Как пользоваться универсальным угломером?

Угломерами называют специализированные приборы для измерения углов с высокой точностью. Они широко используются при проведении строительных, инженерных, слесарных, ремонтных и прочих, в том числе узкоспециализированных работ.

Например, угломер для затяжки болтов нужен для установки точного угла затяжки крепежных элементов и обеспечения максимальной герметичности соединений. Квадранты используются в астрономии и при ведении артиллерийского огня. Строительные модели применяются во время проектных, разметочных и монтажных работ. Кстати, интересный факт: более распространенное название прибора для высокоточной затяжки болтов — лимб, а квадрантом также называют четверть круга.

Прежде чем выяснять, как измерять угол этим прибором, стоит разобраться в его типах и особенностях конструкции. Например, работа устройства с нониусом отличается от работы электронных устройств.

Виды угломеров

По особенностям конструкции и принципу работы модели приборов можно разделить:

• на электронные, они же цифровые. Эти устройства точные, работать с ними очень легко. На лицевой части прибора расположен дисплей, на котором отображаются показания. Также такие устройства могут иметь дополнительные функции;
• лазерные. Такие устройства вместо подвижной механической части используют направление луча на нужную точку. Минус такого оборудования — лазерный указатель сложно увидеть невооруженным глазом. Для этого используются дополнительные приемники, обеспечивающие точное наведение на цель;
• маятниковые. Такие приборы предназначены для точных измерений в инструментальном производстве. Во время работы шкала остается неподвижной, перемещается стрелка, которая устанавливается на противовес;
• оптические. Яркий представитель таких угломеров — тахеометр. Отличить подобные приборы можно по так называемому «глазку» — оптической линзе, которая используется при проведении измерений;
• механические. Модели с нониусом более точны, но требуют понимания принципа и особенностей работы;
• шаблоны. Представляют собой изделия с фиксированными углами. Они используются для настройки других инструментов и быстрого проведения стандартных измерений. Шаблоны бывают на 30, 45, 90 и более градусов.

Как измерять угломером в зависимости от его типа?

Рассмотрим самые распространенные и эксплуатируемые виды приборов, с которыми пользователь столкнется в 95 % случаев.

• Электронные. Автоматизированные приборы самые простые и удобные в применении. Для их эксплуатации не понадобятся особые знания или навыки — справится даже новичок. Для проведения измерений достаточно расположить прибор под исследуемым углом, и результат сразу появится на дисплее. В зависимости от модели приборы имеют ряд дополнительных функций (например, запоминание угла или передачу значений на ПК).
• С нониусом. Прибор устанавливают на плоскости так, чтобы искомый угол совпадал с корпусом и линейкой инструмента. Отсчитываются деления по основной шкале до тех пор, пока не будет достигнут уровень нуля на нониусе. Таким образом находят градусы. Далее продвигаются уже по шкале самого нониуса, пока не дойдут до деления, совпадающего с делением основной шкалы и продлевающего его в одну прямую линию. Таким образом определяются угловые минуты. В зависимости от класса точности оборудования значения шкал могут различаться, так что перед работой стоит изучить паспорт инструмента.
• Оптические. Передвижную линейку прибора перемещают так, чтобы совместно с основанием они образовали искомый угол. После этого фиксируется зажимное кольцо устройства, что гарантирует точность измерения и неизменность положения его составляющих. Положения лупы и диска этого механизма зависят от положения подвижной линейки. Они являются своеобразным индикатором искомого значения. При помощи лупы наблюдают отметку на диске и соотносят ее с отметкой на пластине, вычисляя таким образом показание прибора.

Эффективное обращение с нониусными и оптическими инструментами требует от пользователя понимания их принципа действия и нарабатываемых профессиональных навыков.

Источник

Углы и конусы. Методы и средства измерений и контроля углов и конусов.

Существуют следующие методы измерений и контроля углов и конусов:

— метод сравнения с жесткими контрольными инструментами — угловыми мерами, угольниками, конусными калибрами и шаблонами;

— абсолютный гониометрический метод, основанный на использовании приборов с угломерной шкалой (нониусные, индикаторные и оптические угломеры);

— косвенный тригонометрический метод, основанный на определении линейных размеров, связанных с измеряемым углом тригонометрической функцией (синусные линейки, конусомеры).

Таблица 2.14. Средства измерений и контроля углов и конусов

Синусная линейка (ГОСТ 4046 — 80)

Расстояние между осями 100. 150 мм. Измерение наружных углов 0. 45°

Измерение углов калибров, линеек и точных деталей

Линейка поверочная (ГОСТ 8026—92)

Контроль отклонения деталей от плоскостности, прямолинейности, при разметке ИТ.Д.

Уровни (ГОСТ 9392—89, ГОСТ 11196—74)

Цена деления 0,01. 0,15 мм/м. Рабочая длина 100. 250 мм

Измерение малых угловых отклонений от горизонтального и вертикального положения приборов, устройств, элементов конструкций и т. д.

Мера угловая призматическая (плитка) (ГОСТ 2875—88)

Тип I: 1′. 9° Тип II: 10. 75°50′

Проверка угломерных средств измерений, точной разметки, ! точного измерения углов

Угломер с нониусом типов УН и УМ (ГОСТ 5378—88)

0. 180° (наружных углов),

40. 180° (внутренних углов)

Тип УН для измерения наружных и внутренних углов, тип УМ — для наружных

Угольники поверочные 90 (ГОСТ 3749—77)

Проверка перпендикулярно сти

Краткая характеристика средств измерений и контроля углов и конусов представлена в табл. 2.14. Рассмотрим некоторые из них.

Угловые меры и угольники.

Меры угловые призматические предназначены для передачи единицы плоского утла от эталонов к изделию. Они чаще всего применяются при лекальных работах, а также для поверки и калибровки средств измерений и контроля. Угловые меры (рис. 2.51) могут быть однозначными и многозначными, они представляют собой геометрическую фигуру в виде прямой призмы с доведенными поверхностями, являющимися сторонами рабочего утла.

В соответствии с ГОСТ 2875 — 88 призматические угловые меры изготавливают пяти типов: I, II, III, IV, V с рабочими углами α, β, γ, δ.

Плитки типа I имеют следующие номинальные размеры угла а: от 1 до 29′ с градацией через 2′ и от 1 по 9° с градацией через Г. Плитки типа II имеют следующие номинальные размеры угла α: от 10 до 75°50′ с градацией значений угла 15″, Т, 10′, 1°, 15°10′. Соответствующим ГОСТом установлены номинальные размеры рабочих углов α, β, γ, δ для плиток типа III, призм типа IV и призм типа V.

По точности изготовления различают угловые меры трех классов: 0, 1,2. Допускаемые отклонения рабочих углов, а также допускаемые отклонения от плоскостности и расположения измерительных поверхностей регламентируются в зависимости от типа мер и класса точности. Так, допускаемые отклонения рабочих углов находятся в пределах от +3 до +5″ для мер 0-го класса и в пределах ±30″ — для мер 2-го класса. Допускаемые отклонения от плоскостности установлены в пределах от 0,10 до 0,30 мкм.

Угловые меры комплектуются в наборы и могут поставляться в виде отдельных мер всех классов.

Рабочие поверхности угловых мер обладают свойством притираемости, т. е. из них могут создаваться блоки. С этой целью, а также для получения внутренних углов предусмотрены специальные принадлежности и лекальные линейки, которые комплектуются в набор принадлежностей. При составлении блоков угловых мер необходимо соблюдать те же правила, что и при составлении блоков из плоскопараллельных концевых мер длины (см. подразд. 2.2.1).

Угольники поверочные — это угловая мера с рабочим углом 90°. При контроле с помощью угольников оценивают величину просвета между угольником и контролируемой деталью. Просвет определяют на глаз или сравнением с просветом, созданным при помощи концевых мер длины и лекальной линейкой, а также набором щупов.

Рис. 2.51. Угловые меры

В соответствии с ГОСТ 3749 — 77 угольники различаются: по конструктивным признакам — шесть типов (рис. 2.52), по точности— три класса (0, 1, 2). Лекальные угольники (типы УЛ, УЛП, УЛШ, УЛЦ) изготавливают закаленными классов 0 и 1 и применяют для лекальных и инструментальны работ (рис. 2.52, а, б). Слесарные угольники типов УП и УШ (рис. 2.52, в, г) применяют для нормальных работ в машиностроении и приборостроении.

Рис. 2.52. Угольники поверочные:

а и б — лекальные угольники; в и г — слесарные угольники

Допускаемые отклонения угольников установлены в зависимости от их класса и высоты Н. Так, для угольника 1-го класса с высотой 160 мм отклонение от перпендикулярности измерительных поверхностей к опорам не должно превышать 7 мкм, отклонение от плосткостности и прямолинейности измерительных поверхностей должно находиться в пределах 3 мкм. Для угольника с высотой 400 мм эти значения составляют соответственно 12 и 5 мкм, а для аналогичных угольников 2-го класса 30 и 10 мкм.

Рис. 2.53. Угломеры с нониусом:

а и б — угломеры типа УН; в — порядок отсчета по нониусу; гид- угломеры типа УМ; 1 — полудиск; 2 — ось; 3 — винт зажима угольника; 4 — добавочный угольник; 5 — подвижная линейка; 6 — неподвижная линейка; 7 и 8 — устройства для микрометрической подачи; 9 — стопорный винт; 10 — нониус

Рис. 2.54. Синусные линейки:

а — тип I; б — тип II; в — тип III: 7 — стол; 2 — роликовые опоры; 3 — боковые планки; 4 — резьбовые отверстия; 5 — передняя планка

Угломерные приборы.

Эти приборы основаны на прямом измерении углов с помощью угломерной шкалы. Наиболее известными средствами измерений из этого ряда являются утломеры с нониусом, оптические делительные головки (см. подразд. 2.2.4), оптические утломеры, уровни, гониометры и др.

Угломеры с нониусом (ГОСТ 5378 — 88) предназначены для измерения угловых размеров и разметки деталей. Угломеры выпускаются двух типов. Угломеры типа УН (рис. 2.53, а, б) предназначены для измерения наружных углов от 0 до 180°, внутренних углов от 40 до 180° и имеют величину отсчета по нониусу 2 и 5′. Угломер состоит из следующих основных деталей: полудиска (сектора) 1, неподвижной линейки 6, подвижной линейки 5, зажимного винта угольника 3, нониуса 10, стопорного винта 9, устройств для микрометрической подачи 7 и 8, добавочного угольника 4, винта зажима добавочного угольника 3. Для измерения углов от нуля до 90° на неподвижную линейку 6 устанавливают добавочный угольник 4. Измерение углов от 90 до 180° производится без добавочного угольника 4. Порядок отсчета на угловом нониусе угломера аналогичен отсчету на линейном нониусе штангенциркуля (рис. 2.53, в).

Угломеры типа УМ предназначены для измерения наружных углов от 0 до 180° и имеют величину отсчета по нониусу 2 и 5′ (рис. 2.53, г) и 15′ (рис. 2.53, д). Предел допускаемой погрешности угломера равен величине отсчета по нониусу.

Рис. 2.55. Измерение углов конусов на синусной линейке:

1 — измеряемый конус; 2 — индикатор; 3— стол; 4 — блок концевых мер длины; 5 — поверочная плита

Для косвенных измерений углов при контрольно-измерительных работах, а также в процессе механической обработки применяют синусные линейки. Линейки выпускают трех типов:

— тип I (рис. 2.54, а) без опорной плиты с одним наклоном;

— тип II (рис. 2.54, б) с опорной плитой с одним наклоном;

— тип III (рис. 2.54, в) с двумя опорными плитами с двойным наклоном.

Синусная линейка типа I представляет собой стол 1, установленный на двух роликовых опорах 2. Боковые планки 3 и передняя планка 5 служат упорами для деталей, которые прикрепляются к поверхности стола прижимами с помощью резьбовых отверстий 4.

Синусные линейки выпускаются классов точности 1 и 2. Расстояние L между осями роликов может составлять 100, 200, 300 и 500 мм.

Измерение углов конусов на синусной линейке представлено на рис. 2.55. Стол 3, на котором закреплен измеряемый конус 1, устанавливают на требуемый номинальный угол а к плоскости поверочной плиты 5 с помощью блока концевых мер длины 4. Размер блока концевых мер определяют по формуле

где h — размер установочного блока концевых мер, мм; L — расстояние между осями роликов линейки, мм; α — угол поворота линейки.

Индикатором 2, установленным на штативе, определяют разность положений δh поверхности конуса на длине 1. Отклонение угла, «, при вершине конуса рассчитывают по формуле

Действительный угол проверяемого конуса ак определяют по формуле

где Δл — погрешность измерения синусной линейкой, которая зависит от угла α, погрешности блока концевых мер длины и погрешности расстояния между осями роликов L.

Так, погрешности измерения углов синусными линейками с расстоянием между осями роликов 200 мм для измеряемых углов до 15 ° составляют 3″, при измерении углов до 45° — 10″, при измерении углов до 600 — 17″, при измерении углов до 80° — 52″.

Пределы допускаемой погрешности линеек при установке их на углы до 45 ° не должны превышать для 1-го класса ±10″, а для 2-го класса — ±15″.

Источник

Методы и средства измерения углов и конусов.

Для контроля углов применяют различные средства: угольники, угловые меры, конические калибры, угломеры, механические и оптические делительные головки, гониометры, синусные линейки и др. Угольники, калибры и угловые меры являются жесткими контрольными инструментами, они имеют определенные значения углов. Угольники подразделяются на цельные (рис. 28, а) и составные (рис. 28, б). Угловые меры – плитки (рис. 28, в) выпускаются наборами с таким расчетом, чтобы из трех – пяти мер можно было составлять блоки в пределах от 10 до 90 0 ; их изготовляют в виде плиток толщиной 5 мм с точностью угла (1-й класс) и (2-й класс). Они имеют или один рабочий угол или четыре рабочих угла: .

Угловые меры в основном применяют для поверки и градуировки различных средств измерения углов, но они могут применяться и непосредственно для измерения углов у деталей машин.

Для измерения углов у деталей чаще всего пользуются универсальными угломерами: нониусными с величиной отсчета , оптическими с величиной отсчета , индикаторными с величиной отсчета .

Рис. 28. Виды жестких измерительтельных средств:

а – цельный угольник, б – составной, в – угловая мера.

Угломер с нониусом (рис. 29) состоит из трех основных частей: жестко скрепленных линейки 1 и лимба 2, который имеет полукруглую форму; жестко скрепленных линейки 5 с сектором 3 и дополнительного угольника 6, которым пользуются при измерении острых

углов (менее 90 0 ). Линейка 5 вращается на оси 4, связанной с лимбом. На дуге лимба 2 нанесена шкала с ценой деления 1 0 , а на дуге сектора 3 – нониус, который дает возможность отсчитывать дробные части шкалы.

Рис. 29. Нониусный угломер.

Для измерения острых углов (менее 90 0 ) к линейке 5 присоединяют дополнительный угольник 6.

Нулевой штрих нониуса показывает число градусов, а штрих нониуса, совпадающий со штрихом шкалы лимба 2, — число минут.

При измерении тупых углов (более 90 0 ) дополнительный угольник 6 не нужен, но в этом случае к показаниям, снятым по шкале, необходимо еще прибавлять 90 0 .

Находят применение также оптические угломеры, имеющие две линейки и корпус, в котором размещен стеклянный диск со шкалой, разделенной на градусы и минуты.

Рис. 30. Схема измерения угла конуса на синусной линейке.

Отчет производится после того, как положение угломера зафиксировано зажимным рычагом.

Косвенные методы контроля конусов. Наиболее точными и широко применяемыми являются косвенные методы измерений, при которых измерят не непосредственно углы конусов, а линейные размеры, геометрически связанные с углами.

После определения значения этих линейных размеров расчетом находят и значения углов.

Измерение с помощью линейки. Синусные линейки, выпускаемые инструментальной промышленностью, делятся на три типа: тип I – без опорной плиты, тип II – с опорной плитой, тип III – с двумя опорными плитами и двойным наклоном.

Предметный столик 1 (рис. 30) синусной линейки имеет два ролика 2 и 3 с определенным расстоянием между ними L. Если под одним из роликов подложить блок 4 из плоскопараллельных концевых мер размером h, то предметный столик наклонится на угол и его можно определить по формуле:

.

При измерении угла конуса проверяемое изделие устанавливают на предметный столик, ориентируя его так, чтобы измеряемый угол находился в плоскости, перпендикулярной роликам синусной линейки (для этого используют боковые поверхности предметного столика). Установив изделие 5 на предметный столик 1, под ролик подкалывают блок из плоскопараллельных концевых мер 4. Размер блока определяют по формуле

,

где — номинальное значение измеряемого угла.

При разности показаний измерительной головки 6 в двух положениях на измеряемой длине можно определить отклонения измеряемого угла ( ) от номинального значения по формуле

.

Действительную величину угла можно определить, подобрав такой блок плиток, при котором показания измерительной головки не будет отличаться на всей измеряемой длине.

Измерение наружных конусов с помощью роликов. Этот косвенный метод измерения (рис. 31) угла конуса изделия 1 осуществляется при использовании плиты 2, двух роликов 3 одинакового размера (можно использовать ролики от роликовых подшипников), концевых мер 4 и микрометра с ценой деления 0,01 мм или рычажного с ценой деления 0,002 мм.

Рис. 31. Схемы измерения угла конуса с помощью калиброванных

роликов (а, б),колец (в), шариков (г).

Сначала измеряют размер по диаметрам роликов 3 (рис. 31,а), затем под ролики подкладывают блоки из концевых мер 4 одинакового размера и определяют размер (рис. 31,б). Зная размеры , , находят конусность по формуле

или ,

По такому же принципу измеряют конусность у вала с помощью двух калиброванных колец (рис. 31,в) с заранее известными диаметрами D и d и толщиной . После надевания колец на конус вала измеряют размер H и определяют тангенс угла по формуле

.

Измерение внутренних конусов. Угол внутреннего конуса определяют с помощью двух шариков, диаметры которых заранее известны, и глубиномера (рис. 31,г).

Втулку 1 ставят на плиту 2, закладывают внутрь шарик малого диаметра d и измеряют при помощи глубиномера (микрометрического или индикаторного) размер , затем закладывают шарик большего диаметра D и измеряют размер . При таком методе измерения конусность втулки определяют по формуле:

.

Контроль конусов калибрами

Контроль калибрами (рис. 32) основан на проверке отклонений базорасстояния по методу осевого перемещения калибра относительно проверяемой детали или на проверке по краске.

Рис. 32. Конусные калибры:

а – втулка, б – пробка, в – скоба.

Калибрами для проверки наружных конусов служат втулки (рис. 32, а) или скоба (рис. 32, в), а для внутренних конусов – пробки (рис. 32, б), со стороны большого диаметра которых наносятся риски на расстоянии от торца калибра, равном допуску базорасстояния .

Торец проверяемых конических вала и втулки при сопряжении с калибром не должен выходить за пределы рисок или уступа на калибре. Если это условие нарушено, то угол конуса выходит из установленных пределов (допуска).

Конусные калибры – втулки проверяют по контрольным калибрам – пробкам. Контрольные калибры изготовляют с повышенной точностью конусности и проверяют универсальными средствами.

Вопросы для повторения:

1. Сколько степеней точности установлено для допусков на угловые размеры и почему допуск на угол уменьшается с увеличением длины меньшей стороны угла?

2. Назовите примеры применения конических соединений и их преимущества в сравнении с цилиндрическими соединениями.

3. Начертите конус и покажите основные параметры его.

4. Что называется базорасстоянием и в какой зависимости находится изменение его величины от допусков на диаметры конуса и конусности?

5. Как устроен угломер с нониусом и какие углы им можно измерять?

6. Расскажите о косвенных методах измерения угла наружного и внутреннего конусов.

7. Как осуществляется контроль наружных и внутренних конусов коническими калибрами?

Литература: [1, глава VI, стр. 151…168]

Лекция 7. ДОПУСКИ, ПОСАДКИ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

Основные элементы метрической крепежной резьбы

и допуски на них

В машиностроении применяют различные резьбовые соединения: цилиндрические, конические, трапецеидальные и др. Эти резьбы имеют ряд общих признаков, а так как наиболее распространенными являются цилиндрические крепежные резьбовые соединения с треугольным профилем, то применительно к ним и будут рассмотрены допуски, методы и средства контроля.

Профиль метрической цилиндрической резьбы (рис. 33, а) представляет собой равносторонний треугольник с углом при вершине , равным 60 0 . Основными параметрами резьбы, общими для наружной резьбы (болта) и внутренней резьбы (гайки), являются: наружный диаметр и , внутренний диаметр и , средний диаметр и , шаг резьбы , угол профиля , угол между стороной витка и перпендикуляром к оси резьбы , теоретическая высота витка , рабочая высота витка резьбы . При измерении угла профиля и расчетах допусков учитывается угол , так как при нарезании резьбы ее профиль может быть завален на сторону так, что с правой стороны будет больше или меньше, чем с левой стороны, а в целом весь угол профиля может быть равен 60 0 .

Рис. 33. Метрическая цилиндрическая резьба:

а – профиль резьбы, б – схема расположения полей допусков.

Под средним диаметром понимают диаметр воображаемого, соосного с резьбой, цилиндра, который делит профиль резьбы так, что толщина витка, ограниченная на рис. 33, а буквами а – б, равна ширине впадины, ограниченной буквами б – в. Шаг резьбы – это расстояние вдоль оси резьбы между параллельными сторонами двух рядом лежащих витков.

Единой системой допусков и посадок СЭВ для метрической резьбы с размерами от 0,25 до 600 мм предусмотрены три стандарта: СТ СЭВ 180-75 определяет профиль резьбы; СТ СЭВ 181-75 – диаметры и шаги; СТ СЭВ 182-75 – основные размеры. Предельные отклонения и допуски резьбовых соединений с зазорами устанавливает СТ СЭВ 640-77.

Значения диаметров резьбы разбиты на 3 ряда (1, 2 и 3-й). При выборе диаметров резьбы предпочтительным является первый ряд. Второй ряд диаметров резьбы берется, если диаметры 1-го ряда не удовлетворяют требованиям конструктора; в последнюю очередь диаметры берутся из 3-го ряда. По числовой величине шага резьбы для диаметров 1-64 мм делятся на две группы: с крупным шагом и мелкие, а резьбы диаметром свыше 64 мм, (до 600 мм) имеют только мелкие шаги.

Допуски для цилиндрической крепежной резьбы ( ) установлены на следующие параметры: на средний диаметр болта и гайки в виде величин и , (поле допуска для гайки расположено в плюс, а для болта – в минус от номинального размера); на наружный диаметр болта и на внутренний диаметр гайки .

Допуски на наружный диаметр гайки и внутренний диаметр болта не установлены. Технология нарезания резьбы и размеры резьбообразующих инструментов (метчиков, плашек и др.) гарантируют, что наружный диаметр резьбы гайки не будет меньше теоретического, а внутренний диаметр резьбы болта – больше теоретического.

На шаг резьбы и угол профиля в отдельности допуски не установлены, а возможные отклонения по ним допускаются за счет изменения среднего диаметра резьбы в пределах его допуска. Такая компенсация погрешностей шага и угла за счет допуска , возможна потому, что шаг и угол геометрически связаны со средним диаметром.

Источник