В основе конструкции микрометрических инструментов лежит микрометрическая пара, преобразующая вращательное движение микрометрического винта в поступательное перемещение измерительного стержня. Это перемещение для всех типов микрометров 25 мм. Точность измерений 0,01 мм. На рис. 32 показано устройство микрометрического инструмента. В скобу 1 микрометра типа МК запрессована пятка. Она неподвижна. На наружной поверхности стебля 5 нанесена линия с делениями. Внутри барабана 6 установлена гайка, в которую ввинчивается шпиндель 3, имеющий измерительную полированную плоскость на торце. При каждом полном обороте микрометрического винта барабан и винт перемещаются на 0,5 мм (шаг резьбы винта). Для отсчета долей миллиметра на барабане 6 имеется 50 делений, поэтому поворот барабана на одно деление переместит винт на 1/50 часть шага. Точность измерения микрометра равна частному от деления шага на число делений барабана, т. е. 0,5:50=0,01 мм. Для нажима на измеряемую поверхность имеется трещотка 7. При измерениях микрометр прикладывают пяткой 2 к поверхности измеряемой детали и подводят измерительный шпиндель 3 (наружная часть микрометрического винта) до контакта с измеряемой деталью с противоположной стороны, вращая винт за маховичок трещотки 7. Когда шпиндель упрется в измеряемую деталь, храповик начнет щелкать, проворачиваясь, и барабан 6 со шпинделем 3 остановятся. Вследствие этого измеряемый предмет всегда зажимается с одинаковой силой. Отсчет показаний микрометра производится так: целые деления миллиметров и половины миллиметров читают на шкалах стебля 5, а сотые доли миллиметра определяют по делениям на скосе барабана, совпадающим с линией на стебле. Например, на микрометре, показанном на рис. 32, а, стоит размер 18,05 мм. Найденный размер можно зафиксировать стопором 4.
Микрометрические нутромеры (штихмассы) применяют для точного измерения внутренних (охватывающих) размеров (см. рис. 32, б). Для измерения отверстия диаметром более 63 мм используют удлинительные стержни. Это расширяет пределы измерений до 1500 мм. Штихмасс устроен так же, как микрометр. Точность измерения также 0,01 мм. Для определения размера к показанию, прочитанному на микрометрической головке, следует прибавить размер удлинителя, примененного для данного измерения. В практике технического контроля широко применяются рычажно-механические инструменты и приборы. К этой многочисленной группе относятся рычажные микрометры, выпускаемые с ценой деления 0,002 и 0,005 мм, т. е. на порядок точнее аналогичных инструментов микрометрической группы. Рычажные микрометры дают возможность определять действительные и числовые отклонения размеров от правильных геометрических форм и обеспечивают постоянство измерительного усилия. На рис. 33 показан момент измерения валика рычажным микрометром с ценой деления 0,002 мм.
Наиболее распространенные измерительные головки, являющиеся основным видом приборов рычажно-механической группы,— индикаторы часового типа. Они предназначены для контроля технологических процессов обработки, сбора и испытания станков и машин. При этом индикаторами проводят сравнительные (относительные) измерения и проверки отклонения формы, размеров и взаимного расположения поверхностей деталей и сборочных единиц. Индикаторами измеряют отклонения расположения плоскостей деталей, а также овальность, конусообразность, бочкообразность валов и цилиндров, биение зубчатых колес, шпинделей, шкивов и других деталей типа тел вращения. Индикаторы часового типа широко используют при контроле норм точности станков. Здесь индикаторы часового типа, многооборотные индикаторы и другие незаменимы по удобству использования и точности измерений. Индикаторы часового типа изготовляют с ценой деления 0,01 мм. Циферблат 2 индикатора, имеющего предел измерения 10 мм, представляет собой шкалу со 100 делениями. Шкала указателя оборотов стрелки имеет 10 делений. Перемещение измерительного стержня 5 на 1 мм сообщает стрелке указателя оборотов поворот на одно деление (при этом стрелка индикатора, совершив полный оборот, снова займет нулевое положение). При необходимости стрелку индикатора ставят в нулевое положение, вращая циферблат за ободок 3. Стопор 1 дает возможность закрепить циферблат в любом необходимом положении. При выполнении измерений индикаторы закрепляют на специальных индикаторных стойках Р1жестких конструкциях, которые можно устанавливать на станинах станков, измерительных центров и других плоских поверхностях. Типичный случай применения индикатора часового типа на стойке с целью измерения радиального биения цилиндрической детали, закрепленной в центрах, показан на рис. 35.
Для выполнения более точных измерений применяют различные головки: рычажно-зубчатые, рычажно-зубчатые боковые, индикаторы многооборотные. Они обладают микрометрической точностью.
Приборы рычажно-оптической группы, микроскопы, проекторы являются достаточно крупными единицами метрологического оборудования. Эти средства измерений обычно расположены в измерительных лабораториях предприятий. Их используют для выборочного контроля деталей при решении спорных вопросов, выборе технологического направления, инспекционном контроле, а также для аттестации ответственных деталей станков и машин, образцов при контроле точности металлорежущих станков и т. д. Качество ответственных деталей станков и машин в большой мере зависит от шероховатости поверхностей. Рабочие поверхности деталей шпиндельной группы, столов металлорежущих станков, точных приспособлений и оснастки, режущих и зажимных инструментов должны выполняться на высшем уровне точности и чистоты. Ведь они затем передают «эстафету точности » обрабатываемым деталям. В связи с этим в машиностроении задача обеспечения заданной конструктором шероховатости поверхностей является не менее важной, чем задача обеспечения точности обработки. Да эти задачи и не разделяются. Точность обработки зависит от параметров шероховатости поверхностей, требований стандартов и технических условий.
Шероховатостью поверхности в технике называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную на некоторой условной длине. Эту длину называют базовой длиной. Моделью шероховатой поверхности может служить поверхность всем знакомой «на ощупь» грампластинки. Здесь хорошо видны и ощущаются неровности — бороздки, состоящие из выступов и впадин. Любой инструмент, обрабатывающий поверхность детали, также оставляет на ней следы в виде микронеровностей. Даже шлифованная поверхность, блестящая, как зеркало, при рассмотрении под микроскопом оказывается похожей на поверхность грампластинки. Чем меньше шероховатость поверхности, тем меньше на ней расстояние между выступами и впадинами микрорельефа. Чем точнее обработка, тем меньше должна быть шероховатость поверхности.
Для измерения шероховатости поверхности деталей машин после механической обработки на металлорежущих станках применяют различные методы; визуальное определение шероховатости путем сравнения со стандартными образцами; определение шероховатости с помощью профилометров и профилографов; с помощью оптических приборов.
В цеховых условиях наиболее распространен метод определения шероховатости путем сравнения обработанной поверхности детали с образцами-брусками с плоской или цилиндрической поверхностью длиной 30—40 мм и шириной 20 мм с параметрами шероховатости определенных значений. Стандартные образцы комплектуют в наборы. В набор входят образцы, характеризующие шероховатость поверхностей, обработанных шлифованием, точением, фрезерованием, строганием. Образцы имеют параметры шероховатости от 0,025 до 25,00 мкм. Для измерений параметра шероховатости поверхностей контактным методом используют профилометры и профилографы. Принцип действия этих приборов можно пояснить несколько примитивно, но зато очень понятно на следующей модели. Представим себе проигрыватель с диском. Включим проигрыватель в сеть, но без вращения диска. Снимем с оси звукосниматель и радиально переместим его поперек звуковых дорожек от центра к краю диска. Игла, прыгая по выступам и впадинам, передаст на акустическую систему проигрывателя прерывистый шум — чередование шорохов и ударов. Шорох — это игла «ползет» на выступ, удар — игла срывается во впадину. Записав такой шум на магнитофонную пленку, получим акустическую модель шероховатости поверхности грампластинки. Заменив иглу алмазным щупом, акустическую систему — электронной схемой, преобразующей колебания щупа по вертикали в пропорциональные электрические сигналы, а магнитофон — самопишущим прибором, регистрирующим эти сигналы в виде зубчатой линии — профилограммы, получим современный профилограф. Профилометр — прибор такого же типа, но без самозаписывающего устройства. Протяжка алмазного шума в профилометрах автоматизирована. В качестве преобразователей используют индуктивные и механотронные системы. Шероховатость определяют по стрелочным или цифровым отсчетным устройствам. В распоряжении контролеров качества машин имеется много различных измерительных приборов и средств испытаний. Более подробно узнать о них можно из литературы, приведенной на с. 154.
