Wszystko o mikrometrach

Konieczność dokonywania najdokładniejszych pomiarów w dzisiejszych czasach niemal codziennie zmagają się z przedstawicielami różnych branż. Z tego powodu wielu próbuje dowiedzieć się wszystkiego o tak nowoczesnych urządzeniach, jak mikrometry. Aby określić wybór konkretnego modelu, konieczne jest posiadanie wyobrażenia o właściwościach technicznych, zasadzie działania i istniejących odmianach tych próbek sprzętu pomiarowego.

Przede wszystkim musisz zrozumieć przeznaczenie tych szeroko rozpowszechnionych urządzeń. W swej istocie każdy mikrometr jest uniwersalnym urządzeniem, które jest przeznaczone do jak najdokładniejszego wyznaczania wymiarów liniowych. Niezależnie od zastosowanej zasady pomiaru – bezwzględnej czy względnej – wszystkie pomiary wykonywane są metodą kontaktową. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że zakres zastosowania mikrometrów zapewnia bardzo precyzyjne pomiary - od 2 do 50 mikronów - przy określaniu głównie małych rozmiarów.

Wielu użytkowników interesuje, czym dokładnie różni się mikrometr od suwmiarki. Z jednej strony oba przyrządy są szeroko stosowane do pomiarów zewnętrznych i wewnętrznych. Jednak w produkcji, a czasem w warunkach domowych, dokładność suwmiarki może nie wystarczyć. W takich sytuacjach mikrometr stanie się niezbędny. Jednym z wielu przykładów jest pomiar grubości folii.

Maksymalną dokładność pomiarów wykonywanych wspomnianą metodą kontaktową zapewnia zastosowanie prostego, ale jednocześnie bardziej niż efektywnego mechanizmu konwersji. Jego podstawą jest para śrub. Warto zauważyć, że osoby, które nie mają pojęcia o zasadach działania urządzenia, to właśnie z tym jego elementem pojawiają się problemy podczas eksploatacji. Innymi słowy, jeśli prawie każdy może swobodnie posługiwać się suwmiarką, to z mikrometrami sytuacja jest inna.

Rozważana kategoria sprzętu pomiarowego jest szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu. Od dawna jest niezastąpionym narzędziem do pomiaru średnic wewnętrznych części, regulacji zaworów i wielu innych operacji. Mikrometry obsługiwane są profesjonalnie:

• tokarki i frezarki (w tym pomiar gwintów);

• pracownicy odlewni;

• pracownicy laboratoriów różnych specjalizacji;

• modelarze;

• Jubilerzy.

Przy wszystkich zaletach mikrometrów należy wziąć pod uwagę, że pod względem wszechstronności są one nieco gorsze od suwmiarek. Jednak do wykonywania niektórych zadań tego typu przyrządy pomiarowe są po prostu niezastąpione. Z tego punktu widzenia mikrometry mają całą listę niezaprzeczalnych przewag konkurencyjnych nad innymi typami ręcznych urządzeń pomiarowych.

Należy przypomnieć, że w okresie od 1879 do 1967 używano określenia „mikron”, a jednostka miała oznaczenie „mikron”. Zgodnie z decyzją XIII Konferencji Generalnej Miar i Wag nazwa ta została odwołana. Dziś jednostka miary w wersji rosyjskiej jest oznaczona jako „mikrony”, czyli mikrometr. Ta wartość jest ułamkową jednostką SI i odpowiada jednej milionowej części metra lub tysięcznej milimetra (1 μm = 0,000001 m = 0,001 mm).

Obecnie dostępna jest dość szeroka gama typów mikrometrów. Co więcej, wszystkie są w pewnym stopniu zmodyfikowanymi wersjami podstawowej konstrukcji z wkładkami, dostosowanymi do wykonywania określonych zadań. Jeśli weźmiemy pod uwagę najbardziej uproszczoną wersję opisywanego urządzenia pomiarowego, można wyróżnić następujące główne elementy:

• nawias;
• obcas;
• mikrośruba;
• podkładka termoizolacyjna;
• skala pozioma;
• bęben;
• zapadkowy;
• urządzenie zaciskowe.

Podstawą całej konstrukcji, niezależnie od tego, z czego się składa i jakie ma wymiary, jest metalowy wspornik. Funkcjonalność urządzenia zależy bezpośrednio od jego parametrów. Jeden koniec wspornika posiada tzw. piętę, a drugi jest wyposażony w śrubę. Mechanizm ten jest wyregulowany tak, aby odległość pomiędzy wskazanymi dwoma elementami (końcówką śruby i piętą) była wyświetlana na skali cyfrowej. Zasada działania mikrometru polega na tym, że w procesie dociskania obrabianego przedmiotu śrubą można uzyskać jego dokładne wymiary liniowe.

Należy pamiętać, że rozważane próbki sprzętu pomiarowego należą do kategorii kontaktu. Oznacza to, że z ich pomocą nie będzie można znaleźć wymiarów wykrojów czy produktów wykonanych z miękkich materiałów. Pomimo różnic konstrukcyjnych wszystkie mikrometry działają na tej samej zasadzie. Po uzyskaniu wyników do zapisania danych wykorzystywane jest urządzenie zaciskowe. Blokada ta zapobiega przypadkowemu odkręceniu śrub i przesunięciu się wskazówki na skali urządzenia.

Zakres tego typu sprzętu pomiarowego jest więcej niż obszerny. Na tej podstawie na rynku istnieje bardzo szeroka gama odmian nastawionych na wykonywanie konkretnych zadań. Do tej pory opracowano ponad dwa tuziny typów mikrometrów, różniących się między sobą charakterystyką techniczną i cechami konstrukcyjnymi. Niektóre z nich to rzadkie, wąsko skoncentrowane modyfikacje, które nie są wykorzystywane w życiu codziennym.

Analizując gamę modeli mechanicznych i elektronicznych, przede wszystkim należy zwrócić uwagę na następujące modyfikacje mikrometrów.

• Gładki - najczęstsze i najłatwiejsze w obsłudze urządzenie służące do usuwania wymiarów liniowych z różnych części. Modele te są z powodzeniem stosowane przez specjalistów z różnych dziedzin. Wyjątkiem są sytuacje, w których konieczne jest określenie wymiarów wewnętrznych.

• Arkusz - mikrometr z osobliwymi okrągłymi płytkami na śrubie i pięcie, które zwiększają powierzchnię styku. Dzięki tym elementom następuje wstępne odkształcenie i wyrównanie powierzchni mierzonych obiektów.

• Mikrometry do pomiarów z metalu walcowanego na gorąco. Ten rodzaj sprzętu pomiarowego jest używany, gdy specjaliści pracują z rozgrzanymi do czerwoności przedmiotami. Takie mikrometry dają możliwość określenia wymaganych wymiarów bezpośrednio w procesie produkcyjnym, co z kolei pozwala określić optymalny moment zakończenia wynajmu po osiągnięciu określonych parametrów.

• Głębokie przyrządy pomiaroweposiadający wydłużony wspornik i umożliwiający sprawdzenie grubości przedmiotu obrabianego lub części w maksymalnej odległości od krawędzi. Takie urządzenia są najskuteczniejsze przy otworach nieprzelotowych i po pogłębieniu.

• Mikrometry rurkowe. W tym przypadku mówimy o wysoce wyspecjalizowanej gamie przyrządów pomiarowych służących wyłącznie do określania grubości ścianek rur. Od innych modeli różnią się przede wszystkim designem. Główną cechą jest obecność odciętej zszywki, której brakującą część zastępuje pięta. Ten ostatni jest umieszczany wewnątrz mierzonej rury, po czym śruba jest dokręcana w celu określenia żądanych parametrów z maksymalną dokładnością.

• Mikrometry pryzmatyczneprzeznaczony do pomiaru średnic zewnętrznych próbek wielokrawędziowych narzędzia. Główne cechy tego typu to obecność w zestawie sprawdzianu nastawczego, a także twardy stop na powierzchniach roboczych.

• Modele drutowe, które są najbardziej kompaktowymi urządzeniami, które nie mają wyraźnego wspornika. Wizualnie taki mikrometr można pomylić ze zwykłym prętem. Na podstawie nazwy jasne jest, że takie urządzenia służą do określania średnicy drutu. Ponadto mają stosunkowo mały skok roboczy. Ze względu na swoją maksymalną kompaktowość mikrometry drutowe mieszczą się w małych obudowach i nie zajmują więcej miejsca niż konwencjonalne szczypce.

• Urządzenia wyposażone w małe gąbkisłuży do pobierania wymiarów liniowych z elementów metalowych po zakończeniu wiercenia i rowkowania. Główną cechą konstrukcyjną takich mikrometrów jest minimalna grubość śruby i pięty, aby można je było umieszczać w otworach o małej średnicy. W przeciwnym razie projekt urządzenia pomiarowego należącego do opisanej kategorii można nazwać standardem.

• Mikrometry do rowków do wykonywania pomiarów w trudno dostępnych miejscach. Ważnym punktem jest brak wspornika dla tych urządzeń i ich zewnętrzne podobieństwo do modeli przewodowych. W tym przypadku należy zwrócić uwagę na obecność gąbek w postaci płytek, za pomocą których odbywa się chwytanie mierzonego przedmiotu. Te elementy mocujące są dość delikatne i dlatego wymagają najbardziej ostrożnego obchodzenia się, aby zapobiec ryzyku odkształcenia.

• Śruba, są też okularem, mikrometry - urządzenia posiadające okular (10x i 15x) wyposażony w podziałkę poziomą i kreskę ruchomą w pionie. Głównym zadaniem takich mikrometrów są pomiary liniowe detali i części wzdłuż osi poziomej.

• Urządzenia uniwersalne z wymiennymi końcówkami. Wybór na korzyść tej odmiany jest dokonywany, jeśli podczas procesu produkcyjnego wymagane jest przeprowadzenie różnego rodzaju pomiarów. Możliwość szybkiej wymiany elementów roboczych pozwala na dostosowanie urządzenia przy minimalnej stracie czasu, z uwzględnieniem warunków pracy w każdej konkretnej sytuacji. Należy pamiętać, że tanie uniwersalne mikrometry często nie są w stanie zapewnić wystarczającej dokładności.

• Mikrometry laserowe lub optyczne, reprezentujący wszechstronne, nowoczesne urządzenie pomiarowe. W przeciwieństwie do konwencjonalnych modeli mechanicznych, do działania takich próbek sprzętu wymagane są zasilacze (najczęściej mówimy o autonomicznych zasilaczach). Główne cechy i przewagi konkurencyjne takich próbek sprzętu to maksymalna dokładność pomiaru (błąd z reguły nie przekracza 2 mikronów), łatwość obsługi, minimalna waga i małe wymiary.

• Instrumenty cyfrowe, które dziś są jednymi z najwygodniejszych w obsłudze ze względu na obecność elektronicznego wyświetlacza. Takie urządzenia wskaźnikowe pod wieloma względami przewyższają ich „odpowiedniki”.Źródłem zasilania dla nich jest niewielka bateria, podobna do tych, które są instalowane w zegarku na rękę.

Oprócz tego wszystkiego warto zwrócić uwagę na mikrometry tarczowe typu zegarkowego. Wyposażone są w odpowiedni rodzaj przyrządów ze strzałkami pokazującymi wyniki pomiarów. Jednocześnie droższe modele elektroniczne mają wbudowaną pamięć, która z kolei pozwala na rejestrację otrzymanych danych, w tym wskazanie daty i dokładnego czasu pomiarów. Ta funkcja jest najbardziej istotna w zastosowaniach przemysłowych mikrometrów, które wymagają dużej liczby pomiarów w krótkich odstępach czasu.

Ponieważ głównym parametrem wszystkich mikrometrów jest maksymalna dokładność wykonywanych pomiarów, szczególną uwagę zwraca się na weryfikację i kalibrację przyrządów. Pierwszy odbywa się zgodnie z określonymi standardami, a mianowicie instrukcjami metodologicznymi „MI 782-85”. Należy pamiętać, że pojęcie o tej technice powinni mieć nie tylko specjaliści wykonujący weryfikację i adiustację, ale również osoby bezpośrednio obsługujące mikrometry.

Jak pokazuje praktyka, nawet przy użyciu mikrometru w środowisku domowym, przydatne będzie posiadanie pomysłu na jego kalibrację i prawidłową regulację. Przede wszystkim musisz zapłacić następujące punkty:

• odchylenie od zmierzonej płaskości;
• odchylenie od równoległości;
• niewspółosiowość płaszczyzny pomiarowej śruby.

Pojawienie się co najmniej jednego z wymienionych objawów powinno być znakiem ostrzegawczym dla użytkownika. W takich sytuacjach nieuchronnie będzie to wymagało przynajmniej sprawdzenia granic błędów z uwzględnieniem zakresu pomiarowego, a często naprawy urządzenia. Dostępność odpowiedniej wiedzy i umiejętności praktycznych zmaksymalizuje żywotność urządzenia pomiarowego i zapewni maksymalną dokładność jego odczytów.

Wszystkie nowoczesne mikrometry produkowane są w pełnej zgodności z aktualnymi wymaganiami obowiązujących norm i standardów. Te ostatnie są ustalone w zatwierdzonej dokumentacji projektowej. Warto zwrócić szczególną uwagę na następujące przepisy GOST 6507-90, bezpośrednio związane z działaniem rozważanej kategorii przyrządów pomiarowych.

• Siła pomiarowa w sytuacji z urządzeniami MZ, MT i ML powinna wahać się w zakresie 3-7 N, dla pozostałych typów mikrometrów parametr ten wynosi od 5 do 10 N. Jednocześnie niezależnie od rodzaju urządzenia, wahania tego wskaźnika nie powinny przekraczać 2 N.
• Granice błędu dopuszczalnego w każdym punkcie zakresu pomiarowego przewidzianego w projekcie są wskazane w odpowiednich tabelach. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że dane są podane dla warunków pracy z temperaturą znamionową i siłą pomiarową.
• Błąd urządzeń klasy MP, MK, MT i ML określa się za pomocą specjalnych środków o płaskich powierzchniach. W sytuacjach z mikrometrami typu MZ wskaźnik ten określają miary cylindryczne ustawione 2-3 mm od krawędzi powierzchni samego urządzenia.
• Zgodnie z obowiązującymi normami praca mikrometrów jest dozwolona w temperaturach w zakresie + 10-30 stopni. Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę, że wilgotność względna nie powinna przekraczać 80 procent przy +25 stopniach.

Pierwszym krokiem w procesie jest sprawdzenie odczytów urządzenia pomiarowego. Doświadczeni eksperci zalecają stosowanie tej procedury nie tylko przy zakupie nowego sprzętu, ale także przed każdym użyciem. Podczas weryfikacji należy obracać bęben aż do zetknięcia się pięty i śruby mikrometrycznej. Jeśli koniec bębna zatrzyma się na znaku zerowym skali, urządzenie jest w dobrym stanie. Skok równoległy musi koniecznie wskazywać „0”.

Drugim krokiem jest prawidłowe i niezawodne zamocowanie przedmiotu obrabianego lub przedmiotu do pomiaru na powierzchniach roboczych mikrometru. Aby zminimalizować ryzyko uszkodzenia przyrządu i jednocześnie zwiększyć dokładność wyników pomiarów należy zwrócić uwagę na następujące ważne punkty:

• po mocnym dociśnięciu przedmiotu do pięty, wymagane jest doprowadzenie śruby mikrometrycznej do krawędzi bez wysiłku;
• końcowe podejście do powierzchni śruby z przedmiotem odbywa się wyłącznie za pomocą zapadki;
• kliknięcia są sygnałem kontaktu powierzchni roboczych urządzenia z wymiarami części lub przedmiotu obrabianego.

Na ostatnim etapie pobierane są odczyty, które zaczynają się od maksymalnego rozładowania, stopniowo przechodząc do niższych. Przede wszystkim rejestrowane są dane wagi, która znajduje się na trzpieniu mikrometru. Należy pamiętać, że wymagany wskaźnik określa przede wszystkim poprzedni otwarty podział. Następnie pobierane są odczyty skali bębna. Ostateczny wynik jest sumą dwóch wskazanych odczytów.

Jak już wspomniano, dziś dostępna jest ponad szeroka gama nowoczesnych próbek urządzeń pomiarowych, w tym mikrometrów. Jednocześnie niektóre modele mają cechy konstrukcyjne i znacznie różnią się od podstawowych modyfikacji i wszystkich innych „braci”. Z jednej strony dostępność takiego wyboru pozwala na zakup najbardziej odpowiedniego urządzenia w każdym konkretnym przypadku, biorąc pod uwagę warunki pracy i inne czynniki. Jednocześnie niektórym trudno jest poruszać się po istniejącej odmianie. W takich sytuacjach można skorzystać z ocen najpopularniejszych i najpopularniejszych modeli publikowanych w wielu specjalistycznych zasobach.

Do najpopularniejszych mikrometrów należą następujące próbki.

• Gładkie (MKT i MK), które są urządzeniami uniwersalnymi o zakresie pomiarowym 25 mm z górną granicą 300 mm (modele MK-25, MK-50 i do MK-300) oraz powyżej 25 mm dla modeli z górnym progiem 100 mm ( MK-400, MK-500 itd.).

• Typ dźwigni (MRI i MR), którego głównymi elementami konstrukcyjnymi są dźwignia usuwająca piętę urządzenia oraz wskaźnik typu wskaźnikowego. Najczęściej takie modele są używane w produkcji seryjnej, a ich lista obejmuje MP-25-0,001, MP-50-0,002 i inne (dokładność raportu 0,001 i 0,002 mm). Mikrometry o dokładności 0,01 mm na rynku prezentują takie modele jak np. MRI-25-0.01 i MRI-50-0.01.

• Liściaste (ML) do określania grubości taśm i materiałów arkuszowych z metalu, plastiku, szkła i innych materiałów, w tym folii PCV. W liniach modelowych producentów znajdują się urządzenia ML-5, -10, -25 i -50.

• Rura (MT). Do określenia grubości ścianek rur stosuje się modele MT-15, -25 i -50, które mają specjalną konstrukcję i dokładność pomiaru do „setnych” milimetra.

• Mikrometry do zębów (MZ), którego głównym zadaniem jest określenie parametrów kół zębatych. Modele od -25 do МЗ-300 mają dokładność 0,01 mm i są wyposażone w szerokie powierzchnie robocze o średnicy co najmniej 24 mm. W ten sposób centrowanie urządzenia wzdłuż pasów zębów jest maksymalnie uproszczone.

• Przyrządy pomiarowe ze specjalnymi wkładkami (MVM)służy do wymiarowania elementów gwintowanych. Zapiętki i śruby takich mikrometrów posiadają otwory, w których przed użyciem umieszcza się wkładki o odpowiednim kształcie. Modele od MVM-25 do MVM-350 w wersji standardowej wyposażone są w wymienne elementy do pracy z gwintami metrycznymi. Wkładki do gwintów rurowych i calowych mogą być opcjonalnie zawarte w zakresie dostawy.

• Mikrometry pryzmatycznesłuży do pomiaru średnicy zewnętrznej narzędzia wieloostrzowego. Rolę stałej pięty w takich urządzeniach pełni kątownik. Modele od MTI-20 do MTI-80 (kąt pryzmatu 60 °) produkowane są dla próbek sprzętu trzyłopatkowego, a mikrometry od MPI-25 do MPI-105 (kąt 108 °) dla modyfikacji pięciołopatkowych. Parametry narzędzia siedmioostrzowego są określane za pomocą modeli MSI-25 - MSI-105 o kącie pryzmatu 128º34´.

• Mikrometry MK-MPo małych powierzchniach roboczych. Elementy pomiarowe takich modeli mają postać prętów, których średnica wynosi 2 mm. Obecnie na rynku dostępne są zarówno mechaniczne, jak i elektroniczne modyfikacje z oznaczeniem MKTs-MP. Oba służą do pomiaru podcięć na małych częściach.

• Mikrometry punktowe MK-TP, które wyróżniają się stosunkowo małą powierzchnią styku (0,3 mm) oraz kształtem powierzchni pomiarowych w postaci szpiczastego stożka. Modele, w tym cyfrowe MKT-TP, mają zakresy pomiarowe od 0 do 25, 25 do 50, 50 do 75 i 75 do 100 mm.

Poza listą i cechami aktualnie dostępnych typów sprzętu ważnym punktem jest jego marka. Obecnie do krajowych liderów w branży należą następujący producenci.

• Czelabińska fabryka narzędzi.
• „Czerwony narzędziowiec” (KRIN, Kirow).
• Guilin narzędzia pomiarowe i tnące Co. Ltd”, reprezentująca rynek ChRL. Urządzenia pomiarowe w Federacji Rosyjskiej są dostarczane pod markami SHAN i GRIFF. Firma specjalizuje się w produkcji modeli gładkich (MK i MKT) mikrometrów punktowych, dźwigniowych, blachowych, zębatych i rurowych oraz ich modyfikacjach do pomiarów wewnętrznych.
• Zakład Izmeron (St. Petersburg), który wcześniej produkował mikrometry klasy MP. Niestety w dniu dzisiejszym produkcja została wstrzymana i urządzenia są sprzedawane z magazynu.

Na szczególną uwagę zasługują produkty firmy Mitutoyo., który dziś jest jednym z liderów w rozwoju i produkcji precyzyjnego sprzętu pomiarowego. Uderzający przykład optymalnego stosunku ceny do jakości można nazwać na przykład modelem Mitutoyo 0–25. W chwili obecnej przedstawicielstwa marki działają w ponad 40 krajach na całym świecie i oferują klientom bardzo szeroki asortyment, w tym mikrometry.

Biorąc pod uwagę różnorodność modeli mikrometrów, potencjalni nabywcy często mają problem z wyborem konkretnego urządzenia pomiarowego. Oczywiście każdy stara się znaleźć najlepszą równowagę między kosztem narzędzia a jego jakością. Należy zauważyć, że koszt mikrometru zależy bezpośrednio od producenta. Nie jest tajemnicą, że wysokiej jakości produkty znanych marek będą kosztować znacznie więcej niż urządzenia oferowane przez mało znane firmy.

Kolejnym kluczowym i najważniejszym czynnikiem jest jakość materiałów, z których wykonane jest urządzenie. Zaleca się również zwrócenie szczególnej uwagi na następujące punkty:

• jakość zastosowanych oznaczeń;
• wydajność grzechotki;
• dokładność pomiarów (do weryfikacji można użyć części o znanych wymiarach liniowych).

Między innymi przy wyborze konkretnego modelu mikrometru, biorąc pod uwagę specyfikę warunków pracy, warto zwrócić uwagę na obecność w zestawie statywu, statywu i specjalnego uchwytu. W niektórych sytuacjach takie elementy konstrukcyjne mogą być niezbędne. Jednak najważniejsze parametry przy wyborze sprzętu pomiarowego będą następujące.

• Zakres pomiarowy, od którego zależą minimalne i maksymalne wymiary mierzonych obiektów.
• Dokładność wykonywanych pomiarów zależy od skoku gwintu śruby mikrometrycznej. Można go obliczyć, dzieląc skok gwintu przez liczbę działek skali. Należy pamiętać, że wskaźnik zależy od reżimu temperatury.
• Wskaźniki błędów, które są określane przez producenta i są wyświetlane w paszporcie produktu dołączonym do zestawu dostawy. Błąd różnych modeli mikrometrów może wahać się w zakresie 0,002-0,03 mm. W przypadku odchylenia od normy urządzenie należy skalibrować.

Oczywiście nie jest to pełna lista kryteriów wyboru. Jednym z ważnych punktów jest zakres mikrometru. Chodzi o to, jakiego rodzaju pomiary iz jaką częstotliwością będą wykonywane za pomocą urządzenia. Należy pamiętać, że istnieją modele uniwersalne i wysoce wyspecjalizowane, nastawione na wykonywanie konkretnych zadań. Te ostatnie mają pewne cechy konstrukcyjne.

Więcej informacji na temat prawidłowego korzystania z mikrometru można znaleźć w następnym filmie.