и катушек и реагирует только на рассогласование угла поворота
колес 1 и 2.
Возникающее вследствие изменения индуктивности катушек
датчика напряжение разбаланса через усилитель У поступает в
двигатель Д’, который перемещает щетку вдоль реохорда Р. В ре-
зультате возникает напряжение компенсации, которое через схе-
му Ф, поворачивающую фазу напряжения, поступает на лампу Л,
суммирующую напряжения разбаланса и компенсации. Когда
сумма этих напряжений становится равной нулю, двигатель оста-
навливается. Передаточное отношение прибора определяется со-
противлениями и /?2 и может регулироваться в широких пре-
делах.
Ширина записи — до 200 мм, длина записи — 360 мм на один
оборот промежуточного колеса. Масштаб записи от 1" до 8" на
1 мм. Погрешность прибора без учета погрешности измеритель-
ного и промежуточного колес не превышает ±4" Погрешности
промежуточного колеса, постоянные по всей длине зуба, не влия-
ют на результаты контроля.
Габаритные размеры прибора позволяют проверять зубчатые
колеса при межцентровых расстояниях от 100 до 400 мм. Уста-
Рис. 177. Межцентромеры
новку межцентрового расстояния производят по нониусу с отсче-
том 0,02 мм.
На рис. 176, в показан график отклонений, получаемый при
однопрофильной проверке.
Размах отклонений AFZ определяет кинематическую погреш-
ность проверяемого колеса, а «зубцы» на кривой определяют
циклическую погрешность, являющуюся основным показателем
плавности работы передачи.
19 Заказ 375	289

Приборы для однопрофильной проверки из-за конструктивной
сложности мало распространены на заводах.
На большинстве заводов применяют комплексную двухпро-
фильную проверку зубчатых колес в плотном зацеплении на меж-
центромерах для цилиндрических, конических и червячных пар.
Межцентромеры (рис. 177, а) предназначены для измерения
отклонения и колебания расстояния между осями проверяемого
и измерительного колес при плотном (двухпрофильном) зацеп-
лении за полный оборот и на одном зубе, т. е. при повороте
колеса на один угловой шаг.
На основании прибора установлены плавающая каретка 5
и каретка 3, перемещаемая в требуемое положение по шкале с
помощью винта с маховиком 4. Измерительное колесо надевают
на оправку плавающей каретки, а проверяемое колесо — на
оправку закрепленной каретки 3. Плотное зацепление обеспечи-
вается пружиной, перемещающей плавающую каретку в сторону
закрепленной каретки. При вращении проверяемого колеса по-
грешности отдельных элементов вызывают измерение межцентро-
вого расстояния, отмечаемое индикатором 2. Прибор может снаб-
жаться записывающим устройством 1.
На приборе проверяют цилиндрические прямозубые и косо-
зубые колеса. Для проверки колес, нарезанных на валу, на ка-
ретке 3 устанавливают кронштейн с вертикальными центрами.
Для проверки червячных пар на каретке 3 монтируют приспо-
собление с горизонтальными центрами, в которых устанавливают
червяк, а червячное колесо устанавливают на плавающей карет-
ке. Для проверки конических колес на каретке 3 устанавливают
кронштейн с горизонтальной оправкой (рис. 177, б).
Межцентромер КДП-300 позволяет проверять зубчатые коле-
са с модулями 1—10 мм при расстояниях между осями оправок
50—300 мм. Прибор КДП-600 обеспечивает возможность конт-
роля зубчатых колес при расстоянии между осями до 600 мм.

Глава XIV
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОРМЫ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Обработанные поверхности всегда имеют неровности и откло-
нения формы, возникающие в процессе резания металлов и со-
путствующих ему явлений (вибраций, упругих и пластических
деформаций, непрямолинейности направляющих и др.)- В связи
с этим ГОСТ 2789—59, устанавливающий основные определения,
критерии оценки, классификацию и нормы шероховатости, вводит
понятие о трех видах поверхностей и профилях их сечений
(рис. 178, а и б).
Реальная поверхность — поверхность, ограничивающая тело
и отделяющая его от окружающей среды.
Геометрическая поверхность — поверхность заданной геомет-
рической формы, не имеющая неровностей и отклонения формы.
Измеренная поверхность — поверхность, воспроизведенная в
результате измерения реальной поверхности (из-за погрешностей
измерения измеренная поверхность отклоняется от реальной).
Реальный профиль — сечение реальной поверхности плоско-
стью, ориентированной в заданном направлении по отношению к
геометрической поверхности.
Геометрический профиль — сечение геометрической поверхно-
сти плоскостью, ориентированной в заданном направлении по
отношению к этой поверхности.
Измеренный профиль — сечение измеренной поверхности пло-
скостью, ориентированной в заданном направлении по отноше-
нию к геометрической поверхности.
Неровности — выступы и впадины реальной поверхности.
Шероховатость поверхности — совокупность неровностей с от-
носительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности и
рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбирает-
ся в зависимости от характера поверхности и равна базовой
длине.
Волнистость поверхности — совокупность периодических от-
клонений поверхности от заданной геометрической формы с ша-
гом, превышающим базовую длину для определения шерохова-
тости.
19*
291

Неровности в зависимости от отношения их шага L к высо-
те Н условно можно разделить на шероховатость с — < 50 и
н
волнистость — = 50 -т- 1000. Неровности с — > 1000 относятся
н	н
к макронеровностям, т. е. к отклонениям формы.
Все перечисленные виды неровностей по-разному влияют на
эксплуатационные качества деталей и собранных из них узлов.
Поэтому в чертежах отдельно указываются допустимые значения
шероховатости поверхности, волнистости или отклонений формы.
Рис. 178. Шероховатость поверхностей
Нормы волнистости до настоящего времени не стандартизо-
ваны и при их значении руководствуются ведомственными нор-
малями или рекомендациями Института машиноведения
(табл. 27).
Таблица 27
Классы волнистости поверхностей (по нормам Института машиноведения)
Класс волнистости	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX
Предельная высота волны в мкм	1	2	4	8	16	32	64	125	250
Шероховатость поверхности оказывает большое влияние на
прочность соединений, собираемых с натягом, на зазор в подвиж-
ных соединениях, увеличивающийся вследствие износа неровно-
стей, усталостную прочность деталей, стойкость против коррозии,
коэффициент трения и пр.
292

Базой для определения числовых значений шероховатости
служит средняя линия, которая делит профиль неровностей та-
ким образом, что в пределах базовой длины сумма квадратов
расстояний (z/i, г/2, Уп— рис. 178, б) точек профиля до этой
линии минимальна.
Базовой длиной называется длина участка поверхности, на-
значаемая для измерения шероховатости без учета других видов
неровностей, имеющих шаг больше базовой длины. Базовые дли-
ны для различных классов чистоты поверхности установлены
ГОСТом 2789—59 в интервале от 0,08 до 8 мм (большие длины —
для грубообработанных поверхностей).
Для оценки шероховатости поверхности приняты два крите-
рия: среднее арифметическое отклонение профиля Ra и высота
неровностей Rz.
Среднее арифметическое отклонение профиля Ra есть среднее
значение абсолютных расстояний (уь у2, Уп) точек измерен-
ного профиля до его средней линии, т. е.
i
О
или приближенно
51л1
D __	1
Высота неровностей Rz есть среднее расстояние между нахо-
дящимися в пределах базовой длины пятью высшими точками
выступов и пятью низшими точками впадин, измеренное от ли-
нии, параллельной средней линии:
о   0*1 + ^з+ • • • + М—(^2+^4+ • • - +^ю)
2~	5
ГОСТ 2789—59 устанавливает 14 классов чистоты поверхно-
сти, причем классы с 6 по 14 дополнительно делятся на разря-
ды а, б и в (табл. 28).
Для классов 1—5 и 13—14 основной является шкала Rz, а для
классов 6—12 — шкала Ra-
В чертежах класс чистоты поверхности обозначается услов-
ным знаком — равносторонним треугольником, рядом с которым
ставится номер класса и буква разряда, например V 96. В от-
дельных случаях, когда необходимо ограничить не только наи-
большую, но и наименьшую шероховатость, рядом с треуголь-
ником ставятся два номера разряда, в пределах которых долж-
на находиться шероховатость поверхности.
Измерение шероховатости производится в направлении, даю-
щем наибольшее значение Ra или Rz, т. е. в направлении,
293

Таблица 28
Классы чистоты поверхности (по ГОСТу 2789—59)
Классы чистоты	Среднее арифметическое откло- нение профиля Ra в мкм			Высота неровностей Яг в мкм			Базовая длина 1 в мм
поверх- ности	Разряды						
	а	б	в	а	1 б	в	
1	80			320			
2	40	—	—	160	—	—	8
3	20			80			
4	10			40			
5	5	—	—	20	—	—	2,5
6	2,5	2,0	1,6	10	8	—	
7	1,25	1,0	0,8	6,3	5,0	4,0	0,8
8	0,63	0,5	0,4	3,2	2,5	2,0	
9	0,32	0,25	0,2	1,6	1,25	1,0	
10	0,16	0,125	0,1	0,8	0,63	0,5	
11	0,08	0,063	0,05	0,4	0,32	0,25	0,25
12	0,04	0,032	0,025	0,2	0,16	0,125	
13	0,02	0,016	0,012	о,1	0,08	0,063	0,08
14	0,01	0,008	0,006	0,05	0,04	0,032	
приблизительно перпендикулярном направлению резания. Имею-
щиеся на поверхности отдельные дефекты (раковины, вмятины
и т. п.) при измерении шероховатости не учитываются.
Оценка шероховатости поверхности может осуществляться
качественным и количественным методами. Качественный метод
оценки основан на сравнении обработанной поверхности с образ-
цами шероховатости поверхности. Количественный метод оценки
основан на измерении неровностей специальными приборами.
§ 2. ОБРАЗЦЫ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Контроль шероховатости поверхности путем сравнения с об-
разцами прост и широко распространен в цеховой практике.
Образцы шероховатости поверхности (рис. 179) представляют
собой наборы стальных или чугунных брусков 2 размером 30 X
X 20 мм, закрепленных в оправах 1 винтами 3. Плоская или ци-
линдрическая рабочая поверхность образцов обрабатывается раз-
личными способами при определенных режимах и по результатам
измерения относятся к соответствующим классам ГОСТа
2789—59. Образцы, обработанные точением, строганием, фрезе-
рованием и развертыванием, изготовляются незакаленными, а
шлифованные, полированные и доведенные образцы — закален-
ными.
294

По ГОСТу 9378—60 числовые значения шероховатости рабо-
чих поверхностей образцов должны соответствовать шероховато-
сти 0,8/?z соответствующих классов с допускаемыми отклонения-
ми приблизительно ±20%. Образцы не должны иметь дефекты,
видимые невооруженным глазом. Неоднородность шероховатости
поверхности одного образца не должна превышать 35—50% в за-
висимости от вида обработки и материала образца.
Образцы шероховатости поверхности комплектуются в набо-
ры: № 1 — полный набор из 46 шт. стальных образцов классов
чистоты с 4 по 13; № 2 — набор из 21 шт. сырых стальных образ-
цов классов чистоты 4—8; № 3 — набор из 25 шт. закаленных
стальных образцов классов чистоты 6—13 (наборы № 2 и № 3
вместе соответствуют наоору
№ 1). В набор № 4 входит
30 чугунных образцов клас-
сов чистоты 4—9.
На производстве, кроме
стандартных образцов шеро-
ховатости поверхности, час*
то используют образцовые
детали, шероховатость по-
Рис. 179. Образцы шероховатости по-
верхности которых изме-
ряется соответствующими	верхности
приборами.
При контроле деталей сравнивают шероховатость их поверх-
ности с поверхностью образца соответствующего класса, изго-
товленного из того же материала и обработанного аналогичным
способом. Сравнение производят визуально невооруженным гла-
зом или осязанием, проводя ногтем поперек следов обработки.
Оба способа обеспечивают надежную оценку шероховатости по-
верхности 4—7-го классов. Оценка поверхностей 8—10-го классов
в значительной степени зависит от опыта контролера, а также
от вида и интенсивности освещения (лампы накаливания, днев-
ной свет и пр.).
Точность сравнения может быть значительно повышена в слу-
чае применения специальных микроскопов сравнения. Эти микро-
скопы позволяют одновременно рассматривать проверяемую де-
таль и образец поверхности, которые в поле зрения микроскопа
видны расположенными рядом при одинаковом увеличении и
одинаковых условиях освещения.
Оптическая схема и внешний вид микроскопа сравнения
ЛИТМО показаны на рис. 180. Пучок света от источника 1
(рис. 180, а) проходит через осветительные линзы 2 к светоде-
лительному кубику 3. Один пучок проходит, не изменяя своего
направления, через объектив 4, диафрагму 5, отражается от по-
верхности образца 6, снова проходит диафрагму 5 и объектив 4,
отражается в кубике 3 и проходит через окуляр 7. Другой пучок,
отразившись вниз в кубике 3, проходит через объектив 4а,
295

диафрагму 5а и, отразившись от проверяемой поверхности 6а,
снова проходит диафрагму 5а, объектив 4а, кубик 3 и окуляр 7.
Диафрагмы 5 и 5а установлены так, что одна из них закрывает
правую половину поля зрения микроскопа, а другая — левую
половину. Таким образом в окуляр микроскопа можно наблю-
дать проверяемую поверхность и поверхность образца располо-
женными рядом, что значительно облегчает их сравнение.
На рис. 180, б показан микроскоп сравнения ЛИТМО, уста-
новленный на нормальном штативе биологического микроскопа.
а)	5)
Рис. 180. Микроскоп сравнения
Микроскоп имеет постоянную фокусировку на поверхности изде-
лия и образца, которая достигается при закреплении образца
винтом в гнезде микроскопа и при соприкосновении трубки
объектива с проверяемой поверхностью, что значительно упро-
щает процесс контроля.
Микроскоп может быть использован в качестве переносного
прибора накладного типа. Для этого он снимается со штатива
и прижимается к проверяемой поверхности изделия трубкой.
Питание осветительной лампочки переносного микроскопа может
производиться от батарейки для карманного фонаря.
Микроскоп сравнения ЛИТМО имеет постоянное увеличение
в 70 раз и поле зрения 1,7 мм. Микроскоп обеспечивает надеж-
ную оценку поверхностей до 12-го класса чистоты включительно
и может быть успешно применен для цехового контроля.
Микроскопы сравнения других типов имеют сменные объек-
тивы и окуляры, позволяющие менять увеличение в пределах от
15 до 200 раз.
Большие увеличения применяются при более чистых поверх-
ностях.
296

§ 3. ПРИБОРЫ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
ПОВЕРХНОСТНЫХ НЕРОВНОСТЕЙ
Измерение поверхностных неровностей с помощью специаль-
ных приборов позволяет дать объективную оценку шероховато-
сти проверяемой поверхности и аттестовать образцы для срав-
нительных измерений.
Бесконтактные измерения поверхностных неровностей произ-
водят на оптических приборах — двойных микроскопах и микро-
интерферометрах.
Двойной микроскоп основан на принципе светового сечения,
предложенного акад. В. П. Линником в 1929 г. Метод светового
б)
Рис. 181. Двойной микроскоп светового сечения МИС-11
сечения основан на том, что при освещении проверяемой поверх-
ности наклонным плоским пучком лучей света (рис. 181, а) на
поверхности образуется узкая освещенная полоска, которая пред-
ставляет собой след пересечения проверяемой поверхности пло-
скостью светового потока. Так как проверяемая поверхность не
является идеально гладкой, а имеет поверхностные неровности,
то линия пересечения плоскости светового пучка и проверяемой
поверхности является кривой, следующей по всем поверхностным
неровностям, попавшим в сечение. Рассматривая освещенную по-
лоску под некоторым углом наклона к проверяемой поверхности,
можно, измерив ее отклонения от прямолинейности, определить
величину поверхностных неровностей.
Двойной микроскоп МИС-11 (рис. 181, б) имеет массивное
основание 11, в котором закреплена колонка 1. По колонке пере-
мещается гайкой 6 кронштейн 2, закрепляемый в нужном поло-
жении винтом 16. Кронштейн имеет вертикальные направляющие
и кремальеру 3 для предварительной установки микроскопа на
297

резкость изображения и головку 4 микрометрического механизма
для окончательной установки. Микроскоп 5 и осветительный ту-
бус 14 установлены в корпусе 7 под углом 45° к вертикали. Тубус
осветителя может перемещаться в осевом направлении гайкой 13.
Угол наклона тубуса осветителя регулируется винтом 12. В верх-
ней части осветительного тубуса устанавливается электрический
патрон 15. Лампа имеет матовую колбу и питается током напря-
жением 8 в от трансформатора через реостат, смонтирован-
ный внутри основания. К нижней части осветительного тубуса
и микроскопа привинчиваются одинаковые сменные объективы.
К прибору прилагается комплект сменных объективов и окуляр-
ный микрометр.
Стол 9 микроскопа может перемещаться в двух взаимно пер-
пендикулярных направлениях с помощью микрометрических вин-
тов 8 с ценой деления 0,01 мм и рабочим ходом 10 мм. Кроме
того, стол может вращаться около вертикальной оси и закреп-
ляться в нужном положении винтом 10.
Плоские проверяемые изделия устанавливаются непосред-
ственно на столе, а цилиндрические — в специальной призме. При
проверке чистоты поверхности на цилиндрических поверхностях
малых диаметров возникают большие погрешности из-за неточ-
ности установки изделия и кривизны его поверхности, поэтому
на двойном микроскопе не рекомендуется производить измере-
ния шероховатости поверхности цилиндрических деталей диа-
метром менее 30 мм.
При измерении поверхностных неровностей на цилиндрических
поверхностях световое сечение должно располагаться вдоль об-
разующей цилиндра. Так как оптические оси микроскопа и осве-
тителя наклонены под углом 45° к проверяемой поверхности, то
высота поверхностных неровностей увеличивается в 1,41 раза
больше, чем их шаг.
Перед измерением производят регулировку двойного микро-
скопа. Для этого на его столе помещают концевую меру длины
и фокусируют микроскоп вертикальным перемещением до появ-
ления отчетливого изображения поверхности меры. Винтом 12
приводят изображение щели в середину поля зрения, а гайкой 13
добиваются наилучшей резкости ее изображения. Подвижную
нить окулярного микрометра устанавливают горизонтально.
Так как действительное увеличение микроскопа несколько
отклоняется от номинального, то необходимо определить дей-
ствительную цену деления окулярного микрометра с помощью
объект-микрометра (стеклянной пластины с нанесенной на ней
точной шкалой), который устанавливается на стол микроскопа
для сличения со шкалой окулярного микрометра.
Цену деления окулярного микрометра определяют по фор-
муле
па
с =-----------------------------,
2k
298

где а — цена деления объект-микрометра;
п — число делений шкалы объект-микрометра;
k — соответствующее ему число делений барабана окуляр-
ного микрометра.
Коэффициент учитывает дополнительное увеличение вы-
сот неровностей вследствие наклона тубуса микроскопа и пере-
мещения линии сетки окулярного микрометра под углом 45° к на-
правлению измерения высот неровностей.
После определения цены деления окулярного микрометра на
столе микроскопа устанавливают подлежащий измерению промы-
тый в бензине измеряемый объект и фокусируют микроскоп.
Наблюдая в микроскоп, с помощью микроподачи приводят изо-
бражение щели в середину поля зрения и повертывают измеряе-
мый объект так, чтобы направление неровностей было перпен-
дикулярно изображению щели. Измерение высот неровностей
производят по краю изображения щели, который резче виден.
При этом горизонтальная нить перекрестия окулярного мик-
рометра должна быть параллельна общему направлению про-
филя. Затем с помощью окулярного микрометра измеряют вы-
соты пяти выступов и впадин профиля и определяют высоту не-
ровностей Rz по формуле
(hi 4~ ^3 —1~ Zl5 —Я? ~Г Й9) — (h2 ~г ^4 Ч~ ^6 4~ ^8 Ч~ ^ю)
где hi, h3, h3, hi и hg— отсчитанные по барабану окулярного
микрометра высоты выступов, a h2, h4, h6, h3 и йю — высоты впа-
дин неровностей.
Если базовая длина не помещается в поле зрения микроскопа,
то перемещают стол микроскопа вдоль линии измерения на вели-
чину базовой длины.
Основные параметры оптической системы двойного микроско-
па согласно ГОСТу 9847—61 указаны в табл. 29.
Таблица 29
Оптические характеристики двойных микроскопов
Апертура объектива	Поле зрения прибора в мм	Рабочий участок поля зрения при- бора в мм	Пределы измерения (классы чистоты) по ГОСТу 2789—59	
не менее			от	ДО
0,03	10	8	1	3
0,11	3,5	2,5	4	5
0,30	1,0	0,8	6	7
0,40	1,0	0,8	7	8
0,45	0,3	0,25	9	
299

Погрешность показаний микроскопа при визуальных измере-
ниях образцовых мер не должна превышать следующих зна-
чений:
Класс чистоты поверхности	12345	6	7	8	9
Допускаемая относительная погреш-
ность показаний микроскопов в °/ ±2 ±3 ±5 ±8 ±11 ±14 ±18 ±21 ±24
Для определения шероховатости поверхности путем вычисле-
ния параметров Rz и Ra в пределах 10—14-го классов чистоты по
5I}7
2	3	5	9	11
6
Рис. 182. Микроинтерферометр МИИ-4
ГОСТу 2789—59 применяют микроинтерферометры типов МИИ-4,
МИИ-5 и МИИ-9 с увеличением в 500 раз.
Оптическая схема микроинтерферометра МИИ-4 (рис. 182)
представляет собой сочетание интерферометра Майкельсона с
микроскопом.
Нить лампы 1 (рис. 182, а) проектируется конденсором 2,
между линз которого установлен светофильтр, в плоскость апер-
турной диафрагмы 3. Объектив 5 через полупрозрачную плоско-
параллельную пластину 8 проектирует изображение диафрагмы 3
в плоскость зрачков входа двух одинаковых микрообъектов 7
и 10, а изображение полевой диафрагмы 4 — в бесконечность.
зоо

Объективы 7 и 10 проектируют вторичные изображения диафраг-
мы 4 на проверяемую поверхность 6 и на плоское зеркало 11.
Для уравнивания длины хода в стекле обоих интерферирующих
пучков лучей служит плоскопараллельная пластина 9. Отражен-
ные от зеркала 11 и проверяемой поверхности 6 пучки лучей
снова проходят микрообъективы 7 и 10 и с помощью полупро-
зрачной пластины 8 направляются на объектив 13, который дает
в фокальной плоскости окуляра 12 изображение проверяемой по-
верхности и систему интерференционных полос на ней, возни-
кающих в тех местах поверхности, где разность хода двух интер-
ферирующих пучков лучей равна целому числу полуволн (так
же, как при проверке плоскостности стеклами для интерферен-
ционных измерений). Каждая интерференционная полоса соеди-
няет точки поверхности с одинаковой разностью хода интерфе-
рирующих лучей.
Если бы контролируемая поверхность была идеально плоской
и гладкой, то на ней возникли бы прямые параллельные интер-
ференционные полосы. Наличие на поверхности микронеровно-
стей вызывает изменение хода лучей и искривление полос. Ин-
терференционные полосы с большим увеличением воспроизводят
микропрофиль контролируемого участка поверхности. Высоту
неровностей определяют, измеряя винтовым окулярным микро-
метром искривление полос. Наблюдаемая в окуляр интерферен-
ционная картина может быть сфотографирована с помощью
объектива 15, дающего действительное изображение в плоско-
сти 16. Зеркало 14 при этом выводят из хода лучей.
При измерении неровностей типа ступенек с вертикально на-
правленными боковыми поверхностями непрерывность полос мо-
жет быть нарушена, вследствие чего становится невозможным
найти продолжение полосы на другом уровне. В этом случае вы-
ключают светофильтр и измерения производят в белом свете по
выделяющейся на общем фоне ахроматической полосе.
Микроинтерферометр МИИ-4 (рис. 182, б) имеет массивное
основание 6, на котором установлен столик /, перемещаемый в
двух взаимно перпендикулярных направлениях микрометрически-
ми винтами 8. Проверяемую деталь 7 устанавливают на столик
исследуемой поверхностью вниз, после чего винтом 4 производят
фокусировку. Поворот корпуса 9 и винта 10 позволяет менять
ширину и направление интерференционных полос.
Искривление интерференционных полос измеряют с помощью
окулярного микрометра 3. Интерференционная картина может
быть сфотографирована с помощью камеры 5 для последующего
увеличения и тщательных измерений. Головка И управляет штор-
кой, закрывающей интерференционное зеркало, и позволяет рас-
сматривать исследуемую поверхность без интерференционных по-
лос. Низковольтная осветительная лампа мощностью 9 вт распо-
ложена в корпусе 2, который вынесен наружу с целью умень-
шения нагревания прибора.
301

Аналогичное устройство имеет микроинтерферометр МИИ-5,
являющийся упрощенной моделью рассмотренного выше при-
бора. У микроинтерферометра МИИ-5 отсутствуют светофильтр,
устройство для поворота полос и изменения ширины полос, фото-
камера и горизонтальное перемещение стола.
Определение высоты неровностей Rz на микроинтерферомет-
ре производят, измеряя окулярным микрометром значения орди-
нат пяти максимальных выступов и пяти максимальных впадин в
пределах базовой длины аналогично измерениям на двойном мик-
роскопе, с использованием для подсчета Rz той же формулы.
Масштаб увеличения определяют, измеряя в делениях барабана
окулярного микрометра расстояние между четырьмя интерферен-
ционными полосами, по формуле
4 X
с =— . — ,
b 2
где b — разность двух отсчетов окулярного микрометра при на-
ведении на нулевую и четвертую полосы;
X — длина волны света, проходящего через интерференцион-
ный фильтр микроинтерферометра в мкм.
Для определения величины Ra фотографируют интерферен-
ционную картину. Затем негатив проектируют на проекторе на
миллиметровую бумагу и обводят карандашом контур интерфе-
ренционной полосы. Для определения масштаба отмечают не-
сколько полос по обе стороны от линии профиля. Значения уг
определяют по профилограмме, измеряя от средней линии профи-
ля высоту ординат масштабной линейкой или по клеточкам мил-
лиметровой бумаги. Величину высоты неровностей определяют по
формуле
У1 b, ' 2 ’
где р — число отмеченных полос;
bi — разность двух отсчетов для 0 и р-й полос;
ai и а2— начальный и конечный отсчет для выбранного интер-
вала на средней линии профиля.
Параметр Ra определяют по формуле, приведенной в § 1.
Для интерференционных измерений шероховатости сравни-
тельно грубых поверхностей в пределах от 6 до 12-го классов
чистоты применяют микроинтерферометр МИИ-10. На этом мик-
роинтерферометре контролируют не саму исследуемую поверх-
ность, а ее отпечаток (реплику) на прозрачной пленке, помещен-
ную в специальную камеру с иммерсионной жидкостью.
Такой способ контроля позволяет исследовать внутренние и
труднодоступные участки поверхности изделий и расширить пре-
делы измерения неровностей. При иммерсионно-репликовом спо-
собе измерения цена деления интерференционной полосы опре-
деляется зависимостью
X 1
с — —--------,
2	п2—ni
302

где-----длина полуволны света;
П2 и п\ — показатели преломления пленки и иммерсионной жид-
кости соответственно.
Соответствующий подбор иммерсионной жидкости позволяет
получить цену деления интерференционной полосы 10 мкм и более.
Основные требования к микроинтерферометрам установлены
ГОСТом 9847—61. Чувствительность микроинтерферометров в до-
лях интерференционной полосы должна быть не хуже 0,05. За
чувствительность прибора принимается наименьшая величина
изгиба интерференционной полосы на ступени, напыленной на
стеклянной плоской пластине для интерференционных измерений
по ГОСТу 2923—59, выраженная в долях полосы, которая может
быть видима в поле зрения прибора и измерена с помощью от-
счетного устройства. Длина волны максимума пропускания све-
тофильтра должна быть определена с погрешностью не более
0,002 мкм. Испытания микроинтерферометров производят мето-
дами, указанными в технических условиях на прибор.
§ 4. ЩУПОВЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ
ПОВЕРХНОСТИ
Щуповые приборы для определения шероховатости поверх-
ности делятся независимо от способа преобразования осевого
перемещения иглы на: профилометры, непосредственно показы-
вающие среднее арифметическое отклонение профиля поверхно-
сти 7?а, и профилографы, записывающие профиль поверхности.
ГОСТ 9504—60 устанавливает типы щуповых приборов, ука-
занные в табл. 30.
Таблица 30
Характеристики профилометров и профилографов (по ГОСТу 9504—60)
Типы приборов	Профилометры			Профилографы	
	П-7	П-10	П-16	ПГ-5	пг-ю
Погрешность передаточного отношения в %	±7	±ю	±16	±5	±10
Погрешность показаний в %	±ю	±16	±25	—	—
Радиусы закругления иглы в мкм	10	10	10	10 и 2	10
Статическое измерительное усилие в сн не более	0,1	1	2	0,1	1
Постоянная измерительного усилия в сн/мкм не более	0,006	0,06	0,12	0,006	0,06
Погрешность 6П передаточного отношения профилометра в %
вычисляют по формуле
р __р'
6„ = —------—100,
R'a
303

где Ra — показания прибора в мкм;
R'a — величина задаваемых игле перемещений, выраженная
через параметр Ra, в мкм.
По аналогичным формулам при подстановке соответствующих
величин определяют погрешности показаний профилометра и по-
грешность передаточно-
го отношения профило-
графа.
Радиусы закругле-
ния иглы и измеритель-
ное усилие приборов
должны соответство-
вать табл. 30.
Чертеж алмазной
иглы к профилометрам
и профилографам дан
на рис. 183.
Крепление алмаза в
стальной оправке про-
изводится пайкой серебряным припоем по ГОСТу 8190—56 с тем-
пературой плавления не выше 720° С.
Выпускаемый заводом «Калибр» цеховой профилометр ти-
па П-10 модели 240 (рис. 184) имеет пределы измерения
6—12-ый класс по ГОСТу 2789—59 с оценкой шероховатости
по среднему арифметическому отклонению профиля. Ощупывание
поверхности производится алмазной иглой с радиусом закругле-
ния 10 мкм. Измерительное усилие не превышает 1 сн, что обес-
печивает возможность измерения как металлических, так и неме-
таллических изделий без повреждения их поверхности.
Основными частями прибора (рис. 184, а) являются датчик 9,
электронный блок с показывающим прибором 6 и стойка 10.
Датчик содержит измерительную головку, преобразующую
вертикальное перемещение иглы в напряжение, и привод, состоя-
щий из электродвигателя, редуктора, ходового винта и ползуна.
К последнему на пружинном кресте подвешена измерительная
головка. Привод обеспечивает ее перемещение с постоянной ско-
ростью, равной 1,06 мм]сек.
Датчик крепится на стойке в кронштейне, который может пе-
ремещаться в вертикальном направлении и повертываться около
горизонтальной оси для установки датчика параллельно плоско-
сти проверяемой детали.
На передней панели электронного блока расположены: пока-
зывающий прибор 5, контрольный прибор 2, тумблер включения
сети 8, сигнальная лампа включения сети 7, переключатель пре-
делов измерения 3, ручки двух потенциометров: «настройка» 4 и
кнопка 1 включения привода датчика.
Схема прибора показана на рис. 184, б. Питание прибора
производится от стабилизированного блока питания 9. Магнитная
304

система измерительной головки (датчика) состоит из сдвоенного
Ш-образного ферритового сердечника 6 с двумя катушками / и 5.
Эти катушки и первичная обмотка дифференциального транс-
форматора 8 образуют мост, питаемый от стабилизированного
генератора 7 с частотой 5000 гц. Алмазная игла 4 закреплена на
Рис. 184. Профилометр модели 240
коромысле якоря 2,
установленного на но-
жевой опоре 3.
Электрическая схе-
ма и положение опоры
датчика отрегулирова-
ны так, чтобы при уста-
новке в строго горизон-
тальное положение на-
пряжение на выходе и
показания КОНТролЬНО-
го прибора были рав-
ны нулю. Точная уста-
новка датчика на нуль достигается поворотом ручки потенцио-
метра «настройка».
При перемещении алмазной иглы по проверяемой поверхно-
сти коромысло вместе с якорем совершает колебательные движе-
ния, изменяя воздушные зазоры у сердечников катушек 1 и 5.
В результате происходит разбалансировка моста и во вторичной
обмотке дифференциального трансформатора появляется напря-
жение, пропорциональное высоте микронеровностей. Это напря-
жение поступает в ламповый усилитель 10 несущей частоты, за-
тем в демодулятор (детектор) Лив фильтры верхних частот 12,
служащие для отсечки сигнала от неровностей с шагами больше
базовой длины. С фильтра напряжение подается на усилитель
низкой частоты 13 и выходной усилитель 14 с линейной харак-
теристикой и интегрирующей цепочкой на выходе. Отсчет пока-
заний производят по шкале магнитоэлектрического прибора 15.
20 Заказ 375
305

Перед работой прибор необходимо прогреть в течение 20 мин,
после чего проверить настройку датчика. Для этого датчик уста-
навливают на образец с поверхностью 12—14-го класса (для этой
цели может быть использовано оптическое стекло) так, чтобы
корпус датчика был параллелен плоскости образца. Переключа-
тель пределов измерения ставят в положение «6-й класс» и пооче-
редным вращением ручки потенциометра «настройка» вводят
стрелку контрольного прибора в темный сектор. Такую регули-
ровку повторяют последовательно на всех остальных положениях
переключателя пределов измерения.
После этого устанавливают переключатель на необходимый
предел измерения, а датчик — на проверяемую поверхность и
вращением ручки потенциометра «настройка» вводят стрелку
контрольного прибора в пределы темного сектора шкалы. Нажи-
мают кнопку «пуск» и после остановки датчика производят от-
счет по шкале. Измерение шероховатости происходит при обрат-
ном движении датчика.
Профилограф-профилометр модели 201 (рис. 185) завода «Ка-
либр» имеет аналогичное назначение и метод измерения, но яв-
ляется более совершенным прибором. Прибор состоит из двух
блоков: электронного измерительного блока /, записывающего
прибора 6 (способ записи — электротермический) и стойки 5 с
измерительным столиком 2, мотоприводом 4 и датчиком 3,
Погрешности показаний профилографа-профилометра не пре-
вышают ±10%, а погрешности записи ±4%. Пределы вертикаль-
ного увеличения составляют от 1000 до 200 000. Статическое из-
мерительное усилие составляет не более 0,1 сн, а постоянная уси-
лия — не более 5 mkhImkm. Прибор позволяет проверять
шероховатость стенок отверстий, начиная с 8 мм.
Лучшие профилографы-профилометры иностранных фирм
выполняются с транзисторными усилителями.
306

Такие приборы не требуют прогрева и могут работать сразу
после включения в сеть.
Проверка профилографов производится по инструкции
149—59 Комитета. Основ-
ными специфическими ви-
дами поверок являются
поверки погрешности пе-
редаточного отношения,
вертикального увеличе-
ния, горизонтального уве-
личения и прямолинейно-
сти записи при профили-
ровании оптически пло-
ской пластины.
Поверку погрешности
передаточного отношения Рис- 186. Одноштриховая мера для по-
производят При синусои-	верки профилографов
дальных колебаниях иглы,
амплитуды которых должны обеспечивать использование не ме-
нее половины ширины поля записи. Поверку производят при ча-
стоте колебаний 45—60 гц при всех увеличениях профилографа.
Погрешность передаточного отношения определяют на вибра-
ционной установке, состоящей из электродинамического вибрато-
ра, генератора звуковой частоты и миллиамперметра. Игла из-
мерительной головки профилографа при поверке опирается на
площадку вибратора. Определение передаточного отношения на
вибраторе сводится к определению линейного перемещения пло-
щадки вибратора и пера самописца.
Аттестацию колебаний вибратора производят методом стро-
боскопической интерференции.
Погрешности вертикального и горизонтального увеличения
поверяют по набору одноштриховых мер высоты неровностей на
участке, предназначенном
чения профилографов.
Одноштриховые меры высоты неровностей (рис. 186) пред-
ставляют собой стальные плитки размером 35 X 35 X 85 мм. на
лицевой полированной поверхности каждой плитки нанесена ри-
ска определенной глубины. Рядом с центральной риской прове-
дены контрольные короткие риски, ограничивающие участки;,
предназначенные для поверки профилографов (второй участок;
с метками от четырехгранной пирамиды, предназначен для повер-
ки двойных микроскопов). Глубина центральной риски и рас-
стояние между короткими рисками аттестуются с погрешностями»
не превышающими ±1,5—3%.
Одноштриховые меры устанавливают на столике профилогра-
фа и снимают профилограмму, по которой определяют погрешно-
сти вертикального увеличения (допускается до ±5 или ±10%) и
горизонтального увеличения (допускается до ±10%).
20*
для определения погрешности увели-

Глава XV
ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Электрифицированные измерительные приборы с каждым го-
дом получают все большее распространение. Основными каче-
ствами электрифицированных приборов являются высокая точ-
ность и объективность (при использовании светосигнальных
устройств) оценки результатов измерения, простота устройства
механической части прибора, применение стандартных узлов в
электрической части прибора, возможность отделения измери-
тельной и отсчетной частей, продолжительный срок работы при-
бора без ремонта. Электрические импульсы, получаемые от при-
бора при измерении, легко использовать для автоматизации
контроля. Поэтому большинство контрольно-сортировочных
автоматов и приборов активного контроля основано на исполь-
зовании электрифицированных приборов.
В промышленности наибольшим распространением пользуют-
ся электроконтактные датчики и индуктивные приборы. Менее
распространены фотоэлектрические, емкостные и, недавно по-
явившиеся, механотронные приборы.
§ 1.	ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫЕ ДАТЧИКИ
Электроконтактные датчики предназначены для автоматиза-
ции контроля линейных размеров деталей в контрольных автома-
тах, светосигнальных измерительных приспособлениях и прибо-
рах активного контроля.
По ГОСТу 3899—68 электроконтактные датчики делятся на
следующие типы:
а)	предельные, предназначенные для контроля предельных
размеров деталей, и
б)	амплитудные, предназначенные для контроля амплитуды
(разности между наибольшим и наименьшим значениями) изме-
няющегося размера, например, при контроле овальности, биений
и других отклонений формы и взаимного расположения поверх-
ностей.
На рис. 187 показано устройство двухпредельного датчика
модели 228 завода «Калибр». Корпус 4 датчика имеет форму ско-
308

бы, в бронзовых втулках которой перемещается измерительный
стержень 8 со съемным наконечником 1. Хомутик 3 с регулируе-
мым пазом, в который входит запрессованный в корпус направ-
ляющий штифт, предохраняет измерительный стержень от пово-
рота. Гайка 2 микроподачи служит для перемещения измеритель-
ного стержня при настройке контактов датчика, после чего отвин-
чивается на 1,5—2 оборота. Измерительное усилие создается
пружиной 6. Сверху в от-
верстие корпуса встав-
ляется отсчетное устрой-
ство 9 типа 1МИГ или
1ИГ и крепится затягива-
нием хомутика винтом.
Измерительный наконеч-
ник отсчетного устройства
опирается на верхний то-
рец измерительного стер-
жня.
Отсчетное устройство
используется при настрой-
ке датчика для внесения
поправок »а отклонения
размеров настроечных об-
разцов от требующихся
предельных размеров. На
боковой стенке корпуса
предусмотрены два резь-
бовых отверстия М5 для
крепления датчика в из-
мерительных устройствах.
Пластмассовая планка
Рис. 187. Электроконтактный датчик мо-
дели 228
И с рычагом 12 и настро-
ечными винтами образуют
узел, собираемый отдель-
но от датчика. Рычаг 12 подвешен на пружинном кресте и несет
два подвижных контакта, расположенных по концам рычага про-
тив настроечных винтов.
Верхний контакт закреплен в рычаге жестко, а нижний под-
вижно и прижат плоской пружиной 15. Подвижный нижний кон-
такт позволяет повернуться рычагу на небольшой угол после
замыкания контакта. Настроечные контакты запрессованы в кон-
цы винтов 14.
На противоположных концах винтов закреплены барабаны 10
и 13 с делениями ценой 0,002 мм, используемыми для подна-
стройки датчиков.
Осевой натяг в резьбе настроечных винтов и фиксация уста-
новленного положения обеспечиваются пружинными шайбами,
установленными между основной и вспомогательной гайками.
309

вает угловое отклонение рычага
Рис. 188. Электроконтактный ам-
плитудный датчик модели 248
Величина натяга определяется относительным положением гаек
и регулируется при сборке.
Связь рычага 12 с измерительным стержнем 8 осуществляется
через хомутик 7, к которому припаяна пластинка из твердого
сплава, опирающаяся на корундовый штифт 5, образующий ма-
лое плечо рычага. Перемещение измерительного стержня вызы-
и замыкание или размыкание
соответствующих контактов,
которые соединены с источни-
ком тока и усилителем.
Спереди и сзади датчик за-
крыт прозрачными щитками из
оргстекла, позволяющими на-
блюдать за работой датчика.
Двухпредельные датчики ис-
пользуются при рассортировке
деталей на «брак +», «годные»
и «брак —».
Завод «Калибр» выпускает
также трехпредельный элек-
троконтактный датчик, имею-
щий аналогичные габаритные
размеры и устройство и отли-
чающийся наличием на верх-
нем плече рычага двух контак-
тов и расположенных против
них двух настроечных винтов.
Верхний контакт рычага вы-
полнен подвижным подпружи-
ненным аналогично нижнему
контакту рассмотренного выше
датчика с целью обеспечения
возможности последующего за-
мыкания расположенного ря-
дом жесткого контакта.
Трехпредельные датчики применяют при контроле деталей с
рассортировкой годных на две группы, а также при активном
контроле, где требуется подача нескольких команд для управ-
ления работой станка и переключения режимов подачи. Оба дат-
чика в основном состоят из унифицированных деталей. Кон-
струкция датчиков предусматривает удобную узловую сборку.
На рис. 188 показан амплитудный датчик модели 248. Измери-
тельный стержень 10 подвешен на пружинном параллелограмме
к планке 4, которая крепится к корпусу 9 двумя винтами. В крон-
штейне 2 закреплена ось 5, на которую посажены два радиально-
упорных шариковых подшипника. Наружные кольца подшипни-
ков зажаты контактным рычагом. Фрикционная пластина 7 пру-
жиной 6 прижимается к свободной части наружного кольца под-
310

шипника. Усилие прижима регулируется винтом 8. Неподвижные
контакты выполнены один 5 жестким, а другой 1 регулируемым.
При перемещении измерительного стержня наружные кольца
шарикоподшипников, находящиеся во фрикционном зацеплении с
пластиной 7, повертываются без проскальзывания вместе с ры-
чагом до замыкания одного из неподвижных контактов. При
дальнейшем движении измерительного стержня в том же на-
правлении рычаг остается неподвижным, а фрикционная пласти-
на скользит по шарикоподшипнику. При прохождении макси-
мального или минимального отклонения измерительный стержень
начинает движение в обратном направлении, увлекая за собой
контактный рычаг. Если размах колебаний отклонений больше
величины, на которую настроен датчик, то произойдет замыкание
второго неподвижного контакта. Поочередное замыкание обоих
контактов является сигналом брака.
Настройку электроконтактных датчиков производят по образ-
цовым деталям, по отсчетному устройству или по шкалам на-
строечных винтов.
При настройке предельных датчиков по образцовым деталям
с предельными размерами число образцовых деталей должно
быть равно числу настраиваемых контактов датчика.
Образцовые детали поочередно устанавливают на измери-
тельную позицию, после чего вращением соответствующего регу-
лировочного винта добиваются замыкания контактов. Момент за-
мыкания определяется по загоранию сигнальной лампы.
Настройку амплитудного датчика производят по одной образ-
цовой детали с предельно допускаемой величиной контролируе-
мого отклонения (биение, овальность и т. nJ. При вращении та-
кой детали медленно ввинчивают настроечный винт до получения
сигнала «брак» (т. е. до последовательного замыкания обоих
контактов при вращении образцовой детали).
Настройку предельных датчиков по отсчетному устройству
производят по одной аттестованной образцовой детали, размер
которой должен быть близок к середине допуска. Деталь устанав-
ливают на измерительную позицию и замечают показания отсчет-
ного устройства. Затем деталь снимают и гайкой микроподачи
перемещают измерительный стержень до получения показаний
отсчетного устройства, соответствующего нижней границе допу-
ска, и настраивают контакт нижнего предела. После этого снова
перемещают измерительный стержень гайкой до получения пока-
заний, соответствующих верхней границе допуска, и настраивают
второй контакт.
Настройку трехпредельных датчиков производят аналогичным
образом. Первый и третий контакты настраивают на нижнюю и
верхнюю границы допуска, а второй (средний) контакт — на
промежуточную границу сортировки годных деталей.
При настройке амплитудного датчика гайкой микроподачи
устанавливают измерительный стержень в среднее положение
311

(определяется по положению плоских пружин подвески измери-
тельного стержня). Затем устанавливают и закрепляют отсчет-
ное устройство так, чтобы его стрелка находилась в середине
шкалы. После этого измерительный стержень опускают вниз до
надежного замыкания нижних контактов (при этом стрелка при-
бора не должна выходить за пределы шкалы). Гайкой микропо-
дачи медленно поднимают измерительный стержень на величину
допускаемого отклонения формы проверяемой детали (величину
подъема определяют по показаниям отсчетного устройства).
После этого производят настройку регулируемого контакта до
загорания сигнальной лампы. Амплитудные датчики могут на-
страиваться отдельно от измерительного устройства.
Настройку предельных датчиков по шкалам настроечных вин-
тов производят по аттестованной образцовой детали, установлен-
ной на измерительную позицию. Настроечные контакты последо-
вательно подводят до замыкания контактов и затем по шкале
барабана отводят или подводят на величину разности между
предельным размером и размером аттестованной детали.
При настройке амплитудного датчика гайкой микроподачи
устанавливают измерительный стержень в среднее положение
и медленно подводят контактный винт до замыкания обеих пар
контактов и загорания сигнальной лампы.
Затем настроечный винт вывинчивают на величину допускае-
мой погрешности формы контролируемой детали.
Настройка по шкалам барабанов винтов менее точна, чем
настройка по образцовым деталям или отсчетным устройствам.
Поэтому шкалы барабанов рекомендуется использовать только
для поднастройки датчиков.
По техническим условиям погрешности показаний шкал бара-
банов настроечных винтов на любом участке в 0,01 мм не пре-
вышает цены деления — 0,002 мм.
При всех методах настройки датчиков рекомендуется произ-
водить несколько настроек каждого винта, замечая показания
по шкале барабана, и окончательно винт установить на среднее
значение показаний.
Основные технические характеристики электроконтактных
датчиков даны в табл. 31.
В процессе работы датчиков наблюдается механический из-
нос, электрическое разрушение (эрозия) и окисление электрокон-
тактов, которые требуют периодической зачистки рабочих поверх-
ностей, промывки спиртом или бензином и тщательной протирки.
Погрешности и надежность датчика в значительной степени
зависят от материала электроконтактов.
Материал должен обладать механической прочностью, изно-
состойкостью, повышенной сопротивляемостью обгоранию и эро-
зии. Образующиеся поверхностные окислы не должны обладать
высоким электрическим сопротивлением. Обычно контакты дат-
чиков выполняются из вольфрама и твердых сплавов.
312

Таблица 31
Технические характеристики электроконтактных датчиков
Параметры датчика	Модели датчика		
	228 и 229	233	248
Предел измерения в мм Наибольший ход измерительного стер-	0—1	0—0,4	0—0,2
жня в мм Цена деления барабана настроечного	3	2	1,5
винта в мм Погрешность срабатывания ге более	0,002	0,001	0,002
в мм	.	.... Смещение настройки после 25 000 сра- батываний в течение 8 ч не более	±0,001	±0,0005	±0,0007
в мм Измерительное усилие (без отсчетного	±0,001	±0,0005	±0,0007
устройства) в н Напряжение, подаваемое на контакты,	1-5	0,3—0,6	1—3
в в	1-12	3—24	1—12
Ток через контакты в ма	0,1—0,2	0,1—0,2	0,1—0,2
Габаритные размеры в мм Скорость опускания измерительного	66X21X131	48X16X83	66X21X131
стержня на деталь не более в мм/сек Максимальная частота измерений в	40	40	30
циклах 		5	4	3
В амплитудном датчике трущиеся поверхности шарикопод-
шипников и фрикционной пластины следует периодически промы-
вать спиртом или бензином и смазывать тонким слоем часового
масла. При появлении на наружных кольцах подшипников сле-
дов износа от трения кольца следует повернуть относительно
рычага, чтобы в работу вступил новый участок поверхности.
Резьба настроечных винтов, измерительный стержень и на-
правляющие втулки должны периодически промываться бензи-
ном и протираться. Смазка их маслом не допускается. При пра-
вильной эксплуатации датчиков обеспечивается его работа в те-
чение 1,5 млн. циклов без ремонта.
Для усиления, запоминания и размножения сигналов, посту-
пающих от предельных или амплитудных электроконтактных дат-
чиков, завод «Калибр» выпускает электронные реле. Электрон-
ные реле способствуют сохранению точности и увеличению срока
работы контактов датчика, так как мощность управляющего сиг-
нала, необходимая для переключения электронного реле, состав-
ляет тысячные доли ватта.
На рис. 189, а показана принципиальная схема электронного
реле модели 238. Питание первичной обмотки трансформато-
ра Гр реле производится от сети переменного тока напряжением
127 или 220 в через предохранитель.
Вторичная обмотка / трансформатора служит для питания
светосигнальных ламп, обмотки II с двухполупериодным выпря-
мителем, собранным на диодах Д6 и Д7, предназначена для пита-
313

ния анодных цепей и обмотка III — для питания накала элек-
тронной лампы. Конденсаторы С1 и С2 служат для фильтрации
выпрямленного напряжения.
В электронном реле использован двойной триод Л типа 6Н6П.
В цепь каждого анода включены промежуточные реле Р1 и Р2.
К обеим сеткам лампы через диод Д5 и сопротивления R1 и R2
ЛС:>
Рис. 189. Схема электронного реле модели 238
подводятся отрицательные напряжения — 12 в, запирающие
лампу.
При замыкании электроконтактов датчика ЭКД соответствую-
щая сетка лампы соединяется с катодом, на сетке устанавли-
вается нулевой потенциал и лампа отпирается. В результате
сработает соответствующее реле Р1 или Р2, замыкающие кон-
такты которого дополнительно соединят сетку с катодом. Если
контакты датчика разомкнутся, то реле останется включенным,
«запомнив» сигнал.
Выключатель 1В включает датчик только на период измере-
ния, исключая тем самым ложные срабатывания реле при от-
сутствии или подаче проверяемой детали под измерительный
наконечник датчика. Выключатель 2В приводит схему в исходное
положение после завершения цикла измерения (выключает «па-
мять»). В контрольно-сортировочных автоматах оба выключателя
приводятся в действие командаппаратом, обеспечивающим свое-
временное их включение и отключение. На рис. 189, б показана
схема включения сигнальных ламп при работе с предельным дат-
чиком, а на рис. 189, в — с амплитудным датчиком.
Это электронное реле выпускается также в негативном вы-
полнении, при котором реле постоянно включены и отключаются
только при замыкании контактов датчика, подающих на сетку
лампы отрицательный потенциал.
314

При использовании электроконтактных датчиков в светосиг-
нальных измерительных приборах, не требующих автоматическо-
го управления, часто вместо электронных реле применяют непо-
средственное включение сигнальных ламп контактами датчика.
При этом контакты датчика нагружаются в десятки раз больше,
чем при работе с электронным реле. Для уменьшения нагрузки
на контакты датчика рекомендуется применять неоновые лампы
типов МН-3 или МН-5, потребляющие ток 1—2 ма. Последова-
тельно с лампой включается сопротивление, ограничивающее ток
в цепи лампы. Величина необходимого сопротивления опреде-
ляется делением напряжения в сети (127 или 220 в) на номи-
нальный ток, потребляемый лампой. Например, для лампы, по-
требляющей 0,002 а при напряжении в сети, равном 127 в, не-
обходимо дополнительное сопротивление в 65 ком, а при 220 в —
НО ком.
Проверку электроконтактных датчиков производят по ин-
струкции 281—59 Комитета с помощью специального клинового
приспособления. Основными поверяемыми элементами являются
погрешность срабатывания и смещение настройки после 25 000 ус-
ловных измерений.
§ 2.	ИНДУКТИВНЫЕ ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ
Действие индуктивных датчиков основано на изменении ин-
дуктивного сопротивления катушки при перемещении якоря.
Схема дифференциального индуктивного прибора для линей-
ных измерений показана на рис. 190. Отклонение размеров про-
веряемых деталей 1 вызывает перемещение измерительного
стержня 2, отклоняющего рычаг (якорь) 3, перемещающийся в
воздушном зазоре между магнитопроводами катушек 4 и 9. Пе-
ремещение якоря вызывает изменение воздушных зазоров у маг-
нитопроводов, в результате чего индуктивное сопротивление
одной катушки возрастает, а другой уменьшается.
Изменение индуктивных сопротивлений катушек нарушает
равновесие моста, образованного катушками 4 и 9 и сопротивле-
ниями 5 и 7 и питаемого от стабилизированного генератора зву-
ковой частоты 6. В результате в диагонали моста возникает ток,
направление которого определяется направлением перемещения
измерительного стержня из среднего положения. Отсчетный при-
бор S, включенный через фазочувствительный выпрямитель, по-
кажет величину этого отклонения.
Индуктивные приборы состоят из двух основных частей: дат-
чика и электронного блока с отсчетным устройством. Электрон-
ный блок содержит стабилизированный по частоте и напряжению
генератор, усилитель, фазочувствительный выпрямитель и отсчет-
ное устройство. В ряде приборов усилитель отсутствует и чув-
ствительный микроамперметр с фазочувствительным выпрямите-
лем непосредственно включается в диагональ моста.
315

Индуктивные приборы модели БВ-3099 и модели 226 (с са-
мописцем) выпускаются заводом «Калибр». Приборы имеют пе-
реключаемую цену деления от 0,1 до 5 мкм. Они используются
в зубомерных и некоторых других приборах. Широкого распро-
странения индуктивные приборы завода «Калибр» не получили
из-за ряда недостатков: большие габаритные размеры и вес при-
бора (около 28 кг), значительное время прогревания прибора пос-
ле включения, значительное выделение тепла электронным бло-
ком (потребляемая мощность около 150 вт), отсутствие взаимо-
заменяемости датчиков и др. Этих недостатков не имеют
транзисторные индуктивные приборы моделей 207, 212 и 214, ос-
военные заводом «Калибр» в 1970 г.
Фирма Теза (Швейцария) выпускает гамму транзисторных
приборов, рассчитанных на применение в различных условиях.
Эти приборы выпускаются с тремя видами малогабаритных вза-
имозаменяемых датчиков (датчик с шариковыми направляющи-
ми измерительного стержня, плоский датчик с пружинной под-
веской измерительного стержня и плоский рычажный датчик).
Электронные блоки консольного типа с отсчетным устройством
выпускаются для измерения одного размера и для измерения сум-
мы или разности размеров. Эти блоки могут выпускаться как
со световой сигнализацией, так и без нее.
Для многомерных приборов и контрольно-сортировочных
автоматов выпускаются плоские вставные блоки: отсчетные, сор-
тирующие (на 3—12 групп), счетные (на 3—9 счетчиков) и пи-
тающие. Эти блоки устанавливаются в стандартные корпуса.
Цена деления отсчетных устройств находится в пределах от
0,05 до 5 мкм. Число делений шкалы составляет ±30, потребляе-
мая мощность 6—8 вт.
Каждый прибор имеет три переключаемых диапазона.
§ 3.	ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ
Фотоэлектрические датчики модели ДФМ (рис. 191), выпу-
скаемые Ленинградским инструментальным заводом, предназна-
чены для многодиапазонной рассортировки деталей. В основу
316

Рис.
конструкции этих датчиков положен пружинно-оптический меха-
низм оптикатора.
Датчик состоит из следующих основных узлов: измеритель-
ного устройства III полностью аналогичного устройству оптика-
тора, корпуса II и осветителя I с
лампой СЦ61 мощностью 20 вт.
В корпусе рядом со шкалой 1 ус-
тановлен блок фотосопротивле-
ний 2. Ширина каждого фотосо-
противления равна интервалу де-
ления шкалы. Провода от фото-
сопротивлений выведены на штеп-
сельный разъем 3, расположен-
ный на задней крышке корпуса.
Оптическая система настроена
так, что световой индекс, в виде
узкой полоски света, одновремен-
но освещает шкалу и расположен-
ное рядом фотосопротивление, ко-
торое при освещении резко умень-
шает свое сопротивление. В цепь
этого фотосопротивления можно
непосредственно включать поля-
ризованное реле или реле типа
РКН. К датчикам выпускаются
специальные релейные блоки, с
помощью которых осуществляет-
ся управление исполнительными
механизмами автоматов. Число
групп сортировки 10, 20, 30, 40
или 50 определяется числом уста-
новленных в датчике фотосопро-
тивлений. Датчики выпускаются
с интервалами сортировки 0,5; 1; 2
и 5 мкм. Присоединительный раз-
мер датчика — диаметр 28 мм.
Предельная погрешность сорти-
ровки составляет V3 интервала.
Смещение настройки за 25 000
измерений не превышает 0,5 де-
ления. Измерительное усилие
датчика равно 200 сн. Отсутствие
в датчике трущихся, подвержен-
ных износу, деталей и открытых электроконтактов, требующих
периодической зачистки, обеспечивает высокую надежность и
длительный срок работы датчика без ремонта. Шкала для визу-
ального отсчета облегчает настройку датчика.
191. Фотоэлектрический
датчик ДФМ

Глава XVI
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ
И АВТОМАТИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ
Повышение производительности труда осуществляется, в
основном, путем механизации и автоматизации процессов.
Механизацией называется замена физического труда челове-
ка в процессе производства работой механизмов и машин.
Примером механизации может служить применение подъем-
но-транспортных устройств при контроле тяжелых деталей, при-
способлений для механического свинчивания резьбового калибра
с проверяемой резьбой и др.
Механизация облегчает труд человека, но не может полностью
освободить его: за человеком сохраняются обязанности оценки
результатов контроля и решения вопроса о дальнейшей судьбе
проверенной детали — забраковать ее, отнести к числу годных
или направить на доработку. Эти функции требуют затраты ум-
ственного труда и относятся к сфере управления производством.
Очевидно, что эти функции также могут выполнять соответ-
ствующие устройства, автоматизирующие данную операцию.
Переложение функций управления процессом с человека на
автоматические устройства называется автоматизацией.
Средства контроля по степени их автоматизации и механиза-
ции делятся на: приборы с визуальным отсчетом по шкале, сиг-
нальные приборы, командные приборы, механизированные при-
способления, контрольные полуавтоматы и автоматы.
Сигнальными приборами называются приборы, оснащенные
сигнальным устройством, преобразующим полученную в резуль-
тате измерения информацию в световой или звуковой сигнал.
Сигнализация повышает производительность и объективность
контроля, снижает утомляемость контролера и исключает гру-
бые ошибки, возможные при отсчете по шкале.
Командными приборами называются приборы, оснащенные
командным устройством, выдающим по результатам измерения
команды для непосредственного автоматического управления
станком или исполнительным устройством.
В механизированных приборах зажим и перемещение прове-
ряемой детали или исполнительных органов производится с по-
318

мощью электромеханических, пневматических или гидравличе-
ских приводов.
Контрольным автоматом называется измерительное устрой-
ство, осуществляющее автоматический прием, транспортирование,
ориентирование, измерение и сортировку контролируемых де-
талей.
Контрольный автомат, сортирующий годные детали на две
и более групп, называется контрольно-сортировочным.
Контрольным (контрольно-сортировочным) полуавтоматом
называется измерительное устройство, автоматически осущест-
вляющее измерение, но одну или несколько функций, свойствен-
ных контрольному (контрольно-сортировочному) автомату, вы-
полняющее с участием оператора.
Обычно полуавтоматы имеют ручную индивидуальную за-
грузку деталей.
По воздействию на технологический процесс средства конт-
роля делятся на пассивные и активные.
Обычные средства контроля, применяемые для рассортиров-
ки готовых деталей на годные и брак, относятся к пассивным,
т. е. не влияющим на ход технологического процесса.
Прибором активного контроля называется регулирующий
прибор, по результатам измерения (информации) которого авто-
матически или вручную прекращается обработка детали, изме-
няются режимы работы станка или производится его подна-
ладка.
Различают приборы активного контроля: показывающие, сиг-
нальные, сигнально-показывающие и командные.
Командный прибор активного контроля, информация которо-
го, основанная на результатах измерения ранее окончательно
обработанной детали, используется для поднастройки станка,
с целью обеспечения изготовления деталей с размерами в задан-
ных пределах, называется подналадчиком.
Кроме того, приборы активного контроля различаются по
способу преобразования измерительного сигнала и по назна-
чению.
§ 1.	ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Измерительные приспособления являются средствами конт-
роля специального назначения, предназначенные для проверки
размеров одной определенной детали или однотипных деталей
определенного диапазона размеров.
По числу контролируемых размеров приспособления разделя-
ются на одномерные и многомерные.
Приспособления обычно оснащаются измерительными голов-
ками-индикаторами или микрокаторами, по шкалам которых
контролер определяет отклонения.
319

Приспособления, проверяющие отклонения формы деталей в
процессе вращения, часто выполняются механизированными
с электроприводом.
Многомерные приспособления, особенно контролирующие де-
тали в процессе движения, следует выполнять светосигнальными,
так как одновременное наблюдение за показаниями большого
числа измерительных головок представляет значительные труд-
ности и приводит к снижению производительности контроля.
Рис. 192. Многомерное светосигнальное приспособление
На рис. 192 показано многомерное светосигнальное приспо-
собление. На световом табло расположена общая лампа годно-
сти, загорание которой показывает, что все размеры находятся
в пределах допуска, и отдельные для каждого размера лампы
брака. При нарушении допуска загорается соответствующая лам-
па брака и гаснет лампа годности.
Завод «Красный инструментальщик» освоил производство
универсальных сборных измерительных приспособлений, состоя-
щих из наборов типовых деталей и узлов, из которых могут со-
бираться приспособления для проверки различных цилиндриче-
ских деталей типа ступенчатых валиков и колец.
320

§ 2.	КОНТРОЛЬНЫЕ АВТОМАТЫ
Автоматизация контроля готовых деталей осуществляется с
помощью контрольных автоматов, производящих размерную рас-
сортировку деталей и, в случае необходимости, маркировку их.
Применяемые в промышленности контрольные автоматы раз-
личаются по назначению, конструктивному оформлению и ис-
пользованным в них измерительным системам.
Наибольшее распространение получили автоматы с механиче-
скими, электроконтактными, пневмоэлектроконтактными и индук-
тивными измерительными
системами.
Примером механиче-
ского автомата может
служить автомат ЛИЗ
для рассортировки шари-
ков (рис. 193). Из бунке-
ра 1 шарики по одному
попадают в гнезда транс-
портной цепи 2, которая
движется между двумя
наклонными линейками:
гладкой 4 и ребристой 3.
Ребра линейки распо-
ложены наклонно через
одинаковые интервалы,
причем их вершины нахо-
дятся в одной плоскости.
Линейки 3 и 4 расположе-
Рис. 193. Механический автомат для
сортировки шариков
ны под небольшим углом
и образуют расширяющуюся кверху щель. Зазоры между ребра-
ми линейки 3 и рабочей плоскостью линейки 4 образуют после-
довательный ряд калибров с одинаковой градацией размера. На-
стройка интервала сортировки производится путем установки
наклона одной линейки по отношению к другой. Цепь с шари-
ками движется между линейками сверху вниз. Шарик, встречая
ребро, расстояние которого до гладкой линейки меньше диамет-
ра шарика, задерживается и скатывается по ребру в отводящий
желоб. Автомат позволяет сортировать шарики диаметром от 4
до 10 жж через бесступенчато регулируемые интервалы в преде-
лах от 1 до 10 жкж с производительностью от 15 000 до 18 000
шариков в час.
Автоматы электроконтактного типа основаны на применении
электроконтактных датчиков обычно в сочетании с электронным
реле. Электроконтактные автоматы обладают сравнительно вы-
сокой точностью и стабильностью настройки. Благодаря высо-
ким метрологическим и эксплуатационным показателям эти
автоматы получили широкое распространение в промышленности.
21 Заказ 375
321

Принципиальная схема электроконтактного автомата с элек-
тронным реле для рассортировки изделий на три группы показа-
на на рис. 194. Проверяемое изделие 1 подается толкателем под
щуп электроконтактного датчика 2 и выдерживается в измери-
тельном положении некоторое время, достаточное для измерения.
Перед концом измерения кулачок автомата включает выключа-
тель 3 и тем самым соединяет датчик с электронным блоком.
Электронный блок состоит из силового трансформатора 7, выпря-
мительной лампы 6 и электронных ламп 4 и 5. Сетки электронных
ламп соединены через сопротивления с катодами и через кон-
такты датчика с минусом (серединой) вторичной обмотки транс-
форматора. При разомкнутых контактах датчика потенциалы се-
ток и катодов электронных ламп равны, что обеспечивает про-
хождение через электронные лампы тока, достаточного для удер-
жания якорей электромагнитов 8 и 9 в притянутом состоянии.
При замыкании одного из контактов датчика сетка соответствую-
щей электронной лампы получит отрицательный потенциал и за-
прет лампу, в результате чего анодный ток упадет до нуля, и элек-
тромагнит отпустит свой якорь. Якори закреплены на осях засло-
нок, находящихся под действием пружин. В закрытом положении
заслонки удерживаются силой притяжения якоря электромагни-
том. При отпущенном якоре пружина повертывает заслонку, от-
крывая отверстие, в которое попадает проверенное изделие после
измерения. При выходе размера изделия за нижнюю границу
допуска левый контакт датчика остается замкнутым и откры-
вается заслонка электромагнита 8. При увеличенном размере
изделия замыкается правый контакт датчика и открывается за-
слонка электромагнита 9.
Если размер изделия находится в поле допуска, то контакт-
ный рычаг датчика занимает среднее положение, не касаясь кон-
322

тактов, и обе заслонки остаются закрытыми. После измерения
деталь выталкивается на наклонный сортировочный желоб, и у
датчика замыкается левый контакт. Чтобы при этом не выклю-
чился магнит 8 и не получилась неправильная рассортировка
изделий, необходимо отключить датчик выключателем 3, прежде
чем изделие будет выведено из-под щупа. После отключения дат-
чика оба электромагнита будут под током. Электромагнит, от-
пустивший во время измерения свой якорь, не должен вновь при-
тянуть его при отключении датчика, иначе забракованное изде-
лие пойдет в отделение для годных. Для выполнения этого
условия необходимо, чтобы усилие притяжения электромагнитом
отпущенного якоря было слабее усилия пружины. Возвращение
заслонок и якорей в исходное положение производится рычажно-
кулачковым приводом в конце цикла перед началом измерения
нового изделия. Погрешности рассортировки электроконтактных
автоматов обычно составляют 1,5—2 мкм.
В индуктивных контрольно-сортировочных автоматах вместо
электроконтактного датчика устанавливается индуктивный.
Индуктивные датчики, в отличие от электроконтактных, имеют
плавную непрерывную характеристику, что затрудняет их исполь-
зование для управления исполнительными механизмами автома-
та, требующими релейных характеристик. Преобразование не-
прерывной характеристики в релейную обычно осуществляется с
помощью электронных реле-триггеров. Триггерами называются
электрические системы, характеризующиеся скачкообразным из-
менением своего состояния (анодного тока) при достижении вход-
ным сигналом заданного значения, называемого порогом сраба-
тывания. Триггеры имеют порог срабатывания порядка
10-9—10-6 вт и коэффициент усиления по току 106—108. В авто-
матических приборах триггеры применяются как высокочувстви-
тельные нулевые, максимальные и минимальные реле.
Индуктивные датчики контрольно-сортировочных автоматов
обычно включаются в мостовые схемы. При рассортировке дета-
лей на три группы (годные, брак + и брак —) большей частью
применяется схема неуравновешенного моста и используются два
соответствующим образом настроенных триггера, фиксирующих
случаи нарушения допуска и приводящие в действие исполни-
тельные механизмы, направляющие эти детали в приемники
брака.
При многодиапазонной рассортировке, с целью упрощения
схемы и повышения точности, применяется схема уравновешен-
ного моста с одним нулевым реле, настроенным на срабатыва-
ние при уравновешенном состоянии моста. В этом случае в мо-
мент измерения ступенчато изменяется сопротивление компенси-
рующего плеча моста, пока мост не уравновесится и не
сработает реле. Положение переключателя сопротивлений в мо-
мент срабатывания реле определяет размерную группу прове-
ряемой детали. Через этот же переключатель осуществляется
21*	323

включение соответствующего исполнительного механизма ав-
томата.
Основанные на этом методе измерения автоматы завода «Ка-
либр» обеспечивают рассортировку шариков через 0,25—1 мкм.
Индуктивные датчики свободны от основного недостатка элек-
троконтактных измерителей — пригорания и разрушения контак-
тов, что имеет большое значение для автоматов, производящих
десятки тысяч измерений в течение
Рис. 195. Схема фотоэлектрического
автомата ОЭ-3
одной смены. Недостатком
индуктивных измерений
является зависимость их
работы от стабильности
напряжения сети и от из-
менения параметров уси-
лителя и датчика. Для ис-
ключения вызываемых
этими причинами погреш-
ностей необходимо значи-
тельное усложнение элек-
трической схемы.
Автоматы с емкостны-
ми датчиками не получи-
ли распространения в
промышленности.
Фотоэлектрические ав-
томаты обычно основаны
на применении описанных
выше датчиков ДФМ для
многодиапазонной рас-
сортировки.
Перспективные авто-
маты, основанные на бес-
контактном оптическом
методе измерения, еще не получили распространения в про-
мышленности.
На рис. 195 показан фотоэлектрический автомат для бескон-
тактного измерения наружного диаметра труб, основанный на
использовании оптической схемы проектора совмещенного изо-
бражения. Контролируемый объект 3 при помощи пары осветите-
лей 1 и 2, объективов 5, зеркал 7, регулируемых винтами S, и
зеркала-вибратора 6 проектируется на экран, в плоскости кото-
рого установлен фотодиод ФД. Стекло 4 выполняет защитные
функции. В зависимости от отклонений диаметра контроли-
руемого объекта на экране возникает светлая или темная полоса,
которая непрерывно перемещается по экрану вследствие коле-
бания зеркала 6. При прохождении темной или светлой полосы
по фотодиоду ФД им вырабатывается электрический импульс,
поступающий в электронный блок через конденсатор Ср На лам-
пе Лх собран реактивный триггер, обладающий одним устойчивым
324

положением, при котором левая половина лампы заперта, а пра-
вая отперта.
При поступлении от фотодиода положительного импульса ле-
вая часть лампы отпирается, отрицательный скачок напряжения
с ее анода через конденсатор С2 передается на сетку правой по-
ловины лампы, и она запирается. Возникающий в результате
положительный импульс с правого анода лампы Л\ через конден-
сатор С3 передается на сетку тиратрона Л2, который зажигается
и включает реле Р, управляющее исполнительными механизмами
автомата.
Пневматические контрольные автоматы в большинстве слу-
чаев основываются на сочетании пневматического метода изме-
рения и электрического управления сортировочными механиз-
мами.
Автоматы с пневмоэлектроконтактными датчиками позволяют
осуществлять как контактные, так и бесконтактные измерения.
Последние, в основном, используются для контроля легко дефор-
мируемых и легко повреждаемых деталей. Простота определения
пневматическим методом суммы и разности нескольких одновре-
менно измеряемых размеров обеспечила преимущественное при-
менение пневмоэлектроконтактных автоматов при проверке от-
клонений формы и взаимного расположения поверхностей де-
талей.
§ 3.	ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ КОНТРОЛЬНЫХ АВТОМАТОВ
Контрольные автоматы представляют собой сложные машины,
состоящие из ряда взаимодействующих узлов определенного
функционального назначения.
Основными узлами контрольно-сортировочных автоматов
являются: загрузочные устройства, транспортирующие устрой-
ства, измерительные устройства, исполнительные устройства, за-
поминающие устройства, привод и электроавтоматика.
Загрузочные устройства
Загрузочные устройства предназначены для хранения запаса
проверяемых деталей и периодической выдачи их в ориентиро-
ванном состоянии. По степени автоматизации загрузочные
устройства делятся на магазинные (полуавтоматические) и бун-
керные (автоматические).
Магазинные загрузочные устройства имеют магазины или
кассеты, заполненные ориентированными деталями. Из магази-
на детали по одной выдаются на транспортирующее устройство.
Магазинные устройства просты по конструкции, но требуют руч-
ной поштучной загрузки деталей в магазин. Магазинные загру-
зочные устройства применяются только в малопроизводительных
(до 1500 шт/ч) контрольно-сортировочных автоматах при про-
325

верке легко повреждаемых деталей и деталей сложной формы.
Бункерные загрузочные устройства имеют емкость, в кото-
рую проверяемые детали насыпаются «навалом». Бункерные
устройства снабжаются механизмами, обеспечивающими по-
штучную выдачу деталей в ориентированном положении. Кон-
струкции бункерных устройств зависят от конфигурации дета-
лей. Наиболее распространены и хорошо разработаны бункера
для деталей простейших форм: шариков, цилиндрических и кони-
ческих роликов, шайб, колец и ступенчатых валиков.
На рис. 196 показаны схемы основных типов бункеров, при-
меняемых в автоматах для рассортировки шариков.
Рис. 196. Бункера для шариков
Бункер типа, показанного на рис. 196, а, используется в авто-
матах завода «Калибр» для шариков диаметром от 1 до 8 мм.
Бункер имеет форму воронки 1. В центре воронки непрерыв-
но вращается отводная трубка 3 с боковым наклонным отвер-
стием 2. В это отверстие поочередно скатываются шарики из
нижнего слоя, расположенного вокруг трубки воронки 1. При
этом остальные шарики в бункере почти не перемещаются, не
трутся один о другой и не повреждают поверхности. Произво-
дительность такого бункера достигает 20 000 шариков в час, что
превышает производительность измерительных станций контроль-
но-сортировочных автоматов. Для получения высокой произво-
дительности бункера число k шариков, расположенных вокруг
отводной трубки, должно быть не меньше 10, а наружный диа-
метр D отводной трубки рекомендуется выбирать в зависимости
от диаметра d шариков, пользуясь формулой
D = ^-d.
Л
326

Часовая производительность N бункера при п об/мин отвод-
ной трубки равна
2V = 6OAtz.
Дисковый бункер (рис. 196, б) используется в автоматах за-
вода «Калибр» и ЛИЗ для шариков диаметром свыше 6 мм.
Бункер 1 имеет форму наклонно установленного кососрезанного
цилиндра. На дне 3 бункера на наклонной оси вращается диск 2
с отверстиями или пазами, в которые западают шарики. Запав-
шие шарики подводятся диском к
они катятся к измерительной
станции. При настройке автомата
на другой размер шариков диск 2
должен меняться. В этом бунке-
ре трение шариков и взаимное
повреждение поверхностей боль-
ше, чем у выше рассмотренного
бункера. Часовая производитель-
ность бункера определяется той
же формулой, если вместо k под-
ставить число отверстий в диске.
Бункера для роликов сложнее,
так как ролики требуют ориента-
ции при выдаче из бункера. На
рис. 197 показана схема бункера
с двумя возвратно-поступательно
движущимися толкателями. Бун-
кер имеет коническую чашу /, в
которую засыпаются ролики. Два
толкателя 2 и 3 перемещаются
ложных направлениях. При этом
отводной трубке 4, по которой
Рис. 197. Бункер для роликов
эксцентриками 5 в противопо-
они ворошат детали в бункере
и правильно ориентированные ролики проваливаются между
толкателями в отводную трубку 4. Производительность такого
бункера составляет до 100 деталей в минуту. Бункер обеспечива-
ет надежную подачу деталей при отношении диаметра d роликов
к длине /:
0,7 >-у-> 1,5.
Если диаметр и длина деталей почти одинаковы, то детали
часто перекашиваются и застревают в отводной трубке.
За последние 10—15 лет в промышленности широко распро-
странились вибрационные бункера (рис. 198)—простые, надеж-
ные и универсальные устройства, выпускаемые серийно. Вибро-
бункер обычно имеет цилиндрическую чашу 7, на внутренних
стенках которой расположен спиральный лоток 6. Дно 5 чаши вы-
полнено слегка коническим с подъемом к центру. Чаша установ-
лена на плите 1 на наклонных пакетах плоских пружин 2. На
327

нижней стороне дна чаши закреплен якорь 4, под которым на
плите 1 установлен электромагнит 3 с Ш-образным железом.
С целью виброизоляции бункер установлен на резиновых амор-
тизаторах.
Чаша бункера получает вибрацию от электромагнита, питае-
мого переменным током. Меняя напряжение питания, можно по-
лучать различную амплитуду вибрации. Усилие тяги электромаг-
нита, направленное вертикально вниз, благодаря наклонному рас-
положению пружин 2, сообщает незначительное вертикальное
перемещение чаши с одновременным поворотом ее около оси.
При нулевом значении тока в об-
Рис. 198. Вибробункер
мотке электромагнита чаша под
действием упругих сил пружин
совершает обратное движение.
Эти непрерывные колебательные
движения заставляют детали на
дне чаши перемещаться под дей-
ствием центробежной силы к пе-
риферии и затем подниматься по
спиральному лотку вверх. Ско-
рость подачи деталей обычно со-
ставляет 100—500 mmImuh, но мо-
жет достигать и нескольких мет-
ров в минуту.
Наиболее совершенные вибро-
бункера имеют отдельные вибра-
торы для создания крутильных и
вертикальных вибраций. Раздельное регулирование этих вибра-
торов позволяет установить наиболее производительный режим
вибраций.
На лотках вибробункера устанавливаются шаблоны, сбрасы-
вающие обратно неправильно ориентированные детали (правиль-
но ориентированные детали проходят в окно шаблона).
Траспортирующие устройства
Транспортирующие устройства предназначены для перемеще-
ния деталей от загрузочного устройства к измерительным и сор-
тировочным устройствам.
Перемещение деталей может происходить под действием соб-
ственного веса по наклонным или вертикальным желобам или
принудительно. Последний способ является более надежным и
ему отдается предпочтение. В большинстве автоматов использует-
ся комбинированное перемещение деталей: на измерение детали
подаются принудительно, а .рассортировываются после измере-
ния, перемещаясь под действием собственного веса.
Принудительное перемещение деталей в транспортирующих
устройствах обычно происходит по прямой или по окружности.
328

Прямолинейное перемещение (рис. 199, а) обычно создается
с помощью ползуна 2 с рычажно-кулачковым приводом. Деталь
из питателя 4 заходит в гнездо ползуна 2 при его крайнем правом
положении. При движении влево деталь оказывается под изме-
рительным наконечником датчика 3. Измерение может произво-
диться в процессе непрерывного движения или во время оста-
новки. Измерение в процессе движения повышает производитель-
ность автомата, но увеличивает погрешности. При измерении
во время остановки исключаются динамические погрешности
датчика. После измерения ползун перемещается вперед, сбрасы-
вая деталь в сортировочный желоб 1. После этого ползун воз-
вращается в исходное положение.
Рис. 199. Траспортирующие устройства
Перемещение деталей по окружности производится с по-
мощью транспортирующих дисков (рис. 199, б).
Детали из питателя 1 попадают в гнезда диска 3, который
перемещает детали сначала к измерительному устройству 2,
а затем к сортирующему желобу 4. Диск может иметь непрерыв-
ное вращение или периодическое, осуществляемое с помощью
мальтийского креста. Отсутствие обратного движение диска поз-
воляет повысить производительность автомата по сравнению с
реверсивным транспортирующим устройством. В многомерных
автоматах по периферии диска располагается несколько изме-
рительных и сортирующих устройств, которые последовательно
проходят проверяемые детали.
Измерительные устройства
Измерительные устройства или станции являются главными
узлами автомата. Измерительные устройства различаются в за-
висимости от способа преобразования измерительного импульса,
числа и вида контролируемых размеров, типа проверяемых де-
талей.
329

Конструктивное оформление измерительного устройства за-
висит от выбранной схемы измерения, формы и габаритных раз-
меров деталей.
В простейших измерительных устройствах без преобразова-
ния измерительного импульса используются жесткие предельные
калибры. Годность детали определяется по глубине вхождения
калибра. Перемещение калибра связано с сортировочными за-
слонками, которые занимают положение, соответствующее ре-
зультатам контроля.
При многодиапазонной рассортировке используются клино-
вые калибры (рис. 200), которые одновременно исполняют функ-
Рис. 200. Устройство с кли-
новым калибром
ции сортирующих устройств. Ша-
рики или ролики, перемещаясь
вдоль расширяющейся щели, про-
валиваются и попадают в соот-
ветствующий ящик, когда их раз-
мер становится равным ширине
щели. Перемещение сортируемых
деталей может происходить под
действием собственного веса (ша-
рики) или принудительно — с по-
мощью транспортирующей цепи,
шнека или гребенки (ролики,
иногда шарики). Погрешность
рассортировки не превышает
1 мкм. Для уменьшения износа
измерительные ребра линеек вы-
полняются из твердого сплава.
Большинство современных кон-
трольно-сортировочных автоматов имеет измерительные станции,
оснащенные электроконтактными, пневмоэлектроконтактными,
фотоэлектрическими или индуктивными датчиками.
Выбор типа датчика определяется требованиями к точности
и производительности контроля, а также видом проверяемых раз-
меров.
При допустимых погрешностях свыше 1,5 мкм преимуществен-
но применяются простые электроконтактные датчики. При допу-
стимых погрешностях менее 1,5 мкм применяются пневматиче-
ские, фотоэлектрические и индуктивные датчики. При проверке
внутренних размеров и отклонений формы обычно применяют
пневматические методы контроля. В производительных контроль-
но-сортировочных автоматах и в автоматах, проверяющих дета-
ли в процессе движения, пневматические методы измерения при-
меняются редко из-за малой скорости срабатывания.
Независимо от типа используемого датчика измерительное
устройство должно содержать базирующие и измерительные по-
верхности, обеспечивающие правильное положение детали в про-
цессе измерения.
330

Измерительный наконечник датчика может находиться в не-
посредственном контакте с проверяемой деталью или через про-
межуточную деталь-рычаг или стержень, обычно подвешиваемый
на плоских пружинах.
Для уменьшения износа и повреждений измерительных на-
конечников измерительные станции, проверяющие детали в не-
подвижном состоянии, имеют арретирующие механизмы.
Если у детали подлежат контролю несколько размеров, то
стараются, с целью упрощения автомата, измерения объединить
на одной станции.
При большом числе проверяемых размеров автоматы снаб-
жаются несколькими измерительными станциями, на которых по-
следовательно проверяются все размеры детали. Результаты из-
мерений запоминаются специальным устройством, которое управ-
ляет работой сортирующих заслонок и направляет проверенную
деталь в ящик, соответствующий результатам всех проведенных
измерений.
Запоминающие устройства
В большинстве автоматов процессы измерения и сортировки
разделены во времени, поэтому необходим орган, запоминаю-
щий результаты измерения от момента контроля до момента рас-
сортировки.
В зависимости от конструкции автомата и, в первую очередь,
от числа измерительных станций применяют кратковременные
(одноцикловые) или долговременные (многоцикловые) запоми-
нающие устройства.
Кратковременные запоминающие устройства обеспечивают
сохранение результатов контроля на протяжении не более одного
цикла работы автомата. Кратковременное запоминание обычно
обеспечивается самоблокировкой электромагнитного реле или не-
посредственно сортирующей заслонки, установленной в положе-
ние, соответствующее результатам контроля. В обоих случаях
возвращение реле или заслонки в исходное положение произво-
дится перед началом следующего измерения уже после прохож-
дения детали.
Долговременное запонимание требуется в автоматах с не-
сколькими последовательно расположенными измерительными
станциями. В этом случае требуется запоминание на несколько
циклов работы автомата, причем для каждой последующей изме-
рительной станции продолжительность запоминания уменьшается
на один цикл. Для этой цели применяют электромеханические,
перфорационные и магнитные устройства.
На рис. 201, а показана схема штифтового электромеханиче-
ского запоминающего устройства. Диск 1 каждый цикл поверты-
вается на один угловой шаг. Штифты 2 могут перемещаться в
осевом направлении и фиксироваться пружинами в двух поло-
331

жениях. Перемещение штифтов в рабочее положение производит-
ся электромагнитами 3, управляемыми датчиками измеритель-
ных станций. Перемещение деталей по автомату происходит син-
хронно с поворотом диска. Поступление детали в сортировочное
устройство по циклу совпадает с приходом соответствующего
штифта на позицию выдачи команды. Если штифт был сдвинут
из исходного положения, то он замкнет контакты 4 и включит
электромагнит 5, управляющий
сортирующей заслонкой. При
дальнейшем вращении
диска штифты проходят
под скосом планки 6, воз-
вращающей штифты в ис-
ходное положение.
Каждая группа элек-
Д, тромагнитов соответству-
ет определенной измери-
тельной станции. Элек-
Рис. 201. Запоминающие устройства
тирующего устройства. Угловой
тромагниты различных
измерительных станций
располагаются в направ-
лении вращения диска в
* той же последовательно-
сти, в какой они располо-
жены на автомате. Угло-
вой шаг диска выбирает-
ся в зависимости от числа
п циклов прохождения
детали от первой измери-
тельной станции до сор-
.	360°
шаг должен быть равен ------,
П1
где — целое число, равное или большее п.
Перфорационные запоминающие устройства основаны на ис-
пользовании бумажной ленты, протягиваемой синхронно с рабо-
той автомата. Электромагниты, управляемые датчиками измери-
тельных станций, пробивают отверстия в соответствующих до-
рожках бумажной ленты. Через определенное число циклов это
отверстие подходит к контактам, управляющим работой сорти-
рующей заслонки. Эти контакты замыкаются, и электромагнит
передвигает заслонку, направляя деталь в соответствующий
ящик. Недостатком этой системы запоминания является необхо-
димость периодической смены рулона бумажной ленты. Эта си-
стема целесообразна при автоматизации комплектования деталей
для селективной сборки.
Магнитные запоминающие устройства (рис. 201, б) обычно
выполняются на бесконечных магнитных лентах или барабанах.
Движение ленты или барабана синхронизируется с работой авто-
мата. Бесконечная магнитная лента /, натянутая на ролики 2 и 3,
332

проходит мимо записывающих головок 5. При срабатывании по-
рогового устройства измерительной станции соответствующая
записывающая головка подключается к генератору и происходит
намагничивание ленты. При прохождении намагниченного уча-
стка ленты мимо считывающей головки 4 в последней индуци-
руется переменное электрическое напряжение, которое после уси-
ления используется для управления сортирующим устройством.
При дальнейшем движении лента проходит мимо стирающей го-
ловки 6, размагничивающей ленту. При необходимости запись на
ленте ведется в несколько дорожек, причем на каждой дорожке
может быть записано несколько сигналов разной частоты, разде-
ляемых затем с помощью фильтров.
Магнитные запоминающие устройства сравнительно сложны,
но применение в них деталей и узлов радиоаппаратуры мас-
сового выпуска значительно снижает их стоимость и делает
их конкуренто-способными с другими типами запоминающих
устройств.
Магнитные запоминающие устройства применяются в автома-
тах ЛИЗ.
Исполнительные устройства
Исполнительные устройства предназначены для распределе-
ния по отсекам в соответствии с результатами контроля. Иногда
распределение по отсекам заменяют маркировкой деталей по ре-
зультатам измерения с помощью клейм или краски.
Наиболее распространены исполнительные (сортировочные)
устройства шахтного типа (рис. 202), в которых детали переме-
щаются вертикально или по наклонной плоскости под действием
собственного веса.
В исполнительном устройстве с наклонной шахтой
(рис. 202, а) детали скользят по заслонкам и проваливаются в
ближайшую открытую шахту.
При многодиапазонной рассортировке, когда число групп ве-
лико (в современных автоматах доходит до 50), шахта становит-
ся длинной, увеличивая габаритные размеры автомата и умень-
шая его производительность, так как цикл автомата не должен
быть меньше времени прохождения деталью всей длины шахты.
Применяются двух- или четырехрядные шахты (рис. 202, бив),
в начале которых стоят одна или три заслонки, распределяющие
детали по ручьям шахты. В результате длина шахты уменьшается
в несколько раз.
Угол наклона шахты выбирается в несколько раз больше угла
трения. В противном случае время скольжения детали будет
слишком велико и возможно застревание деталей.
Наклонные сортировочные шахты преимущественно приме-
няют для тел качения, а для плоских деталей используют верти-
кальные шахты, в которые проваливаются проверенные детали и
ззз

Рис. 202. Сортировочные устрой-
ства
направляются в соответствующий приемник открывшейся за-
слонкой.
Время прохождения деталью вертикальных шахт составляет
десятые и даже сотые доли секунды, что обеспечивает возмож-
ность их применения на высокопроизводительных автоматах. Их
недостатком является большая скорость, развиваемая деталями,
что может привести к поврежде-
ниям деталей, особенно обладаю-
щих большой массой.
В исполнительных устройст-
вах с принудительным перемеще-
нием деталей в горизонтальной
плоскости с помощью ленточных
транспортеров применяются ана-
логичные схемы расположения
заслонок в один и несколько ру-
чьев.
Управление заслонками обыч-
но производится электромагнита-
ми (рис. 194) или смешанным
способом: открытие заслонки про-
изводится пружиной при выклю-
чении электромагнита, удержива-
ющего заслонку, а закрытие — с
помощью рычажно-кулачкового
привода.
Привод
Контрольные автоматы рабо-
тают по жесткому циклу. После-
довательность действий рабочих
органов автомата обеспечивают
распределительные валы через
рычажно-кулачковые приводы и с помощью управляемых кулач-
ками электрических и пневматических командоаппаратов.
Кулачковые валы приводятся во вращение электродвигате-
лями через червячные редукторы. Один оборот кулачкового вала
соответствует циклу автомата. Необходимые пути, скорости и
ускорения движения отдельных узлов автомата получаются соот-
ветствующим профилированием кулачков.
Электрические командоаппараты представляют собой кон-
такторы, управляемые кулачками. Командоаппарат обеспечивает
необходимую последовательность включения датчиков и испол-
нительных электромагнитов.
Электрические командоаппараты модели 205 (рис. 203) на
число команд 4, 6 и 10 выпускаются заводом «Калибр» как нор-
мализованные узлы автоматов.
334

Командоаппарат имеет установленный на шарикоподшипни-
ках вал /, на котором с помощью шпонки и стопорных винтов
закреплено 4, 6 или 10 кулачков 2. Кулачки через рычаг 4, снаб-
женный роликом 3, управляют переключателем 5 (типа
ВПК 2010). Командоаппарат закрыт кожухом 7. Подвод прово-
дов к переключателям осуществляется через штуцер 6 или через
стандартный штепсельный разъем. Каждый кулачок состоит из
двух кулачковых шайб со впадинами на угле ~180°, соединен-
ных винтами. Смещая одну шайбу относительно другой, можно
изменять рабочие углы выступа и впадины в широких пределах.
Концы вала выходят из кор-
пуса и служат для присоеди-
нения привода и, в случае
необходимости, другого
командоаппарата.
Пневматические командо-
аппараты представляют со-
бой золотники, переключае-
мые кулачковым валом. Эти
золотники управляют рабо-
той пневматических приво-
дов — цилиндров и мем-
бран. За последние годы
пневматические приводы
стали применяться во мно-
гих автоматах. Созданы от-
дельные автоматы, в кото-
Рис. 203. Командоаппарат модели 205
рых приводы всех органов
осуществляются пневмати-
ческим путем.
Преимущества пневматических приводов заключаются в воз-
можности сборки их из нормализованных узлов и исключении
возможности поломки автомата в результате перегрузок. Наи-
более существенным недостатком пневмоприводов является слож-
ность их регулировки для получения равномерных медленных
перемещений.
В сложных автоматах для предотвращения серьезных поло-
мок в результате случайного нарушения нормальной работы ка-
кого-либо органа устанавливается система блокировки — конеч-
ных и путевых выключателей, несвоевременное переключение ко-
торых показывает на нарушения нормальной работы автомата
и является сигналом на автоматическую остановку.
В связи с применением в автоматах сравнительно мощных
электроприводов и относительно высоких напряжений необходи-
мо строгое соблюдение правил техники безопасности обслужи-
вающим персоналом. Основные положения этих правил изложены
в главе XIX.
335

§ 4.	ПРИБОРЫ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ
Приборы активного контроля преимущественно применяются
на шлифовальных станках: приборы для контроля в процессе
обработки используются на операциях, выполняемых методом
врезания, а подналадчики — в основном при обработке на про-
ход. Подналадчики используются также и при обработке методом
врезания, например, в тех случаях, когда из-за недостатка ме-
ста невозможно применение прибора для контроля в процессе
обработки (например, при обработке мелких деталей) или когда
случайные некомпенсируемые подналадчиком погрешности обра-
Рис. 204. Пневматический прибор активного контроля
ботки значительно меньше допуска обрабатываемой детали. Сле-
дует помнить, что подналадка является менее совершенной фор-
мой регулирования процесса обработки, так как позволяет ком-
пенсировать только систематические погрешности обработки:
износ круга, тепловые и, частично, силовые деформации станка.
Приборы для контроля в процессе обработки позволяют частич-
но компенсировать и случайные погрешности.
Применение приборов активного контроля позволяет автома-
тизировать работу станка, ввести многостаночное обслуживание
(по 3—4 станка), исключить потери от брака и повысить произ-
водительность станка на 15—20% за счет ликвидации промежу-
точных остановок станка для измерения обрабатываемой детали.
Схема прибора для контроля в процессе обработки на круг-
лошлифовальном станке показана на рис. 204. Прибор основан
на пневматическом методе измерения и состоит из двух частей:
измерительного узла 1 и отсчетно-командного устройства 7 Из-
мерительный узел подвешивается на плоской пружине 4 к суха-
рю 5, который может перемещаться по вертикальным направляю-
щим и фиксироваться винтом в нужном положении. По направ-
336

ляющим корпуса может перемещаться и стопориться регулируе-
мая измерительная губка 10. Подвижная измерительная губка 8
выполнена на плече рычага, подвешенного на плоских пружинах.
Против второго плеча рычага расположено измерительное соп-
ло 2, корпус которого подвешен на параллелограмме из плоских
пружин. Винтом 3 регулируется зазор у измерительного сопла и
осуществляется настройка прибора. Винт 6 ограничивает откло-
нение корпуса прибора в неконтролирующем положении и обеспе-
чивает легкий ввод прибора на контролируемую деталь 9 (в кон-
тролирующем положении винт 6 не касается корпуса прибора).
В корпусе отсчетно-командного устройства 7 смонтированы
фильтр, стабилизатор давления, дифференциальная сильфонная
система со шкалой и электроконтактами, электронный блок с
электромагнитными реле и светосигнальными лампами.
Настройку прибора производят по аттестованной детали. На-
стройку электроконтактов производят по шкале прибора (цена
деления 0,001 мм).
Прибор подает три команды управляющим механизмам стан-
ка: переключение черновой подачи на чистовую, выключение по-
дачи и быстрый отвод круга после получения заданного размера
детали. Замыкание четвертого контакта происходит при отводе
измерительного узла от детали. При этом обесточивается элек-
тросхема прибора.
На автоматизированных станках подвод и отвод измеритель-
ного узла прибора производится автоматически, обычно с по-
мощью гидроприводов, одновременно с соответствующими пере-
мещениями шлифовального круга. Для проверки внутренних диа-
метров в процессе шлифования применяются аналогичные
командно-отсчетные и измерительные узлы, но с противополож-
ным направлением измерительного усилия.
При внутреннем шлифовании между поверхностью отверстия
и шлифовальным кругом остается очень мало свободного места
для размещения лапок с измерительными наконечниками. Поэто-
му поперечному сечению лапок придают изогнутую форму, опре-
деляемую конфигурацией свободного пространства в отверстии.
На рис. 205 показана схема одной из распространенных
конструкций визуального прибора для контроля на круглошли-
фовальных станках с трехконтактной скобой. Скоба 2 имеет
жесткий измерительный наконечник 1 и подвижный 5. Регули-
руемый упор 3 обеспечивает правильное положение скобы по
отношению к контролируемой детали 4. Отклонения размеров
показывает индикатор 6. Вместо индикатора часто применяют
электроконтактные, пневматические или индуктивные датчики,
управляющие работой станка. Скоба шарнирно подвешена на
рычаге 7, закрепленном на оси масляного амортизатора S, кото-
рый, в свою очередь, закреплен на кожухе шлифовального кру-
га 9. Рычаг под действием спиральной пружины стремится
повернуться вверх, обеспечивая прижим наконечника 1 к шли-
22 Заказ 375	337

фуемой детали. Во избежание самопроизвольного соскакивания
скобы с детали нижний наконечник 1 должен заходить за линию
вертикального диаметра на 8—10° После окончания шлифова-
ния скоба снимается с детали и подпружиненным рычагом 7
Рис. 205. Индикаторный прибор активного
контроля
медленно, благодаря
амортизатору, поднима-
ется вверх, освобождая
зону действия оператору
для смены детали.
В настоящее время
разработано много раз-
личных конструкций при-
боров активного контро-
ля с различными преде-
лами измерения и при-
способленных к установ-
ке на различных станках.
Развитие этих приборов-
идет по линии создания
гаммы унифицированных
приборов, использующих
однотипные пневматиче-
ские или индуктивные транзисторные отсчетно-командные уст-
ройства и отличающиеся размерами измерительных узлов при
минимальном числе различных конструкций.
Кроме приборов общего назначения выпускаются более
сложные приборы специального назначения. Например, приборы
для контроля в процессе шлифования по методу подгонки (спа-
ривания) деталей. При этом методе размер шлифуемой детали
подгоняется под размер окончательно обработанной парной
детали до получения заданного натяга или зазора в соединении.
Для этого используются приборы, основанные на дифферен-
циальном методе измерения и имеющие два измерительных узла:
один для измерения шлифуемой детали, а другой для измерения
парной детали. Дифференциальный прибор определяет разность,
размеров деталей, а командные сигналы подаются при достиже-
нии заданных разностей размеров.
Поверку приборов для контроля диаметров деталей в процес-
се обработки на круглошлифовальных станках производят по
инструкции 283—59 Комитета. Устанавливаемые на приборах
съемные датчики и съемные отсчетные устройства должны про-
веряться по соответствующим инструкциям Комитета.
Сопротивление изоляции электрических цепей прибора отно-
сительно корпуса проверяется мегомметром и должно быть не
менее 5 Мом.
Электрическая прочность изоляции электрических цепей
относительно корпуса прибора проверяется в течение 1 мин на
пробойно-испытательной установке напряжением переменного
338

тока 500 в при частоте 50 гц от источника мощностью не менее
0,25 ква.
Для проверки пыле-брызгозащитных устройств прибор уста-
навливают на станке в рабочее положение и в течение 20 мин
на рабочем режиме с применением охлаждающей жидкости,
шлифуют заготовку. В процессе обработки измерительный орган
прибора периодически выводят и вводят в контролирующее по-
ложение, а шлифовальный круг два раза правят без охлажде-
ния. После шлифования прибор вскрывают и осматривают^
Наличие следов абразивной пыли и влаги на пыле-брыэгозащи-
щенных поверхностях не допускается.
Поверку погрешностей прибора производят на ставке, в-
центрах которого устанавливают контрольную оправку с шай-
бами (рис. 206). К датчику прибора подключают светофорное
Рис. 206. Оправка для поверки приборов активного контроля
устройство. Настройку и поверку прибора производят при вра-
щении контрольной оправки и шлифовального круга и при
подаче эмульсии.
На контрольную оправку 3 надета втулка 7, на которой с
помощью гайки 2 закреплены шайбы (или ступенчатая втулка)
4, 5, 6 и 7 Втулка 1 вместе с шайбами может перемещаться и
фиксироваться с помощью шарикового фиксатора 8 в положе-
ниях, при которых середина рабочей поверхности каждой
шайбы находится в контакте с измерительными наконечниками,
прибора.
Номинальный диаметр шайбы 7 выбирается примерно рав-
ным среднему значению диапазона измерения прибора.
Отклонения диаметров шайб 6 и 5 от диаметра шайбы 7
равны допускаемой предельной погрешности прибора, причем
одна шайба имеет отрицательное отклонение, а другая — поло-
жительное. Допуск на диаметр шайб равен цене деления при-
бора, но не более 0,003 мм. Шайба 4 имеет положительное от-
клонение в 0,01—0,03 мм. На шайбе 4 выполнены две диамет-
рально расположенные лыски с величиной стрелки в 1 мм,
22*	339

При поверке погрешностей прибор закрепляют на
круглошлифовальном станке, к прибору подключают светофор-
ное табло. Контрольную оправку с шайбами устанавливают в
центрах станка. Настройку и поверку прибора ведут при враще-
нии контрольной оправки и шлифовального круга, а также при
подаче эмульсии с целью максимального приближения условий
поверки прибора к условиям его нормальной работы на станке.
При установке прибора на шайбу 7 настраивают контакт
датчика, подающего команду на прекращение обработки, так,
чтобы при многократной установке прибора на эту шайбу сиг-
нальная лампа загоралась приблизительно в 50% случаев. При
установке на шайбу 6 сигнальная лампа должна всегда заго-
раться, а на шайбу 5 — гаснуть. Стрелка отсчетного устройства
при установке прибора на шайбу 7 совмещается с отметкой шка-
лы, определяющей окончание обработки, а если таковая отсут-
ствует, то'.с любой отметкой шкалы. При переходе прибора с шай-
бы 7 на шайбы 6 и 5 изменение показаний прибора не должно
отличаться от разности аттестованных диаметров шайб больше,
чем на допускаемую погрешность.
После этого прибор устанавливают на шайбу 4 и производят
обкатку в течение 8—10 тыс. условных измерений. Затем прибор
последовательно устанавливают на шайбу 7, 6 и 5. При уста-
новке на шайбу 7 показания прибора не должны отличаться от
первоначальных более чем на допускаемую погрешность изме-
рения. При установке прибора на шайбы 6 и 5 должны стабиль-
но повторяться первоначальные световые сигналы.
Допускаемые погрешности приборов для контроля диаметров
в процессе обработки на круглошлифовальных станках зависят
от цены деления и при цене деления 0,001 мм равны ±0,001 и
±0,002 мм, при цене деления 0,002 мм — ±0,003 и ±0,005 и при
ценах делений 0,005—0,01 мм— ±0,01 мм.
Приборы с меньшими погрешностями предназначены для
более точных операций. Приборы для контроля на плоскошлифо-
вальных станках имеют погрешности измерений соответственно
±0,001, ±0,002 и ±0,01 мм.
При использовании приборов для контроля в процессе обра-
ботки суммарная погрешность системы станок — прибор — ин-
струмент — деталь (СПИД) приводит к рассеиванию размеров
обработанных деталей. Это рассеивание размеров является
следствием погрешностей собственно измерительного прибора,
погрешностей настройки прибора, погрешностей, связанных с
вибрациями станка, тепловыми и силовыми деформациями
системы, с неравномерностью подачи круга, с толщиной слоя ме-
талла, снимаемого за проход, с базированием заготовки, с запаз-
дыванием исполнения команд прибора и с другими причинами.
В суммарной погрешности активного контроля, оцениваемой
как поле практического рассеивания размеров обработанных
деталей, погрешности собственно измерительного прибора со-
340

ставляют 5—30%. Поле рассеивания размеров обработанных
деталей не должно превышать допуска на размер. В противном
случае не может быть обеспечена 100%-ная годность обработан-
ных деталей.
Подналадчики
Подналадчики контролируют детали после окончания их
обработки. Если проверенная деталь имеет отклонения, превы-
шающие допускаемые, то подналадчик дает сигнал на подналад-
ку (поднастройку) станка.
Подналадчики могут применяться только на тех станках,
которые обеспечивают стабильность размеров в течение неко-
торого промежутка времени.
Чаще всего подналадчики применяют на бесцентровошлифо-
вальных станках, на которых размер обработанных деталей, в
основном, зависит от износа шлифовального круга. Подналадчик,
непрерывно или периодически контролируя обработанные дета-
ли, определяет момент, когда появляется опасность нарушения
границ допуска, и подает команду на подналадку станка.
Износ круга на бесцентровошлифовальных станках приводит
к постепенному увеличению размеров шлифуемых деталей.
Компенсация износа круга осуществляется периодической
подачей круга вперед. Односторонняя подача круга значительно
повышает точность поднастройки за счет создания натяга в кине-
матической цепи подачи, исключающего влияние зазоров в
передачах. Течение технологического процесса с подналадкой
может быть представлено схемой (рис. 207), где линии I и 4—
верхняя и нижняя границы допуска, а 2 и 3 — линии начала и
конца настройки. Кривые 5 показывают мгновенные рассеивания
отклонений обработанных деталей, т. е. то рассеивание, которое
имели бы размеры детали, если бы настройка станка сохранялась
неизменной. Линия 6 показывает изменение положения центра
группирования (среднего значения размера) деталей и характе-
ризует собой смещение настройки станка во времени. Это сме-
щение настройки, в основном, обусловлено износом шлифоваль-
ного круга.
Вертикальная линия 7 показывает процесс поднастройки
станка, при которой происходит перемещение исполнительного
органа станка на величину а.
В идеальном случае поднастройка должна осуществляться в
тот момент, когда средний арифметический размер деталей
достигнет значения, соответствующего началу поднастройки, т. е.
линии 2. Но этот момент не может быть определен с абсолютной
точностью, неизбежны ошибки и преждевременная или запозда-
лая поднастройка. В общем случае поднастройка может начать-
ся в интервале времени от точки А до точки В. Кривая 8 пока-
зывает распределение отклонений размеров деталей, изготовлен-
ных за большой промежуток времени.
341

Предельная погрешность 6 подналадки (поле рассеивания
размеров обработанных деталей за период большого числа под-
наладок) приближенно определяется суммой следующих со-
ставляющих:
6 = а + Зс?! 6а 4- Ь + е,
где а — подналадочный импульс, т. е. расстояние, на которое
перемещается исполнительный орган станка за одну
подналадку;
Qi — среднее квадратическое отклонение подналадочного
импульса;
Время
Рис. 207. Ход технологического процесса с подналадкой
а — среднее квадратическое отклонение случайных погреш-
ностей обработки;
Ъ — погрешность, обусловленная неточностью определения
момента подналадки;
е — погрешность измерительного устройства подналадчика.
Отсутствие брака среди обработанных деталей возможно
только при условии, что поле рассеивания размеров будет мень-
ше допуска. Уменьшение поля рассеивания размеров можно
достичь уменьшением отдельных составляющих. Однако каждая
составляющая имеет практический предел, дальше которого
уменьшение становится практически невозможным или нецеле-
сообразным.
Нижний предел подналадочного импульса зависит от переме-
щаемых масс, типа направляющих и привода. Для обычных
бесцентровошлифовальных станков он составляет несколько
микрометров. Применение направляющих качения или «качаю-
щихся» бабок, а также шариковых винтов в механизме привода
позволяет в несколько раз уменьшить нижний предел поднала-
дочного импульса и его среднее квадратическое отклонение.
342

Случайные погрешности обработки зависят от конструкции,
качества выполнения и состояния станка, а также от качества
заготовок и шлифовального круга. Надлежащий уход за стан-
ком, своевременный ремонт и правильная его наладка позволя-
ют уменьшить случайные
погрешности, но только
до определенного пре-
дела.
Погрешность, вызы-
ваемая неточностью опре-
деления момента подна-
ладки, может быть зна-
чительно уменьшена, если
момент подналадки опре-
делять не по результатам
одного случайного изме-
рения, а по результатам
нескольких измерений. С
этой целью многие подна-
ладчики снабжаются ста- Рис. 208. Схема подналадки станка
гистическими анализато-
рами. Наиболее простой
анализатор представляет собой счетчик, разрешающий подна-
ладку только после получения от датчика подряд трех сигналов
о нарушении деталями предела наладки. Более сложные анали-
заторы разрешают подналадку в зависимости от результатов
контроля выборки определенного объема, обычно 5—7 деталей.
Необходимость подналадки определяется по среднему ариф-
метическому отклонению размера или по медиане. Эти анализа-
торы представляют собой сочетание нескольких счетчиков с
логическими схемами.
Погрешности собственно измерительного устройства подна-
ладки обычно составляют 0,001—0,002 мм. Измерительное уст-
ройство подналадчика находится в значительно лучших усло-
виях, чем у приборов для контроля в процессе обработки, но в
худших, чем у приборов для контроля готовых деталей.
Схема подналадчика к бесцентровошлифовальному станку
показана на рис. 208. По мере износа шлифовального круга
диаметры отшлифованных деталей 1 увеличиваются. Превыше-
ние предела наладки регистрируется датчиком 2, сигналы кото-
рого поступают в статистический анализатор 3. Последний при
выполнении заданных ему условий дает разрешение на подна-
ладку. В результате включается шаговый привод червяка 4,
который повертывает ходовой винт 5, передвигающий бабку
ведущего круга на один подналадочный импульс. В момент под-
наладки датчик 2 отключается и включается вновь с помощью
реле времени или счетчика деталей после того, как мимо датчи-
ка пройдут все детали, отшлифованные до подналадки.
343

Глава XVII
ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
§ 1.	ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ НА РЕЗУЛЬТАТЫ КОНТРОЛЯ
Погрешности средств измерения приводят к тому, что резуль-
тат измерения не соответствует истинному размеру детали.
В результате погрешностей измерений детали с правильными
размерами могут быть ошибочно забракованы, и, наоборот, дета-
ли с неправильными размерами иногда признаются годными.
Попадание на сборку деталей с неправильными размерами
приводит к выпуску некондиционных изделий и может быть при-
чиной существенного материального ущерба.
Для правильного выбора измерительных средств необходимо
уметь оценивать влияние погрешностей измерения на результаты
контроля.
Это влияние будет разным для следующих типовых случаев
измерений:
1.	Измерение (аттестация) размера детали.
2.	Контроль (разбраковка) деталей:
а)	контроль размеров, отклонения которых подчиняются нор-
мальному закону;
б)	контроль отклонений, распределяющихся по закону су-
щественно-положительных величин (закон Максвелла).
3.	Многодиапазонная рассортировка деталей.
Распределение погрешностей измерений принято считать
следующим закону нормального распределения.
Влияние погрешностей измерений на результаты контроля
определяется практически предельной погрешностью измерения
и относительным количеством неправильных результатов изме-
рений.
1.	Погрешности при измерении (аттестации) размера детали
Предельная погрешность при измерении размеров, например,
при аттестации образцовых деталей, равна предельной погреш-
ности метода измерения.^мет. Каждое отдельное измерение имеет
случайное значение погрешности, распределяющееся в пределах
— ^мет-
344

2.	Влияние погрешностей измерений на контроль деталей
Целью контроля является рассортировка партии деталей на
годные, действительные размеры которых лежат в границах
заданного допуска, и брак — с размерами, выходящими за гра-
ницы допуска (рис. 209).
Рис. 209. Схема рассорти-
ровки деталей
Рис. 210. Влияние погрешностей из-
мерений на рассортировку
Введем следующие обозначения:
АМет — относительная погрешность измерения (коэффици-
ент точности метода измерения) ;
Амет— предельная погрешность метода измерения;
&изд — допуск контролируемого параметра;
Атех — область технологического рассеивания отклонений
всех изготовленных деталей;
Омет и втех — средние квадратические отклонения метода изме-
рения и технологического процесса соответственно.
Между этими величинами при нормальном законе распреде-
ления погрешностей измерений и технологического рассеивания
отклонений размеров деталей существуют следующие соотно-
шения:
мет 3(5мет,
те х~ 3omeXf
л ___ Амет
™мет А
&изд
Если бы контроль осуществлялся абсолютно точными изме-
рительными средствами с предельной погрешностью метода
измерения, равной нулю, то все детали с размерами, лежащими
в поле допуска, были бы признаны годными, а детали с разме-
рами, выходящими за пределы допуска,— забракованы. В дей-
ствительности все измерения сопровождаются более или менее
345

значительными погрешностями, в результате которых нару-
шается правильность рассортировки деталей.
Чем ближе размер детали к границе допуска, тем больше
вероятность получения неправильных результатов контроля. Это
наглядно показано на рис. 210.
Вероятность отнесения деталей с размерами х2, соответствую-
щими заштрихованному участку 1 кривой технологического рас-
сеивания размеров, к числу годных определяется относительной
величиной площади заштрихованной части кривой 4 нормального
распределения погрешностей измерений. Очевидно, что эта ве-
роятность для отклонения размера х2 больше, чем для отклоне-
ния Xi (участок 2 и кривая 3).
Следует также отметить, что вероятность неправильной рас-
сортировки любой детали всегда меньше 0,5.
В результате погрешностей измерения в число годных дета-
лей будут попадать бракованные, а в число бракованных —
годные. Если рассортированные детали перепроверить более
точными измерительными средствами, то получим распределение
отклонений размеров, показанное на рис. 209, б.
Заштрихованные участки кривых, нанесенных на рис. 209, б,
показывают отклонения размеров и относительное количество
неправильно рассортированных деталей. Участки 2 — это брако-
ванные детали, ошибочно отнесенные к числу годных, а участ-
ки 1—годные детали, отнесенные к числу брака. Величина вы-
хода отклонений размеров за границу допуска равна с.
Для оценки влияния погрешностей измерений на результаты
контроля (разбраковки) необходимо установить зависимости
между погрешностью измерения, вероятностью неправильного
принятия бракованных деталей т, вероятностью забракования
годных деталей п и вероятной величиной предельного выхода
размера за границу допуска с у неправильно принятых деталей.
Эти зависимости будут разными для различных законов распре-
деления отклонений размеров контролируемых деталей. Зависи-
мости определяются по законам теории вероятностей и требуют
трудоемких вычислений. Для практического применения состав-
лены графики, по которым интересующие нас результаты могут
быть получены при минимальных затратах времени.
На рис. 211, а дан график для определения процента непра-
вильно принятых деталей (т %) с размерами, выходящими за
границы поля допуска, на рис. 211,5— график для определения
процента неправильно забракованных деталей (п %), а на
рис. 211, в — график для определения относительной величины
выхода размера за границу поля допуска ----) при различных
\&изд/
значениях Амет и ——	и при отклонениях контролируемых
^пгсх
параметров й погрешностей измерительных средств, подчиняю-
щихся закону нормального распределения.
346



Рис. 212. Графики для определения
значений п, т и с при отклонениях параметров деталей по закону для
существенно положительных величин

На рис. 212, а, б и в даны аналогичные графики для случая,
когда отклонения контролируемых параметров подчиняются
закону существенно положительных величин, а погрешность из-
мерительных средств — закону нормального распределения.
(Закону существенно положительных величин подчиняются от-
клонения эксцентрицитета, биения, непараллельности плоскостей
и, приближенно, овальности. Распределение отклонений при этом
законе происходит в диапазоне от 0 до 5,25 среднее значение
отклонений равно 1,9 ол.)
Следует учитывать, что значения тип даются для общего
количества проверенных деталей и одновременно для обеих
границ поля допуска при симметричном выходе за эти границы.
Пользование графиком поясним конкретным примером. Пусть
требуется определить результаты разбраковки при допуске
Лизд = 20 мкм, погрешности измерения АМет = ±6 мкм и раз-
бросе размеров в пределах 30 мкм (6сгТех = 30 мкм).
Определяем
А,1ет = 4^ = ^- = 0,3, т. е. Амет = 30 %;
&изд
30 с
отех = — = 5 мкм
^изд ____ 20 ____
2сГ/пех 2 • 5
По графику, показанному на рис. 211, а, определяем, что ко-
личество неправильно принятых деталей т = 0,8%.
По графику, показанному на рис. 211,6, находим количество
неправильно забракованных деталей п = 3,0%.
По графику, показанному на рис. 211, в, определяем для не-
правильно принятых деталей предельную относительную вели-
чину выхода размера за границу допуска = 0,065.
&изд
Предельный выход размера за границу допуска будет равен
c = 0,065X3d = 0,065.20=l,3 мкм.
Графиками, показанными на рис. 212, для существенно поло-
жительных величин пользуются аналогичным образом.
3.	Погрешности при многодиапазонной рассортировке
При многодиапазонной рассортировке деталей распределение
отклонений размеров в пределах отдельных групп принимается
подчиняющимся закону равной вероятности, а погрешности из-
мерений — нормальному закону.
В этом случае общее количество неправильно рассортирован-
ных деталей Р в % определяется формулой
р = 26,6-^^-
&изд
349

(в данном случае под \и3д понимается групповой допуск, причем
^изд < CFre.v) •
Предельное отклонение с размера неправильно рассортиро-
ванных деталей от границ своей группы определяется решением
относительно с уравнения
з
С = 0,0009Д^ + Адлгту ф(2)</2,
з-^
мет
где Ф(г) —функция Лапласа (площадь под кривой нормально-
го распределения).
Решение этого уравнения производят по таблице интеграла
функции Лапласа.
§ 2. ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
Измерительные средства обычно приходится выбирать из
нескольких возможных вариантов, отличающихся стоимостью^
производительностью и точностью измерительных средств. Из
всех возможных вариантов наиболее целесообразным является
тот, который обеспечивает наименьшую себестоимость контроля.
При определении себестоимости контроля должны учитываться
стоимость измерительных средств, их ресурс, стоимость их ре-
монта и эксплуатации, расходы на заработную плату контролера
и потери из-за погрешностей измерений.
Порядок назначения измерительных средств установлен
руководящими материалами «Выбор измерительных средств для
линейных измерений от 1 до 500 мм в зависимости от точности
изготовления».
По ГОСТу 7713—62 допуски устанавливаются для действи-
тельных размеров, т. е. размеров, полученных в результате изме-
рения с допустимой погрешностью. Какую погрешность можно
считать допустимой, ГОСТ 7713—62 не определяет.
Значение допустимой погрешности зависит от ответственно-
сти механизма, в который входит деталь, от степени важное™
данного размера (его влияния на надежность механизма), от
влияния погрешности измерения на искажение результатов кон-
троля и от учета конструктором при назначении допусков
возможных погрешностей измерений.
После установления допустимой погрешности выбирают
измерительные средства.
В выборе измерительных средств должны участвовать кон-
структоры, технологи и метрологи.
Конструктор устанавливает допуск на изготовление детали по»
соответствующему стандарту, руководствуясь условиями работы
детали (передаваемой нагрузкой или допустимым относительным
смещением детали). Затем, принимая по табл. 32 рекомендуе-
350

мую для данного класса точности относительную погрешность
измерения Амет, оценивает величину выхода размера за пределы
поля допуска с у неправильно принятых деталей и определяет
количество неправильно принятых деталей т. Если известна ха-
Д ft
рактеристика технологического процесса, т. е. соотношение—— ,
^тех
то для определения с и т используют графики, показанные на
рис. 211 и 212. Если характеристика технологического процесса
неизвестна, то пользуются табл. 33, дающей практически пре-
дельные количества неправильно разбракованных деталей и
величин выхода за границу поля допуска.
Таблица 32
Рекомендуемые предельные погрешности измерения
для номинальных размеров 1—500 мм
Квалитеты JSO	Классы точности		Погрешности измерения в % от допуска (Амет)	Диапазон контролируе- мых допусков в мкм	Диапазон пре- дельных по- грешностей в мкм (+)
	для отверстий	для валов			
1—5	Допуски концевых мер и калибров		35	0,8—27	0,25—10
6-7	1,2	2,2а	30	6—63	2—19
8—9	2а, 3	3	25	14—155	3,5—39
10—16	За—9	За—9	20	40—4000	8—800
Таблица 33
Вероятностные предельные количества неправильно разбракованных деталей
и величин выхода за границу поля допуска
Погрешность измерения	Величина вы- хода размера за границы псля допуска с	При контроле размеров		При контроле колебаний размеров	
		неправильно принятых де- талей, пг	неправильно забракованных деталей, п	неправильно принятых де- талей, tn	неправильно забракованных деталей, п
в % от допуска		в	i % от числа проверенных деталей		
10	2—3	1,0	1,3	0,7	1,0
15	5	1,5	2,0	1,2	1,5
20	8	2,0	2,8	1,6	2,0
25	10	2,5	3,5	2,0	2,5
30	15	3,0	4,5	2,5	3,0
40	20	4,0	6,0	3,3	4,2
50	26	4,0	7,0	3,6	4,7
Определив значения с и т, конструктор оценивает возможные
последствия измерения детали с рекомендуемой погрешностью.
Если рекомендуемая погрешность измерения признается до-
пустимой, то конструктор оставляет принятый первоначально
допуск. В противном случае, устанавливается допуск более
351

высокого класса точности или вводится производственный допуск,
уменьшенный на часть или всю величину с с каждого предела.
В последнем случае на чертеже в примечаниях конструктор ука-
зывает производственный допуск, в пределах которого должны
находиться результаты измерения деталей, относимых к числу
годных.
В обоих случаях относительная погрешность выбранных
средств измерения не должна превышать указанной в табл. 32
для данного в чертеже класса точности.
Вместо сокращения допуска конструктор может указать в
технических условиях предельную погрешность, с которой дол-
жен проверяться размер, или назначить конкретный прибор,
обеспечивающий необходимую точность контроля.
Технолог осуществляет выбор конкретных измерительных
средств на стадии подготовки производства, руководствуясь до-
пустимой погрешностью и погрешностями применяемых на
заводе измерительных средств (табл. 34). Выбирая технологиче-
ский процесс, обеспечивающий необходимую точность, технолог
должен оценить экономичность процесса, учитывая потери за
счет неправильно забракованных деталей п. Если потери из-за
неправильных деталей недопустимо велики, технолог принимает
решение об улучшении технологического процесса или уменьше-
нии погрешностей измерения. Первый вариант предпочтительней,
так как позволяет уменьшить не только фиктивный, но и дей-
ствительный брак.
Метрологи участвуют в выборе измерительных средств
вместе с технологами или вместо них. Метрологи разрабатывают
заводские инструкции для технологов по выбору измерительных
средств и разрабатывают рекомендации по оснащению завода
измерительными средствами.
Выбор средств контроля для заготовочных и черновых опера-
ций должен производиться технологом, учитывающим при этом
влияние на дальнейшую обработку возможного сокращения или
увеличения припуска, вызываемого погрешностями измерений.
Небольшие нарушения предельных размеров заготовок и
деталей после черновой обработки, как правило, исправляются
последующей чистовой обработкой. Поэтому для контроля заго-
товок и межоперационного контроля допускают увеличенные по
сравнению с табл. 32 погрешности — до 35% от допуска.
Выбор измерительных средств часто ограничивается кон-
структивными особенностями детали.
В этих случаях из-за отсутствия средств измерения необхо-
димой точности особенно часто приходится прибегать к назначе-
нию производственных допусков или даже к созданию специаль-
ных измерительных приспособлений. Последнее экономически
оправдывает себя только при достаточно крупных масштабах
производства или при изготовлении особо ответственных и доро-
гих деталей.
352

23 Заказ 375	353
Таблица 34
Предельные погрешности измерений
Наименование измерительных средств	Тип прибора	Использу- емый пре- дел изме- рения лсл<	Разряд (класс) применяемых концевых мер	Предельные погрешности измерения в мкм для интервалов размеров мм								
				1-10	о со 1 о	30—50	о 00 1 о ю	о см 7 00	120—180	180—260	260—360	360—500
Оптиметры вертикальные и горизон-	ИЗМ-1											
тальные, оптическая измерительная	ОВО-1											
машина:	ОВЭ-1 ОГО-1 ОГЭ-1									13 5		
а) наружные измерения		±0,1 ±0,06	5(2) 4(1)	0,8 0,45	1,6 0,7	2,5 1,0	3,5 1,4	6 2,5	8,5 3,5		18 7,5	—
		1000		1	1,2	1,3	1,5	1,9	3	4	5,5	7
б) внутренние измерения		±0,06	4(1)	—	1,4	1,4	1,9	2,5	3,5	5	7,5	9
Головки измерительные пружинные	01ИГП	±0,003	3(0)	0,35	0,6	1,0	1,4	2,5	3,5			
(микрокаторы)	02ИГП	±0,006	3(0)	0,45	0,7	1,0	1,4	2,5	3,5			
	05ИГП	±0,015	3(0)	0,6	0,8	1,1	1,5	2,5	3,5			
	1ИГП	±0,03	5(2)	1,1	1,8	2,5	3,5	6,0	8,5			
			4(1)	0,7	0,9	1,1	1,5	2,5	3,5			
	2ИГП	±0,06	5(2)	1,7	2	3	3,5	6	8,5			
	5ИГП	±0,15	(3)	4	4,5	4,5	5,5	7	9,5			
	10ИГП	±0,2	(3)	6	6	6	6	8	10			
	1ИПМ	±0,05	5(2)	1,3	1,9	2,5	3,5	6,0	8,5			
Головки измерительные пружинно-оп-	01П	±0,012	3(0)	0,3	0,6	1	1,4	2,5	3,5			
тические (оптикаторы)		0,01	2	0,25	0,35	0,5	0,7	1,2	1,7	—	—	—
	02П	±0,025	3(0)	0,35	0,6	1	1,4	2,5	3,5			
	05П	±0,05	3(0)	0,6	0,8	1	1,4	2,5	3,5			

Наименование измерительных средств	Тип прибора	Использу- емый пре- дел изме- рения мм
Головки рычажно-зубчатые и индика-	1МКМ	±0,05
торы	2МКМ	±0,1
	1ИГМ	1 о,1
	2ИГМ	2
	ИЧ	10 1 0,1
	ИТ	3
Скобы рычажные		—
Скобы индикаторные Нутромеры индикаторные:		—
а)	с ценой деления 0,001 и 0,002 мм б)	с ценой деления 0,01 мм		0,1
Микрометры рычажные		25 ±0,02
Микрометры гладкие Штангенциркули:		25
измерение наружных размеров: а)	с отсчетом по нониусу 0,05 мм б)	с отсчетом по нониусу 0,1 мм измерение внутренних размеров: а)	с отсчетом по нониусу 0,05 мм б)	с отсчетом по нониусу 0,1 мм		

Продолжение табл. 34
Предельные погрешности измерения в мкм для интервалов размеров
Разряд (кла применяемы концевых ме	1-10	о 7 о	30—50	50—80	о см 7 о 00	120—180	180—260	260—360	360—500
5(2)	1.5	2,0	2,5	3,5	6	8,5	12		
5(2)	1,9	2,5	3	4	6	9	12,5		
(3)	4,5	4,5	5	5,5	8	10	14		
(3)	3	3	3	3,5	4	4,5	6		
(3)	8,5	8,5	8,5	9	10	12	15		
(4)	16	16	16	16	17	18	20	25	30
(3)	9,5	9,5	9,5	10	11	13	16	20	26
5(2)	4,5	5	5	5,5	7,5	10	13	19	25
(4)	11	11	11	12	13	14	17	22	27
5(2)	2,5	2,5	4,5	7,5	20	—	—	—	—
(3)	11	11	11	12	13	14	30	38	49
5(2)	4	4,5	4,5	5	5,5	6	7	8	10
(3)	10	11	12	14	16	17	18	20	23
	3,5	3,5	6,5	9	14	18	26	35	49
5(2)	2	2	5,5	8,5	13	17	25	34	48
	5,5	5,5	7,5	9,5	14	18	26	35	49
	80	80	80	90	100	100	100	110	ПО
	150	150	150	160	170	190	200	210	230
	150	150	150	170	170	200	200	250	250
	200	200	200	230	230	300	300	300	300

Выбор средств измерения, кроме обеспечения необходимой
точности измерения, должен преследовать цель снижения себе-
стоимости контрольной операции. Последнее обычно достигается
путем выбора из имеющихся в наличии и удовлетворяющих по
точности приборов наиболее производительного прибора. Даль-
нейшее повышение производительности контроля возможно,
например, за счет применения специальных производительных
измерительных приспособлений или контрольно-сортировочных
автоматов. Для того чтобы оправдать затраты на создание или
приобретение специальных приборов или автоматов, необходимо
иметь достаточный объем производства контролируемых дета-
лей. В каждом отдельном случае целесообразность приобрете-
ния специального прибора или автомата должна быть подтвер-
ждена экономическим расчетом.
§ 3. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Расчет экономической эффективности производят с целью:
а) определения наиболее экономически эффективных направ-
лений и вариантов мероприятий по развитию техники;
б) определения годовой экономии от внедрения новой тех-
ники.
Основными показателями для оценки экономической
эффективности являются:
а)	капитальные вложения, необходимые для осуществления
мероприятий;
б)	себестоимость контроля;
в)	сроки окупаемости капитальных вложений и коэффициент
эффективности;
г)	производительность труда.
При определении экономической эффективности внедрения
новой измерительной техники необходимо решить:
а)	насколько технически прогрессивно данное мероприятие
по сравнению с лучшей внедренной или разработанной в про-
ектах и апробированной техникой;
б)	каков экономический эффект в данных конкретных
условиях по сравнению с заменяемыми измерительными сред-
ствами на данном предприятии или в отрасли, если новые
средства намечаются к широкому внедрению.
Величина капитальных вложений используется при определе-
нии экономической эффективности для исчисления амортиза-
ционных отчислений, являющихся составной частью себестоимо-
сти продукции, и для определения сроков окупаемости. Величина
капитальных вложений рассчитывается отдельно по базовому и
внедряемому вариантам.
Амортизационные отчисления производят по первоначальной
(или балансовой) стоимости основных фондов, в состав кото-
рых входят: затраты на проектирование, стоимость нового
23*	355

оборудования, включая его доставку и монтаж, затраты на мо-
дернизацию действующего оборудования и др.
Изменение себестоимости контроля в результате внедрения
новой техники в общем случае определяют путем сравнения
калькуляций себестоимости по базовому и внедряемому вари-
антам.
При определении экономии в результате внедрения контроль-
но-измерительной техники повышенной точности должны учиты-
ваться экономия, получаемая на смежных участках (например,
на сборочном участке в результате сокращения поступления
бракованных деталей и связанных с этим переборок собранных
узлов), экономия от сокращения потерь от фиктивного брака
(т. е. из-за неправильно забракованных годных деталей) и эф-
фект повышения качества продукции.
Экономическая эффективность от повышения качества про-
дукции учитывается по экономии, получаемой потребителем, или
по повышению цены или увеличению срока службы продукции
повышенного качества.
При внедрении высокоточных приборов взамен приборов с
недостаточной точностью часто наблюдается уменьшение произ-
водительности контроля. В этом случае положительный эконо-
мический эффект получается за счет уменьшения потерь из-за
неправильной разбраковки деталей, определяемых разностью
стоимости неправильно забракованных деталей и разностью
убытков на сборочном участке из-за пропуска бракованных дета-
лей старым и новым прибором в объеме готовой продукции.
Эти потери определяются предварительно расчетным путем
по графикам, приведенным на рис. 211 и 212, и уточняются по
отчетным данным после завершения внедрения новой техники.
Срок окупаемости Т и коэффициент сравнительной экономи-
ческой эффективности Е дополнительных капитальных вложений
на внедрение новой техники определяют по формуле
т= 1
Е	Сх— С2
где /С и К2 — капитальные вложения по базовому и внедряе-
мому вариантам;
Ci и С2— себестоимость годовой продукции по этим же
вариантам.
Для машиностроения срок окупаемости капитальных вложе-
ний составляет 3—5 лет. Срок окупаемости измерительных
средств обычно значительно меньше и колеблется в пределах от
1 до 3 лет.
При определении роста производительности труда необходимо
учитывать все факторы, влияющие на повышение производитель-
ности. Число высвобождаемых контролеров определяется разно-
стью количества контролеров, занятых на производстве (на
356

данном участке) при старом (базовом) и новом вариантах при
выпуске продукции в объеме базового варианта.
При планировании внедрения новой техники возможны
различные варианты, различающиеся объемом капитальных
вложений и экономической эффективностью. Экономически наи-
более эффективным следует считать тот вариант, внедрение ко-
торого требует наименьших капитальных затрат и обеспечивает
одновременно наименьшую себестоимость контрольных опера-
ций. Если возможно дальнейшее снижение себестоимости кон-
троля за счет дополнительных капитальных вложений, то
эффективность такого варианта обычно определяется путем ис-
числения сроков окупаемости дополнительных капитальных
вложений по приведенной выше формуле.
Определение годового экономического эффекта Э от внедре-
ния новой техники производят по формуле
Э = С1-С2 + Ен(К1-К2)9
где Э — годовая экономия в руб.;
Ен — нормативный отраслевой коэффициент экономической
эффективности (для машиностроения Ен = 0,2 4- 0,33).

Глава XVIII
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОВЕРКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
§ 1.	ПОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
В целях обеспечения точности измерений и правильного
применения измерительных средств во всех отраслях народного
хозяйства СССР, Правилами 12—58 Комитета установлен поря-
док организации и проведения поверки мер и измерительных
приборов и контроля за состоянием измерительной техники, со-
блюдением стандартов и технических требований, обязательный
для всех предприятий и организаций.
Соблюдение этих правил является необходимым условием
соблюдения единства мер и обеспечения высокого качества
продукции.
Ответственность за надлежащее состояние, верность и пра-
вильное применение находящихся в эксплуатации мер и измери-
тельных приборов несут руководители предприятий, которые
обязаны организовать систематический надзор за всеми исполь-
зуемыми измерительными средствами.
Выпускаемые из производства и ремонта, а также находя-
щиеся в применении в качестве основных образцовые меры и
приборы для измерения длин и углов, перечисленные ниже, под-
лежат государственной поверке в органах Комитета не реже чем
один раз в два года: контактные интерферометры, ультраопти-
метры, оптиметры, оптические длиномеры, концевые измеритель-
ные машины, универсальные и инструментальные микроскопы,
плоские и плоскопараллельные стеклянные пластины, оптические
делительные головки, гониометры, приборы для поверки угловых
мер, угловые меры всех классов и экзаменаторы.
Образцовые меры всех разрядов подлежат поверке в сле-
дующие сроки: штриховые (в том числе шкалы для поверки
оптико-механических приборов) —не реже чем один раз в 4 года,
концевые — не реже чем один раз в 1 год. При интенсивной
эксплуатации в неблагоприятных условиях периодичность повер-
ки должна сокращаться.
Остальные штриховые и концевые меры длины, приборы и
измерительные инструменты для линейных и угловых измере-
ний подлежат поверке непосредственно на предприятиях, а при
358

отсутствии у них возможности — в органах Комитета, ведом-
ственных базовых лабораториях или на других предприятиях,
осуществляющих технический надзор по договорам.
Поверка мер и измерительных приборов должна произво-
диться в полном соответствии с инструкциями Комитета или
соответствующими Государственными стандартами. Меры и из-
мерительные приборы, не удовлетворяющие инструкциям Коми-
тета или требованиям ГОСТа, к выпуску в обращение и к при-
менению в народном хозяйстве СССР не допускаются.
Меры и измерительные приборы, на поверку которых нет
утвержденных Комитетом инструкций или ГОСТов, принимают-
ся органами Комитета в факультативную поверку. О результатах,
поверки выдаются справки с указанием полученных при поверке
значений мер или показаний приборов.
Оформление результатов поверки мер и измерительных при-
боров, признанных годными, осуществляется органами Комитета
или ОТК предприятий путем выдачи свидетельств или выпуск-
ных аттестатов или отметки в паспортах.
Производить поверку мер и измерительных приборов лицам,
осуществляющим ремонт и юстировку приборов, как правило,
не разрешается.
Предприятия, производящие поверку и технический надзор
над средствами измерений, подлежат обязательной регистрации
в местных органах Комитета. Регистрация проводится с целью
проверки наличия необходимых условий для обеспечения надле-
жащего качества изготовления, ремонта или поверки измери-
тельных средств.
Необходимыми условиями для регистрации являются:
наличие аттестованных образцовых мер необходимой точности,
приборов и поверочных установок, правильность монтажа пове-
рочного оборудования, наличие помещений, годных для повероч-
ных работ (в отношении температурных колебаний и уровня
вибраций), наличие квалифицированных кадров и технической
документации (поверочных схем, графиков поверки и пр.).
Существуют следующие виды поверок:
а)	поверка при выпуске из производства;
б)	поверка при выпуске из ремонта и
в)	поверка средств измерения, находящихся в эксплуатации..
Поверка при выпуске из производства является наиболее:
полной и охватывает все основные элементы мер или приборов,
на которые установлены нормы техническими требованиями,
инструкциями или стандартами.
Поверка при выпуске из ремонта также охватывает почти все
элементы. Опускается поверка только отдельных элементов, на
которых не сказывается износ, старение и ремонт прибора (на-
пример, не производится поверка изгиба скобы микрометров).
Поверка средств измерения, находящихся в эксплуатации,
делится на периодическую поверку и поверку при возврате с
359

рабочего места. Периодическую поверку проводят с целью выяв-
ления и изъятия из обращения измерительных средств, пришед-
ших в негодность в результате износа, старения и коррозии. При
этом поверяют только элементы, соответствие которых техниче-
ским требованиям может быть нарушено по указанным при-
чинам. Поэтому число поверяемых элементов меньше, чем у пред-
шествовавших видов поверок.
Поверка при возврате с рабочего места имеет целью свое-
временное выявление повреждений, которые могут быть получе-
ны при использовании измерительных средств. При этом произ-
водят наружный осмотр и проверку взаимодействия частей.
Поверяемые приборы должны устанавливаться на массивном
столе, защищенном от тряски и вибраций и находящемся вдали
от наружных стен, окон и батарей отопления. До поверки при-
бор выдерживается на рабочем месте от 1 до 5 ч (в зависимости
от точности и размеров прибора), а концевые меры, применяе-
мые при поверке, выдерживаются на металлической плите,
расположенной рядом с прибором, в течение 1—3 ч (в зависи-
мости от разряда и размера).
Оформление результатов поверки приборов ОТК завода-
изготовителя производится путем выдачи выпускного аттестата.
При поверке приборов и мер в органах Комитета на них выпи-
сывают свидетельство. Результаты периодической ведомственной
поверки оформляют путем отметки в паспорте и выписывания
аттестата.
Паспорт — постоянный документ, служащий для учета и на-
блюдения за состоянием измерительных средств в эксплуатации.
Паспорт хранится в контрольно-поверочном пункте.
Аттестат — разовый документ, подтверждающий пригодность
измерительного средства для эксплуатации на определенный
срок, в котором указаны отклонения погрешностей или поправки,
подлежащие учету при точных измерениях. Аттестат хранится
при измерительном средстве и выдается в работу вместе- с ним.
На измерительное средство, признанное в результате поверки
негодным и подлежащим ремонту, выписывается извещение о ре-
монте. На измерительное средство, признанное после поверки
негодным к дальнейшей эксплуатации и ремонту, составляется
акт о списании. Этот акт является основанием для списания из-
мерительного средства, которое после составления акта уничто-
жается.
Паспорта, аттестаты, извещения и акты о списании подпи-
сываются контролером, производившим поверку, и начальни-
ком измерительной лаборатории.
§ 2.	ЗАВОДСКИЕ ОРГАНЫ КОНТРОЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ
Все метрологические службы завода по линейным и угловым
измерениям объединяются измерительной лабораторией, которой
подчинены контрольно-поверочные пункты (КПП) при цехах и
360

центральном инструментальном складе (на заводах с малым
объемом поверочных работ контрольно-поверочные пункты могут
отсутствовать).
Основными задачами измерительной лаборатории являются:
сохранение единства мер на заводе и обеспечение надлежащего
состояния и применения контрольно-измерительных средств,
участие в работах по совершенствованию и внедрению новых
механизированных и автоматических средств контроля.
Начальник измерительной лаборатории подчиняется началь-
нику ОТК или главному инженеру завода. Численность штата
измерительной лаборатории зависит от типа производства и со-
ставляет от 6 до 12% от штата контрольного аппарата, под
которым понимается численность работников ОТК с учетом тру-
дозатрат на контрольные операции производственных рабочих.
Номенклатура и количество измерительных средств для ос-
нащения измерительной лаборатории зависят от класса точности,
объема и характера поверок.
Помещение измерительной лаборатории должно быть распо-
ложено не выше 1-го этажа здания, свободного от вибраций и
влияния условий, вызывающих коррозию измерительных
средств. Вибрация не должна превышать 74 от цены деления
наиболее чувствительного используемого прибора.
Высота потолка должна быть не менее 3,5 м. Полы покры-
ваются линолеумом. Помещение обеспечивается приточно-вы-
тяжной вентиляцией и защитой от проникновения пыли. Относи-
тельная влажность помещения должна быть в пределах 55±5%.
На каждое рабочее место должно приходиться не менее 10 л*2
площади. К рабочим местам подводится напряжение 220, 127 и
6—12 в. Электропроводка должна быть внутренней. При исполь-
зовании пневматических приборов подводится воздухопровод с
давлением 3-105—6-Ю5 н/м2 (3—6 кг!см2).
Температура в помещении лаборатории должна быть равной
20° С. Допускаемые отклонения температуры зависят от класса
точности и размеров объектов основного производства завода и
составляют от ±0,5 до ±3° С.
§ 3.	ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА
Поверочные схемы являются документами, устанавливающи-
ми порядок и точность передачи единиц измерений от эталонов
к образцовым и рабочим мерам и измерительным приборам с
указанием основных методов поверки.
Форма поверочных схем не регламентируется. Они могут
выполняться в виде плакатов, ведомостей или таблиц. Оформле-
ние поверочной схемы должно обеспечивать легкость понимания
и ясность изложения ее содержания.
Меры и приборы в поверочных схемах делятся на группы:
эталоны, образцовые меры и приборы (1-го, 2-го, 3-го... разря-
дов) и рабочие меры и измерительные приборы. Принцип
24 Заказ 375	361

построения поверочной схемы поясняет рис. 213. Передача еди-
ницы измерения идет от эталонов к мерам 1-го разряда, от них —
Рис. 213. Схема передачи размеров единиц
от эталона к рабочим приборам
к мерам 2-го разряда
и т. д. до рабочих мер
и измерительных при-
боров.
Последние поверя-
ют по образцовым ме-
рам или эталонам со-
ответствующей точно-
сти. На практике при-
меняют рабочие меры
и измерительные при-
боры широкого диапа-
зона точностей. Их по-
верка должна произ-
водиться по образцо-
вым мерам и прибо-
рам, предельные по-
грешности которых, по
крайней мере, в 2—3
раза меньше допускае-
мой погрешности рабо-
чих мер и приборов.
На схеме, показан-
ной на рис. 213, рабо-
чие меры и измери-
тельные приборы ус-
ловно разбиты на пять
групп точности: наи-
высшую, высшую, вы-
сокую, среднюю и низшую, допускаемые погрешности которых
приблизительно равны предельным погрешностям образцовых
мер и измерительных приборов, соответственно, 1-го, 2-го, 3-го,
4-го и значительно грубее 4-го разрядов.
Образцовые меры и приборы применяются только для повер-
ки менее точных образцовых и рабочих мер и измерительных
приборов. Применение образцовых мер для практических изме-
рений категорически запрещается. Этим обеспечивается умень-
шение их износа, увеличение срока службы и надежности пере-
дачи единицы измерения.
На рис. 214 показана типовая поверочная схема для конце-
вых мер длины и поверяемых по ним приборов, где 1 — сличение
посредством интерферометра; 2— поверка по образцовым мерам
парным методом; 3 — сличение техническим интерференционным
методом; 4 — сличение посредством оптиметра и концевой изме-
рительной машины; 5 — поверка по образцовым мерам; 6—из-
мерение по шкалам машины.
362

В основу поверочной схемы положено воспроизведение мет-
ра в длинах волн первичного эталонного излучения криптона 86
интерференционным методом на эталонных установках ВНИИМ
по утвержденной спецификации, регламентирующей условия вос-
произведения единицы. Для образцовых мер и приборов указаны
предельные погрешности 6пр передачи единицы от эталона до
данной меры или прибора. Для рабочих мер и приборов указаны
классы точности или допускаемые погрешности ддоп-
В поверочной схеме использованы четыре основных метода
поверки: непосредственное сличение мер или приборов друг с
другом (без компарирующего прибора); сличение мер с исполь-
зованием компаратора (например, оптиметра); поверка измери-
тельного прибора по образцовой мере; прямое измерение образ-
цовым измерительным прибором значения поверяемой меры.
На рис. 215 показана поверочная схема для угловых мер и
угломерных приборов, где 1 — поверка по образцовому прибору;
2 — сличение по образцовой мере; 3 — непосредственное сличе-
ние по образцовым приборам; 4 — поверка с помощью оптимет-
ра или синусной линейки; 5 — сличение с помощью автоколли-
маторов; 6 — сличение с помощью микроскопов; 7 — поверка по
образцовым мерам парным методом; 8 — сличение с помощью
автоколлимационных или контактных приборов. В основу схемы
положено воспроизведение единицы плоского угла калибровкой
многогранных призм и лимбов абсолютным методом.
В основу поверочной схемы для средств измерения шерохо-
ватости поверхности (рис. 216) положено воспроизведение
шкалы шероховатости поверхности по высотам неровностей и
базовым длинам на основе абсолютных интерференционных из-
мерений элементов неровностей.
Заводские поверочные схемы разрабатываются на основе
типовых поверочных схем, издаваемых Комитетом. Заводские
поверочные схемы должны охватывать все средства измерения
длин, углов, резьб, зубчатых зацеплений, шероховатости поверх-
ности и т. д., применяемые на заводе. Для разработки повероч-
ной схемы необходимо предварительно составить списки мер,
измерительных инструментов и приборов, которыми располагает
завод. На основе этих списков, правил и рекомендаций Комите-
та определяются необходимые для поверки образцовые меры
и приборы.
Одновременно с разработкой поверочной схемы составляется
план внедрения, охватывающий комплекс организационно-техни-
ческих мероприятий по внедрению схемы. Поверочная схема и
план внедрения согласовываются с органами Комитета и затем
утверждаются приказом директора завода.
Органы Комитета периодически проводят проверку соблюде-
ния поверочной схемы и выполнения плана внедрения.
Все средства измерения должны поверяться в сроки, указан-
ные в календарном графике периодической поверки. График
24*	363

Рис. 214. Поверочная схема средств измерения линейных размеров
Рабочие меры и приборы
Эталоны
Концевые меры класса О
Интерферометры контактные
и измерительные головки
С ценой деления 0,05+0,1 мкм
Концевые меры класса 1
Оптиметры и измерительные
головки с ценой деления
________0,2+0,5 мкм_______
Длиномеры
с ценой деления 1 мкм
Концевые меры класса 2
Оптиметры и измерительные
головки с ценой деления / мкм
Скобы и микрометры рычажные,
приборы активного контроля,
измерительные головки
_____с ценой деления 2 мкм
Концевые меры класса 3,
индикаторные нутрометры
с ценой деления 1 мкм________
Микрометры гладкие и со
вставками, скобы индикаторные
и толщиномеры, штанген-
инструменты, индикаторы
пружинные с ценой
________деления 5+10 мкм_____
Нутромеры микрометрические,
индикаторные
с ценой деления 0,01 мм
Микрометры, скобы рычажные и
глубиномеры микрометрические
с ценой деления 5+10 мкм
Измерительные машины
с ценой деления 1 мкм

Рабочие меры и приборы
Рис. 215. Поверочная схема средств измерения угловых размеров
Угловые меры класса О
&воп=±3+±5"
Синусные линейки класса 1
fdon=±6+±rt"
Автоколлимационные
и контактные приборы
____________б\ап=±б"______________
Универсальные и оптические угломеры
с ценой деления 2 + 10'
Гдоп=±2+±б'___________
Угловые меры класса 2
Fdon=±30"
Оптические делительные головки и
гониометры с ценой деления 10,30и60"
6-д0П = ±Ю+±20"
Синусные линейки классов 2 иЗ
Угловые меры класс 1
ГдОп=±Ю"
Оптические делительные головки и
гониометры сценой деления 1+5“
___________________________________
Лимбы точных
угломерных приборов
____________Ъоп=±2+±Ю"_____________
Точные уровни t
с ценой деления 1+3"
б’доп=-0,3"на 1 дел.
Технические уровни ,
с ценой деления 4 + 10"
бдоп = ± 0,5" на 7 дел.

вывешивается в Центральной измерительной лаборатории или в
контрольно-поверочном пункте. В графике отмечается факт про-
хождения прибором поверки и ее результаты.
Рис. 216. Поверочная схема средств измерения шероховатости поверхности:
1 — поверка и градуировка по образцовым мерам; 2 — поверка по образцовым мерам;
3 — поверка по образцовым приборам; 4 — поверка по технологическим образцам
§ 4.	ХРАНЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ
Приборы должны храниться в сухих отапливаемых закрытых
помещениях на стеллажах или в шкафах при температуре
воздуха от +10 до +35° С и относительной влажности воздуха
до 80%. Воздух в помещении не должен содержать примесей
агрессивных газов, способствующих возникновению коррозии.
Стационарные приборы хранятся непосредственно на рабочих
366

местах накрытыми колпаками из органического стекла или фане-
ры, или чехлами из полиэтиленовой пленки марки А по ГОСТу
10354—63 толщиной не менее 0,2 мм с заваренными краями.
Металлические поверхности приборов, не защищенные анти-
коррозионными покрытиями, должны после работы промываться
авиационным бензином, вытираться салфеткой и покрываться
смазкой.
Калибры при кратковременном хранении после возвращения
с рабочего места проверяются и затем парафинируются путем
погружения их измерительных поверхностей в расплавленный
парафин, который покрывает поверхность калибра тонкой
сплошной пленкой. Парафинирование является также признаком,
что калибр по результатам поверки признан годным. Парафи-
нирование дает непрочную легко удаляемую механическим пу-
тем пленку.
В остальных случаях выбор средств для консервации и обез-
жиривания приборов должен производиться поГОСТу 13168—67
Приборы должны храниться в футлярах, а если футляры
отсутствуют, то уложенными в один слой на полках.
В процессе хранения приборы должны периодически осмат-
риваться и, в случае возникновения коррозии, необходимо не-
медленно принять меры к ее удалению и устранению причин,
вызвавших ее появление.
Используемые приборы должны содержаться в чистоте и
оберегаться от механических повреждений и коррозии. Эксплуа-
тация приборов должна осуществляться в строгом соответствии
с инструкциями, прилагаемыми к приборам.
Особенно бережного обращения и ухода требуют сложные
высокоточные оптико-механические приборы: универсальные и
инструментальные микроскопы, проекторы, интерферометры и
др., а также сложные механические и комбинированные приборы
(например, зубомерные). Необходимо следить, чтобы направляю-
щие этих приборов не покрывались пылью и не подвергались
коррозии. Перед измерениями их следует протирать мягкой чис-
той тряпкой, слегка покрытой вазелином так, чтобы на поверх-
ности осталась тонкая жировая пленка.
Периодически следует производить основательную чистку и
смазку прибора, а в установленные сроки — юстировку. Особен-
но должны оберегаться от загрязнений наружные оптические
поверхности приборов. Чистку наружных оптических поверхно-
стей деталей приборов производят обезжиренной в эфире
беличьей кисточкой, а затем протирают чистой салфеткой. При
наличии на стеклянной поверхности жировых пятен салфетку
слегка увлажняют эфиром (избыток эфира может попасть под
оправу и вызвать расклеивание линз). Для предотвращения
попадания пыли во внутрь микроскопов их не следует оставлять
без объективов или окуляров.

Глава XIX
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ
САНИТАРИЯ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Устранение причин производственного травматизма и заболе-
ваемости рабочих и служащих рассматривается как важнейшая
государственная задача.
Охрана труда — это система мероприятий, обеспечивающих
безопасные для жизни и здоровья трудящихся условия выполне-
ния работы.
Охрана труда основана на применении техники безопасности,
выполнении санитарно-гигиенических норм и правил.
Техника безопасности — это система технических средств и
приемов работы, обеспечивающих безопасность условий труда.
К технике безопасности относятся устройство заграждений опас-
ных мест (приводов, находящихся под напряжением проводни-
ков и пр.), фотоэлектрическая защита, система двухкнопочного
включения и т. п.
Разработка санитарно-гигиенических норм и правил произво-
дится на научной основе.
Изучением трудовых процессов и производственной среды, их
воздействия на организм и разработкой практических мероприя-
тий по созданию наиболее здоровых условий труда занимается
гигиена труда, являющаяся разделом науки о здоровье.
Производственная санитария — совокупность практических
мероприятий по правильному устройству, оборудованию и содер-
жанию промышленных предприятий в целях охраны здоровья
трудящихся.
Надзор за состоянием и содержанием промышленных пред-
приятий и условий труда в них, за выполнением установленных
санитарно-гигиенических норм, правил и инструкций в области
промышленной санитарии осуществляет Государственный сани-
тарный надзор СССР и Государственная техническая инспекция
в системе профсоюзов.
Надзор за соблюдением правил безопасности при ведении
работ в промышленности и в горном деле возложен на Государ-
ственные Комитеты при Советах Министров союзных республик
368

по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и
горному надзору (Госгортехнадзор) и Государственную техни-
ческую инспекцию в системе профсоюзов.
Общее руководство работой по технике безопасности и про-
изводственной санитарии на предприятиях осуществляется на-
чальником и главным инженером соответствующего главного
управления, несущими персональную ответственность за пра-
вильную организацию этой работы.
Практический контроль за работами по технике безопасности
и производственной санитарии возлагается на старшего инжене-
ра по технике безопасности, подчиненного непосредственно
главному инженеру этого управления.
На предприятиях общее руководство и ответственность за
правильную постановку работы по технике безопасности и произ-
водственной санитарии, за соблюдением действующего законода-
тельства, инструкций, правил и норм в целом по предприятию
возлагается на директора и главного инженера.
Непосредственная организация работы и контроль за прове-
дением мероприятий по созданию безопасных условий труда на
предприятии возлагается на отдел или старшего инженера по
технике безопасности, подчиненного непосредственно главному
инженеру.
Ответственность за состоянием техники безопасности и
производственной санитарии в цехах, отделах и лабораториях
возлагается на их руководителей.
При разработке новых конструкций машин, приборов и кон-
трольно-сортировочных автоматов за соблюдение правил
техники безопасности отвечает главный конструктор предприя-
тия и начальник конструкторского отдела.
При нарушении правил техники безопасности и производ-
ственной санитарии виновные подвергаются дисциплинарным
взысканиям, мерам общественного воздействия или штрафу.
Должностные лица, допустившие серьезное нарушение по
правилам техники безопасности, промышленной санитарии или
иным правилам охраны труда, если это нарушение могло повлечь
за собой несчастные случаи с людьми или иные тяжкие послед-
ствия, наказываются лишением свободы на срок до одного года
или исправительными работами на тот же срок, или штрафом до
100 руб., или увольнением от должности.
Для предотвращения несчастных случаев на производстве
начальники цехов, отделов и лабораторий обязаны обеспечить
своевременное и качественное проведение инструктажа по тех-
нике безопасности и правилам поведения на территории пред-
приятия, в цехах и на производственных участках для вновь
поступающих и всех работающих независимо от стажа, опыта
работы и квалификации на основе правил и инструкций по
технике безопасности и производственной санитарии с учетом
конкретных условий работы.
369

При работе с измерительными приборами непосредственную
опасность представляют поражение электрическим током от
электрифицированных и механизированных приборов, механиче-
ские повреждения при обслуживании контрольно-сортировочных
автоматов и ионизирующие излучения от рентгеновских и радио-
изотопных приборов.
Кроме того, следует учитывать опасность травматизма, свя-
занную с условиями работы в цехе и с проверяемыми деталями.
Контролер должен соблюдать правила техники безопасности,
установленные для данного цеха. При проверке тяжелых дета-
лей не должны нарушаться установленные нормы по подъему
тяжести, а складывание деталей должно исключать возможность
их падения и нанесения телесных повреждений.
Контролеры должны знать правила работы с легковоспламе-
няющимися жидкостями (бензином), правила их хранения и
соответствующие правила противопожарной безопасности.
Общее руководство и ответственность за организацию прове-
дения инструктажа по технике безопасности возлагается на
главного инженера предприятия, а ответственность за своевре-
менное и качественное проведение инструктажа — на начальни-
ков цехов, отделов, лабораторий и мастеров. Они же осущест-
вляют постоянный контроль за выполнением рабочими
инструкций и указаний о безопасных методах и приемах работы.
Разработка подробных инструкций для каждой профессии с
учетом конкретных местных условий и специфики производства
осуществляется начальниками цехов и лабораторий на основе
правил и типовых инструкций по технике безопасности и произ-
водственной санитарии. Инструкции согласовываются с инжене-
ром по технике безопасности и утверждаются главным инжене-
ром предприятия.
Невыполнение работающими правил и инструкций по технике
безопасности рассматривается как нарушение производственной
дисциплины и виновные привлекаются к ответственности соглас-
но правилам внутреннего трудового распорядка.
Инструктаж по технике безопасности делится на вводный
инструктаж и на инструктаж на рабочем месте.
Вводный инструктаж проводится инженером по технике
безопасности для всех вновь поступающих на работу с целью
дать общие знания по безопасности, производственной санита-
рии, о правилах поведения на территории и в цехах предприятия.
Инструктаж на рабочем месте проводит мастер участка в
форме живой беседы, в которой подробно излагает правила и
инструкции по технике безопасности на данном участке произ-
водства, разбирает случаи нарушения правил и вызванные этим
последствия, демонстрирует безопасные методы и приемы ра-
боты.
Инструктаж на рабочем месте делится на первичный, повтор-
ный и внеочередной.
370

Первичный инструктаж проводится для всех вновь принятых.
Повторный инструктаж проводится по той же программе для
всех работающих не реже чем через 6 месяцев. Внеочередной
инструктаж проводится при изменении условий безопасности в
работе и при применении работающим неправильных, опасных
приемов работы. Все виды инструктажа на рабочем месте по
технике безопасности должны быть оформлены записью в спе-
циальном журнале.
§ 2. ПРАВИЛА И НОРМЫ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ САНИТАРИИ
Правила и нормы по технике безопасности и производствен-
ной санитарии установлены для разных отраслей промышленно-
сти соответствующими постановлениями президиумов ЦК проф-
союзов и Главной государственной санитарной инспекции
СССР. Ниже приводятся только некоторые правила и нормы,
относящиеся к конструированию измерительных средств и усло-
виям работы контролеров.
Рабочие места контролеров требуют повышенной освещен-
ности. Рекомендуется применение люминесцентных ламп и
комбинированного освещения, т. е. сочетания общего и местного
освещения (применение одного местного освещения не допу-
скается). Лампы должны быть снабжены осветительной армату-
рой. Светильники местного освещения должны иметь отражате-
ли, сделанные из непросвечивающего материала.
Светильники местного освещения, применяемые при точных
работах с блестящими металлическими деталями и при визуаль-
ном контроле их, должны быть перекрыты снизу светорассеиваю-
щим стеклом, яркость которого должна составлять 2500—4000 нт
при работе с небольшими деталями и 1500—2000 нт при работе с
большими металлическими поверхностями.
Освещенность рабочих столов контролеров при комбиниро-
ванном освещении должна быть не менее 1500 лк при люминес-
центных лампах и 750 лк при лампах накаливания.
Наименьшая освещенность от общего освещения рабочих
комнат для конторских занятий должна быть не менее 200 лк, а
конструкторских бюро — 300 лк. В обоих случаях должно быть
предусмотрено дополнительное местное освещение.
При систематическом контроле тяжелых деталей (массой бо-
лее 20 кг) на рабочем месте должны быть предусмотрены
соответствующие подъемные приспособления. К управлению
этими подъемными приспособлениями допускаются только кон-
тролеры, работающие на данном месте, при условии проверки их
знаний и практических навыков.
Все оголенные токоведущие части электрооборудования дол-
жны быть ограждены. Корпуса приборов, которые могут ока-
заться под напряжением свыше 36 в, должны быть надежно за-
371

землены в соответствии с правилами устройства электроустано-
вок. Работы по ремонту должны производиться только после
отключения электропитания от сети. Дверцы электрошкафов и
пультов управления должны снабжаться электроблокировкой,
отключающей ток при их открытии. Для освещения и электро-
приводов приборов рекомендуется применять безопасное напря-
жение 6, 12 и 36 в.
Выдача и наполнение посуды легковоспламеняющимися ма-
териалами (бензином, спиртом и пр.) должны производиться вне
рабочих помещений в специальном, безопасном в пожарном
отношении, месте. Запас не должен превышать потребности
одной смены. Количество и способы хранения в помещении лег-
ковоспламеняющихся и огнеопасных материалов должны быть
согласованы с пожарной охраной.
Прислонять эти материалы к отопительным и электротехни-
ческим устройствам, а также к горячим предметам запрещается.
Хранить эти материалы в рабочем помещении после работы не
допускается.

ЛИТЕРАТУРА
1.	Апарин Г. А. и Городецкий И. Е. Допуски и технические изме-
рения. М., Машгиз, 1956.
2.	Взаимозаменяемость и техника измерения в машиностроении. Межву-
зовские сборники № 2 и № 3. Под редакцией А. И. Якушева и Б. А. Тайца.
(МВТУ — Мосстанкин). М., Машгиз, 1960—61.
3.	В о л о с о в С. С. Автоматическое обеспечение точности размеров при
шлифовании. М., Машгиз, 1958.
4.	В о л о с о в С. С. Основы точности активного контроля размеров. М.,
Машиностроение, 1969.
5.	Городецкий Ю. Г. Конструкции и эксплуатация средств измерения
размеров в машиностроении. М., Машгиз, 1951.
6.	Городецкий Ю. Г. Автоматизация пневматических измерений. М.,
Машгиз, 1955.
7.	Журавлев А. Н. и др. Конические соединения. М., Машиностроение,
1968.
8.	Иванов А. Г. и др. Измерительные приборы в машиностроении. М.,
Машиностроение, 1964.
9.	Кем пинский М. М. Проектирование механизмов измерительных
приборов. М., Машгиз, 1959.
10.	Коломийцев Ю. В. и др. Оптические приборы для измерения ли-
нейных и угловых величин в машиностроении. М., Машиностроение, 1964.
11.	Коротков В. П. и Тайц Б. А. Основы метрологии и точности ме-
ханизмов приборов. М., Машгиз, 1961.
12.	Крупп Н. Я. Оптико-механические измерительные приборы. М.,
Машгиз, 1962.
13.	Маликов С. Ф. и Т ю р и н Н. И. Введение в метрологию. М., Изда-
тельство Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при СМ СССР,
1966.
14.	Марков Н. Н., Кайнер Г. Б., Сацердотов П. А. Погрешность
и выбор средств при линейных измерениях. М., Машиностроение, 1967.
15.	Марков Н. Н., Маши нистов В. М. и Этингоф Н. И. Электро-
контактные датчики для линейных измерений. М., Машиностроение, 1969.
16.	Приборостроение и средства автоматики. Справочник, т. 1, М., Маш-
гиз, 1963.
17.	Цейтлин Я. М. и др. Фотоэлектрические автоматы для контроля
размеров. Л., Машиностроение, 1968.
18.	Эрвайс А. В. Юстировка и ремонт оптико-механических измери-
тельных приборов. М., Машгиз, 1958.
19.	Якушев А. И. Основы взаимозаменяемости и технические измере-
ния. М., Машгиз, 1968.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение	3
Глава I.	Основы технических измерений	8
§ 1.	Основные метрологические понятия	8
§ 2.	Классификация методов измерения и измерительных средств	9
§ 3.	Основные метрологические показатели приборов	12
§ 4.	Погрешности измерений .	15
§ 5.	Обработка ряда измерений	24
Г лава II. Калибры	26
§ 1.	Классификация калибров	26
§ 2.	Калибры для контроля гладких валов и отверстий	28
§ 3.	Калибры для конусов инструментов	34
§ 4.	Калибры для контроля резьбы	.	38
§ 5.	Калибры для контроля шлицевых изделий	42
§ 6.	Калибры для контроля линейных размеров	46
§ 7.	Калибры профильные	49
§ 8.	Калибры для контроля расстояний между осями	51
Глава III. Плоскопараллельные концевые меры длины	53
§ 1.	Типы концевых мер и их назначение	53
§ 2.	Поверка концевых мер длины	59
Глава IV. Измерительные линейки и штангенинструменты	65
§ 1.	Измерительные линейки	65
§ 2.	Штангенинструменты	66
Глава V. Измерительные приборы с механической передачей	73
§ 1.	Классификация приборов с механической передачей	73
§ 2.	Погрешности рычажных передач	74
§ 3.	Стойки и штативы для измерительных головок	82
§ 4.	Рычажные и зубчатые измерительные головки	83
§ 5.	Пружинные измерительные головки	94
§ 6.	Микрометры .	.	106
§ 7.	Скобы с отсчетным устройством	111
Глава VI. Рычажно-оптические измерительные приборы	116
§ 1.	Измерительное устройство оптиметра	117
§ 2.	Вертикальный и горизонтальный оптиметры	121
§ 3.	Оптиметры с ценой деления 0,0002 мм	126
§ 4.	Поверка и нормы точности оптиметров	128
Глава VII. Оптические измерительные приборы	131
§ 1.	Оптические длиномеры	131
§ 2.	Измерительные машины	138
§ 3.	Интерферометры	.	.	142
§ 4.	Инструментальные и универсальные микроскопы	147
§ 5.	Проекторы	159
374

Глава VIII. Пневматические измерительные приборы	169
§ 1.	Типы пневматических приборов	169
§ 2.	Измерительная оснастка	182
Глава IX. Средства измерений внутренних размеров	187
§ 1.	Микрометрические нутромеры	188
§ 2.	Индикаторные нутромеры	190
Глава X. Приборы для измерения резьб	196
§ 1.	Основные элементы резьбы	196
§ 2.	Микрометры со вставками .	.	. 198
§ 3.	Проволочки и ролики для измерения среднего диаметра резьбы 200
§ 4.	Измерение резьбы на микроскопах .	206
§ 5.	Средства измерения внутренних резьб	212
Глава XI. Приборы для измерения углов и конусов	215
§ 1.	Призматические угловые меры	216
§ 2.	Угольники	221
§ 3.	Угломеры	225
§ 4.	Гониометры	.	229
§ 5.	Оптические делительные головки	233
§ 6.	Уровни	236
§ 7.	Измерение углов тригонометрическим методом	243
Глава XII. Измерительные средства для контроля отклонений формы
и расположения поверхностей ~	248
§ 1.	Виды отклонений формы и расположения поверхностей	248
§ 2.	Поверочные линейки	249
§ 3.	Автоколлиматоры	252
§ 4.	Плиты поверочные и разметочные	256
§ 5.	Приборы для контроля круглости	.	258
§ 6.	Контроль расположения поверхностей	261
Г лава XIII. Приборы для измерения зубчатых передач	264
§ 1.	Контроль зубчатых колес	264
§ 2.	Зубомеры	269
§ 3.	Шагомеры	273
§ 4.	Биениемеры	278
§ 5.	Нормалемеры .	280
§ 6.	Эвольвентомеры	.	.	.	283
§ 7.	Приборы для комплексной проверки зубчатых колес	285
Глава XIV. Приборы для измерения шероховатости поверхности 291
§ 1.	Классификация и нормы шероховатости поверхности	291
§ 2.	Образцы шероховатости поверхности	294
§ 3.	Приборы для бесконтактных измерений поверхностных неров-
ностей	297
§ 4.	Щуповые приборы для определения шероховатости поверхности 303
Глава XV Электрифицированные измерительные приборы	308
§ 1.	Электроконтактные датчики	. 308
§ 2.	Индуктивные приборы и датчики	315
§ 3.	Фотоэлектрические датчики	316
Глава XVI. Измерительные средства для механизации и автоматиза-
ции контроля размеров	318
§ 1.	Измерительные приспособления	319
§ 2.	Контрольные автоматы	321
375

§ 3.	Основные узлы контрольных автоматов	325
§ 4.	Приборы активного контроля	336
Глава XVII. Выбор средств измерения	344
§ 1.	Влияние погрешностей измерения на результаты контроля	344
§ 2.	Выбор средств измерения	350
§ 3.	Расчет экономической эффективности	355
Глава XVIII. Организация поверки средств измерений	358
§ 1.	Поверка измерительных приборов	358
§ 2.	Заводские органы контроля измерительных	средств	360
§ 3.	Поверочная схема	361
§ 4.	Хранение измерительных средств	366
Г лава XIX. Техника безопасности и производственная санитария 368
§ 1.	Основные положения .	.	368
§ 2.	Правила и нормы по технике безопасности и	производственной
санитарии	371
Литература
373
Chipmaker.ru
Юрий Георгиевич Городецкий
КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ И ПРИБОРОВ
Редактор издательства Л. К. Тучкова
Технический редактор Т. Ф. Соколова Корректор Л. И. Соколова
Переплет художника Е. В. Бекетова
Сдано в производство 13/XI 1970 г. Т-02266.	Тираж 26000 экз. Печ. л. 23,5. Бум. л. Формат 60 X 90716	Цена	Подписано к печати 11,75. Уч.-изд. л. 24,5. 1 р. 02 к.	6/IV 1971 г. Зак. № 375
Издательство «МАШИНОСТРОЕНИЕ», Москва,	Б-66, 1-й Басманный г	iep., 3
Экспериментальная типография ВНИИ полиграфии
Москва, К-31, Цветной бульвар, 30