Штангенциркуль: виды, устройство, погрешность и выбор

Штангенциркуль является универсальным измерительным инструментом и очень востребован контролёрами, технологами, конструкторами, токарями, фрезеровщиками, слесарями, автомеханиками и столярами. Широкая популярность прибора обусловлена простотой его использования, большим диапазоном измерений и высочайшей точностью.

Своим появлением штангенциркуль обязан в первую очередь промышленной революции XVIII-XIX веков, во время которой начался массовый переход на механизацию ручного труда и индустриализацию. Однако прототип современного измерительного инструмента, получившего широкое применение в машиностроении того периода, появился двумя веками ранее, а именно в середине XVI века. В то время в токарных мастерских на станках для резки стали начали появляться линейки, выполненные из дерева и оснащённые передвижными губками.

Чуть позже, а именно в 1631 году, математиком П. Верньером инструмент был доработан и оснащён дополнительной измерительной шкалой, позволяющей выполнять более точные измерения с минимальной погрешностью. До наших дней созданный им штангенциркуль дошёл практически в неизменённом виде и в профессиональных кругах получил расхожее название «колумбик».

Сегодня главное назначение штангенциркуля состоит в выполнении высокоточных замеров, которые могут быть произведены как внутри измеряемых объектов, так и снаружи. Кроме того, он применяется для замера глубин отверстий, ступеней и криволинейных элементов. Инструмент просто необходим для измерения внешних и внутренних диаметров предметов круглой и цилиндрической форм, таких как болты и гайки, и для определения внутренних параметров канав, углублений и щелей. Принцип работы колумбика заключается в определении размера методом движения специальной измерительной рамки, свободно перемещающейся вдоль штанги, с нанесённой на неё шкалой.

Штангенциркуль имеет простое устройство, выглядит достаточно незатейливо и состоит из нескольких составных частей.

• Линейка-штанга с нанесённой шкалой является основным элементом конструкции и определяет максимальную величину замеров. Чем длиннее штанга, тем шире диапазон производимых измерений.
• Измерительная рамка представлена подвижной частью инструмента и способна легко перемещаться вдоль главной штанги. Наличие специальной шкалы – нониуса с шагом 0.1 мм – и использование техники совмещения делений позволяют получать измерения с точностью до доли миллиметра. На внутренней части рамки расположены фиксирующий винт и пружина, благодаря которым рамка плотно прижимается к штанге и не совершает перекосов при движении вдоль неподвижной линейки. На некоторых моделях нониус заменён циферблатом или небольшим цифровым дисплеем в зависимости от модели штангенциркуля.
• Губки представляют собой важные части устройства, которые бывают подвижными и неподвижными. Первые входят в конструкцию подвижной рамки либо жёстко на ней закреплены, вторые являются частью штанги и абсолютно статичны. Подвижные и неподвижные губки располагаются друг напротив друга и при сдвигании измерительной рамки плотно соприкасаются. При этом нулевые отметки шкалы штанги и нониуса совпадают. По своему функциональному предназначению губки подразделяются на односторонние (позволяющие выполнять замеры лишь с внешней стороны) и двусторонние (предназначенные ещё и для внутренних замеров).
• Выдвижная планка является конструктивной частью измерительной рамки и предназначена для измерения глубины отверстий и канавок.

Описание штангенциркуля было бы неполным без рассмотрения материалов, из которых он изготовлен.

Для облегчения конструкции современных штангенциркулей в качестве материалов изготовления начали использовать композитные составы на основе углеродных волокон и полимерных смол, а также включать в конструкцию пластиковые элементы.

В настоящий момент существует три конструктивных разновидности штангенциркулей, отличающиеся между собой величиной погрешности, устройством и методикой измерений. Независимо от вида, инструменты отлично справляются с внутренними и внешними замерами деталей, а разнятся лишь удобством использования, скоростью выполнения измерений и ценой.

Данная разновидность колумбика является классическим вариантом инструмента. Он состоит из штанги и подвижной рамки с нониусом. Прибор отличается простотой конструкции и вполне демократичной стоимостью. Так, самую простую нониусную модель с односторонними губками и глубиномером можно приобрести за 400 рублей.

На штангенциркулях этого вида нониус заменён циферблатом, на котором подвижная стрелка моментально отображает результаты измерений. При использовании таких приборов никаких вычислений производить не требуется, что делает их эксплуатацию удобной и простой.

Штангенциркули этого вида оснащены цифровыми жидкокристаллическими дисплеями, что позволяет получать измерения высокой точности. Такие модели дополнительно оснащены аккумуляторной батареей, имеют кнопку включения/выключения и способны выполнять замеры не только в миллиметрах, но и в дюймах. Самый недорогой цифровой инструмент можно приобрести в пределах 1000 рублей.

Штангенциркули всех типов выпускаются в строгом соответствии с ГОСТом 166-89 и имеют соответствующую маркировку.

• ШЦ-1 представляет собой инструмент, который характеризуется двусторонним размещением губок и предназначен для наружных и внутренних линейных замеров. Устройство также оснащено глубиномером и считается самой ходовой моделью штангенциркуля.

• ШЦ-2 также имеет двустороннее размещение губок, и помимо внутренних и наружных линейных замеров, может быть использован для нанесения разметки. Для этого прибор оборудован рамкой микрометрической подачи, позволяющей ровно и точно размечать поверхности.

• ШЦ-3 представляет собой инструмент с односторонним размещением губок и предназначен для внутренних и внешних линейных замеров.

• ШЦК – штангенциркуль стрелочного типа, имеет круговую шкалу и позволяет выполнять замеры с высокой точностью и скоростью.

• ШЦТ-1 представлен инструментом с односторонним размещением губок и характеризуется повышенной износоустойчивостью. Прибор изготавливается из твёрдых сплавов и способен измерять не только линейные размеры, но и глубину.

• ШЦЦ – электронно-цифровая модель, которая отличается высокой точностью замеров и современным внешним видом.

Помимо моделей, изготовленных согласно ГОСТу 166-89, на отечественном рынке измерительного оборудования присутствуют приборы, выполненные в соответствии с техническими условиями 3933-145-00221072-2003.

К таким образцам относят:

• штангенциркуль ШЦС-200, изготовленный из стали коррозийно-устойчивых сортов и способный выполнять измерения ступенчатых поверхностей, глубин и выступов;

• модель ШЦСУ-200, представляющую собой разновидность предыдущего варианта, изготовленную с использованием конструкционной и инструментальной стали;

• прибор ШЦГ-200, также являющийся разновидностью ШЦС-200, оснащённый глубиномером и изготовленный из антикоррозионных сортов стали;

• модель ШЦЦС, являющуюся современным цифровым механизмом, имеющую возможность менять величину измерений с миллиметров на дюймы и выводить результаты замеров на внешние устройства, расположенные на удалении до 70 м от прибора;

• штангенциркуль ШЦР, предназначенный для разметочных работ на различных предметах и поверхностях, причём наличие острозаточенных твердосплавных губок позволяет очерчивать разметку прямо на твёрдых поверхностях.

Их используют для решения задач, с которыми обычный инструмент справиться неспособен, и относят к категории профессионального измерительного оборудования:

• модель ШЦЦТ предназначена для измерения внутреннего и внешнего диаметра труб, из-за чего её нередко называют трубной;
• прибор ШЦЦД способен измерять толщину различных деталей, имеющих многочисленные выступы;
• штангенциркуль ШЦЦП используется для определения глубины протектора шин и нередко используется в шиномонтажных мастерских;
• инструмент ШЦЦМ создан для измерения межцентровых расстояний между соседними деталями сложных механизмов;
• путевой прибор ПШВ разработан для измерения рельсового полотна, относится к разряду узкоспециализированного инструмента и стоит более 20 000 рублей;
• штангенциркули для определения толщины тормозных дисков позволяют определить степень их изношенности без снятия колёс.

Несмотря на большое разнообразие представленных на рынке разновидностей, главные технические характеристики инструмента являются общими для всех его видов и представлены такими параметрами, как максимальный предел измерений, ход губок, допустимая погрешность и габариты изделий.

Данный параметр показывает максимальный размер измерения и всегда указывается на маркировке штангенциркуля. К примеру, прибор ШЦ-1 125 способен измерять расстояния от 0 до 125 мм, а у более масштабных моделей, таких как ШЦ-3 630, предел измерений начинается уже не от нуля, а от 250 мм и заканчивается на отметке 630 мм.

Данный параметр также зависит от модели штангенциркуля. Например, у модели ШЦ-1 он должен составлять не менее 40 мм при наружных замерах (нижние губки) и не менее 17 мм при внутренних измерениях (верхние губки). При этом у прибора ШЦ-3 4000, предназначенного исключительно для наружных измерений, выдвижение губок не может быть менее 150 мм.

Класс точности инструментов с нониусом ограничивается делением 0,05 мм, так как более мелкая градация человеческим зрением практически не воспринимается и может привести к ошибке в расчётах. Электронно-цифровые приборы оснащены шкалой деления 0,01 мм и являются более точными механизмами. Показатели погрешности зависят от класса точности прибора. Например, модель 2-го класса способна измерить диаметр сверла в 5,7 либо в 5,8 мм, а изделие первого класса без труда определит размер в 5,75 мм.

Причинами даже незначительного увеличения погрешности измерений могут стать погрешность самого инструмента, плохое качество измеряемой детали, наличие заусениц, низкокачественная обработка металла, отклонения глубиномера от строго вертикального положения, неплотное прижатие губок к предмету и слабая фиксация каретки винтом.

Данный параметр целиком зависит от разновидности штангенциркуля и варьируется от 125 г до 9 кг. Однако такой вес характерен для бытовых и небольших профессиональных моделей.

Размер инструмента зависит от его вида, предназначения, диапазона измерений и варьируется от 12,5 см до нескольких метров.

Поверку измерительных инструментов, как и их производство, осуществляют согласно нормам ГОСТа 8.113-85. Контрольно-измерительные манипуляции проводятся в специальных лабораториях и выполняются на сверхточных станках. Однако выполнить простейшую поверку штангенциркуля можно и в домашних условиях. Для этого инструмент тщательно очищают от грязи, пыли, налипших опилок, металлической стружки и смазочных материалов, после чего насухо вытирают чистой тканью. Затем сводят губки штангенциркуля до упора и смотрят за положением нулевых штрихов.

Если прибор отрегулирован правильно, то риски должны совпадать. В противном случае необходимо обратиться в специализированный центр, где произведут поверку и настройку прибора, на основании которых выдадут свидетельство установленного образца. При регулярном использовании штангенциркуля поверку выполняют не реже одного раза в год. В случае износа металла рабочих губок инструмент становится негоден к дальнейшему использованию и подлежит замене на новый. Для увеличения срока службы прибора необходимо держать его в чистоте, а хранение осуществлять только в чехле или футляре.

Современный рынок измерительных инструментов представляет штангенциркули в широком ассортименте. Ниже представлены лучшие по версии интернет-магазинов производители, продукция которых отличается высокой точностью и отвечает всем современным требованиям.

• Японская компания Mitutoyo занимается выпуском штангенциркулей и другого измерительного оборудования, начиная с 1934 года и по сей день. В ассортименте предприятия присутствуют как простые нониусные модели, так и высокотехнологичные цифровые образцы с питанием от солнечных батарей.

• Не менее известная компания Shahe также является признанным лидером в производстве измерительного оборудования. Продукция предприятия представлена моделями всех типов, включая цифровые электронные модели и механические варианты с нониусной шкалой.

• Штангенциркули немецкого бренда Matrix, производимые в Китае, также пользуются повышенным спросом среди любителей и профессионалов. Продукция компании отличается высоким качеством, широким ассортиментом и приемлемой ценой. К примеру, стрелочную сверхточную электронную модель с глубиномером можно купить всего за 1600 рублей.

• Инструменты российской марки «Колиброн», выпускаемые на заводе в Китае, отличаются широким ценовым диапазоном и потребительской доступностью. Самую простую модель 1-го класса точности нониусного типа можно приобрести всего за 800 рублей. Продукция соответствует государственному стандарту 166-89 и полностью отвечает современным требованиям качества и надёжности.

• Компания Intertool из Китая поставляет на рынок точные и долговечные инструменты. Предприятие занимается выпуском аналоговых, циферблатных и цифровых приборов по ценам гораздо ниже, чем у конкурентов. Это позволяет за небольшие деньги приобрести крепкий и точный инструмент, который безотказно прослужит не один год.

• Молодое российское предприятие «Зубр» начало заниматься производством измерительного инструмента совсем недавно, однако за короткий срок привлекло внимание как любителей, так и профессионалов. Компания имеет собственное конструкторское бюро, в котором работают высококлассные специалисты, а испытания произведённых приборов проводятся в собственной лаборатории. Самый недорогой штангенциркуль длиной 12,5 см и весом всего в 140 г можно приобрести за 700 рублей, в то время как электронная цифровая модель обойдётся в 4300 рублей.

Приобретение любого измерительного инструмента – дело очень важное и ответственное, поэтому к его выбору нужно подходить с особой тщательностью. Первое, на что нужно обратить внимание при покупке прибора – это класс точности и условия, в которых инструмент предполагается использовать.

При покупке штангенциркуля, предназначенного для тонких ювелирных работ, лучше остановиться на коротких миниатюрных образцах длиной 12-15 см. Ими гораздо удобнее выполнять замеры небольших предметов, не боясь повредить их поверхности.

Если же на первом месте стоит удобство выполняемых работ, а также скорость измерений, то лучше остановить свой выбор на электронно-цифровой или циферблатно-стрелочной модели. Что касается класса точности, то для бытового применения вполне достаточно прибора с отсчётом 0.1 мм, а для профессиональных образцов требуется куда более высокая точность: шкала отсчёта на таких приборах должна иметь шаг 0.05, 0.02 и даже 0.01 мм.

Следующим важным критерием станет выбор производителя. Специалисты рекомендуют приобретать продукцию известных торговых марок, что будет выступать гарантом надёжности, точности и высокого качества измерительных приборов. Если замеры планируется производить в сложных внешних условиях, лучше приобрести прибор, на котором шкала будет выгравирована на металле, а не нарисована краской. Лучшими профессиональными моделями считаются немецкие, японские и швейцарские образцы, которые в принципе не могут быть дешёвыми. Зато такой штангенциркуль прослужит не один десяток лет и достанется в наследство внукам.

Во время покупки следует проверить наличие сопроводительной документации с указанием класса точности и марки стали, а также убедиться в отсутствии люфта между неподвижными и подвижными частями. Кроме того, нулевые отметки обеих шкал при плотно сведённых губках должны обязательно совпадать. В случае некорректной работы инструмента, слишком тугого или, напротив, лёгкого хода измерительной рамки и губок, а также при наличии дефектов и повреждений от покупки прибора следует отказаться.

Как пользоваться штангенциркулем, смотрите далее.