Електронні штангенциркулі: особливості, як вибрати і користуватися?

Штангенціркуль незамінний, коли потрібно зняти точні заміри з деталі, дізнатися діаметр отвору. Інструмент буває електронний і звичайний механічний. Точність заміру залежатиме від того, яка похибка у штангенціркуля.

Зовнішній огляд

Загальний вигляд. В ідеалі інструмент повинен збігатися з фотографіями, розміщеними на офіційному сайті виробника. Крім того, за спеціальним номером на корпусі визначається країна-виробник.

Рухома рамка. Краще, якщо виконана з міцного матеріалу: нержавіючої сталі, алюмінієвих сплавів, титану.

Поверхня губок. Перевіряємо якість обробки (шліфування, наявність зазубрин, люфтів і зазорів тощо).

Переконаємося, що при зведених губках дисплей інструмента показує 0.

Точність. Повинна відповідати заявленим вимогам виробника. Перевіряється за допомогою деталі з відомими розмірами.

Комплектність. Перевіряємо наявність супровідних документів на інструмент: паспорт з відміткою про повірку та інструкція користувача. Додаткові плюси: пластиковий кейс для зберігання і запасна батарейка.

Типи, конструкція і принцип роботи штангенциркуля

Штангенциркулі поділяються на типи за принципом роботи і виконуваним за їх допомогою вимірюванням. Класифікація та особливості даного інструменту в нашій країні регламентовані в ДСТУ 166-89, ряд виробників також випускають інструмент відповідно до ТУ 3933-145-00221072-2003.

За принципом роботи штангенциркулі діляться на три види:

• Ноніусні;
• Циферблатні (з круговою шкалою);
• Електронні (з цифровою індикацією).

Ноніусний штангенціркуль. Основу цього інструменту становить лінійка-штанга, виготовлена заодно з нерухомою (або двома нерухомими) губкою, що несе на собі шкалу з ціною ділення 1 мм. На штанзі встановлено ноніус - рухома рамка, виконана заодно з губкою (або двома губками) і лінійкою глибиноміра (якщо він передбачений). На ноніусі нанесена допоміжна шкала, при поєднанні поділів якої з поділами шкали на лінійці-штанзі можна відраховувати десяті або соті частки міліметра.

Наявність допоміжної шкали дає можливість виробляти вимірювання невеликих величин, які складно відстежити неозброєним оком. Ця шкала ніби «розтягує» невелику величину в кілька разів (у 10, 20, 50 або навіть 100), дозволяючи візуально визначити її. Зчитування показань здійснюється за збігом штрихів обох шкал - число, що відповідає штриху ноніуса, і означатиме кількість десятих або сотих часток міліметра.

Циферблатний штангенциркуль. Цей інструмент має аналогічну конструкцію, проте в ньому ноніус замінено механічною вимірювальною головкою - рухомою рамкою з круговим циферблатом і шестерінковим приводом стрілки. На штанзі розміщена зубчаста рейка, що має зачеплення з шестірньої вимірювальної головки. При русі головки по штанзі шестерня обертається по рейку, пройдене шестірньої відстань відзначається переміщенням стрілки по циферблату. Цей штангенциркуль не стомлює очей (не потрібно шукати суміщення штрихів на основній і допоміжній шкалах) і скорочує час роботи.

Електронний (цифровий) штангенциркуль. Інструмент цього типу також має описану вище конструкцію, проте в ньому ноніус замінений електронною вимірювальною головкою. Для вимірювання використовується ємнісний датчик, який складається з рухомої і нерухомої обкладок конденсатора. В якості нерухомої обкладки використовується штанга інструменту, а рухома знаходиться в головці. Вимірювання здійснюється за зміною ємності конденсатора, отримані результати перетворюються на покази на ЖК-дисплеї.

Представлені типи штангенциркулів відповідно до чинного стандарту мають маркування:

• Ноніусні - ШЦ;
• Циферблатні - ШЦК;
• Електронні - ШЦЦ.

Тим же стандартом встановлюються і типи інструмента за виконуваними вимірюваннями:

• Тип I - двосторонній, з глибиномером, має великі плоскі губки для виконання зовнішніх вимірювань і малі ножевидні губки для внутрішніх вимірювань;
• Тип II - двосторонній, має дві пари великих губок, верхні ножевидні губки тільки для зовнішніх вимірювань, нижні губки з плоскими і циліндричними вимірювальними поверхнями - для зовнішніх і внутрішніх;
• Тип III - односторонній, оснащується тільки однією парою губок з плоскими і циліндричними вимірювальними поверхнями для виконання зовнішніх і внутрішніх вимірювань;
• Тип Т-1 - односторонній, з глибиномером, відрізняється від інших зміцненими робочими поверхнями.

Інструменти II і III типу можуть оснащуватися пристосуванням для виконання розмітки, вони додатково несуть на собі механізм мікрометричної подачі.

За маркуванням інструмента можна дізнатися про його особливості та призначення. Наприклад, найбільш поширений тип ШЦ-I - це двосторонній інструмент з глибиномером, він універсальний і дозволяє виконувати будь-які вимірювання. Тип ШЦК-I і ШЦЦ-I - те ж, але з циферблатною шкалою або з електронною головкою. Відповідно, ШЦ-II і ШЦ-III - ноніусні двосторонній і односторонній штангенциркулі, а ШЦТ-1 - односторонній штангенциркуль з губками з твердих сталей.

Основні характеристики та особливості штангенциркулів

До основних характеристик штангенциркулів, на які необхідно звертати увагу при їх виборі і купівлі, відносяться:

• Діапазон вимірювання;
• Значення відліку за ноніусом/циферблатом/цифровим відліковим пристроєм;
• Похибка вимірювань.

Діапазон вимірювання може лежати в різних межах - від 0 до 2000 мм. Найширше поширення набули штангенциркулі з максимальною межею вимірювання від 125 до 300 мм, також існує інструмент з діапазонами вимірювання 0-400 і 0-500 мм. Спеціальні штангенциркулі дозволяють вимірювати величини від 250 до 2000 мм.

Значення відліку за ноніусом визначає мінімальну величину, яку можна виміряти штангенциркулем, дана характеристика може приймати такі значення:

• Ноніусні - 0,1 і 0,05 мм (найбільш точні закордонні прилади можуть вимірювати величини до 0,02 мм, вітчизняний стандарт такої точності не передбачає);
• Циферблатні - 0,1, 0,05 і 0,02 мм;
• Електронні - до 0,01 мм.

Ця характеристика зазвичай вказується в маркуванні інструмента у вигляді десяткового або звичайного дробу. Наприклад, значення відліку 0,05 може позначатися, як 1/20, 0,02 - як 1/50, тощо.

Зрештою, похибка вказує помилку, яку допускає інструмент вимірювання. Максимальна похибка прямо залежить від значення відліку за ноніусом і діапазону вимірювань. Для ноніусних інструментів зі значенням відліку 0,1 похибка може становити від 0,05 до 0,2; для циферблатних інструментів зі значенням відліку 0,1 похибка не повинна перевищувати 0,08 мм, а зі значенням відліку 0,02 і 0,05 мм - 0,04 мм; для електронних похибка може становити від 0,03 до 0,07 мм. Причому, чим ширший діапазон вимірювань інструменту, тим вище його похибка.

Ці параметри вимірюються для температури + 20 ° C - це може вказуватися безпосередньо на інструменті.

Конструктивні особливості

Основою пристрою є 3 види окремих вимірювальних частин із загальним класом точності та єдиним вимірювальним кордоном. Всі результати показуються на шкалі штанги і ноніуса.

Конструктивно пристрій включає в себе штангу (це базова частина) і рухомий елемент - рамку з додатковим обладнанням. На штанзі розмішаються основні деталі штангенциркуля. Ця частина зроблена з плоскої металевої планки, у якої є нерухомі губки і шкала градацій в міліметрах.

Рамка є складовою частини з внутрішніми пазами, елемент рухомий, переміщується по всій штанзі. Є свої губки, шкала ноніуса і пристрій для зупинки. Для фіксації використовується регулювальний гвинт з пластиною і пружинами. За рахунок них виходить рівномірне прилягання рамки до штанги по всій довжині.

Робочі частини губок рамки і штанги заточені під певним кутом, що допомагає проводити зовнішні заміри з обмежувальними упорами, а внутрішні вимірювання проводяться по всій довжині кромки. На штанзі по всій довжині є шкали для вимірювання розмірів, які представлені в міліметрах, а точні значення виходять за рахунок шкали по ноніусу. Клас точності ділиться на 3 групи і представлений у мм:

• 0,02,
• 0,05,
• 0,1.

Шкала ноніуса розташовується на рухомій рамці, але в деяких випадках фіксується гвинтами для більш точних калібрувань.

Якщо розглядати інструмент з класом точності 0,1, то один поділ на штанзі вгорі становитиме 1 мм, а у ноніуса (нижній лінійці) - 1,9. За рахунок цього один нижній поділ становить 19 мм. Будь-які вимірювання проводяться з нульового положення градації ноніуса, яке ставиться рівно навпроти верхніх поділів. Під час замірів рамка рухається по штанзі, потім фіксується в потрібному положенні.

Призначення і принцип дії

Призначення штангенціркуля - виконання замірів високої точності всередині і з назовні вимірюваних об'єктів, а також глибини всіляких отворів.

Особливість інструменту - універсальність.

Штангель - поширена назва штангенциркуля серед тих, хто ним постійно користується, є звичайним скороченням слова.

Цей інструмент «вміє» вимірювати зовнішні та внутрішні діаметри круглих і циліндричних об'єктів, наприклад, гайок і болтів, підходить для внутрішніх вимірювань канавок за всіма параметрами.

Принцип вимірювання штангенциркулем полягає у визначенні розміру на підставі положення вимірювальної рамки, яка вільно переміщується вздовж штанги з нанесеною шкалою.

Саме значення розміру визначається методом збігу, а його точність, залежно від, власне, класу точності, здатна доходити до сотих частин міліметра.

Пристрій, характеристики та властивості

Якщо підключити фантазію, то зовні штангель виглядає, як симбіоз молотка і лінійки.

Складається класичний інструмент з таких елементів:

• Штанга з розміченою шкалою. Максимальна величина вимірювань залежить від довжини штанги.
• Вимірювальна рамка - рухома частина штангеля, здатна переміщатися вздовж штанги. На ній нанесено шкалу ноніуса, що дозволяє визначати частки міліметра. Всередині рамки встановлена пружина з фіксуючим гвинтом, що притискає її до штанги, що знижує похибку вимірювань, яка здатна підвищиться в наслідок перекосу рухомої частини відносно нерухомої. Замість ноніуса може бути встановлена циферблатна шкала або невеликий цифровий дисплей, що залежить від моделі штангенціркуля.
• Нерухома губка - конструктивно є частиною штанги або жорстко на ній закріплена, і знаходиться з одного боку інструменту. Робочою зоною є внутрішня межа стаціонарної губки, під час вимірювань її щільно прикладають до вимірюваного об'єкта.
• Рухома губка - конструктивно є частиною рамки або жорстко на ній закріплена. Робоча частина також внутрішня, а сама деталь розташована рівно навпроти нерухомої губки таким чином, що при зрушенні рамки межі обох губок стикаються. У цьому положенні нульові параметри шкал штанги і ноніуса повинні збігатися.
• Висувна планка - конструктивна частина вимірювальної рамки, її призначення для заміру глибини в об'єктах.

Розглянута конструкція, що має односторонні губки, дозволяє визначати лише зовнішні розміри об'єктів.

Для внутрішніх замірів буде потрібно штангенциркуль з двостороннім розміщенням губок.

Другі мають, як правило, менші розміри, розташовані аналогічно першим, але з протилежного боку штанги, а робочими є зовнішні грані.

Матеріал

Металевий штангенциркуль виготовляють переважно з вуглецевої і нержавіючої сталі, низьколегованих інструментальних сталей 9ХС, ХВГ.

Нержавіючий інструмент - класика, однак, у виробництві сучасних штангелів використовують і композит, наприклад, на основі вуглецевого волокна і полімерних смол.

Розміри

Типові розміри класичних штангенциркулів:

• Довжина губок для виконання зовнішніх замірів: 35 - 300 мм.
• Довжина губок для виконання внутрішніх замірів: 6 - 22 мм.
• Вимірювальний діапазон - до 2 м.
• Довжина ноніуса: 9 - 39 мм.
• Вага (залежить від матеріалу і розмірів): 0,2 - 8,9 кг.

Моделі з діапазоном вимірювань до 5000 мм можуть важити більше 35 кг.

ГОСТ

Наступні діючі ДЕСТи регулюють як повірку, так і виробництво штангенциркулів:

• ГОСТ 166-89 - визначає технічні умови
• ГОСТ 8.113-85 - визначає порядок повірки

Точність

Ноніусний штангенциркуль характеризується кількома класами точності:

• клас - похибка становить 0,05 мм (двадцята частина міліметра)
• клас - похибка становить 0,1 мм (десята частина міліметра)

Для високоточних замірів застосовується зовсім інший інструмент - мікрометр.

Щоб наочно показати, на що впливає клас точності, достатньо припустити, що необхідно визначити діаметр декількох сверл без маркування.

Штангель другого класу точності дозволить знайти сверла діаметром 6,7 або 6,8 мм, а першого класу ще й 6,75 мм.

Для електронних інструментів похибка може сягати 0,01 мм.

Повірка

У процесі роботи штангенциркулем може спостерігатися порушення його налаштувань, різні деформації окремих елементів, банальний знос.

Все це впливає на точність проведених вимірювань, які, до того ж, здатна спотворити бруд, мастила, металеві тирси, що покривають інструмент намагніченим шаром.

Важливо!

Кожному власнику штангеля необхідно дбайливо поводитися з ним, і містити інструмент в чистоті.

Щоб уникнути різних спотворень результатів вимірювань, виконується щорічна повірка інструмента.

Для цього достатньо звернеться до спеціалізованого сервісного центру з налаштування та ремонту.

За результатами повірки видається відповідне свідоцтво.

У домашніх умовах виконати найпростішу перевірку правильності показань можна, якщо звести до упору губки штангенциркуля.

У цьому випадку нульові штрихи повинні збігатися.

Маркування

• ШЦ-I - дозволяє визначати зовнішні та внутрішні розміри за рахунок двох пар губок. Глибина отворів визначається за допомогою відповідної лінійки.
• ШЦ-IC - зняття показань спрощено за рахунок стрілочної головки, шестерні якої зчеплені з рейкою, встановленою в штанги.
• ШЦТ-I - односторонні губки мають твердосплавне покриття. Використовують в умовах підвищеної абразивності.
• ШЦК - використовують там, де не потрібно високої точності вимірювань, оскільки показання знімаються з кругової шкали, в основі якої лежить пружинний механізм.
• ШЦ-II - до двосторонніх губок додано механізм подачі рамки, що дозволяє виконувати розмітку.
• ШЦ-III. Характерна риса - односторонні губки і великі розміри. Нездатний вимірювати глибину.
• ШЦЦ - показання знімаються за цифровою шкалою.

Огляд простих моделей

Серед механічних моделей виділяють 4 основні види: ШЦ-1, 2, 3 і ШЦК. Найпростішим штангенциркулем є ШЦ-1. Модель дуже поширена, володіє шкалою ноніуса з класом точності 0,1 мм, хоча можна знайти й інші види поділів.

Варіант ШЦ-2 відрізняється від першого додатковою рамкою, яка включає в себе обмежувальний гвинт і механізм для регулювань, на додаток є губки. Нижня частина дає можливість дізнатися зовнішні та внутрішні розміри за допомогою різних поверхонь. Різницю показників видно відразу на корпусі, що дозволяє проводити вимірювання з високою точністю. Верхні губи заточені, використовуються для двох цілей:

• проведення розмітки,
• вимірювання глибини тонких деталей.

Модель ШЦ-3 аналогічна конструктивно з ШЦ-2, але є верхня пара губок для замірів і розмітки. Такий прилад досить довгий, тому дозволяє заміряти великі деталі.

ШЦК-1 являє собою механічний пристрій, у якого є кругова цифрова шкала. Це найкращий штангенциркуль з простих видів, оскільки дає максимальну точність вимірювань. Для руху рамки використовується річкова передача, яка приводиться в рух колесом рукоятки. На головці є гвинт для фіксації положення. До недоліків належить необхідність постійно тримати прилад в чистоті, щоб річковий механізм не виходив з ладу.

ШЦЦ-1 - простий пристрій з цифровим дисплеєм. За допомогою нього набагато полегшується робота з відліку, клас точності максимально високий, становить 0,01 мм. На дисплеї є кнопки для керування і вибору режимів, розташовується джерело автономного живлення.

Гідності та недоліки

Гідності цифрового штангенциркуля.

• Підвищена точність і мала похибка, що вкрай важливо при точних замірах, де найменша невідповідність у певній деталі відразу викличе нестабільну роботу у всьому механізмі або установці.
• Спрощена повірка (або калібрування) - коли необхідно перевірити роботу відразу декількох штангенциркулів.
• Швидкість сприйняття і передачі отриманих даних. Це дуже важливо на виробництві, де у конвеєра стоїть контролер, що визначає точність і вірність певних розмірів випускаються деталей і виявляє виробничий шлюб. Показання приладу видаються миттєво - розрахунок за шкалами тут не потрібен.
• Новачкам немає чого вивчати, як виробляються заміри - за них все зроблять датчик і цифровий модуль.
• Можливість перемикатися з одного виду заміру на інший - на багатопрофільних деталях, що мають різні підходи до заміру того чи іншого проміжку.
• Можливість легко перевести дюйми в сантиметри і назад, а також передати дані, використовуючи вбудований інтерфейс для зовнішнього зв'язку з ПК і мобільними пристроями.

Недоліки електронного приладу.

• Наявність батарейки - забувши її вчасно замінити, ви зіткнетеся з необхідністю робити заміри «по-старому».
• Чутливість до високої вологості, тряске, ударів і вібрацій - через це електронний модуль легко пошкодити.
• Програмні збої через сильні перешкоди поблизу, чутливість до статичної електрики. Звідси непрацездатність як окремих функцій, так і всього приладу в цілому. Може пропасти індикація - у більшості штангенциркулів немає підсвічування, і здогадатися про те, що прилад ще справний і працездатний (при згаслому дисплеї), не можна.

Особливості електронних штангенциркулів

Конструктивні особливості електронних видів майже не відрізняються від простих моделей, але додатково інструмент обладнаний електронними деталями. Головні частини:

• губки, що заміряють зовнішню величину,
• губки для заміру внутрішніх розмірів,
• штанга,
• рамка,
• батарейка,
• ролик для заміру довжини,
• кнопка обнулення значень,
• кнопка вкл ./вікно.,
• перемикач з дюймів у мм.

Певні моделі включають додаткові функції, залежно від виробника і особливостей конструкції. У сучасних приладах можна зустріти бездротові варіанти для передачі даних, можливість підключення до комп'ютера та інші особливості, але основні частини не відрізняються.

Принцип функціонування полягає в застосуванні цифрового ноніуса, в якому є матриця з кодами. По суті, всі електронні штангенциркулі з'явилися на основі моделі ШЦЦ. Серед достоїнств техніки виділяють:

• моментальне відображення даних на циферблаті. В ході виробничої діяльності це дуже зручно, оскільки прискорює роботу, в домашніх умовах полегшує заміри для новачків,
• кілька видів вимірювань дозволяють використовувати штангенциркуль в різних сферах, оскільки механічні типи не дають можливість відразу показати глибину, зовнішні і внутрішні параметри,
• максимально висока точність,
• невеликі розміри приладу, що позначаються на вазі і зручності застосування. Зручно користуватися у важкодоступних місцях,
• додаткові функції.

Головним недоліком є залежність від джерела піта