Штангенциркуль: виды, устройство, погрешность и выбор

В большинстве случаев для создания высокоточности измерительных инструментов используются углеродистая и нержавеющая стали, а также различные низколегированные инструменты марки 9ХС и ХВГ.

Штангенциркуль – виды, устройство, погрешность и выбор

Штангенциркуль – это один из ключевых инструментов в метрологии, который служит для измерения длины, ширины и глубины различных объектов. Его применение охватывает множество сфер, включая машиностроение, металлургию, строительство и многие другие области.

Главным элементом штангенциркуля является измерительная плашка или челюсть, на которой имеется шкала с делениями. Эти шкалы разрабатываются с высокой степенью точности, что обеспечивает надежность измерений.

Существует несколько типов штангенциркулей, которые различаются по конструкции и цели применения. К примеру, имеются штангенциркули с фиксированной шкалой, штангенциркули с подвижной шкалой, микрометрические штангенциркули и многие другие.

Ключевым параметром штангенциркуля является его погрешность, которая устанавливает допустимые отклонения в измерениях и зависит от класса точности инструмента. Например, штангенциркули I класса точности демонстрируют погрешность измерений около 0,05 мм, в то время как штангенциркули III класса точности имеют погрешность около 0,2 мм.

При выборе штангенциркуля необходимо учитывать специфику и требования конкретной задачи. Важно обращать внимание на вид измерений, степень точности, размеры и особенности оцениваемых объектов, а также предполагаемую интенсивность использования инструмента.

Виды и устройство штангенциркуля

Существует несколько типов штангенциркулей, каждый из которых предназначен для выполнения конкретных измерений:

• Простой штангенциркуль – предназначен для измерений внешних размеров объектов. Он состоит из двух подвижных штанг, которые можно закрепить за рассматриваемым предметом и перемещать до тех пор, пока они не присоединятся к нему. Затем можно считывать измерение на шкале и нониусе.
• Внутренний штангенциркуль – позволяет измерять внутренние размеры отверстий или канавок. Он включает перемещающиеся штанги с губками, которые можно подвести к стенкам отверстия и зафиксировать.
• Глубиномер – это разновидность штангенциркуля, используемая для измерения глубины различных отверстий или шероховатости поверхности. Он имеет регистрируемую штангу, которая может быть установлена на нужной глубине.

Что это такое?

Появление штангенциркуля связано с промышленной революцией XVIII-XIX веков, когда происходила механизация ручного труда и индустриализация. Однако прототип современного измерительного инструмента, который получил широкое распространение в машиностроении, появился два века ранее, в середине XVI века. В тогдашних токарных мастерских начали использовать линейки, изготовленные из дерева и оснащенные подвижными губками.

В последствии, в 1631 году, математик П. Верньер усовершенствовал этот инструмент, добавив дополнительную измерительную шкалу, что позволило проводить более точные замеры с минимальными погрешностями. Современный штангенциркуль сохраняет многие из этих первоначальных черт и иногда в профессиональной сфере носит название «колумбик».

Термин «колумбик» появился в советский период, когда ведущим производителем и поставщиком измерительной техники на внутренний рынок была компания под названием Колумбус.

На сегодняшний день штангенциркуль используется для выполнения высокоточных измерений как внутренних, так и внешних размерностей объектов. Он также позволяет определить глубину различных отверстий, ступеней и криволинейных элементов. Этот инструмент незаменим для измерений внешних и внутренних диаметров круглых и цилиндрических деталей, таких как болты и гайки, и для определения параметров канавок, углублений и щелей. Принцип действия колумбика основан на измерении через движение специальной рамки, свободно передвигающейся по штанге с нанесенной на неё шкалой.

Из чего состоит?

Штангенциркуль имеет простое устройство, выглядело незатейливо и состоит из нескольких ключевых компонентов.

• Линейка-штанга с нанесенной шкалой – это основной элемент конструкции, который определяет максимальную величину измерений. Чем большая длина штанги, тем шире диапазон возможных измерений.
• Измерительная рамка – подвижная часть инструмента, которая может легко перемещаться вдоль главной штанги. Она оснащена специальной шкалой – нониусом с шагом 0,1 мм, благодаря чему возможны точные измерения до доли миллиметра. Внутри рамки находятся фиксирующий винт и пружина, которые обеспечивают надежное прижатие рамки к штанге, предотвращая её перекос при движении. В некоторых моделях нониус может заменять циферблат или небольшой цифровой дисплей, в зависимости от конструкции штангенциркуля.
• Губки – важные элементы устройства, которые могут быть как подвижными, так и неподвижными. Подвижные губки расположены в конструкции подвижной рамки, в то время как неподвижные находятся на штанге и не меняют положение. Подвижные и неподвижные губки располагаются друг напротив друга, плотно сжимаясь при настощении рамки. Важно, чтобы нулевые отметки шкалы штанги и нониуса совпадали. По функциональному предназначению губки делятся на односторонние (для измерения внешних размеров) и двусторонние (для внутренних замеров также).
• Выдвижная планка – это конструктивная часть измерительной рамки, предназначенная для измерения глубин отверстий и канавок.

Обоснование выбора материалов, из которых производят штангенциркуль, является важной темой в этом контексте.

В большинстве случаев для производства особо точных измерительных инструментов используют углеродистую и нержавеющую стали, а также низколегированные инструментальные сорта марки 9ХС и ХВГ.

Современные штангенциркули также могут производиться с применением легких и прочных композитных материалов, созданных на основе углеродных волокон и полимерных смол, а также использование пластиковых компонентов в конструкции.

Устройство, характеристики и свойства

Классический штангенциркуль включает следующие компоненты:

• Штанга, где расположена размеченная шкала. Длина штанги определяет максимальный объем измеряемых размеров.
• Рамка для измерений. Это подвижный элемент устройства, который перемещается вдоль штанги с легкостью.
• Неподвижная губка. Эта часть штанги обеспечивает контакт с измеряемым объектом.
• Подвижная губка. Статически прикреплена к штанге и служит для непосредственного измерения.
• Выдвижная планка. Предназначена для получения данных о глубине измеряемого элемента.

Примечание: На измерительной рамке имеется шкала, показывающая значения вплоть до долей миллиметра. Внутри установлен винт с пружиной, который обеспечивает плотное прижатие рамки к основанию. Это уменьшает вероятность погрешности из-за возможного перекоса подвижной части относительно неподвижной.

Для проведения внутренних замеров рекомендуется использовать прибор, имеющий губки с обеих сторон. Они, как правило, небольших размеров и размещены аналогично простым приборам. Рабочие поверхности губок играют важнейшую роль в процессе измерений и должны быть изготовлены из прочных материалов.

Материал

Изготовление штангенциркуля производится из металлических сплавов, содержащих углеродистую и нержавеющую сталь. Возможны варианты используются и других материалов, обладающих аналогичными свойствами, чтобы обеспечить устойчивость к коррозии. В некоторых случаях для их создания могут применять композитные смолы или углеродные волокна.

Размеры

Стандартные размеры штангенциркулей могут быть следующими:

• длина губок от 30 до 300 мм для внешних измерений;
• длина губок от 5 до 20 мм для внутренних измерений;
• измерительный диапазон обычно составляет менее 2 метров;
• длина нониуса может варьироваться от 10 до 40 мм;
• в зависимости от материалов и размеров вес штангенциркулей колеблется от 0,3 до 9 кг.

Важно: При выборе конкретной модели следует обращать внимание на размеры и характеристики инструмента, чтобы гарантировать эффективное выполнение требуемых работ. Слишком тяжелое устройство может помешать проведению простых измерений, а для профессионального использования стоит обратить внимание на большие модели с высокой точностью.

ГОСТ

Все штангенциркули должны пройти стандартные процедуры поверки и выпускаться в строгом соответствии с установленной документацией. Ключевыми для контроля являются ГОСТ 166-89, отвечающий за технические условия, и ГОСТ 8.113-85, описывающий процесс проведения поверочных действий.

Точность

Штангенциркули бывают нескольких классов точности, среди которых:

1. Первый класс – с погрешностью около 0,05 мм.
2. Второй класс – погрешность составляет 0,1 мм.

Для выполнения высокоточных измерений следует использовать другие инструменты, например, микрометры. Диаметр измеряемого объекта зависит и определяется классом точности прибора. Необходимо четко определить объем предстоящих измерений. Следует использовать многофункциональные инструменты, если планируется выполнение сложных измерений.

Поверка

При интенсивной эксплуатации измерительный прибор может потерять свою точность. Это может происходить из-за деформации отдельных деталей, износа инструмента или наличия загрязнений. Необходимо регулярно проверять штангенциркуль на наличие грязи, смазки, металлических опилок и других посторонних веществ. Для достижения максимальной точности необходимо проводить поверку в специализированных сервисных центрах, которые осуществляют настройку и ремонт таких инструментов. Результатом поверки будет выданное свидетельство.

Виды штангенциркулей и их цена

Существует три основных типа штангенциркулей: аналоговый, стрелочный и цифровой.

Аналоговый

Отчет осуществляется при помощи нониуса, и такой штангенциркуль часто называется нониусным. Его стоимость варьируется примерно в пределах 400 рублей.

Стрелочный

Этот тип является простым в использовании, так как не требует дополнительных вычислений. Результаты замеров отображаются автоматически на круглом циферблате. Цена стрелочного прибора крутится вокруг 1700 рублей.

Цифровой

Цифровой штангенциркуль оснащен компактным дисплеем, отображающим замеры в цифровом формате. Он считается самым точным инструментом для измерения различных объектов. Цифровые штангенциркули также называют электронными. Наиболее простые модели можно приобрести примерно за 700 рублей.

Устройство штангенциркуля

По основной линейке-штанге 6 (рис. 2) с неподвижными губками 1 перемещается рамка 5 с подвижными измерительными губками 2. На основной линейке намечены деления в миллиметрах, а на подвижной рамке 5 установлен нониус 3.
В некоторых конструкциях штангенциркуля предусмотрено микрометрическое устройство, состоящее из хомутика, зажима и гайки микрометрической подачи, для плавного перемещения рамки 5 по линейке-штанге 6. На подвижной рамке 5 расположен стопорный винт 4.

Наружные размеры можно измерять как верхними губками, так и нижними. Для измерения внутренних размеров предназначены исключительно нижние губки, тогда как верхние губки используются для разметки.
Некоторые конструкции штангенциркулей дополнительно оснащены глубиномером — узкой линейкой (щупом), конец которой прикреплен к рамке. Глубиномер (7) помещен в продольном пазу обратной стороны штанги, где не нанесена шкала.

Штангенглубиномеры

Назначение штангенглубиномеров, логично исходя из наименования, заключается в измерении глубины углублений, пазов и отверстий. С помощью глубиномеров также можно определять высоту различных уступов на изделии.

Штангенглубиномеры (см. рис.3) концептуально не отличаются от штангенциркулей. По сути, это штангенциркуль, конструктивно оптимизированный для удобных линейных измерений внутри малодоступных деталей. Рабочие поверхности штангенглубиномеров это торцевой участок штанги и база для измерений на нижней поверхности основания.

Как и все штангенинструменты, штангенглубиномеры производятся с отсчетом по штриховой шкале (оснащенные нониусом), с отсчетом по циферблату и с цифровым отсчетом.

Надежные производители

Выбор штангенциркуля не должен основываться исключительно на характеристиках устройства. Также важно учитывать репутацию производителя. Ведь качество производимых деталей напрямую зависит от точности замеров, полученных с использованием инструмента. Если устройство не способно гарантировать необходимые параметры, деталь может оказаться бракованной и не подходить для использования.

Изготовлением этих инструментов занимаются как российские, так и зарубежные производители. К брендам, заслуживающим доверия, относятся:

Помимо упомянутых компаний, существуют и другие бренды, производящие штангенциркули. К таким относятся японская компания Mitutoyo, немецкий производитель Mahr и множественные другие фирмы. Все эти компании создают качественные приборы, которые могут использоваться и в домашних условиях, и в мастерских, а также в промышленных цехах.

Примеры качественных штангенциркулей

На рынке предлагается надежное оборудование в любой ценовой категории. Главное, чтобы оно соответствовало вашим требованиям и задачам. Рассмотрим как дешевые, так и более дорогие модели штангенциркулей.

Дешевые модели

В данной категории можно выделить:

1. ШЦ-1-150 от производителя Стизсо со шкалой 150 мм и делением 0,1 мм. Это моноблок, покрытый твердосплавным слоем, позволяющим выполнять замеры наружных размеров деталей и глубины выемок.
2. Штангенциркуль фирмы Калибронс с пределом измерений 200 мм и разрешающей способностью 0,05 мм. Данный инструмент является более точным по сравнению с предыдущим.
3. ШЦЦ-1-150 – электронное устройство с диапазоном измерений 150 мм и делением 0,01 мм.

Средняя ценовая группа

Куб локацию в среднем сегменте занимают:

1. ШЦ-1-250 от компании Micron – механическое высокоточное оборудование с диапазоном 25 см и делением 0,05 мм.
2. ШЦЦ-1-150 от бренда Micron также – электронное измерительное устройство со шкалой 15 см и делением 0,01 см. Это оборудование занесено в государственный реестр и защищено от пыли и влаги. Оно имеет ясный дисплей, на котором можно переключаться между миллиметрами и дюймами.
3. ШЦК-1-150 с круговой шкалой, отображающей доли миллиметра. Полные значения замеров отображаются на основной шкале штангенциркуля.

Профессиональные инструменты

К этой категории относятся более дорогие устройства. Примеры подобного оборудования:

1. ШЦЦ-1-200 фирмы SHAN с электронным дисплеем и возможностью подключения к компьютеру. Штангенциркуль измеряет в пределах до 200 мм с точностью до 0,01 мм.
2. ШЦ-1-200 японского производителя MITUTOYO, известного высоким уровнем надежности, с ценой деления 0,05 мм при такой же шкале, как у предыдущего.
3. ШЦСЦ-300 компании ЧИЗ с регулировкой по высоте губок для измерения отверстий разных глубин. Этот инструмент относится к межцентровым и имеет диапазон 30 см и деления 0,02 мм.

На основании описанных выше характеристик можно сделать вывод о том, как выбрать штангенциркуль в зависимости от применения, будь то для профессионального или домашнего периода использования. Следуя предлагаемым рекомендациям, вы сможете выбрать надежный прибор, отвечающий всем необходимым требованиям и функционалу.

1. Визуальные особенности инструмента. Прибор должен полностью совпадать с изображением на сайте производителя. Место его производства можно определить по соответствующей маркировке на самой модели.
2. Материал рамки и её подвижность. В качественных штангенциркулях рамка сделана из легких металлов, либо нержавеющей стали. Она должна свободно и плавно передвигаться вдоль линейки без остановок и заеданий.
3. Качество обработки губок. Точность измерений на 80% определяется состоянием губок. Обратите внимание, что их рабочая поверхность должна быть идеально отшлифованной и без каких-либо дефектов. Следует проверить плотность смыкания губок: если между ними присутствует зазор, то инструмент будет выдавать некорректные результаты.
4. Соблюдение диапазона погрешности, установленного производителем. Каждый прибор имеет максимально допустимую погрешность, которую можно проверить с использованием эталонных деталей.
5. Наличие технического паспорта с результатами поверки и гарантией от производителя.
6. Автоматическое включение и отключение. Прибор будет включаться при раздвигании губок, и выключаться при отсутствии активности пользователя в занятый промежуток времени. Автоматическое подключение штангенциркуля экономит время при интенсивной работе, а автоматическое отключение снижает частоту замены батареек при забывчивости пользователей.
7. Возможность перевода результатов в другие единицы измерения. Например, можно замерить деталь в миллиметрах, а затем выяснить, сколько это будет в дюймах (и наоборот).
8. Разные режимы замеров. Инструмент может поддерживать как абсолютный, так и относительный режимы. Во втором случае точка отсчета устанавливается в произвольную точку шкалы, и далее проводятся замеры от этого значения.
9. Функция быстрого измерения, при которой фиксируются только максимальные и минимальные значения.
10. NORGAU — это российский бренд с филиалами в европейских странах. На его заводах производятся высокоточнные штангенциркули и дополнительные приборы. Надежность производимой под этим брендом продукции успешно проверена многолетним использованием.
11. SHAN — китайская компания, занимающаяся производством измерительного оборудования с 2013 года.
12. GRIFF — это компания, которая производит инструменты. В дополнение к измерительным устройствам она также разрабатывает металлорежущую, строительную, абразивную технику и другую продукцию.
13. Tesa — швейцарская фирма, которой удается объединить точность и надежность в производимых приборах.