Угловые измерения

Угловые измерения

 

Во многих отраслях промышленности применяют узлы и детали, качество работы которых зависит от точности их угловых размеров. Такими узлами и размерами являются, например, подшипники с коническими роликами, направляющие типа «ласточкин хвост», концы инструментов, углы оптических призм и т.д.

Величину угла при измерении  определяют следующими методами:

1. Сравнение с жесткой  мерой (угловые меры, угольники, шаблоны, конические калибры, многогранные  призмы).

2. Сравнение со штриховой  мерой (различные виды круговых  и секторных шкал, гониометры).

3. Тригонометрическими методами (по значениям линейных размеров).

 

Жесткие угловые меры предназначены для передачи размера плоского угла от эталонов к образцовым и рабочим угловым мерам, поверки и градуировки угломерных приборов и специальных угловых мер (шаблонов), а также для непосредственного измерения угловых изделий.

По ГОСТ 2875-88 «Меры плоского угла призматические. Общие технические условия» предусмотрено пять типов угловых мер (рис. 1): меры типа 1 выполнены со срезанной вершиной угла и имеют малые (до 90) значения рабочих углов; меры типа 2 имеют острую вершину рабочего угла, охватывают диапазон от 10 до 790; меры типа 3 выполнены с четырьмя рабочими углами в диапазоне 80-1000; меры типа 4 – призматические с равномерным угловым шагом; меры типа 5 - с тремя рабочими углами: α=150, β=300, ϕ=450.

 

Рисунок 1 – Меры призматические угловые

 

Угловые меры изготавливают из высококачественных сталей, а меры типа 1 могут изготавливаться из кварцевого и оптического стекла.

По ГОСТ 2875-88 для угловых мер 1,2 и 3 типов установлены классы точности 0, 1 и 2 с допусками на изготовление соответственно ±3’’, ±10’’, ±30’’, для типа 4 – классы точности 00, 0, 1 и 2; для типа 5 – класс точности 1. Образцовые меры аттестуются по 2, 3 и 4-му разрядам в зависимости от погрешности аттестации, которая соответственно не должна превышать ±1’’, ±3’’, ±6’’.

 

Угольники служат для проверки взаимной перпендикулярности поверхностей и имеют угол 900. Существует два вида угольников: лекальные, обеспечивающие контакт по линии (для этого одной из сторон придана форма кромки с радиусом закругления 0,1-0,3 мм); с плоскими рабочими поверхностями.

Стандартом предусмотрены три класса точности (0, 1, 2) угольников. Они выпускаются: в виде прямоугольника (рис 2,а), угловые (рис. 2,б) и цилиндрические (рис. 2, в).

 

Рисунок 2 – Виды угольников

 

Несовпадение сторон угольника и измеряемого угла определяют визуально по просвету между стороной угольника и деталью или с помощью щупа.

Сравнение с жесткой мерой широко применяют при контроле конических сопряжений. В этом случае жесткой мерой является конический калибр. При этом проверяется как диаметр (по осевому смещению), так и угол конуса (по краске).

 

Механические угломеры предназначены для контактных измерений углов. Выпускают три типа угломеров: УН – с отчетом по нониусу 2’ или 5’ (рис.3); УМ – с отсчетом по нониусу 2’ или 5’ (рис. 4); УГ – с отсчетом по нониусу 10’ упрощенной конструкции; УО – оптический угломер (рис. 5).

Рисунок 3 – Угломер с нониусом типа УН: 1 – сектор с нониусом; 2 – основание; 3- основная линейка; 4- стопор; 5- сектор; 6- угольник; 7 – съемная линейка; 8 и 9 – державки.

Рисунок 4 – Угломер с нониусом типа УМ: 1 – линейка; 2 – основание;

3 – стопорный винт; 4- микровинт; 5- нониус; 6- стопор; 7- сектор; 8- подвижная  линейка; 9 – державка; 10 – угольник

Рисунок 5 – Оптический угломер: 1- сменная линейка; 2 – винт; 3- крышка; 4 – корпус; 5 – отсчетная лупа; 6 – линейка; 7 – винт; 8- сектор; 9 и 10 – линзы

 

Гониометры (рис. 6) являются наиболее точными оптическими приборами для бесконтактного измерения углов и предназначены для измерения углов между плоскими гранями, хорошо отражающими световые лучи. Измерение углов возможно как на непрозрачных, так и на прозрачных телах.

Делительные головки применяются для измерения углов при использовании устройств, фиксирующих требуемое угловое положение граней или других элементов детали. Отсчетные устройства делительных головок бывают как механическим (лимб с нониусом), так и оптическими (рис. 7).

Уровни служат для измерения малых угловых отклонений от горизонтальной плоскости. Наиболее распространены в промышленности жидкостные уровни. Они относятся к гониометрическим средствам измерений, так как имеют угловую шкалу, нанесенную на дуге окружности. Чувствительным элементом таких уровней является стеклянная ампула с жидкостью.

Эти приборы предназначены как для измерения углов отклонения от горизонтали (природного эталона), так и для установки поверхности изделия в заданном относительно горизонтали положении.

Рисунок 6 – Схема гониометра: 1 – коллиматор; 2 – столик; 3 – зрительная труба; 4 – лимб; 5 – вертикальная ось; 6 – алидада; 7- основание; 8 – юстировочные винты

Рисунок 7 – Делительная оптическая головка: 1 – неподвижный корпус; 2 – шпиндель; 3 – подвижный корпус; 4 – окуляр; 5 – нониусное устройство; 6 – источник света; 7 – хомутик; 8 – центр; 9 – червячное колесо; 10 – лимб

Выпускаются брусковые и рамные уровни с ценой деления ампул 4’’, 10’’, 20’’, 30’’, которые на приборе представлены в радиальной мере. В некоторых приборах ампула применяется не для измерения отклонений углов, а для определения горизонтального положения узла прибора, в который она встроена.

В микрометрических уровнях показания снимают по микрометрическому винту, перемещающему ампулу. Микрометрические уровни выпускаются типа 1 с ценой деления 2’’ и типа 2 с ценой деления 20’’ (рис. 8).

Рисунок 8 – Конструктивная схема микрометрического уровня типа 2

 

Промышленностью выпускаются индуктивные уровни с ценой деления 2-20’’, гидростатические уровни. Для измерения углов можно также использовать круговые измерительные преобразователи «Индуктосин», «Оптосин» (круговые перемещения преобразуются в электрический сигнал), а также кольцевые оптические квантовые генераторы.

 

 

Информация взята из: Ю.В. Димов. Метрология, стандартизация и сертификация. 2-ое издание.