Все о микрометрах

С необходимостью выполнения максимально точных измерений в наши дни приходится сталкиваться практически ежедневно представителям самых разных отраслей. Именно по этой причине многие стараются узнать всё о таких современных устройствах, как микрометры. Чтобы определиться с выбором конкретной модели, необходимо иметь представление о технических характеристиках, принципе действия и существующих разновидностях данных образцов измерительной техники.

Прежде всего необходимо разобраться с назначением этих широко распространённых приборов. По своей сути каждый микрометр является универсальным устройством, которое предназначено для максимально точного определения линейных размеров. Независимо от того, какой именно принцип измерений — абсолютный или относительный — применяется, все замеры осуществляются контактным методом. Важно учитывать, что сфера применения микрометров предусматривает выполнение измерений высокой точности — от 2 до 50 мкм — при определении преимущественно небольших размеров.

Многие пользователи интересуются, чем именно микрометр отличается от штангенциркуля. С одной стороны, оба прибора широко используют для наружных и внутренних измерений. Однако на производстве, а иногда и в бытовых условиях точности штангенциркуля может оказаться недостаточно. Именно в таких ситуациях микрометр станет незаменимым. В качестве одного из множества примеров можно привести измерение толщины плёнки.

Максимальная точность измерений, осуществляемых упомянутым контактным методом, обеспечивается за счёт применения простого, но при этом более чем эффективного преобразовательного механизма. Его основой является винтовая пара. Стоит отметить, что у людей, не имеющих представления о принципах действия прибора, именно с этим его элементом и возникают проблемы в процессе эксплуатации. Другими словами, если штангенциркулем достаточно свободно сможет пользоваться практически каждый, то с микрометрами ситуация складывается иначе.

Рассматриваемая категория измерительного оборудования более чем широко используется в различных отраслях. Она давно стала незаменимым инструментом для измерения внутреннего диаметра деталей, регулировки клапанов и многих других операций. Микрометры профессионально эксплуатируются:

• токарями и фрезеровщиками (в том числе и для измерения резьбы);

• литейщиками;

• сотрудниками лабораторий различной специализации;

• моделистами;

• ювелирами.

При всех достоинствах микрометров необходимо принимать во внимание, что в плане универсальности они немного уступают штангенциркулям. Однако для выполнения определённых задач данный тип измерительных приборов просто незаменим. С этой точки зрения, микрометры имеют целый перечень неоспоримых конкурентных преимуществ по сравнению с другими типами ручных измерительных устройств.

Следует напомнить, что в период с 1879-го по 1967-й годы использовался термин «микрон», а единица имела обозначение «мк». Согласно решению 13-й Генеральной конференции по мерам и весам, это название было отменено. На сегодняшний день единица измерения в русском варианте обозначается как «мкм», то есть микрометр. Эта величина представляет собой дольную единицу в системе СИ и эквивалентна одной миллионной метра или же тысячной миллиметра (1 мкм = 0,000001 м = 0,001 мм).

На сегодня доступен довольно широкий перечень типов микрометров. При этом все они представляют собой в той или иной степени модифицированные версии базовой конструкции со вставками, подогнанные под выполнение определённых задач. Если рассматривать максимально упрощённый вариант описываемого измерительного устройства, то можно выделить следующие его основные составные части:

• скоба;
• пятка;
• микро винт;
• накладка из теплоизолирующего материала;
• шкала горизонтальная;
• барабан;
• трещотка;
• зажимное устройство.

Основой всей конструкции, независимо от того, из чего она состоит и какие имеет размеры, является металлическая скоба. Именно от её параметров напрямую зависят функциональные возможности прибора. Один из концов скобы имеет так называемую пятку, а второй оснащён винтом. Данный механизм отрегулирован так, чтобы расстояние между указанными двумя элементами (кончиком винта и пяткой) отображалось на цифровой шкале. Принцип работы микрометра основан на том, что в процессе прижатия заготовки винтом можно получить её точные линейные размеры.

Важно помнить, что рассматриваемые образцы измерительной техники относятся к категории контактных. Это значит, что с их помощью не получится найти размеры заготовок или изделий, выполненных из мягких материалов. Несмотря на конструктивные отличия, все микрометры функционируют по одному принципу. После получения результатов используют зажимное устройство, позволяющее сохранить данные. Этот фиксатор предотвращает случайное выкручивание винта и смещение указателя на шкале устройства.

Сфера применения данного типа измерительного оборудование является более чем обширной. Исходя из этого, на рынке представлен весьма широкий перечень разновидностей, ориентированных на выполнение конкретных задач. На сегодняшний день разработано более двух десятков типов микрометров, отличающихся друг от друга техническими характеристиками и конструктивными особенностями. Часть из них представляют собой редкие, узконаправленные модификации, не эксплуатируемые в быту.

Анализируя ассортимент механических и электронных моделей, прежде всего стоит обратить внимание на следующие модификации микрометров.

• Гладкий – наиболее распространённое и максимально простое в эксплуатации устройство, применяемое для снятия линейных размеров с различных деталей. Данные модели успешно используются специалистами, представляющими самые разные сферы. Исключением являются ситуации, при которых необходимо определить внутренние размеры.

• Листовой – микрометр, имеющий на винте и пятке своеобразные круглые тарелки, увеличивающие контактную площадь. Благодаря этим элементам осуществляется предварительная деформация и выравнивание поверхности измеряемых объектов.

• Микрометры для снятия размеров с горячего металлопроката. Этот тип измерительного оборудования используется при работе специалистов с раскалёнными заготовками. Такие микрометры предоставляют возможность определить нужные размеры непосредственно в процессе производства, что, в свою очередь, позволяет определить оптимальный момент завершения проката при достижении конкретных параметров.

• Приборы для глубокого измерения, имеющие вытянутую скобу и позволяющие проверить толщину заготовки или детали на максимальном удалении от края. Такие устройства наиболее эффективны при наличии несквозных отверстий и после выполнения зенкования.

• Микрометры трубные. Речь в данном случае идёт об узкоспециализированной разновидности измерительных приборов, используемых исключительно для определения толщины стенок труб. От других моделей они отличаются, прежде всего, своей конструкцией. Главная особенность – это наличие срезанной скобы, отсутствующую часть которой заменяет пятка. Последняя помещается внутрь измеряемой трубы, после чего поджимается винт для определения искомых параметров с максимальной точностью.

• Призматические микрометры, предназначенные для измерения внешних диаметров многолезвийных образцов инструмента. Главными особенностями этого вида являются наличие в комплекте установочной меры, а также твёрдого сплава на рабочих поверхностях.

• Проволочные модели, представляющие собой самые компактные устройства, у которых отсутствует ярко выраженная скоба. Визуально такое микрометр можно принять за обычный прут. Исходя из названия, понятно, что такие приборы используют для определения диаметра проволоки. При этом они имеют сравнительно небольшой рабочий ход. Благодаря своей максимальной компактности, проволочные микрометры помещаются в небольшие футляры и занимают места не больше, чем обычные плоскогубцы.

• Устройства, оснащённые малыми губками, используемые для снятия линейных размеров с заготовок из металла после завершения сверлений и проточки. Основной конструктивной особенностью таких микрометров является минимальная толщина винта и пятки, благодаря чему они могут размещаться в отверстиях небольшого диаметра. В остальном конструкцию измерительного прибора, относящегося к описываемой категории, можно назвать стандартной.

• Микрометры канавочного типа для выполнения замеров в труднодоступных местах. Важным моментом является отсутствие у данных приборов скобы и их внешнее сходство с проволочными моделями. При этом следует отметить наличие губок в виде тарелок, с помощью которых осуществляется захват измеряемого объекта. Данные фиксирующие элементы являются довольно хрупкими и поэтому требуют максимально аккуратного обращения, предотвращающего риск их деформации.

• Винтовые, они же окулярные, микрометры – устройства, имеющие окуляр (10х и 15х), оснащённый горизонтальной шкалой и вертикально перемещаемой линией. Главная задача таких микрометров – это линейные измерения заготовок и деталей по горизонтальной оси.

• Универсальные приборы, имеющие съёмные наконечники. Выбор в пользу этой разновидности делают, если в процессе производства требуется осуществлять различные типы измерений. Возможность оперативной замены рабочих элементов позволяет с минимальными временными потерями адаптировать прибор с учётом эксплуатационных условий в каждой конкретной ситуации. Стоит учитывать, что дешёвые универсальные микрометры часто не способны обеспечить достаточную точность показателей.

• Лазерные или же оптические микрометры, представляющие собой универсальный, современный измерительный прибор. В отличие от обычных механических моделей, для эксплуатации таких образцов оборудования требуются источники питания (чаще всего речь идёт об автономных ИП). Главные характеристики и конкурентные преимущества подобных образцов техники – это максимальная точность измерений (погрешность, как правило, не превышает 2 мкм), простота использования, минимальный вес и небольшие габариты.

• Цифровые приборы, являющиеся на сегодня одними из наиболее удобных в эксплуатации за счёт наличия электронного дисплея. Подобные индикаторные устройства по многим параметрам превосходят своих «собратьев». Источником питания для них служит небольшая по размерам батарейка, аналогичная тем, которые устанавливаются в наручных часах.

Помимо всего перечисленного, стоит уделить внимание стрелочным микрометрам часового типа. Они оснащаются соответствующего вида приборами со стрелками, отображающими результаты измерений. В то же время более дорогие электронные модели имеют интегрированную память, что, в свою очередь, позволяет фиксировать полученные данные, в том числе с указанием даты и точного времени выполнения замеров. Подобная функция наиболее актуальна для промышленного использования микрометров, предусматривающего необходимость осуществления большого количества измерений в течение коротких временных промежутков.

Поскольку главным параметром всех микрометров является максимальная точность осуществляемых измерений, особое внимание уделяется поверке и калибровке приборов. Первую проводят в соответствии с конкретными стандартами, а именно, методическими указаниями «МИ 782-85». Следует учитывать, что иметь представление об этой методике должны не только специалисты, осуществляющие поверку и регулировку, но также и те, кто непосредственно эксплуатирует микрометры.

Как показывает практика, даже при эксплуатации микрометра в бытовых условиях нелишним будет иметь представление о его поверке и правильной настройке. В первую очередь необходимо уделять следующим моментам:

• отклонение от измеряемой плоскостности;
• отклонение от параллельности;
• перекос измерительной плоскости винта.

Появление хотя бы одного из перечисленных симптомов должно стать сигнализатором для пользователя. В подобных ситуациях неизбежно потребуется как минимум проверка пределов погрешности с учётом диапазона измерений, а нередко и ремонт прибора. Наличие соответствующих знаний и практических навыков позволит максимально продлить срок эксплуатации измерительного устройства и обеспечить максимальную точность его показаний.

Все современные микрометры изготавливаются в полном соответствии с актуальными требованиями действующих норм и стандартов. Последние закреплены в утверждённой конструкторской документации. Стоит особое внимание уделить следующим положениям ГОСТ 6507-90, касающимся непосредственно эксплуатации рассматриваемой категории измерительных приборов.

• Измерительное усилие в ситуации с устройствами МЗ, МТ и МЛ должно варьироваться в диапазоне 3–7 Н, для остальных разновидностей микрометров этот параметр составляет от 5 до 10 Н. При этом, независимо от типа прибора, колебания указанного показателя не должны превышать 2 Н.
• Пределы допустимой погрешности в каждой из точек предусмотренного конструкцией диапазона измерений указаны в соответствующих таблицах. Важно учитывать, что данные приводятся для эксплуатационных условий с нормируемыми температурой и измерительным усилием.
• Погрешность приборов класса МП, МК, МТ и МЛ определяется по специальным мерам, имеющим плоские поверхности. В ситуациях с микрометрами типа МЗ этот показатель определяют по цилиндрическим мерам, устанавливаемым в 2–3 мм от края поверхностей самого прибора.
• В соответствии с действующими нормами эксплуатация микрометров допускается при температуре в диапазоне +10–30 градусов. Также важно учитывать, что относительная влажность воздуха не должна превышать 80 процентов при +25 градусах.

Первая стадия процесса – это проверка показаний измерительного устройства. Опытные специалисты рекомендуют прибегать к этой процедуре не только при покупке нового оборудования, но и перед каждым его использованием. Во время поверки необходимо вращать барабан, пока пятка и микрометрический винт не соприкоснутся. Если торец барабана остановился на нулевой отметке шкалы, то, значит, устройство исправно. Параллельно продольный штрих должен обязательно указывать на «0».

Второй шаг – это правильная и надёжная фиксация измеряемой детали или заготовки рабочими поверхностями микрометра. Для того чтобы минимизировать риск повреждения инструмента и попутно повысить точность результатов измерений, необходимо уделить внимание следующим важным моментам:

• после того как объект будет плотно прижат к пятке, требуется без приложения усилий подвести микрометрический винт к краю;
• окончательное сближение поверхности винта с объектом осуществляется исключительно при помощи трещотки;
• щелчки являются сигналом соприкосновения рабочих поверхностей устройства с габаритами детали или заготовки.

На завершающей стадии осуществляется снятие показаний, которое начинают с максимального разряда, постепенно переходя к меньшим. Прежде всего фиксируются данные шкалы, которая располагается на стебле микрометра. Важно помнить, что необходимый показатель определяет, в первую очередь, предшествующее открытое деление. После этого снимаются показания шкалы барабана. Итоговый результат представляет собой сумму двух указанных показаний.

Как уже было отмечено, на сегодняшний день доступен более чем широкий ассортимент современных образцов измерительных устройств, включая микрометры. Часть моделей при этом имеет конструктивные особенности и существенно отличается от базовых модификаций и всех остальных своих «собратьев». С одной стороны, наличие подобного выбора позволяет приобрести наиболее подходящий прибор в каждом конкретном случае с учётом эксплуатационных условий и других факторов. В то же время некоторым тяжело ориентироваться в существующем разнообразии. В таких ситуациях можно воспользоваться публикуемыми на многих специализированных ресурсах рейтингами наиболее популярных и распространённых моделей.

В число самых востребованных микрометров входят следующие образцы.

• Гладкие (МКЦ и МК), представляющие собой универсальные устройства с диапазоном измерения 25 мм с верхним пределом 300 мм (модели МК-25, МК-50 и до МК-300) и более 25 мм для моделей с верхним порогом 100 мм (МК-400, МК-500 и так далее).

• Рычажные (МРИ и МР), основными элементами конструкции которых являются рычаг, отводящий пятку прибора, и индикатор стрелочного типа. Чаще всего такие модели используются в рамках серийного производства, а в их перечень входят МР-25-0.001, МР-50-0.002 и прочие (точность отчёта 0,001 и 0,002 мм). Микрометры с точностью 0,01 мм представлены на рынке такими моделями, как, к примеру, МРИ-25-0.01 и МРИ-50-0.01.

• Листовые (МЛ) для определения толщины ленточных и листовых материалов из металла, пластика, стекла и других материалов, включая ПВХ-плёнку. В модельных рядах производителей присутствуют устройства МЛ-5, -10, -25 и -50.

• Трубные (МТ). Для определения толщины стенок труб используют модели МТ-15, -25 и – 50, имеющие специальную конструкцию и точность измерений до «сотых» миллиметра.

• Зубомерные микрометры (МЗ), главной задачей которых является определение параметров зубчатых колёс. Модели от МЗ-25 до МЗ-300 имеют точность 0,01 мм и оснащаются широкими рабочими поверхностями, диаметр которых составляет не менее 24 мм. Подобным образом максимально упрощается центрирование прибора по хордам зубьев.

• Измерительные приборы со специальными вставками (МВМ), используемые для снятия размеров с резьбовых элементов. Пятки и винты таких микрометров имеют отверстия, в которых перед использованием размещают вставки соответствующей формы. Модели от МВМ-25 до МВМ-350 в стандартном исполнении комплектуют сменными элементами для работы с метрической резьбой. Опциально в комплект поставки могут быть включены вставки для трубной и дюймовой резьбы.

• Призматические микрометры, применяемые для измерения внешнего диаметра инструмента, относящегося к категории многолезвийного. Роль неподвижной пятки в таких устройствах выполняет угловая скоба. Для трёхлезвийных образцов оборудования выпускаются модели от МТИ-20 до МТИ-80 (угол призмы составляет 60°), а для пятилезвийных модификаций – микрометры от МПИ-25 до МПИ-105 (угол 108°). Параметры семилезвийного инструмента определяются при помощи моделей МСИ-25 – МСИ-105 с углом призмы составляющим 128º34´.

• Микрометры МК-МП, имеющие небольшие рабочие поверхности. Измерительные элементы таких моделей имеют форму стержней, диаметр которых равен 2 мм. Сейчас на рынке представлены как механические, так и электронные модификации с маркировкой МКЦ-МП. И те и другие используют для измерения выточек на мелких деталях.

• Точечные микрометры МК-ТП, которые отличаются сравнительно небольшой площадью контакта (0,3 мм) и формой измерительных поверхностей в виде остроконечного конуса. Модели, включая цифровые МКЦ-ТП, имеют диапазоны измерений от 0 до 25, от 25 до 50, от 50 до 75 и от 75 до 100 мм.

Кроме перечня и особенностей самих доступных на данный момент разновидностей оборудования, важным моментом является его марка. На сегодня в число отечественных лидеров отрасли входят следующие производители.

• Челябинский инструментальный завод.
• «Красный Инструментальщик» (КРИН, г. Киров).
• Завод «Guilin Measuring & Cutting Tool Co. Ltd», представляющий на рынке КНР. Измерительные приборы в РФ поставляются под марками SHAN и GRIFF. Компания специализируется на выпуске моделей гладких (МК и МКЦ) точечных, рычажных, листовых, зубомерных и трубных микрометров, а также их модификаций для внутренних измерений.
• Завод «Измерон» (Санкт-Петербург), ранее выпускавший микрометры класса МР. К сожалению, на сегодня производство остановлено и устройства поступают в продажу с хранения.

Отдельного внимания заслуживает продукция компании Mitutoyo, являющейся на сегодняшний день одним из лидеров в области разработки и выпуска высокоточного измерительного оборудования. Ярким примером оптимального соотношения цены и качества можно назвать, к примеру, модель Mitutoyo 0–25. На данный момент представительства бренда функционируют в более чем 40 странах по всему миру и предлагают покупателям весьма широкий ассортимент, в том числе и микрометров.

С учётом разнообразия моделей микрометров часто у потенциальных покупателей возникают проблемы с выбором конкретного измерительного прибора. Естественно, каждый старается найти оптимальное соотношение стоимости инструмента и его качества. Стоит отметить, что стоимость микрометра напрямую зависит от производителя. Не секрет, что высококачественная продукция, выпускаемая именитыми брендами, будет стоить намного дороже устройств, предлагаемых малоизвестными фирмами.

Ещё одним из ключевых и наиболее значимых факторов является качество материалов, из которых выполнен прибор. Особое внимание также рекомендуется обращать на следующие моменты:

• качество нанесённой разметки;
• работоспособность трещотки;
• точность измерений (для проверки можно использовать деталь с известными линейными размерами).

Помимо всего прочего, выбирая конкретную модель микрометра с учётом особенностей эксплуатационных условий, стоит акцентировать внимание на наличии в комплекте поставки штатива, подставки и специального держателя. В некоторых ситуациях подобные конструктивные элементы могут оказаться незаменимыми. Однако наиболее значимыми параметрами при выборе измерительного оборудования будут следующие.

• Диапазон измерений, от которого зависят минимальные и максимальные габариты объектов измерений.
• Точность выполняемых измерений, определяемая шагом резьбы микрометрического винта. Её можно вычислить делением шага резьбы на количество делений шкалы. Следует помнить, что показатель зависит от температурного режима.
• Показатели погрешности, которые определяются производителем и отображаются в паспорте изделия, входящем в комплект поставки. Погрешность разных моделей микрометров может варьироваться в диапазоне 0,002-0,03 мм. При отклонении от нормы устройство необходимо калибровать.

Естественно, это не полный перечень критериев выбора. Одним из важных моментов является сфера применения микрометра. Речь идёт о том, какие именно измерения и с какой частотой будут осуществляться с использованием устройства. Необходимо помнить, что существуют универсальные и узкоспециализированные модели, ориентированные на выполнение конкретных задач. Последние имеют определённые конструктивные особенности.

О том, как правильно пользоваться микрометром, смотрите в следующем видео.