Микрометр¶

Микрометр — это измерительный инструмент, предназначенный для высокоточных линейных измерений, как правило, с ценой деления 0,01 мм (10 мкм) или 0,001 мм (1 мкм). Относится к классу механических контактных средств измерений, принцип действия которых основан на преобразовании малых угловых перемещений точного винта в осевые перемещения измерительного стержня. Микрометры используются в машиностроении, приборостроении, металлообработке и других отраслях для контроля размеров деталей с высокой точностью.

¶Устройство и принцип действия

Основными элементами любого механического микрометра являются:

• Скоба — жёсткая П-образная деталь, обеспечивающая постоянное расстояние между пяткой и измерительным стержнем.
• Пятка — неподвижный измерительный контакт, закреплённый на скобе.
• Микрометрический винт — точный винт с резьбой, шаг которой обычно составляет 0,5 мм. При повороте на один оборот винт перемещается на 0,5 мм.
• Измерительный стержень — подвижный контакт, соединённый с микрометрическим винтом.
• Стебель — неподвижная цилиндрическая часть с продольной шкалой (основная шкала). На стебле нанесены деления через 0,5 мм (половина шага винта).
• Барабан — вращающаяся часть, соединённая с винтом. На его скошенном торце нанесена круговая шкала, как правило, с 50 делениями. Поскольку за один оборот стержень проходит 0,5 мм, одно деление барабана соответствует 0,5 мм / 50 = 0,01 мм.
• Трещотка (фрикционная головка) — устройство на конце барабана, обеспечивающее постоянное измерительное усилие. При превышении заданного усилия трещотка начинает проскальзывать, издавая характерный треск, что предотвращает деформацию детали или повреждение инструмента.
• Стопор — винт или рычаг для фиксации измерительного стержня в заданном положении.

Принцип измерения заключается в помещении детали между пяткой и стержнем. Вращая барабан (через трещотку), стержень перемещается до соприкосновения с деталью. Отсчёт показаний производится по двум шкалам: целые миллиметры и половины миллиметра отсчитываются по шкале на стебле, а сотые доли миллиметра — по круговой шкале барабана.

¶Классификация микрометров

Микрометры классифицируются по нескольким признакам:

¶По назначению и конструктивным особенностям

• Гладкие микрометры (МК) — наиболее распространённый тип для измерения наружных размеров. Имеют диапазоны измерений: 0–25 мм, 25–50 мм, 50–75 мм и т. д. до 1000 мм и более.
• Микрометры для измерения листов и лент (МЛ) — оснащены сферической пяткой и плоским стержнем, что позволяет измерять толщину тонких материалов.
• Микрометры для измерения труб (МТ) — имеют сменные или регулируемые пятки для измерения толщины стенок труб.
• Микрометры рычажные (МР) — оснащены рычажным отсчётным устройством (индикатором часового типа) для повышения точности и удобства контроля.
• Микрометры с цифровым отсчётом (МЦ) — электронные модели, отображающие результат на жидкокристаллическом дисплее. Часто имеют интерфейсы для передачи данных на компьютер.
• Микрометры для внутренних измерений (нутромеры микрометрические) — предназначены для измерения диаметров отверстий и пазов.
• Микрометры для измерения глубины (глубиномеры микрометрические) — используются для измерения глубины пазов, отверстий, уступов.
• Микрометры резьбовые (МЗ) — имеют конические или призматические вставки для измерения среднего диаметра резьбы.
• Микрометры зубомерные (МЗМ) — оснащены специальными наконечниками для измерения толщины зубьев шестерён.
• Микрометры призматические (МП) — имеют призматическую пятку для измерения наружных диаметров многолезвийного инструмента (свёрл, фрез).

¶По точности

Согласно ГОСТ 6507-90, микрометры выпускаются двух классов точности:

• 1-й класс — основная погрешность не превышает ±4 мкм (для диапазона 0–25 мм).
• 2-й класс — основная погрешность не превышает ±8 мкм (для диапазона 0–25 мм).

¶По диапазону измерений

Стандартные диапазоны: 0–25, 25–50, 50–75, 75–100, 100–125, 125–150, 150–175, 175–200, 200–225, 225–250, 250–275, 275–300, 300–400, 400–500, 500–600, 600–700, 700–800, 800–900, 900–1000 мм.

¶История развития

Прообраз современного микрометра был создан в середине XVII века английским астрономом и физиком Робертом Гуком. Он использовал точный винт для измерения угловых расстояний в телескопе. В 1772 году английский механик Джеймс Уатт применил винтовую передачу для измерения линейных размеров в своей паровой машине.

Первый серийный микрометр, близкий к современному, был разработан французским инженером Жаном-Лораном Пальмером в 1848 году. Его инструмент, получивший название «пальмер» (или «пальмеровский микрометр»), имел скобу, микрометрический винт и шкалу. В 1867 году американская компания Brown & Sharpe (Браун энд Шарп) начала массовое производство микрометров по патенту Пальмера, что сделало инструмент доступным для промышленности. В России микрометры начали выпускаться в конце XIX века, а с 1930-х годов их производство было налажено на инструментальных заводах (например, на Челябинском инструментальном заводе).

¶Применение

Микрометры являются основным инструментом контроля точности в машиностроении. Они применяются для:

• Измерения диаметров валов, осей, штоков.
• Измерения толщины стенок, листов, лент.
• Контроля размеров деталей после токарной, фрезерной, шлифовальной обработки.
• Проверки износа деталей (например, коленчатых валов, цилиндров).
• Измерения глубины пазов и уступов (глубиномеры).
• Измерения внутренних диаметров (нутромеры).

¶Поверка и калибровка

Для обеспечения точности измерений микрометры подлежат периодической поверке. Согласно российским нормам, межповерочный интервал для микрометров обычно составляет 1 год. Поверка включает:

• Визуальный осмотр (отсутствие коррозии, забоин, загрязнений).
• Проверку плавности хода микрометрического винта.
• Проверку параллельности измерительных поверхностей.
• Определение погрешности с помощью концевых мер длины (плиток).

Электронные цифровые микрометры дополнительно проверяются на точность считывания и работу дисплея. В процессе эксплуатации рекомендуется проводить калибровку по эталонным мерам (например, по установочной мере, входящей в комплект микрометра).

¶Интересные факты

• Название «микрометр» происходит от греческих слов μικρός (малый) и μέτρον (мера), что отражает его способность измерять малые величины.
• Микрометры с ценой деления 0,001 мм (1 мкм) называются микрометрами повышенной точности и используются в лабораторных условиях.
• В англоязычных странах микрометр часто называют «микрометр-калибр» (micrometer caliper) или просто «мик» (mic).
• Современные цифровые микрометры могут иметь память на несколько сотен измерений, статистическую обработку и беспроводную передачу данных.
• В некоторых конструкциях для измерения размеров до 0,1 мкм используются лазерные интерферометрические микрометры, однако это уже отдельный класс приборов.

¶Источники

• ГОСТ 6507-90 «Микрометры. Технические условия».
• ГОСТ 8.051-81 «ГСИ. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм».
• Справочник технолога-машиностроителя. Том 1 / Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 2001.
• Бурдун Г. Д., Марков Б. Н. Основы метрологии. — М.: Издательство стандартов, 1985.
• История измерительной техники / Под ред. В. А. Шполянского. — М.: Наука, 1990.