Калькуляторы
Таблицы классов точности штангенциркулей, микрометров и нутромеров согласно ГОСТ
Компактное оглавление - Навигация по таблицам
Таблицы классов точности измерительных инструментов
Таблица 1. Классы точности штангенциркулей по ГОСТ 166-89
| Класс точности | Диапазон измерений, мм | Цена деления, мм | Предел допускаемой погрешности, мкм | Пример модели |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0-150 | 0,01 | ±10 | ШЦЦ-I-150-0,01 |
| 0-300 | 0,01 | ±15 | ШЦЦ-I-300-0,01 | |
| 1 | 0-150 | 0,05 | ±50 | ШЦ-I-150-0,05 |
| 0-300 | 0,05 | ±70 | ШЦ-I-300-0,05 | |
| 0-500 | 0,1 | ±100 | ШЦ-III-500-0,1 | |
| 2 | 0-150 | 0,1 | ±100 | ШЦ-II-150-0,1 |
| 0-800 | 0,1 | ±200 | ШЦ-III-800-0,1 |
Таблица 2. Классы точности микрометров по ГОСТ 6507-90
| Класс точности | Диапазон измерений, мм | Цена деления, мм | Предел допускаемой погрешности, мкм | Пример модели |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0-25 | 0,01 | ±2 | МК-25-1 |
| 25-50 | 0,01 | ±2 | МК-50-1 | |
| 50-75 | 0,01 | ±3 | МК-75-1 | |
| 2 | 0-25 | 0,01 | ±4 | МК-25-2 |
| 25-50 | 0,01 | ±4 | МК-50-2 | |
| 50-100 | 0,01 | ±5 | МК-100-2 |
Таблица 3. Классы точности нутромеров по ГОСТ 10-88 и ГОСТ 868-82
| Тип нутромера | Класс точности | Диапазон измерений, мм | Цена деления, мм | Предел допускаемой погрешности, мкм |
|---|---|---|---|---|
| Индикаторный нутромер (ГОСТ 868-82) |
1 | 6-10 | 0,01 | ±5 |
| 10-50 | 0,01 | ±6 | ||
| 2 | 50-100 | 0,01 | ±10 | |
| 100-160 | 0,01 | ±15 | ||
| Микрометрический нутромер (ГОСТ 10-88) |
1 | 50-75 | 0,01 | ±3 |
| 75-600 | 0,01 | ±4 (на каждые 25 мм) | ||
| 2 | 50-75 | 0,01 | ±4 | |
| 75-600 | 0,01 | ±5 (на каждые 25 мм) |
Таблица 4. Сравнительная характеристика точности измерительных инструментов
| Инструмент | Типичная точность, мкм | Область применения | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|---|
| Штангенциркуль класса 0 | ±10-15 | Точные измерения внешних и внутренних размеров | Универсальность, цифровая индикация | Выше стоимость, требует бережного обращения |
| Штангенциркуль класса 1 | ±50-100 | Общепроизводственные измерения | Практичность, надежность | Ниже точность при измерении |
| Микрометр класса 1 | ±2-3 | Высокоточные измерения наружных размеров | Высокая точность, стабильность показаний | Узкий диапазон измерений, высокая цена |
| Индикаторный нутромер класса 1 | ±5-6 | Точные измерения внутренних диаметров | Удобство при контроле отверстий | Требует установки на ноль по кольцу-калибру |
| Микрометрический нутромер класса 1 | ±3-4 | Высокоточные измерения внутренних размеров | Высокая точность, надежность | Сложность применения, высокая стоимость |
Полное оглавление статьи
1. Введение
Точность измерений играет ключевую роль в современном машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Для обеспечения надлежащего качества продукции необходимо контролировать размеры деталей с определенной точностью, которая регламентируется нормативными документами. В зависимости от требуемой точности и характера измеряемых параметров применяются различные измерительные инструменты, каждый из которых имеет свой класс точности.
Класс точности измерительного инструмента определяет его метрологические характеристики и допустимую погрешность измерений. Знание классов точности позволяет правильно подбирать инструмент для конкретных измерительных задач, обеспечивая необходимую достоверность результатов.
В данной статье рассмотрены классы точности наиболее распространенных ручных измерительных инструментов: штангенциркулей, микрометров и нутромеров. Представлены актуальные данные о допусках и погрешностях для каждого класса в соответствии с действующими стандартами.
2. Основные измерительные инструменты
2.1. Штангенциркули
2.1.1. Типы штангенциркулей
Штангенциркули являются одними из наиболее универсальных измерительных инструментов, которые позволяют измерять наружные и внутренние размеры, а также глубины. По конструктивным особенностям и назначению штангенциркули подразделяются на следующие типы:
- ШЦ-I – штангенциркуль с двусторонним расположением губок для наружных и внутренних измерений;
- ШЦ-II – штангенциркуль с двусторонним расположением губок для наружных и внутренних измерений и с глубиномером;
- ШЦ-III – штангенциркуль с односторонним расположением губок для наружных и внутренних измерений и с устройством для разметки.
По способу считывания показаний штангенциркули делятся на:
- Нониусные (ШЦ) – с отсчетом по нониусу;
- Циферблатные (ШЦТ) – с отсчетом по круговой шкале;
- Цифровые (ШЦЦ) – с цифровой индикацией результатов измерений.
2.1.2. Классы точности штангенциркулей
Согласно ГОСТ 166-89 «Штангенциркули. Технические условия» штангенциркули выпускаются трех классов точности: 0, 1 и 2. Класс точности определяет пределы допускаемой погрешности измерения.
Как видно из Таблицы 1, наивысшую точность обеспечивают штангенциркули класса 0 с ценой деления 0,01 мм. Они применяются для точных измерений в инструментальных цехах, лабораториях и при производстве прецизионных деталей. Штангенциркули класса 1 имеют цену деления 0,05 мм и используются для измерений средней точности. Штангенциркули класса 2 с ценой деления 0,1 мм применяются для грубых измерений в условиях цехов.
Важно отметить, что предел допускаемой погрешности зависит не только от класса точности, но и от диапазона измерений. Чем больше диапазон, тем выше допустимая погрешность даже для одного и того же класса точности.
2.1.3. Особенности применения
При использовании штангенциркулей следует учитывать следующие особенности:
- Для обеспечения заявленной точности необходимо правильно прикладывать измерительные поверхности к детали, избегая перекосов;
- Измерительное усилие должно быть контролируемым и постоянным, особенно для цифровых штангенциркулей;
- Перед использованием необходимо проверять нулевое положение губок штангенциркуля;
- Погрешность измерения внутренних размеров всегда больше, чем для наружных, что необходимо учитывать при выборе инструмента.
Примечание: Для штангенциркулей с цифровой индикацией (ШЦЦ) действует то же разделение на классы точности, что и для нониусных, но обеспечивается более удобное считывание показаний и возможность передачи данных на компьютер.
2.2. Микрометры
2.2.1. Типы микрометров
Микрометры предназначены для высокоточных измерений линейных размеров и подразделяются на следующие основные типы:
- МК – микрометры гладкие для наружных измерений;
- МЛ – микрометры листовые;
- МТ – микрометры трубные;
- МЗ – микрометры зубомерные;
- МП – микрометры проволочные;
- МВМ, МВП, МВТ – микрометры со вставками различного назначения.
По конструктивному исполнению микрометры бывают:
- Механические – с отсчетом по шкалам стебля и барабана;
- С цифровой индикацией – с электронным отсчетным устройством.
2.2.2. Классы точности микрометров
Согласно ГОСТ 6507-90 «Микрометры. Технические условия» микрометры выпускаются двух классов точности: 1 и 2. Класс точности определяет пределы допускаемой погрешности измерения.
Как показано в Таблице 2, микрометры класса 1 обеспечивают более высокую точность измерений и применяются для контроля особо точных деталей, в лабораторных условиях и при приемочном контроле. Микрометры класса 2 применяются для технологического контроля в цеховых условиях.
Примечательно, что погрешность микрометров существенно ниже, чем у штангенциркулей. Даже микрометры класса 2 имеют предел допускаемой погрешности ±4 мкм в диапазоне 0-25 мм, тогда как лучшие штангенциркули класса 0 обеспечивают погрешность не менее ±10 мкм.
2.2.3. Особенности применения
При работе с микрометрами необходимо соблюдать следующие требования:
- Перед измерением необходимо проверить установку микрометра на ноль или по установочной мере;
- Измерительное усилие должно быть стандартным (5-10 Н), что обеспечивается трещоткой или фрикционом;
- Микрометр должен быть термостабилизирован (выдержан в помещении, где производятся измерения);
- Измеряемая деталь должна быть чистой, без заусенцев и грязи;
- Необходимо правильно считывать показания, учитывая целые, десятые и сотые доли миллиметра.
Важно: Каждый микрометр имеет ограниченный диапазон измерений (обычно 25 мм). Для измерения различных диапазонов размеров необходимо использовать соответствующие микрометры (0-25, 25-50, 50-75 мм и т.д.).
2.3. Нутромеры
2.3.1. Типы нутромеров
Нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров деталей: диаметров отверстий, пазов, канавок. По конструкции и принципу действия они разделяются на следующие основные типы:
- НИ – нутромеры индикаторные (с индикатором часового типа);
- НМ – нутромеры микрометрические;
- НС – нутромеры с боковыми губками (штихмасы);
- НЦ – нутромеры с цифровой индикацией.
Каждый тип нутромеров имеет свои особенности конструкции и области применения. Индикаторные нутромеры обеспечивают относительные измерения и требуют настройки на размер по установочным кольцам. Микрометрические нутромеры позволяют производить абсолютные измерения внутренних размеров.
2.3.2. Классы точности нутромеров
Согласно ГОСТ 868-82 «Нутромеры индикаторные с ценой деления 0,01 мм» и ГОСТ 10-88 «Нутромеры микрометрические. Технические условия» нутромеры, как и другие измерительные инструменты, выпускаются различных классов точности.
Как показано в Таблице 3, и индикаторные, и микрометрические нутромеры выпускаются двух классов точности: 1 и 2. Нутромеры класса 1 обеспечивают более высокую точность измерений и применяются для контроля точных деталей и в лабораторных условиях. Нутромеры класса 2 используются для технологического контроля в производственных условиях.
Особенностью нутромеров является то, что предел допускаемой погрешности зависит от диапазона измерений. Для микрометрических нутромеров больших диапазонов (более 75 мм) погрешность указывается на каждые 25 мм диапазона измерений.
2.3.3. Особенности применения
При использовании нутромеров следует учитывать следующие аспекты:
- Индикаторные нутромеры необходимо настраивать на номинальный размер по установочным кольцам или концевым мерам длины;
- При измерении нутромер необходимо покачивать для нахождения наименьшего (для отверстий) или наибольшего (для пазов) показания;
- Для точных измерений необходимо обеспечивать перпендикулярность оси нутромера относительно оси измеряемого отверстия;
- Микрометрические нутромеры требуют навыка в считывании показаний и обращении с микрометрической головкой.
Рекомендация: Для измерений отверстий диаметром менее 6 мм рекомендуется использовать специальные приборы – малые индикаторные нутромеры или специальные микрометрические нутромеры для малых отверстий.
3. Факторы, влияющие на точность измерений
3.1. Температура
Температура является одним из наиболее значимых факторов, влияющих на точность измерений. Согласно стандартам, нормальной температурой для проведения точных измерений считается 20°C. Отклонение от этой температуры может привести к значительным погрешностям из-за теплового расширения как измерительного инструмента, так и измеряемой детали.
Для примера, стальной стержень длиной 100 мм при изменении температуры на 1°C изменяет свою длину примерно на 1,2 мкм. Это особенно критично для микрометрических измерений, где допустимая погрешность составляет всего 2-4 мкм.
Практические рекомендации для минимизации температурных погрешностей:
- Выдерживать измерительный инструмент и деталь в помещении, где будут проводиться измерения, не менее 1-2 часов;
- Избегать нагрева инструмента от рук, используя теплоизолирующие накладки или перчатки при длительных измерениях;
- При невозможности обеспечить нормальную температуру вносить поправки с учетом коэффициентов теплового расширения.
3.2. Калибровка инструментов
Регулярная калибровка измерительных инструментов – необходимое условие обеспечения их точности. В процессе эксплуатации измерительные поверхности подвергаются износу, механизмы могут разрегулироваться, что приводит к увеличению погрешности измерений.
Периодичность калибровки зависит от интенсивности использования инструмента и требований к точности измерений:
- Для инструментов, используемых в метрологических лабораториях – не реже 1 раза в 6 месяцев;
- Для инструментов, применяемых в производственных условиях – не реже 1 раза в год;
- После механических воздействий (падений, ударов) – внеочередная калибровка.
Калибровка должна проводиться с использованием эталонных средств измерений (концевых мер длины, установочных колец) с прослеживаемостью до государственных эталонов единицы длины.
3.3. Влияние оператора
Субъективный фактор – квалификация и опыт оператора – оказывает существенное влияние на точность измерений. Основные аспекты влияния оператора:
- Измерительное усилие – разные операторы могут прикладывать различное усилие при контакте измерительных поверхностей с деталью, что особенно критично для микрометров;
- Методика измерения – правильность выбора базовых поверхностей, установки детали;
- Считывание показаний – особенно для нониусных шкал, где возможны ошибки интерпретации;
- Погрешность параллакса – возникает при неправильном положении глаз оператора относительно шкалы отсчета.
Для минимизации влияния оператора рекомендуется:
- Проводить обучение операторов правильным методам измерения;
- Использовать инструменты с трещоткой или фрикционом для обеспечения постоянного измерительного усилия;
- По возможности применять цифровые измерительные инструменты, исключающие ошибки считывания.
3.4. Условия окружающей среды
Помимо температуры, на точность измерений влияют и другие факторы окружающей среды:
- Влажность – высокая влажность может вызывать коррозию измерительных поверхностей, а для некоторых материалов (особенно неметаллических) – изменение размеров;
- Вибрации – механические колебания, передающиеся на измерительный прибор, могут искажать показания, особенно для индикаторных нутромеров;
- Загрязнения – пыль, абразивные частицы между измерительными поверхностями могут значительно искажать результаты измерений;
- Освещение – недостаточное или неправильно направленное освещение затрудняет считывание показаний со шкал.
Оптимальные условия для проведения точных измерений:
- Температура: 20±1°C;
- Относительная влажность: 40-60%;
- Отсутствие вибраций (для особо точных измерений – использование виброизолирующих столов);
- Достаточное освещение: 500-750 люкс на рабочей поверхности.
4. Практическое применение
4.1. Выбор измерительного инструмента
Выбор измерительного инструмента должен основываться на анализе следующих факторов:
- Требуемая точность измерений – определяется допуском на измеряемый размер. Согласно правилу «золотого сечения» в метрологии, погрешность средства измерения должна быть в 3-10 раз меньше допуска на измеряемый параметр;
- Характер измеряемой поверхности – для измерения наружных, внутренних размеров или глубин требуются различные инструменты;
- Диапазон измерений – необходимо выбирать инструмент, диапазон которого соответствует измеряемым размерам;
- Условия проведения измерений – в цеховых условиях часто предпочтительнее более надежные, хотя и менее точные инструменты;
- Экономическая целесообразность – стоимость измерительного инструмента должна соответствовать ценности получаемой информации.
На основании Таблицы 4 можно сделать следующие общие рекомендации:
- Для измерений с допусками более 0,1 мм – штангенциркули класса 2;
- Для измерений с допусками 0,03-0,1 мм – штангенциркули класса 1 или 0;
- Для измерений с допусками 0,01-0,03 мм – микрометры класса 2;
- Для измерений с допусками менее 0,01 мм – микрометры класса 1.
4.2. Методика измерений
Правильная методика измерений не менее важна, чем выбор инструмента соответствующего класса точности. Основные рекомендации по проведению измерений:
- Подготовка к измерениям:
- Очистка измеряемых поверхностей от загрязнений;
- Термостабилизация инструмента и детали;
- Проверка нулевой установки инструмента или настройка по эталону.
- Проведение измерений:
- Обеспечение правильного контакта измерительных поверхностей с деталью;
- Контроль измерительного усилия;
- Для повышения точности – многократные измерения с вычислением среднего значения.
- Обработка результатов:
- Правильное считывание и запись показаний;
- При необходимости – внесение поправок на температуру;
- Оценка погрешности измерений.
Важно: Для ответственных измерений рекомендуется проводить измерения одного и того же размера разными операторами и разными инструментами для исключения систематических ошибок.
4.3. Пример расчета погрешности
Рассмотрим пример определения погрешности измерения вала диаметром 45 мм с допуском по h7 (45h7).
Допуск размера 45h7 согласно ГОСТ 25347-82 составляет -0,025 мм, т.е. допустимый размер вала: 44,975-45,000 мм.
Для измерения можно применить:
- Штангенциркуль класса 0 с ценой деления 0,01 мм. Предел допускаемой погрешности ±15 мкм (для диапазона 0-300 мм).
- Микрометр класса 2 с диапазоном 25-50 мм. Предел допускаемой погрешности ±4 мкм.
Расчет коэффициента точности измерения для каждого инструмента:
- Для штангенциркуля: K = T/Δ = 25/15 = 1,67, где T – допуск, Δ – погрешность измерения.
- Для микрометра: K = T/Δ = 25/4 = 6,25.
Согласно метрологическим рекомендациям, коэффициент точности измерения должен быть не менее 3. Таким образом, для контроля данного размера с заданным допуском следует использовать микрометр, так как штангенциркуль не обеспечивает достаточной точности (K < 3).
Дополнительно необходимо учесть погрешность от температурных деформаций. Если температура в цехе отличается от нормальной на 5°C, то для стальной детали длиной 45 мм температурная погрешность составит:
Δt = 45 × 11,5 × 10-6 × 5 = 0,0026 мм = 2,6 мкм,
где 11,5 × 10-6 – коэффициент линейного расширения стали.
Суммарная погрешность измерения микрометром с учетом температурной составляющей:
Δсум = √(Δ2 + Δt2) = √(42 + 2,62) = 4,8 мкм.
В этом случае коэффициент точности измерения составит K = 25/4,8 = 5,2, что по-прежнему удовлетворяет требованиям.
5. Современные тенденции в измерительной технике
Современные тенденции в развитии измерительных инструментов направлены на повышение точности, автоматизацию измерений и расширение функциональных возможностей:
- Цифровизация измерительных инструментов – все большее распространение получают цифровые штангенциркули, микрометры и нутромеры, которые позволяют исключить ошибки считывания показаний, сохранять результаты измерений и передавать их на компьютер;
- Беспроводные технологии – современные измерительные инструменты оснащаются Bluetooth-модулями для передачи данных, что позволяет интегрировать их в системы статистического контроля качества;
- Применение новых материалов – использование керамических измерительных наконечников, которые практически не подвержены износу и имеют низкий коэффициент теплового расширения;
- Мультифункциональность – создание измерительных инструментов, совмещающих несколько функций (например, микрометр с индикатором часового типа для контроля отклонений формы);
- Интеграция с CAD/CAM системами – возможность прямой передачи результатов измерений в системы автоматизированного проектирования и производства.
Несмотря на развитие координатно-измерительных машин и бесконтактных методов измерений, традиционные измерительные инструменты (штангенциркули, микрометры, нутромеры) остаются основными средствами контроля размеров в производственных условиях благодаря их надежности, простоте использования и экономичности.
6. Заключение
Выбор измерительного инструмента соответствующего класса точности – важный фактор обеспечения качества продукции. Представленные в статье таблицы классов точности штангенциркулей, микрометров и нутромеров позволяют систематизировать информацию о метрологических характеристиках этих инструментов и сделать правильный выбор для конкретных измерительных задач.
Основные рекомендации по выбору измерительных инструментов:
- Погрешность измерительного инструмента должна быть в 3-10 раз меньше допуска на контролируемый размер;
- При выборе между инструментами одинаковой точности предпочтение следует отдавать инструментам с меньшей ценой деления шкалы;
- Для высокоточных измерений (допуски менее 0,02 мм) следует использовать микрометры класса 1;
- Для универсальных измерений с умеренными требованиями к точности оптимальным выбором являются штангенциркули класса 1;
- Для измерения внутренних размеров высокой точности предпочтительно использовать нутромеры соответствующего диапазона и класса точности.
Необходимо также помнить, что даже самый точный измерительный инструмент не обеспечит достоверных результатов без соблюдения правильной методики измерений, учета условий окружающей среды и регулярной поверки и калибровки.
7. Источники информации
- ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) «Штангенциркули. Технические условия». М.: Издательство стандартов, 2014.
- ГОСТ 6507-90 «Микрометры. Технические условия». М.: Издательство стандартов, 2016.
- ГОСТ 868-82 «Нутромеры индикаторные с ценой деления 0,01 мм. Технические условия». М.: Издательство стандартов, 2015.
- ГОСТ 10-88 «Нутромеры микрометрические. Технические условия». М.: Издательство стандартов, 2014.
- ГОСТ 25347-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки». М.: Издательство стандартов, 2012.
- Белкин И.М. «Средства линейно-угловых измерений. Справочник». М.: Машиностроение, 2017.
- Зайцев С.А., Куранов А.Д. «Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении». М.: Академия, 2018.
- РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения». М.: Стандартинформ, 2013.
