Что фактически показывает индикатор
При контакте наконечника с поверхностью детали перемещение передаётся на стрелочный механизм. Если деталь вращается, стрелка отклоняется между минимальным и максимальным значениями. Разность этих экстремумов может использоваться для оценки биения - но только если такая схема предусмотрена чертежом и методикой контроля.
При этом показание включает не только геометрию контролируемой поверхности. На него влияют:
- погрешность базирования детали;
- состояние центров или шпинделя;
- деформация и люфт приспособления;
- вибрация;
- неперпендикулярность измерительного стержня;
- загрязнение поверхности;
- собственная погрешность индикатора.
Именно поэтому индикатор следует выбирать и применять как элемент измерительной системы, а не как автономный прибор.
Радиальное и торцевое биение - разные задачи
При контроле радиального биения наконечник устанавливают на цилиндрическую поверхность, направление измерительного стержня совмещают с нормалью к поверхности в точке контакта. Деталь вращают относительно заданной базы и фиксируют изменение показания.
При контроле торцевого биения наконечник контактирует с торцевой поверхностью на установленном радиусе. Измерительное направление должно соответствовать геометрии контролируемой поверхности.
Важно различать круговое и полное биение - это разные геометрические требования. Для полного биения процедура может предусматривать перемещение контакта вдоль поверхности при вращении детали. Фразы «проверить биение индикатором» недостаточно для составления методики: нужно знать обозначение допуска на чертеже, базу и требуемую схему контроля.
Почему биение нельзя автоматически приравнивать к овальности или эксцентриситету
Если стрелка меняет положение при вращении вала, это не доказывает, что вал имеет только один конкретный вид геометрического отклонения. Показание может быть обусловлено смещением оси относительно базы, отклонением формы поверхности, погрешностью установки или комбинацией факторов. По одному показанию биения нельзя без дополнительной методики определять круглость, цилиндричность или положение оси.
Цена деления - не синоним точности
Для индикаторов ИЧ распространена цена деления 0,01 мм. Это размер одного деления шкалы, но не предел допускаемой погрешности прибора. Для каждого типа индикаторов нормируются метрологические характеристики, включая допускаемые погрешности на участках диапазона.
Следовательно, выбор нельзя выполнять по правилу «допуск 0,02 мм - значит индикатора 0,01 мм достаточно». Нужно оценивать как минимум:
- цену деления;
- диапазон измерений;
- допускаемую погрешность конкретного индикатора;
- вариацию показаний;
- измерительное усилие;
- вклад стойки, базы и приспособления;
- допустимую погрешность всей принятой методики.
Например, при допуске биения 0,05 мм цена деления 0,01 мм даёт пять делений на величину допуска - это характеризует читаемость шкалы, но само по себе не подтверждает метрологическую пригодность метода.
|
|
|
|
Когда нужен более мелкий отсчет
Индикаторы с отсчётом 0,001 мм применяют в задачах, где необходимо регистрировать минимальные перемещения. Но установка такого индикатора на обычную гибкую магнитную стойку не превращает систему в измерительную схему микрометрового уровня.
При таком отсчёте становятся особенно заметны:
- упругая деформация рычага стойки;
- смещение магнитного основания;
- вибрация оборудования;
- загрязнение базовой поверхности;
- температурные перемещения;
- люфты соединений.
Переход к более мелкому отсчёту требует проверки всей оснастки - иначе лишний знак после запятой создаёт ложное впечатление точности.
Диапазон измерения и предварительный натяг
Для контроля биения большой общий диапазон требуется далеко не всегда. Основная задача - обеспечить рабочее положение наконечника и зарегистрировать ожидаемое изменение без выхода механизма за пределы хода.
Перед контролем создают рабочее перемещение стержня - так называемый предварительный натяг. Его величина зависит от диапазона индикатора и инструкции изготовителя, универсальное значение в миллиметрах для всех моделей задавать нельзя. Чрезмерно большой диапазон также не означает более высокую точность - эти параметры оцениваются отдельно.
Измерительное усилие
Наконечник индикатора оказывает усилие на деталь. Для жёстких валов его влияние обычно пренебрежимо мало, но для тонких стенок, листовых деталей, гибких пластин и маложёстких элементов деформация от измерительного усилия может быть сопоставима с контролируемым допуском. Для таких деталей нужно проверять измерительное усилие по документации и оценивать возможную деформацию.
Правильная установка
Индикатор закрепляют в стойке или штативе так, чтобы соединения не перемещались во время контроля. Вылет рычага делают минимальным - чем длиннее и сложнее система рычагов, тем больше её упругая податливость.
После установки наконечника в нужной точке создают рабочее положение стержня, шкалу можно выставить на нулевую отметку для удобства. Это установка исходного показания, а не поверка. Затем деталь медленно проворачивают относительно заданной базы и фиксируют максимальное и минимальное показания. Результат повторяют для проверки воспроизводимости. Если после полного оборота исходное положение заметно изменилось без изменения детали - сначала нужно проверить измерительную систему.
Направление стержня
Индикатор регистрирует компоненту перемещения вдоль своей измерительной оси. Если ось стержня расположена под заметным углом к требуемому направлению, в измерение входит геометрическая составляющая, связанная с этим углом. Поэтому при плунжерном индикаторе направление стремятся согласовать с нормалью к измеряемой поверхности. Для труднодоступных участков применяют рычажно-зубчатые конструкции - их кинематика отличается, и требования к положению рычага следует брать из документации конкретного средства измерений.
Крепление: за гильзу или за ушко
Конструкция индикатора может предусматривать крепление за присоединительную гильзу или за ушко на задней крышке. При выборе необходимо проверить совместимость с имеющейся стойкой. Факт, что индикатор можно физически закрепить, не означает, что крепление обеспечивает требуемую жёсткость - соединение должно сохранять положение в течение всей операции.
Работа в цехе
Для измерений непосредственно на станке следует учитывать вибрацию, загрязнение и состояние поверхности, на которую устанавливается стойка. Магнитное основание требует чистой ферромагнитной базы: слой стружки, краска, коррозия или малая площадь контакта уменьшают фактическую жёсткость крепления.
Нельзя устанавливать стойку на элемент, который перемещается относительно той базы, относительно которой требуется определить биение. Если контроль выполняется при работающем оборудовании, должны соблюдаться требования безопасности и утверждённая технологическая процедура. Во многих случаях измерение проводят при ручном или медленном проворачивании детали, а не в рабочем режиме станка.
Поверка и Госреестр
Для измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений проверяют метрологический статус конкретного индикатора и наличие действующей поверки. Наличие типа в Госреестре относится к типу средства измерений, поверка - к конкретному экземпляру. Но поверка индикатора не подтверждает автоматически пригодность всей схемы контроля: стойка, базирование, приспособление и методика по-прежнему формируют свой вклад в результат.
Типичные ошибки при выборе
- Выбирать индикатор только по цене деления.
- Считать показание прямым измерением геометрического отклонения без учёта базы.
- Использовать индикатор 0,001 мм на недостаточно жёсткой оснастке без проверки воспроизводимости.
- Выбирать максимальный диапазон вместо анализа рабочего хода.
- Не учитывать измерительное усилие на маложёстких деталях.
- Устанавливать измерительный стержень под произвольным углом.
- Считать любое изменение стрелки при вращении детали доказательством эксцентриситета или овальности.
Индикатор часового типа для контроля биения выбирают не отдельно, а как часть измерительной системы. Требуются соответствующие цена деления и метрологические характеристики, достаточный рабочий диапазон, правильное измерительное усилие и совместимость со стойкой. При выполнении контроля определяющими становятся база детали, жёсткость крепления и направление измерения. Именно поэтому индикатор с более мелкой шкалой не всегда обеспечивает более достоверный результат - его возможности должны поддерживаться всей схемой измерения.