Электронные штангенциркули: особенности, как выбрать и пользоваться?

Штангенциркуль незаменим, когда нужно снять точные замеры с детали, узнать диаметр отверстия. Инструмент бывает электронный и обычный механический. Точность замера будет зависеть от того, какая погрешность у штангенциркуля.

Внешний осмотр

Общий вид. В идеале инструмент должен совпадать с фотографиями, размещенными на официальном сайте производителя. Кроме того, по специальному номеру на корпусе определяется страна-изготовитель.

Подвижная рамка. Лучше, если выполнена из прочного материала: нержавеющей стали, алюминиевых сплавов, титана.

Поверхность губок. Проверяем качество обработки (шлифовка, наличие зазубрин, люфтов и зазоров и т. д.).

Убедимся, что при сведенных губках дисплей инструмента показывает 0.

Точность. Должна соответствовать заявленным требованиям производителя. Проверяется с помощью детали с известными размерами.

Комплектность. Проверяем наличие сопроводительных документов на инструмент: паспорт с отметкой о поверке и инструкция пользователя. Дополнительные плюсы: пластиковый кейс для хранения и запасная батарейка.

Типы, конструкция и принцип работы штангенциркуля

Штангенциркули делятся на типы по принципу работы и выполняемым с их помощью измерениям. Классификация и особенности данного инструмента в нашей стране регламентированы в ГОСТ 166-89, ряд производителей также выпускают инструмент в соответствии с ТУ 3933-145-00221072-2003.

По принципу работы штангенциркули делятся на три вида:

• Нониусные;
• Циферблатные (с круговой шкалой);
• Электронные (с цифровой индикацией).

Нониусный штангенциркуль. Основу данного инструмента составляет линейка-штанга, изготовленная заодно с неподвижной (или двумя неподвижными) губкой, и несущая на себе шкалу с ценой деления 1 мм. На штанге установлен нониус — подвижная рамка, выполненная заодно с губкой (или двумя губками) и линейкой глубиномера (если он предусмотрен). На нониусе нанесена вспомогательная шкала, при совмещении делений которой с делениями шкалы на линейке-штанге можно отсчитывать десятые или сотые доли миллиметра.

Наличие вспомогательной шкалы дает возможность производить измерения небольших величин, которые сложно отследить невооруженным глазом. Эта шкала как бы «растягивает» небольшую величину в несколько раз (в 10, 20, 50 или даже 100), позволяя визуально определить ее. Считывание показаний осуществляется по совпадению штрихов обеих шкал — число, соответствующее штриху нониуса, и будет означать количество десятых или сотых долей миллиметра.

Циферблатный штангенциркуль. Данный инструмент имеет аналогичную конструкцию, однако в нем нониус заменен механической измерительной головкой — подвижной рамкой с круговым циферблатом и шестереночным приводом стрелки. На штанге размещена зубчатая рейка, имеющая зацепление с шестерней измерительной головки. При движении головки по штанге шестерня вращается по рейке, пройденное шестерней расстояние отмечается перемещением стрелки по циферблату. Данный штангенциркуль не утомляет глаз (не нужно искать совмещения штрихов на основной и вспомогательной шкалах) и сокращает время работы.

Электронный (цифровой) штангенциркуль. Инструмент этого типа также имеет описанную выше конструкцию, однако в нем нониус заменен электронной измерительной головкой. Для измерения используется емкостный датчик, который состоит из подвижной и неподвижной обкладок конденсатора. В качестве неподвижной обкладки используется штанга инструмента, а подвижная находится в головке. Измерение осуществляется по изменению емкости конденсатора, полученные результаты преобразуются в показания на ЖК-дисплее.

Представленные типы штангенциркулей в соответствии с действующим стандартом имеют маркировку:

• Нониусные — ШЦ;
• Циферблатные — ШЦК;
• Электронные — ШЦЦ.

Тем же стандартом устанавливаются и типы инструмента по выполняемым измерениям:

• Тип I — двухсторонний, с глубиномером, имеет большие плоские губки для выполнения наружных измерений и малые ножевидные губки для внутренних измерений;
• Тип II — двухсторонний, имеет две пары больших губок, верхние ножевидные губки только для наружных измерений, нижние губки с плоскими и цилиндрическими измерительными поверхностями — для наружных и внутренних;
• Тип III — односторонний, оснащается только одной парой губок с плоскими и цилиндрическими измерительными поверхностями для выполнения наружных и внутренних измерений;
• Тип Т-1 — односторонний, с глубиномером, отличается от остальных упрочненными рабочими поверхностями.

Инструменты II и III типа могут оснащаться приспособлением для выполнения разметки, они дополнительно несут на себе механизм микрометрической подачи.

По маркировке инструмента можно узнать об его особенностях и назначении. Например, наиболее распространенный тип ШЦ-I — это двухсторонний инструмент с глубиномером, он универсален и позволяет выполнять любые измерения. Тип ШЦК-I и ШЦЦ-I — то же, но с циферблатной шкалой или с электронной головкой. Соответственно, ШЦ-II и ШЦ-III — нониусные двухсторонний и односторонний штангенциркули, а ШЦТ-1 — односторонний штангенциркуль с губками из твердых сталей.

Основные характеристики и особенности штангенциркулей

К основным характеристикам штангенциркулей, на которые необходимо обращать внимание при их выборе и покупке, относятся:

• Диапазон измерения;
• Значение отсчета по нониусу/циферблату/цифровому отсчетному устройству;
• Погрешность измерений.

Диапазон измерения может лежать в различных пределах — от 0 до 2000 мм. Самое широкое распространение получили штангенциркули с максимальным пределом измерения от 125 до 300 мм, также существует инструмент с диапазонами измерения 0-400 и 0-500 мм. Специальные штангенциркули позволяют измерять величины от 250 до 2000 мм.

Значение отсчета по нониусу определяет минимальную величину, которую можно измерить штангенциркулем, данная характеристика может принимать следующие значения:

• Нониусные — 0,1 и 0,05 мм (наиболее точные зарубежные приборы могут измерять величины до 0,02 мм, отечественный стандарт такой точности не предусматривает);
• Циферблатные — 0,1, 0,05 и 0,02 мм;
• Электронные — до 0,01 мм.

Данная характеристика обычно указывается в маркировке инструмента в виде десятичной или обычной дроби. Например, значение отсчета 0,05 может обозначаться, как 1/20, 0,02 — как 1/50, и т.д.

Наконец, погрешность указывает ошибку, которую допускает инструмент при измерениях. Максимальная погрешность прямо зависит от значения отсчета по нониусу и диапазона измерений. Для нониусных инструментов со значением отсчета 0,1 погрешность может составлять от 0,05 до 0,2; для циферблатных инструментов со значением отсчета 0,1 погрешность не должна превышать 0,08 мм, а со значением отсчета 0,02 и 0,05 мм — 0,04 мм; для электронных погрешность может составлять от 0,03 до 0,07 мм. Причем, чем шире диапазон измерений инструмента, тем выше его погрешность.

Данные параметры измеряются для температуры +20°C — это может указываться непосредственно на инструменте.

Конструктивные особенности

Основой устройства являются 3 вида отдельных измерительных частей с общим классом точности и единой измерительной границей. Все результаты показываются на шкале штанги и нониуса.

Конструктивно устройство включает в себя штангу (это базовая часть) и подвижный элемент — рамку с дополнительным оборудованием. На штанге размешаются основные детали штангенциркуля. Эта часть сделана из плоской металлической планки, у которой есть неподвижные губки и шкала градаций в миллиметрах.

Рамка является составной частью с внутренними пазами, элемент подвижный, перемещается по всей штанге. Есть свои губки, шкала нониуса и устройство для остановки. Для фиксации используется регулировочный винт с пластиной и пружинами. За счет них получается равномерное прилегание рамки к штанге по всей длине.

Рабочие части губок рамки и штанги заточены под определенным углом, что помогает проводить внешние замеры с ограничительными упорами, а внутренние измерения проводятся по всей длине кромки. На штанге по всей длине есть шкалы для измерения размеров, которые представлены в миллиметрах, а точные значения получаются за счет шкалы по нониусу. Класс точности делится на 3 группы и представлен в мм:

• 0,02,
• 0,05,
• 0,1.

Шкала нониуса располагается на подвижной рамке, но в некоторых случаях фиксируется винтами для более точных калибровок.

Если рассматривать инструмент с классом точности 0,1, то одно деление на штанге вверху будет составлять 1 мм, а у нониуса (нижней линейке) — 1,9. За счет этого одно нижнее деление составляет 19 мм. Любые измерения проводятся из нулевого положения градации нониуса, которое ставится ровно напротив верхних делений. Во время замеров рамка двигается по штанге, затем фиксируется в нужном положении.

Назначение и принцип действия

Назначение штангенциркуля – выполнение замеров высокой точности внутри и с наружи измеряемых объектов, а также глубины всевозможных отверстий.

Особенность инструмента — универсальность.

Штангель – распространенное название штангенциркуля среди тех, кто им постоянно пользуется, является обыкновенным сокращением слова.

Этот инструмент “умеет” измерять внешние и внутренние диаметры круглых и цилиндрических объектов, например, гаек и болтов, подходит для внутренних измерений канавок по всем параметрам.

Принцип измерения штангенциркулем заключается в определении размера на основании положения измерительной рамки, которая свободно перемещается вдоль штанги с нанесенной шкалой.

Само значение размера определяется методом совпадения, а его точность, в зависимости от, собственно, класса точности, способно доходить до сотых частей миллиметра.

Устройство, характеристики и свойства

Если подключить фантазию, то внешне штангель выглядит, как симбиоз молотка и линейки.

Состоит классический инструмент из следующих элементов:

• Штанга с размеченной шкалой. Максимальная величина измерений зависит от длины штанги.
• Измерительная рамка – подвижная часть штангеля, способная перемещаться вдоль штанги. На ней нанесена шкала нониуса, позволяющая определять доли миллиметра. Внутри рамки установлена пружина с фиксирующим винтом, прижимающая ее к штанге, что снижает погрешность измерений, которая способна повысится в следствии перекоса подвижной части относительно неподвижной. Вместо нониуса может быть установлена циферблатная шкала или небольшой цифровой дисплей, что зависит от модели штангенциркуля.
• Неподвижная губка – конструктивно является частью штанги или жестко на ней закреплена, и находится с одной стороны инструмента. Рабочей зоной является внутренняя грань стационарной губки, во время измерений ее плотно прикладывают к измеряемому объекту.
• Подвижная губка – конструктивно является частью рамки или жестко на ней закреплена. Рабочая часть также внутренняя, а сама деталь расположена ровно напротив неподвижной губки таким образом, что при сдвигании рамки грани обеих губок соприкасаются. В этом положении нулевые параметры шкал штанги и нониуса должны совпадать.
• Выдвижная планка – конструктивная часть измерительной рамки, ее назначение для замера глубины в объектах.

Рассмотренная конструкция, имеющая односторонние губки, позволяет определять лишь внешние размеры объектов.

Для внутренних замеров потребуется штангенциркуль с двусторонним размещением губок.

Вторые имеют, как правило, меньшие размеры, расположены аналогично первым, но с противоположной стороны штанги, а рабочими являются внешние грани.

Материал

Металлический штангенциркуль изготавливают преимущественно из углеродистой и нержавеющей стали, низколегированных инструментальных сталей 9ХС, ХВГ.

Нержавеющий инструмент — классика, однако, в производстве современных штангелей используют и композит, например, на основе углеродного волокна и полимерных смол.

Размеры

Типовые размеры классических штангенциркулей:

• Длина губок для выполнения наружных замеров: 35 – 300 мм.
• Длина губок для выполнения внутренних замеров: 6 – 22 мм.
• Измерительный диапазон – до 2 м.
• Длина нониуса: 9 – 39 мм.
• Вес (зависит от материала и размеров): 0,2 – 8,9 кг.

Модели с диапазоном измерений до 5000 мм могут весить более 35 кг.

ГОСТ

Следующие действующие ГОСТы регулируют как поверку, так и производство штангенциркулей:

• ГОСТ 166-89 – определяет технические условия
• ГОСТ 8.113-85 – определяет порядок поверки

Точность

Нониусный штангенциркуль характеризуется несколькими классами точности:

• класс – погрешность составляет 0,05 мм (двадцатая часть миллиметра)
• класс – погрешность составляет 0,1 мм (десятая часть миллиметра)

Для высокоточных замеров применяется совершенно другой инструмент – микрометр.

Чтобы наглядно показать, на что влияет класс точности, достаточно предположить, что необходимо определить диаметр нескольких сверл без маркировки.

Штангель второго класса точности позволит найти сверла диаметром 6,7 или 6,8 мм, а первого класса еще и 6,75 мм.

Для электронных инструментов погрешность может достигать 0,01 мм.

Поверка

В процессе работы штангенциркулем может наблюдаться нарушение его настроек, различные деформации отдельных элементов, банальный износ.

Все это влияет на точность проводимых измерений, которые, к тому же, способна исказить налипшая грязь, смазка, металлические опилки, покрывающие инструмент намагниченным слоем.

Важно!

Каждому владельцу штангеля необходимо бережно обращаться с ним, и содержать инструмент в чистоте.

Дабы избежать различных искажений результатов измерений, выполняется ежегодная поверка инструмента.

Для этого достаточно обратится в специализированный сервисный центр по настройке и ремонту.

По результатам поверки выдается соответствующее свидетельство.

В домашних условиях выполнить простейшую проверку правильности показаний можно, если свести до упора губки штангенциркуля.

В этом случае нулевые штрихи должны совпадать.

Маркировка

• ШЦ-I – позволяет определять внешние и внутренние размеры за счет двух пар губок. Глубина отверстий определяется посредством соответствующей линейки.
• ШЦ-IС – снятие показаний упрощено за счет стрелочной головки, шестерни которой сцеплены с рейкой, установленной в штанги.
• ШЦТ-I – односторонние губки имеют твердосплавное покрытие. Используют в условиях повышенной абразивности.
• ШЦК – используют там, где не требуется высокой точности измерений, так как показания снимаются с круговой шкалы, в основе которой лежит пружинный механизм.
• ШЦ-II – к двухсторонним губкам добавлен механизм подачи рамки, что позволяет выполнять разметку.
• ШЦ-III. Характерная черта – односторонние губки и большие размеры. Неспособен измерять глубину.
• ШЦЦ – показания снимаются по цифровой шкале.

Обзор простых моделей

Среди механических моделей выделяют 4 основных вида: ШЦ-1, 2, 3 и ШЦК. Самым простым штангенциркулем является ШЦ-1. Модель очень распространенная, обладает шкалой нониуса с классом точности 0,1 мм, хотя можно найти и другие виды делений.

Вариант ШЦ-2 отличается от первого дополнительной рамкой, которая включает в себя ограничительный винт и механизм для регулировок, в дополнение есть губки. Нижняя часть дает возможность узнать внешние и внутренние размеры при помощи разных поверхностей. Разница показателей видна сразу на корпусе, что позволяет проводить измерения с высокой точностью. Верхние губы заточены, используются для двух целей:

• проведение разметки,
• измерения глубины тонких деталей.

Модель ШЦ-3 аналогична конструктивно с ШЦ-2, но есть верхняя пара губок для замеров и разметки. Такой прибор довольно длинный, поэтому позволяет замерить большие детали.

ШЦК-1 представляет собой механическое устройство, у которого есть круговая цифровая шкала. Это лучший штангенциркуль из простых видов, поскольку дает максимальную точность измерений. Для движения рамки используется реечная передача, которая приводится в движение колесом рукоятки. На головке есть винт для фиксации положения. К недостаткам относится необходимость постоянно держать прибор в чистоте, чтобы реечный механизм не выходил из строя.

ШЦЦ-1 — простое устройство с цифровым дисплеем. При помощи него намного облегчается работа по отсчету, класс точности максимально высок, составляет 0,01 мм. На дисплее есть кнопки для управления и выбора режимов, располагается источник автономного питания.

Достоинства и недостатки

Достоинства цифрового штангенциркуля.

• Повышенная точность и малая погрешность, что крайне важно при точных замерах, где малейшее несоответствие в определённой детали сразу вызовет нестабильную работу во всём механизме или установке.
• Упрощённая поверка (или калибровка) – когда необходимо проверить работу сразу нескольких штангенциркулей.
• Быстрота восприятия и передачи полученных данных. Это крайне важно на производстве, где у конвейера стоит контролёр, определяющий точность и верность определённых размеров выпускаемых деталей и выявляющий производственный брак. Показания прибора выдаются мгновенно – расчёт по шкалам здесь не требуется.
• Новичкам незачем изучать, как производятся замеры – за них всё сделают датчик и цифровой модуль.
• Возможность переключаться с одного вида замера на другой – на многопрофильных деталях, имеющих разные подходы к замеру того или иного промежутка.
• Возможность легко перевести дюймы в сантиметры и обратно, а также передать данные, используя встроенный интерфейс для внешней связи с ПК и мобильными устройствами.

Недостатки электронного прибора.

• Наличие батарейки – забыв её вовремя заменить, вы столкнётесь с необходимостью делать замеры «по старинке».
• Чувствительность к высокой влажности, тряске, ударам и вибрациям – из-за этого электронный модуль легко повредить.
• Программные сбои из-за сильных помех поблизости, чувствительность к статическому электричеству. Отсюда неработоспособность как отдельных функций, так и всего прибора в целом. Может пропасть индикация – у большинства штангенциркулей нет подсветки, и догадаться о том, что прибор ещё исправен и работоспособен (при потухшем дисплее), нельзя.

Особенности электронных штангенциркулей

Конструктивные особенности электронных видов почти не отличаются от простых моделей, но дополнительно инструмент оборудован электронными деталями. Главные части:

• губки, замеряющие внешнюю величину,
• губки для замера внутренних размеров,
• штанга,
• рамка,
• батарейка,
• ролик для замера длины,
• кнопка обнуления значений,
• кнопка вкл./выкл.,
• переключатель из дюймов в мм.

Определенные модели включают в себя дополнительные функции, в зависимости от производителя и особенностей конструкции. В современных приборах можно встретить беспроводные варианты для передачи данных, возможность подключения к компьютеру и другие особенности, но основные части не отличаются.

Принцип функционирования заключается в применении цифрового нониуса, в котором есть матрица с кодами. По сути, все электронные штангенциркули появились на основе модели ШЦЦ. Среди достоинств техники выделяют:

• моментальное отображение данных на циферблате. В ходе производственной деятельности это очень удобно, поскольку ускоряет работу, в домашних условиях облегчает замеры для новичков,
• несколько видов измерений позволяют использовать штангенциркуль в разных сферах, поскольку механические типы не дают возможность сразу показать глубину, внешние и внутренние параметры,
• максимально высокая точность,
• небольшие размеры прибора, что сказываются на весе и удобстве применения. Удобно пользоваться в труднодоступных местах,
• дополнительные функции.

Главным недостатком является зависимость от источника пита