Вимірювальні інструменти: кінцеві міри довжини плоскопараллельные

База лінійних вимірювань в будь-якій промисловій галузі – плоскопараллельние кінцеві міри довжини (КМД). Вони використовуються для зберігання одиниці довжини і її відтворення. А також для перевірки вимірювальних пристроїв, їх градуювання і установки нуля на приладах, передачі розмірів для необхідних налаштувань і служать натуральним вимірником розмірів всіляких деталей. Набір плоскопаралельних кінцевих мір довжини дозволяє провести розмічальні роботи з особливою точністю і наладку верстата. Основною функцією КМД вважається підтримання єдності заходів в різних галузях промисловості.

Основні поняття

Інструменти, використовувані в якості вимірювальних на промислових підприємствах, в ремонтних організаціях або сервісах, повинні періодично (на систематичній основі) проходити перевірку на точність вимірювань. Природно, що для проведення повірки немає можливості доставляти вимірювальний інструмент з різних виробництв в установи, де розміщені еталонні розміри. Цю процедуру, не виїжджаючи за межі підприємства, дозволяють провести кінцеві міри довжини (плоскопараллельние). Вони є зразком або еталоном міри довжини. Зовні пристрій виглядає як паралелепіпед або циліндр з пронумерованими розмірами, що знаходяться між вимірювальними площинами. Основне завдання плиток Йогансона - збереження одиниці довжини і її передача. Плоскопараллельние кінцеві міри довжини застосовують для калібрування, перевірки та/або встановлення розмірів на різні вимірювальні пристрої (калібр, мікрометр, синусна лінійка, індикатор тощо), а також на контрольні виробничі прилади і шаблони.

Як і сто років тому

Кінцеві міри довжини вперше були виготовлені швейцарською фірмою «Йогансон». Виконані із сталі у вигляді прямокутних паралелепіпедів, вони з'явилися на паризькій Всесвітній виставці 1900 року. Завдяки фірмі-виробнику назва «плитки Йогансона» довго супроводжувала кінцеві міри довжини (плоскопараллельние). Трохи пізніше вони стали просто «плитками». У Радянському Союзі КМД вперше випустили на Сестрорецком і Тульському заводах. У серію вони були запущені на заводах «Червоний інструментальник» в місті Кірові і московському «Калібрі» на початку 30-х років. У наші дні, з появою лазерних безконтактних інтерферометрів, електровимірювальних приладів, довгомірів, машин, вимірюють координатні точки, висотомеров та інших пристроїв для здійснених вимірювань роль, призначення і використання КМД зазнали істотні зміни. Тим не менш основна, базова якість – матеріальний носій розміру - досі незамінне. І це незважаючи на велику кількість сучасних оптичних і електронних засобів для точних вимірювань. Плоскопараллельние кінцеві міри довжини (плитки Йогансона) випускають з розмірами, які між вимірювальними площинами становлять від 05 до 1000 мм. При необхідності отримати довільний розмір, не передбачений цією мірою довжини, з відповідних плиток шляхом притирання кінцевих мір довжини один до одного потрібно скласти задуманий розмір. Притирання повинна відбуватися до моменту злипання плиток (тобто вони не повинні розпадатися).

З чого виготовляють

Сьогодні кінцеві міри довжини (плоскопараллельние) виплавляють з високолегованої сталі. Також їх роблять з кераміки і твердих сплавів.

Сталеві КМД

Міри довжини, виготовлені з сталі, наприклад хромистої, добре притираються з предметними поверхнями вимірювальних стійок та іншими заходами. Їх робочі поверхні досить зносостійкі, чим пояснюється збільшений термін служби. Сталеві заходи обов'язково піддаються загартуванню, а потім штучного старіння, що дає можливість зберігати точний розмір протягом тривалого користування. Твердість робочої поверхні сталевих плиток Йогансона - завжди не менше 800 HV. До недоліків можна віднести особливу чутливість до зносу робочих поверхонь, подряпин і можливої корозії. Перед початком роботи з ПКМД з них видаляють захисний мастильний матеріал, а після проведених робіт знову його наносять. Міри довжини (кінцеві плоскопараллельние), ГОСТ на які поширюється тільки на виготовлені з сталі, сприйнятливі до зміни температурного режиму, в тому числі і до теплоти рук оператора.

КМД із слава твердих сплавів

Плитки, виплавлюваної з карбіду вольфраму, міцніше сталевих у десять разів. Плюс до цього у них ідеальна притираемость. Твердість робочої поверхні заходи з твердого сплаву майже в два рази більше (1400 HV) твердості цієї поверхні в плиток із сталі. Недолік один – велику вагу. Тому з твердосплавних кінцевих мір неможливо збирати блоки для роботи з великими розмірами. Плоскопараллельние кінцеві міри довжини (плитки Йогансона), виконані з цирконієвої кераміки, вважаються найбільш стійкими до подряпин і зносу робочої поверхні. Кераміка, як відомо, не боїться корозії, і, отже, на пластини з цирконієвої кераміки не впливає вологість рук оператора (на відміну від твердосплавних і сталевих). У мір довжини з цього матеріалу найбільша стабільність і найтриваліший термін експлуатації, що дає можливість збільшити період між повірками.
КМД з кераміки не намагнічуються, не вимагають особливої антикорозійного захисту і не притягають пил. А також вони стабільні і здатні зберігати розмір досить довго. Проведений аналіз показав, що сталеві і керамічні заходи мають близьке за значенням коефіцієнт теплового лінійного розширення. Цей показник дозволяє складати блоки КМД з керамічних і сталевих плиток, що робить заходи з цих матеріалів повністю взаємозамінними.

Скляні КМД

Виготовляють кінцеві міри довжини та з скла. Вони застосовуються для перевірки притираемости і перевірки площинності. А також для перевірки площинності точних робочих поверхонь, наприклад, столів, стійок. Випускаються скляні КМД діаметром від 50 мм до 75 неплоскостностью менш 0125 мкм і товщиною 15-20 мм

Як це працює

Передача і збереження точного розміру з допомогою плоскопаралельних кінцевих мір довжини протікає наступним чином. На спеціальній установці для вимірювань проходить перевірка розмірів першого розряду зразкових кінцевих мір. Кінцеві міри довжини (плоскопараллельние), що мають атестацію плиток найвищої точності, зберігаються виключно в лабораторних залах Держстандарту. На промислових підприємствах, у залежності від вимог норм точності до продукції, застосовуються плитки від другого до п'ятого розрядів. Передати точний розмір – це періодично порівнювати плитки першого розряду і плитки другого розряду. Потім останні - з плитками вже третього розряду і далі за схемою. Таким чином, на промислових підприємствах перевіряються всі вимірювальні пристрої, починаючи з точних і закінчуючи грубими. Результати проведених перевірок заносяться в паспорт кожного приладу.

Притирання КМД

Притиранням стосовно кінцевих мір довжини вважається ефект злипання двох плиток. Плоскопараллельние кінцеві міри довжини відполіровані так, що при їх суміщенні видаляються залишки повітря, і на них впливає тільки атмосферний тиск. Поверхневий натяг залишилися крапель рідини для змивання мастильного речовини і взаємодія між молекулами матеріалу, з якого виготовлені плитки, збільшують силу стиснення. Якщо плоскопараллельние кінцеві міри довжини відполіровані, то вони буду ідеально притиратися. Ця здатність плиток мір довжини вважається обов'язковою вимогою. Бо втрата цієї якості означає знос поверхні заходи.

Необхідні приналежності

Для збирання плиток в блоки КМД і закріплення їх з метою забезпечити зручність користування використовують набір приладдя до плоскопараллельним кінцевих мір довжини. Він застосовується досить широко. Засоби, наприклад, потрібні для повірки або встановлення на розмір різних вимірювальних пристроїв. Це можуть бути і мікрометричні нутроміри індикаторні, калібри і пр. У набір входять обов'язково боковики різних розмірів, що дає можливість проводити як внутрішні, так і зовнішні вимірювання. Це особливо важливо при випуску продукції високої точності невеликими серіями. У цьому випадку приналежності потрібно встановити на максимальний розмір виробу, що випускається і на мінімальний. Тобто вони використовуються як двосторонній калібр з прохідний стороною і непрохідний. Для розмічальних робіт використовують додатковий розмічальний набір, до якого додаються державки для особливо точних вимірювань. Також в набір входять: стяжки, боковики плоскопараллельние і радісно, тригранна лінійка, боковик центральний і чертильний, підстава, сухарі і щупи. Останні необхідні для того, щоб визначити величину зазору між притертими поверхнями. Щупи – це сталеві пластини, мінімальний розмір яких – 002 мм, максимальний – 10 мм. Градація у них через 001 мм і 005 мм. Щоб з допомогою щупа визначити величину зазору, потрібно помістити його між поверхнями. Щуп повинен рухатися з невеликим зусиллям і ні в якому разі не западати і не рухатися вільно. По сумі товщини щупів, у зазор увійшли повністю, і визначається його величина.

Калібрування та повірка КМД

Плоскопараллельние кінцеві міри довжини дуже важливі в ієрархічному ланцюжку передачі розміру від довжини зразка (метри): вони є стабільним матеріальним носієм константи розміру. Перенесення еталонного метра, базою якого є довжина світлової хвилі, на еталонні кінцеві міри довжини проходить з допомогою глибоких інтерференційних вимірювань. Таким чином, виходить еталон міри довжини, що відноситься до класу К. Далі, згідно повірочною схемою, його переносять на інші заходи. Відповідно з головним призначенням КМД (забезпечення єдності вимірювань та передача розмірів еталонної довжини) розроблені повірочні схеми. Для цих же цілей випускають міри довжини різної точності по розрядів і класів. Повірка мір довжини (кінцевих, плоскопаралельних) проходить спеціальними приладами. Найпершим з них був спеціально винайдений мікрометр. Він відрізнявся підвищеною точністю. Йшли роки, прилади удосконалювалися. Сьогодні вони видають результати найвищої точності і перестали бути рідкістю. Багато повірочні лабораторії мають прилади. До того ж КМД можна з легкістю перевіряти інкрементний і індуктивними фотоелектричними компараторами, які знаходяться у вільному доступі. І методи проведення вимірювань на цих приладах давно відпрацьовані. Плюсом цього методу є спрощення повірочної схеми мір довжини. Деяким недоліком вважається дорожнеча пристроїв і високі вимоги до кваліфікації фахівця, який працює з ними. І похибка. Вона настільки мала, що на інших пристроях результати вимірювань перевірити досить важко.

Основні методи повірки

Методів повірки існує чотири: - Непрямі вимірювання заданої величини. - Прямі виміри заданої величини. - Порівняння з залученням компаратора. - Безпосереднє порівняння з еталоном.