Как правильно пользоваться и измерять штангенциркулем: наша точка зрения на вопрос

Как пользоваться штангенциркулем, точность инструмента

Измерения с точностью до 1 мм интуитивно понятны абсолютно всем и в особых разъяснениях абсолютно не нуждаются. Передвигая подвижную рамку вдоль штанги, зажимая (не сильно) губками деталь, мы отслеживаем на цифровой шкале штанги размер. Все хорошо, когда риска с «0» нониуса четко совпадает с любой из рисок основной шкалы. Это значит, что деталь имеет размер в целых миллиметрах. Но если риски шкалы и нониуса не совпадают, то большинство людей применит термин «больше» или «меньше». К примеру: чуть больше 30 мм для обывателя будет означать размер от 30 до 31 мм. Но пользование нониусом настолько просто, что имея штангенциркуль, продолжать пользоваться подобными величинами – моветон.

Шкала нониуса разбита таким образом, что наиболее точное совпадение ее риски с риской основной шкалы покажет точное значение после запятой в дробном значении размера детали.

Нужно учитывать класс точности инструмента, он обязательно пишется – чаще прямо на нониусе – чему равно одно его деление. Большинство самых распространенных штангенциркулей обладает способностью определять размер с точностью до 1/10 миллиметра, но есть приборы и до 2/100, на них написано 0,02. На принцип пользования нониусом это не влияет.

https://youtube.com/watch?v=Nobw6s9k4dQ

Кроме умения пользоваться нониусом, важно так же правильно пользоваться штангенциркулем во время проведения измерений, о чем детально рассказывается в следующем видео. https://www.youtube.com/embed/82yPc4p9wfs

Штангенциркули с круглой цифровой шкалой не требуют совпадения рисок, они прямо показывают на значение

Здесь важно учитывать значение деления, которое указывается на циферблате

Для этого штангеля оно составляет 0,02 мм. К плюсам такого исполнения инструмента можно отнести возможность тарирования (физической установки на «0» шкалы циферблата) при сведенных губках с фиксацией зажимным винтом – здесь он снизу циферблата. К явным же недостаткам – исключительную аккуратность в обращении. Слишком велик риск повреждения инструмента при разбивании стекла циферблата. А ведь особую бережность в обращении со штангенциркулем при проведении слесарных, токарных или фрезерных работ обеспечить практически невозможно, поэтому ШЦК все чаще снимается с производства ввиду малого спроса, хотя в домашних условиях, при бережном отношении он может многие годы служить верой и правдой.

Хотя очень недорогие (от 5,5 $) за штуку углепластиковые циферблатные штангеля все же пока удерживают этот тип инструмента на плаву.

Еще одним фактором, влияющим на уход с рынка ШЦК, стало наличие недорогих и менее прихотливых в эксплуатации ШЦЦ – цифровых или дигитальных (от digital – цифровой) штангенциркулей, в основном китайского производства.

Несколько слов о кнопках на цифровом штангенциркуле. Зеленая вверху – переключатель значений «миллиметры – дюймы». Ремарка: наличие на основной шкале (а также на подвижной рамке) верхней разметки позволяет производить измерения в дюймах, что в общем-то для нас не так уж и актуально. Левая красная кнопка снизу включает и выключает прибор. А вот правая, на наш взгляд, самая интересная кнопка, позволяющая обнулить значение в любом положении губок. Эта функция очень полезна при контроле размера большого числа однотипных деталей, когда номинальный размер выставляется изначально, фиксируется желтой кнопкой, а при замерах мы видим отклонения от него, причем в обе стороны.

Кстати, взаимная проверка точности всех перечисленных типов штангелей, в т.ч. и с разным классом точности измерений, показывает, что даже старые советские инструменты, при условии не убийственных условий эксплуатации, вполне справляются со своей задачей

Важно помнить: наиболее точным значением для наружных размеров будет наименьшее, а для внутренних – наибольшее. Все дело в том, что крайне сложно абсолютно точно позиционировать инструмент при замерах, а искажения дают именно эти неточности

И еще одно: винт фиксации подвижной рамки нужно держать в слегка поджатом состоянии, что предотвратит слишком большой ее люфт на основной штанге. И подводить к детали ее нужно без чрезмерных усилий, которые вынудят этот самый люфт конвертировать в искажение замера.

Как правильно пользоваться штангенциркулем

Штангенциркуль – высокоточный инструмент, используемый для измерения наружных и внутренних линейных размеров, глубин отверстий и пазов, разметки. Свое название этот универсальный прибор получил от линейки-штанги, которая служит основой его конструкции.

Определение показаний по нониусу

Для определения показаний штангенциркуля необходимо сложить значения его основной и вспомогательной шкалы.

1. Количество целых миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо. Указателем служит нулевой штрих нониуса.
2. Для отсчета долей миллиметра необходимо найти тот штрих нониуса, который наиболее точно совпадает с одним из штрихов основной шкалы. После этого нужно умножить порядковый номер найденного штриха нониуса (не считая нулевого) на цену деления его шкалы.

Результат измерения равен сумме двух величин: числа целых миллиметров и долей мм. Если нулевой штрих нониуса точно совпал с одним из штрихов основной шкалы, полученный размер выражается целым числом.

На рисунке выше представлены показания штангенциркуля ШЦ-1. В первом случае они составляют: 3 + 0,3 = 3,3 мм, а во втором — 36 + 0,8 = 36,8 мм.

Нониус с ценой деления 0,05 мм

Шкала прибора с ценой деления 0,05 мм представлена ниже. Для примера приведены два различных показания. Первое составляет 6 мм + 0,45 мм = 6,45 мм, второе — 1 мм + 0,65 мм = 1,65 мм.

Аналогично первому примеру необходимо найти штрихи нониуса и штанги, которые точно совпадают друг с другом. На рисунке они выделены зеленым и черным цветом соответственно.

Устройство механического штангенциркуля

Устройство двустороннего штангенциркуля с глубиномером представлено на рисунке. Пределы измерений этого инструмента составляют 0—150 мм. С его помощью можно измерять как наружные, так и внутренние размеры, глубину отверстий с точностью до 0,05 мм.

Основные элементы

1. Штанга.
2. Рамка.
3. Губки для наружных измерений.
4. Губки для внутренних измерений.
5. Линейка глубиномера.
6. Стопорный винт для фиксации рамки.
7. Шкала нониуса. Служит для отсчета долей миллиметров.
8. Шкала штанги.

Губки для внутренних измерений 4 имеют ножевидную форму. Благодаря этому размер отверстия определяется по шкале без дополнительных вычислений. Если губки штангенциркуля ступенчатые, как в устройстве ШЦ-2, то при измерении пазов и отверстий к полученным показаниям необходимо прибавлять их суммарную толщину.

Величина отсчета по нониусу у различных моделей инструмента может отличаться. Так, например, у ШЦ-1 она составляет 0,1 мм, у ШЦ-II 0,05 или 0,1 мм, а точность приборов с величиной отсчета по нониусу 0,02 мм приближается к точности микрометров.

Конструктивные отличия в устройстве штангенциркулей могут быть выражены в форме подвижной рамки, пределах измерений, например: 0–125 мм, 0–500 мм, 500–1600 мм, 800–2000 мм и т.д.

Точность измерений зависит от различных факторов: величины отсчета по нониусу, навыков работы, исправного состояния инструмента.

Порядок проведения измерений, проверка исправности

Перед работой проверяют техническое состояние штангенциркуля и при необходимости настраивают его. Если прибор имеет перекошенные губки, пользоваться им нельзя. Не допускаются также забоины, коррозия и царапины на рабочих поверхностях. Необходимо, чтобы торцы штанги и линейки-глубиномера при совмещенных губках совпадали. Шкала инструмента должна быть чистой, хорошо читаемой.

Измерение

• Губки штангенциркуля плотно с небольшим усилием, без зазоров и перекосов прижимают к детали. 
• Определяя величину наружного диаметра цилиндра (вала, болта и т. д.), следят за тем, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна его оси.
• При измерении цилиндрических отверстий губки штангенциркуля располагают в диаметрально противоположных точках, которые можно найти, ориентируясь по максимальным показаниям шкалы. При этом плоскость рамки должна проходить через ось отверстия, т.е. не допускается измерение по хорде или под углом к оси.
• Чтобы измерить глубину отверстия, штангу устанавливают у его края перпендикулярно поверхности детали. Линейку глубиномера выдвигают до упора в дно при помощи подвижной рамки.
• Полученный размер фиксируют стопорным винтом и определяют показания.

Работая со штангенциркулем, следят за плавностью хода рамки. Она должна плотно, без покачивания сидеть на штанге, при этом передвигаться без рывков умеренным усилием, которое регулируется стопорным винтом.

Необходимо, чтобы при совмещенных губках нулевой штрих нониуса совпадал с нулевым штрихом штанги.

В противном случае требуется переустановка нониуса, для чего ослабляют его винты крепления к рамке, совмещают штрихи и вновь закрепляют винты.

Спиральный нониус

Спиральный нониус имеет подвижную и неподвижную окулярные сетки ( фиг. На неподвижной сетке нанесены: указатель 1, две параллельные риски 2 и шкала J с ценой деления is — 0 1 мм.
 

Спиральные нониусы используются во многих приборах, например: длиномерах, компараторах, измерительных микроскопах, измерительных машинах.
 

Спиральный нониус ( рис. 6.11 6) состоит из окуляра О К и двух стеклянных пластинок, установленных одна над другой. На неподвижной пластинке 1 нанесена шкала 2, имеющая десять штрихов с ценой деления 0 1 мм, расположенная в поле зрения окуляра. На пластинке 5 нанесена двумя эквидистантными линиями спираль Архимеда 3 и круговая шкала 4, разделенная на 100 делений. Одному обороту пластинки 5 ( см. рис. 6.11 6), т.е. 100 делениям ее круговой шкалы, соответствует поступательное перемещение точки спирали вдоль радиальной прямой, равное одному шагу спирали.
 

Спиральный нониус ( рис. 46, б) состоит из окуляра и двух пластинок, установленных одна над другой. На неподвижной пластинке / нанесена шкала 2, состоящая из десяти штрихов с ценой деления 0 1 мм; эта шкала расположена полностью в поле зрения окуляра. На пластинке 3 нанесена двумя эквидистантными линиями спираль Архимеда 4 и круговая шкала 5, разделенная на 100 делений.
 

Описание спирального нониуса и пример заимствованы с переработкой — ИЗ СЩ.
 

Одна пластинка спирального нониуса ( рис. 293) подвижна, а другая — неподвижна. На неподвижной пластинке нанесены указатель 6, две параллельные риски 2 и шкала 3 с ценой деления 0 1 мм.
 

Отсчет по спиральному нониусу равен

Микроскопы со спиральными нониусами или другими устройствами для отсчета по стеклянным шкалам применяют во многих оптико-механических приборах: длиномерах, измерительных машинах, в различных типах измерительных микроскопов и многих других приборах.
 

Шкалы окулярного микрометра со спиральным нониусом: a неподвижная.
 

Как устроен микроскоп со спиральным нониусом.
 

Обрамляя это деление двойной линией спирального нониуса, наблюдатель определяет угловое несовпадение деления с оптической осью микроскопа. Таким образом, определяется точно угловое положение лимба ( и, следовательно, управляемого органа) относительно оптической оси микроскопа. Этот способ вполне удовлетворителен по точности и имеет большой диапазон измерения, но конструктивно трудно увязывается в схему контрольно-сборочного стенда.
 

Рассмотрим более подробно устройства отсчетного микроскопа со спиральным нониусом. Стеклянная шкала /, расположенная в предметной плоскости микроскопа, освещается с помощью осветителя, состоящего из лампы 7 и. В этой же плоскости расположены стеклянные пластинки 4 и 3 со спиральным нониусом.
 

Для того чтобы прочесть отсчет, надо поворачивать спиральный нониус, вращая маховичок ( см. рис. 174), до тех пор, пока бнссектор архимедовых спиралей займет симметричное положение относительно изображения штриха лимба. Одновременно будет поворачиваться и круговая шкала, видимая внизу поля зрения. На шкале нанесены 100 делений с цифрами около каждого десятого, соответствующего единицам минут. За один оборот шкалы виток спирали переместится на один шаг, равный интервалу прямолинейной шкалы.
 

Почему возникают ошибки при измерениях

Наиболее распространенные ошибки, снижающие точность результатов измерений исправным инструментом:

• Чрезмерное давление на рамку вызывает перекос относительно штанги. Такой же эффект получается, если при измерении нижними губками сводить штангенциркуль за верхние.
• Установка губок на галтели, фаски и скругления.
• Перекосы при позиционировании.
• Нарушение калибровки инструмента.

Первые три ошибки чаще всего возникают от недостатка опыта, и уходят с практикой. Последнюю нужно предотвратить на этапе подготовки к измерениям. Проще всего выставить «0» на электронном штангенциркуле: для этого там предусмотрена кнопка (на рис. 6 кнопка «ZERO»). Часовой индикатор обнуляется вращением винта, расположенного в его нижней части. Чтобы откалибровать нониус, отпускают винты крепления к рамке, передвигают его в нужное положение и снова фиксируют.

Деформации элементов штангенциркуля и износ мерительных поверхностей делают инструмент непригодным к использованию. Для снижения количества брака на производстве штангенциркули проходят периодическую поверку в метрологических службах. Для проверки точности инструмента и приобретения навыков в бытовых условиях можно измерять детали, размеры которых заранее известны: например, хвостовики сверл или кольца подшипников.

Считывание результатов

По нониусной шкале

Количество целых миллиметров отсчитывается от нулевого деления на рейке до нулевого деления нониуса. Если они не совпадают, то размер содержит доли миллиметра, соответствующие точности инструмента. Чтобы определить их, необходимо на нониусе отсчитать от нуля до штриха, совпадающего с риской на штанге, а затем умножить их количество на цену деления.

На рисунке 4 показаны размеры: а – 0.4 мм, б – 6.9 мм, в – 34.3 мм. Цена деления нониуса 0.1 мм

По часовому индикатору

Количество целых миллиметров отсчитывают на штанге от нуля до последней риски, не скрытой под рамкой. Доли определяют по индикатору: номер деления, на котором остановилась стрелка, умножают на его цену.

На рисунке 5 показан размер 30.25 мм. Цена деления индикатора 0.01 мм.

По цифровому табло

Здесь считать не нужно, размер отображается на дисплее.

Для определения внутреннего размера, снятого инструментом с радиусными мерительными поверхностями (нижние губки на рис. 3), к показаниям на шкале добавляют их толщину, которая указана на неподвижной губке. Чтобы посчитать наружный размер, снятый штангенциркулем с резцами (рис. 2), их толщину отнимают от показаний на шкале.

Устройство

Если взглянуть на фото штангенциркуля, то станет очевидным, что основные элементы устройства типичны для любого его вида:

• Линейка – штанга
• Губки для измерения внешней и внутренней части детали
• Глубиномер – дополнительная опция позволяет измерить глубину отверстий и пазов
• Нониус – дополнительная подвижная шкала, позволяющая измерить с точностью до десятых долей миллиметра (до 0,05 мм, большая точность уже не имеет смысла, так как человеческий глаз не разберет результат замера)
• Винт для фиксации замера

Длина штанги прибора 15 см, но есть и специфичные модели с более длинной линейкой.

Основные виды

Существует 3 вида этих инструментов, а также 8 типоразмеров. Но это только согласно отечественным ГОСТам и нормативным документам. Мерительный инструмент делится по типу индикатора, с которого снимаются цифры размеров. Существуют нониусные модели, циферблатный штангенциркуль, а также цифровые решения.

Каждый вид также разделяется на подвиды в зависимости от того, какова конструкция основной линейки, а также ее длина. Кроме этого, можно классифицировать инструмент и по материалам, из которых изготавливается та или иная модель. Так, из твердых сплавов изготавливают ШЦТ-1. Виды штангенциркулей различают и по типу губок и наличию дополнительных приспособлений. Например, ШЦ-1 и ШЦ-3 различают по расположению измерительных губок. В первом случае они расположены с двух сторон, а во втором – только с одной. Устройство штангенциркуля ШЦ-2 немного отличается от предыдущего элемента. В инструменте имеется особая рамка с микрометрической подачей. Она делает проще работы по разметке в том случае, если замеры будут переноситься на другие плоскости.

Что это такое?

Название инструмента происходит от немецкого Stangenzirkel. Измерительный прибор считается универсальным, относится к группе штангенинструментов – то есть приборов для замеров, основанных на использовании измерительной штанги (массивной рейки с делениями). К этой группе также относят штангенрейсмусы, штангенглубиномеры и прочие.

Сам инструмент имеет три разновидности – ШЦ-1 (двусторонний штангенциркуль с глубиномером), ШЦ-2 (двусторонний) и ШЦ-3 (односторонний).

Как понятно из определений и рисунка, первая разновидность имеет возможность замеров внешних и внутренних размеров, а также глубины отверстий.

Вторая – только внешних и внутренних размеров.

Третья – только внешних размеров.

Есть также разновидность одностороннего штангенциркуля с твердосплавными губками, так называемый Т-1.

Качество изготовления и точность приборов нормируются ГОСТ 166-89. При этом, согласно стандарту, жестко нормируется точность прибора – шаг дискретности, цена деления шкалы или нониуса.

История штангенциркуля

Деревянные штангенциркули использовались уже в начале XVII века.

Например, металлические штангенциркули 18 века с крупной шкалой делений. Первые настоящие штангенциркули с нониусом появились только в конце XVIII века в Лондоне

Самый старый из них относится к началу – середине 19 века.

Приблизительно с середины 19 века штангенциркули начали выпускать в промышленных объёмах и устанавливать на них нониус для повышения точности измерений. Штангенциркули практически не изменялись по своей сути, а отличались друг от друга только способом и временем изготовления.

Столь древний измерительный прибор, конструкция которого практически не претерпела каких-либо существенных изменений за все эти века, служит эталоном технического совершенства и заслуживает максимум почтения пред гением человеческой мысли. Вряд ли можно подсчитать, сколько экземпляров штангенциркуля находится сейчас в употреблении.

В немецком языке штангенциркулем (Stangenzirkel) называется циркуль для начертания окружностей и дуг больших радиусов. По-немецки штангенциркуль называется Messschieber или Schieblehre — соответственно, «раздвижной измеритель» или «раздвижная линейка».

Разновидность штангенциркуля, оснащённая глубиномером на профессиональном сленге называется «Колумбус» или «Колумбик». Это название произошло от «Columbus» — производителя измерительного инструмента, такой штангенциркуль массово поставлялся в СССР под этой маркой.

В авиационной промышленности такие штангенциркули назывались «Маузер», по причине того что штангенциркули повышенного качества поставлялись в СССР .

Следует отметить, что современный штангенциркуль – это лишь усовершенствованный, в соответствие с новыми технологиями,

аналог того самого первого инструмента конца восемнадцатого века.

Нониус был изобретен Португальским математиком Педру Нунишем.

В то время, он работал над изобретением навигационного прибора, однако принцип, выработанный при этом, основанный на том, что человеческий глаз точнее определяет совпадение делений на шкалах, нежели относительное положение одного деления между двумя другими, лег в основу нониуса, названного в его честь.

Современную конструкцию шкалы нониуса придумал французский математик Пьер Вернье в 1631 году, поэтому, в честь него, нониус также называют «верньер».

Интересным является тот факт, что в немецком языке словом Stangenzirkel называют циркуль, применяемый для начертания окружностей и дуг больших радиусов. По-немецки, штангенциркуль называется Messschieber («раздвижной измеритель») или Schieblehre («раздвижная рейка»).

рис. =Штангенциркуль без нониуса. Германия, XIX век.=

В СССР, на профессиональном сленге разновидности штангенциркулей, массово поставляемые под марками «Columbus» и «MAUSER», приобрели соответствующие нарицательные имена.

Таким образом, «Колумбус» или «Колумбик» — это разновидность штангенциркуля, оснащенная глубиномером, а «Маузер» — штангенциркуль повышенного качества для авиационной промышленности.

Штангенциркуль — Википедия. Что такое Штангенциркуль

Штангенци́ркуль (от нем. Stangenzirkel) — универсальный инструмент, предназначенный для высокоточных измерений наружных и внутренних размеров, а также глубин отверстий.

Штангенциркуль — один из самых распространённых инструментов измерения благодаря простой конструкции, удобству в обращении и быстроте в работе.

Устройство

Штангенциркуль, как и другие штангенинструменты (штангенрейсмас, штангенглубиномер), имеет измерительную штангу (отсюда и название этой группы) с основной шкалой и нониус — вспомогательную шкалу для отсчёта долей делений. Точность его измерения — десятые/сотые (у разных видов) доли миллиметра. Точность шкалы с нониусом рассчитывается по формуле: цена деления основной шкалы разделить на количество штрихов нониуса.

На некоторых экземплярах штангенциркуля возможно также присутствие в верхней части подвижной рамки шкалы, измеряющей расстояние в дюймах. Нониус такого штангенциркуля дает отсчет в 128-х долях дюйма.

Снятие показаний

Измерения штангенциркулем

По способу снятия показаний штангенциркули делятся на:

• нониусные,
• циферблатные — оснащены циферблатом для удобства и быстроты снятия показаний,
• цифровые — с цифровой индикацией для безошибочного считывания.

Порядок отсчёта показаний штангенциркуля по шкалам штанги и нониуса:

• считают число целых миллиметров, для этого находят на шкале штанги штрих, ближайший слева к нулевому штриху нониуса, и запоминают его числовое значение;
• считают доли миллиметра, для этого на шкале нониуса находят штрих, ближайший к нулевому делению и совпадающий со штрихом шкалы штанги, и плюсуют его порядковый номер и цену деления нониуса (цена деления нониуса рассчитывается по формуле: цена деления основной шкалы разделить на количество штрихов нониуса), у наиболее распространенных штангенциркулей шц-1 цена деления нониуса 0.1мм .
• подсчитывают полную величину показания штангенциркуля, для этого складывают отсчет по основной шкале (число целых миллиметров) и отсчет по шкале нониуса (долей миллиметра).

Виды штангенциркулей

Штангенциркули по ГОСТ 166-89:

• ШЦ-I — штангенциркуль с двусторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров и с линейкой для измерения глубин.
• ШЦК — (штангенциркуль с круговой шкалой). В выемке штанги размещена рейка, с которой сцеплена шестерёнка головки, поэтому показания штангенциркуля, отвечающие положению губок, читают по шкале штанги и круговой шкале головки по положению стрелки. Это значительно проще, быстрее и менее утомительно для исполнителя, чем чтение отсчёта по нониусу;
• ШЦТ-I — с односторонним расположением губок, оснащённых твёрдым сплавом для измерения наружных размеров и глубин в условиях повышенного абразивного изнашивания.
• ШЦ-II — с двусторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров и для разметки. Для облегчения последней оснащён рамкой микрометрической подачи.
• ШЦ-III — с односторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров.
• ШЦЦ — с цифровой индикацией (электронный).

Уход

В условиях активной работы со штангенциркулем рекомендуется протирать его салфеткой, смоченной в водно-щелочном растворе, затем вытирать насухо, а по окончании работ — укладывать в чехол. Желательно не допускать при эксплуатации грубых ударов или падения инструмента во избежание изгибов штанги, а также царапин на измерительных поверхностях или их трения об измеряемую деталь.

Порядок поверки штангенциркулей определён ГОСТ 8.113-85.

Цифровой штангенциркуль как он меряет

Теперь надо разобраться, как пользоваться цифровым штангенциркулем. Сразу надо отметить, что электронные устройства можно разделить на два типа — дорогие и дешевые. Дешевые аналоги качественных цифровых приборов имеют еще меньшую точность, чем аналоговые механические штангели. Если выбирать между дешевыми устройствами цифрового типа и механическими, то естественно лучше отдать предпочтение последним. Пользоваться цифровыми устройствами очень легко, для чего необходимо выполнить следующие действия:

1. Развести губки и приложить к измеряемой детали
2. Зафиксировать зажимной винт
3. Считать показания на дисплее. При этом стоит учитывать, что приборы показывают значения в миллиметрах и дюймах, поэтому переключаясь между режимами, можно получить соответствующие значения
4. Готовые данные отображаются на дисплее, причем со значением до сотых долей миллиметров

На цифровых устройствах имеется также шкала нониуса, что позволяет выполнять измерения прибором, например, когда разряжаются батарейки. На приборе имеется кнопка включения и выключения дисплея. Если не отключить дисплей, то через 5 минут происходит его автоматическое отключение с целью экономии энергии аккумулятора.