Кіріспе

Қашықтықты күшейту құралы

Ғылым, технология және өндірістің әртүрлі салаларында (мысалы, механикалық өңдеу, дайындау және қосымша өндіріс) индикатор – бұл кішігірім қашықтықтар мен бұрыштарды дәл өлшеуге және оларды анық көрінетіндей күшейтуге арналған әртүрлі құралдардың кез келгені. Атауы пайдаланушының қанағаттандырылмаған көзімен байқауға болмайтын нәрсені көрсету идеясынан туындаған; мысалы, кейбір кіші қашықтықтың болуы немесе нақты мөлшері (мысалы, екі жазық бет арасындағы биіктік айырмасы, екі цилиндрдің арасындағы концентриктіктің шағын бұрмалануы немесе басқа да ұсақ физикалық ауытқулар). Классикалық механикалық түрі, циферблатты индикатор деп аталады, сағат бетіне ұқсас циферблатты және сағат тілдерін көрсетеді; тілдер циферблаттағы дөңгелек шкалалардағы бөлімдерге сілтеме жасайды, олар зонд ұшының бастапқы нүктеден қашықтығын көрсетеді. Механикалық циферблатты индикатордың ішкі құрылымы механикалық сағаттың дәл механизмдеріне ұқсас, уақытты өлшеу үшін маятник орнына зондтың орнын өлшеу үшін тісті доңғалақ жұбын қолданады. Индикатор зондының білігі тістің тістерімен кесілген, ол тісті доңғалақты қамтамасыз етеді. Зонд қозғалғанда, тісті доңғалақ айналмалы доңғалақты айналдырады, бұл индикатордың "сағат" тілін айналдырады. Серіппелер оқылымдағы кері байланысты азайту үшін доңғалақ механизмін алдын ала жүктейді. Доңғалақтың пішінінің дәлдігі және подшипниктердің бос жүрісі өлшеудің қайталанатын дәлдігін анықтайды. Механизмдер қажетті түрде нәзік болғандықтан, машина құралдарының металл өңдеу операциялары сияқты қиын жағдайларда сенімді жұмыс істеу үшін берік каркас құрылысы қажет, сағаттардың беріктігі сияқты. Индикаторлардың басқа түрлеріне консольдік көрсеткіштері бар механикалық құрылғылар және цифрлық дисплейі бар электрондық құрылғылар жатады. Электрондық нұсқалары зондтың орналасуындағы микроскопиялық өзгерістерді анықтау үшін оптикалық немесе сыйымдылық торларын қолданады. Индикаторларды машинамен өңделген бөлшекті тексеру кезінде толеранстың өзгеруін тексеру үшін, зертханалық жағдайда сәуленің немесе сақинаның деформациясын өлшеу үшін, сондай-ақ шағын өлшеуді тіркеуге немесе көрсетуге қажетті көптеген басқа жағдайларда қолдануға болады. Циферблатты индикаторлар әдетте 0,25 мм-ден 300 мм-ге дейін (0,015 дюймнен 12,0 дюймге дейін) өлшем диапазонын, 0,001 мм-ден 0,01 мм-ге дейін (метриялық) немесе 0,00005 дюймнен 0,001 дюймге дейін (империялық/дәстүрлі) бөлімдерді өлшейді. Әртүрлі типтегі және мақсаттағы индикаторлар үшін әртүрлі атаулар қолданылады, оның ішінде циферблатты өлшегіш, сағат, зонд индикаторы, көрсеткіш, сынақ индикаторы, циферблатты сынақ индикаторы, құлау индикаторы, поршеньді индикатор және басқалары.

Негізгі қағидалар

Көрсеткіштер өзіндік мәні бойынша тек салыстырмалы өлшем береді. Бірақ, егер тиісті эталондық құралдар қолданылса (мысалы, калибрлі блоктар), олар абсолютті өлшемнің практикалық эквивалентін қамтамасыз ете алады, оларды эталонмен мерзімді түрде қайта калибрлеу арқылы. Дегенмен, қолданушы оларды дұрыс қолдану жолын білуі керек және кейбір жағдайларда олардың өлшемдері косинус қатесі сияқты факторларға байланысты салыстырмалы болып қалатынын түсінуі керек (бұл туралы кейінірек сөз болады).

Қолданбалар

Сапалы ортада өндірістік процесте сәйкестікті және дәлдікті тексеру үшін. Өндіріс желісін бастау алдында машинаны бастапқыда орнату немесе калибрлеу үшін шеберханада. Дәлдік құралдарын (мысалы, қалыптар жасаушылар) жасау процесінде. Металл өңдеу шеберханаларында, мұндағы типовой қолданылуы – төрт қапталды патронмен токарлық станоктың жұмысшегін центрлеу. Диаметрлік индикатор жұмысшегінің ортадан қалуын (жұмысшегінің айналу симметрия осі мен шпинделдің айналу осі арасындағы үйлесімсіздік) көрсету үшін қолданылады, соңғы мақсат – кішкентай патрон қапталдарын реттеу арқылы оны тиісті шағын диапазонға дейін азайту. Дәл өлшемдерді тіркеу қажет болатын өндіріс емес, басқа салаларда (мысалы, физика). Автомобильдің дискілі тежегішіне жаңа роторды бекіту кезінде бүйірлік ортадан қалуын тексеру үшін. Бүйірлік ортадан қалу (дискі беті мен білік осі арасындағы перпендикулярлықтың болмауы, деформациялар немесе жиірек, хабтың орнату бетін дұрыс тазаламау салдарынан туындайды). Бұл ортадан қалу тежегіш педалінің дірілдеуіне, тежегіш қолданылған кезде көліктің тербелуіне және дискінің теңсіз тозуына әкелуі мүмкін. Бүйірлік ортадан қалу тең емес моменттен, зақымдалған бұрандалардан немесе хаб пен ротор арасындағы тиын немесе тотығудан туындауы мүмкін. Бұл ауытқуды циферблаттық индикатормен тексеруге болады, көбінесе ауытқуды дискені басқа позицияға қайта орнату арқылы азайтуға болады, сондықтан хаб пен дискенің толеранттылығы бір-бірін өтестіруге бейім. Ортадан қалуды азайту үшін диск орнатылады және номиналды моменттің жартысына дейін бекітіледі (кернеуді бөлу үшін дөңгелек болмағандықтан), содан кейін диалдық индикатор тежегіш бетіне орналастырылады және диалдың беткі жағы центрленеді, диск қолмен баяу айналдырылады және максималды ауытқу тіркеледі. Егер максималды ортадан қалу нұсқаулықта көрсетілген рұқсат етілген максималды ортадан қалу шегінде болса, диск сол позицияда орнатылуы мүмкін, бірақ егер техник жалпы бүйірлік ортадан қалуды азайтуды қаласа, басқа позициялар қолданылуы мүмкін. Шамадан тыс ортадан қалу дискені жылдам бүлдіруі мүмкін, егер ол белгіленген толерансты асып кетсе (әдетте, бірақ көптеген дискені оңтайлы орналасқан жағдайда одан да азқа жете алады).

Зонд индикаторы

Зондтық индикаторлар әдетте кішігірім өзгерістерді тіркеу үшін сағат механизмімен (содан аталған сағат терминологиясы) жұмыс істейтін, градуировкаланған циферблаттан және инеден, сондай-ақ негізгі циферблаттағы ине айналымдарын тіркеуге арналған кішірек енгізілген циферблаттан және инеден тұрады. Циферблатта нақты өлшеу үшін жіңішке бөлулер бар. Серіппелі зонд (немесе иінтірек) сыналатын нысанға перпендикуляр қозғалады, индикатор корпусынан кіріп немесе шығып. Циферблатты кез келген күйге бұруға болады, бұл оны пайдаланушыға қаратып бағыттауға, сондай-ақ нөлдік нүктені орнатуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ шектегіштерді қосуға арналған құралдар да болады (оң жақ суреттегі екі металл тілікше, тиісінше 90 және 10 көрсетілген), бұл шектегіш тілікшелерді циферблат бетінде қажетті күйге бұруға болады. Индикатор зондын оңай кері қайтаруға мүмкіндік беретін рычаг та болуы мүмкін. Индикаторды орнатудың бірнеше тәсілі бар. Көптеген индикаторлардың артқы панелінде бұрандаға арналған тесігі бар монтаждау тірегі болады. Балама ретінде, құрылғыны иінтіректі бағыттайтын цилиндрлі сабадан немесе арнайы қысқыштан ұстауға болады, бұл әдіс әдетте индикаторды негізгі компонент ретінде біріктіретін құралдарда қолданылады, мысалы, қалыңдық өлшегіштер мен салыстырғыштар. Сабаның жиі кездесетін сыртқы диаметрлері 3/8 дюйм және 8 мм, бірақ басқа да диаметрлер бар. Кейбір өндірушілер ұсынатын тағы бір нұсқа – диалдық сынақ индикаторларымен үйлесімді dovetail бекіткіштері.

Диаметрді сынау индикаторы

Диаметрлік сынақ индикаторы, сонымен қатар, тетіктік сынақ индикаторы немесе саусақ индикаторы деп те аталады, стандартты диаметрлік индикаторға қарағанда кішірек өлшеу диапазонына ие. Сынақ индикаторы тетіктің ауытқуын өлшейді, зонд кері тартылмайды, бірақ оның тіреу нүктесінің айналасында доға тәрізді қозғалады. Тетіктің ұзындығы немесе шардың диаметрі ауыстырылуы мүмкін, бұл зонд корпусының жетпейтін тар ойыстар мен кішкентай тесіктерде өлшеулер жасауға мүмкіндік береді. Көрсетілген модель екі жақты, ал кейбір түрлерін кері бағытта өлшеу үшін бүйірлік тетік арқылы ауыстыру қажет болуы мүмкін. Бұл индикаторлар шын мәнінде бұрыштық орын ауыстыруды, сызықтық емес, өлшейді; сызықтық қашықтық корреляциялық айнымалыларға сүйенген бұрыштық орын ауыстырумен байланысты. Егер қозғалыс себебі саусаққа перпендикуляр болса, сызықтық орын ауыстыру қатесі индикатордың көрсету диапазонында қабылданатын деңгейде шағын болады. Дегенмен, бұл қате осы себептің идеалдық 90° бұрыштан 10° дейін ауытқуымен байқала бастайды. Бұл косинус қатесі деп аталады, себебі индикатор қозғалыстың косинусын ғана тіркейді, ал пайдаланушы, әдетте, қозғалыс векторының толық мәніне қызығушылық танытады. Косинус қатесі төменде егжей-тегжейлі қарастырылады. Сынақ индикаторларының жанасу нүктелері көбінесе 1, 2 немесе 3 мм диаметрлі стандартты шар пішіндес ұштармен жабдықталған. Көптегендері болаттан (қоспалы құралдық болаттан немесе HSS), ал жоғары сапалы модельдер тозуға төзімділігі жоғары карбидтерден (мысалы, вольфрам карбидінен) жасалған. Қолданылуына байланысты рубин (жоғары тозуға төзімділік), тефлон немесе ПВХ (детальды сызып алудан сақтау үшін) сияқты басқа материалдар да қолданылады. Бұл материалдар қымбатқа түседі және әрқашан OEM опциясы ретінде қолжетімді болмайды, бірақ олар оларды қажет ететін жағдайларда өте пайдалы. Қазіргі заманғы диаметрлік сынақ индикаторлары әдетте интеграцияланған саптама арқылы (суреттің оң жағында) немесе индикатор корпусындағы трапециялық ойықты ұстап тұратын арнайы қысқышпен орнатылады. Кейбір құралдарда арнайы ұстағыштар қолданылуы мүмкін.

Сынау көрсеткіші

Қазіргі заманғы тісті дискілі механизмдерге дейін, бір рычагты немесе рычагтар жүйесін қолданатын сынақ индикаторлары жиі кездесетін. Бұл құрылғылардың диапазоны мен дәлдігі, әдетте, қазіргі дискілі типтегі құрылғыларға қарағанда нашар болды, диапазоны 10/1000 дюймнен 30/1000 дюймға дейін, ал дәлдігі 1/1000 дюйм шамасында болатын. Ең көп таралған бір рычагты сынақ индикаторы – Starrett (No. 64), ал күшейткіш ретінде рычагтар жүйесін пайдаланғандарын Starrett (No. 564) және Lufkin (No. 199A) компаниялары, сондай-ақ Ideal Tool Co. сияқты кіші компаниялар да жасаған. Koch компаниясы рычагты сынақ индикаторы немесе иінді (штанга) типті қолдануға болатын құрылғыларды да өндірген.

Цифрлық индикатор

Электрондық құрылғылардың пайда болуымен кейбір индикаторларда сағат беті (циферблат) цифрлық дисплейлермен (әдетте СКД) және сағаттық механизм сызықтық энкодерлермен алмастырылды. Цифрлық индикаторлардың аналогтық алдыңғы нұсқаларына қарағанда бірнеше артықшылықтары бар. Цифрлық индикаторлардың көптеген үлгілері деректерді RS 232 немесе USB сияқты интерфейс арқылы компьютерге электрондық түрде жазып, жібере алады. Бұл статистикалық процесті басқаруды (СПБ) жеңілдетеді, себебі компьютер өлшеу нәтижелерін кестелік деректер жиынтығына (мәселен, деректер базасының кестесі немесе электрондық кесте) тіркеп, оларды талдай алады (статистикалық талдау жүргізу арқылы). Бұл сандардың ұзын тізімін қолмен жазу қажеттігін жояды, бұл оператордың қателер жасау қаупін азайтады (мысалы, цифрларды орнымен алмастыру) және деректерді жазу мен көшіруге кететін уақыттан адамды босату арқылы процестің өнімділігін арттырады. Тағы бір артықшылығы – оларды бір батырманы басып метрикалық және дюймдік бірліктерге ауыстыруға болады, соның арқасында калькуляторға немесе веб-браузерге кіріп, жеке бірліктерді түрлендіру қадамын орындаудың қажеті болмайды, содан кейін нәтижелерді жазуға тура келмейді.

Суырғыштың (судың құлауын) индикатордың ұштары

Төменгі индикаторларда, зондтың ұшы әдетте қолданылуына қарай әртүрлі пішіндер мен мөлшерлермен алмастырылуы мүмкін. Ұштар әдетте #4-48 немесе M2.5 бұрандалы жиекпен бекітіледі. Сфералық ұштар көбінесе нүктелік контактіні қамтамасыз ету үшін қолданылады. Цилиндрлі және жалпақ ұштар да қажеттілік туғанда қолданылады. Тік төбелі ұштар ұштың кішкентай тесікке немесе ойыққа енуіне мүмкіндік береді. Ұштардың қосымша жиынтықтары бөлек және қолжетімді бағада сатылады, сондықтан ұштары жоқ индикаторларды да жаңа жиынтықпен жабдықтауға болады.

Диаметрді сынау индикаторының ұштары

Диалдық сынақ индикаторлары, ұштары түзу сызықты емес, доға бойынша қозғалса, көбінесе шар тәрізді ұштары болады. Бұл пішін нүктелік жанасуды қамтамасыз етеді, ұш доғасы бойынша қозғалғанда тұрақты өлшеулер жасауға мүмкіндік береді (шардың бетінен орталық нүктеге дейінгі тұрақты арақашықтық арқылы, өлшенетін бетпен шардың жанасу бұрышына қарамастан). Коммерциялық түрде әртүрлі шар диаметрлері ұсынылады; 1 мм, 2 мм және 3 мм – стандартты өлшемдер. Жоғарыда айтылған артықшылыққа қарамастан (жанасу бұрышының маңыздылығы), шардың (сфераның) өзінің ерекшелігіне байланысты, рычагтың жанасу бұрышы да маңызды. Көптеген DTI-да өлшеудің шынайы дәл болуы үшін, яғни диал көрсеткішінің мәні ұштың нақты қозғалыс қашықтығын косинус қатесіз көрсетуі үшін, оны өлшенетін бетке параллель (0°, 180°) қою керек. Басқаша айтқанда, ұштың қозғалыс жолы өлшенетін вектормен сәйкес келуі тиіс; әйтпесе, тек вектордың косинусы өлшенеді (косинус қатесі деп аталатын қателік пайда болады). Мұндай жағдайларда индикатор әлі де пайдалы болуы мүмкін, бірақ дұрыс өлшеу (өлшеу абсолютті емес, салыстырмалы болған жағдайда) алу үшін түзету коэффициенті (көбейтуші немесе түзету факторы) қолданылуы керек. (Бұл факт рычаг пен бөлшектің арасындағы бұрышқа қатысты, ал көптеген DTI-да реттелетін DTI корпусы мен рычагтың арасындағы бұрышқа емес.) Осы принцип CMM сенсорлық триггерлік зондтарында (TTP) да қолданылады, онда машина (дұрыс пайдаланылғанда) жақындау векторы мен бет векторы арасындағы айырмашылықты есепке алу үшін шардың офсеттік компенсациясын реттейді. Кейбір DTI-лар (мысалы, Interapid желісі және оның бәсекелестері) 12° ұш бұрышында (рычаг пен өлшенетін бет арасындағы) косинус қатесінің болмауына сәйкес келетін ішкі мүмкіндікпен жасалады. Бұл пайдаланушы үшін өте ыңғайлы, себебі шар индикатор корпусынан тысқары шығып, құрылғы бетке өтуіне мүмкіндік береді. DTI ұшын ауыстыру, құлау индикаторының ұшын ауыстырудай оңай емес, себебі ұш рычаг болғандықтан, оның ұзындығы индикатор ішіндегі сағат механизмімен дәл сәйкес келеді, сондықтан оның шеткі қозғалысының доғасының ұзындығы циферблаттың тілін қозғайтын тісті дөңгелектерге белгілі бір қатынаста болады. Сондықтан ұзын немесе қысқа ұшты қосу үшін дұрыс қашықтықты алу үшін диал көрсеткішінен алынған мәнмен көбейтілетін түзету коэффициенті қажет. DTI ұштары көбінесе алмастыруға арналған резьбалы және кішкентай жалпақ беттері бар, олар гайка кілтшесін салуға арналған; бірақ ұштың өздігінен ауыстырылуы индикатормен бірге келген ұштармен ғана шектеледі, себебі ұзындығының маңыздылығы жоғарыда айтылды. Әдетте DTI-мен бірнеше ұш жиынтығы келеді, мысалы, кішкентай шар ұшы және үлкен шар ұшы. Жоғарыда аталған факторлардың ешқайсысы (косинус қатесі немесе рычаг ұзындығы қатесі) диал көрсеткішінің мәні тек салыстырмалы түрде (абсолютті емес) қолданылса, маңызды емес. Бірақ салыстырмалы және абсолютті өлшеулерді шатастыру қателіктерінің алдын алу пайдаланушының білімі мен назарында, аспаптың өзінде емес. Сондықтан DTI жөндеушілері, әдетте, абсолютті өлшеуді ұсына алмайтын DTI-дың дәлдігін растамайды, тіпті ол салыстырмалы пайдалану үшін жақсы болса да. Мұндай DTI тек салыстырмалы пайдалану үшін сертификатталуы (және таңбалануы) мүмкін, бірақ пайдаланушы қателіктерінің қаупі болғандықтан, машина жасау цехтарының калибрлеу ережелері «тек салыстырмалы пайдалану» белгісін талап етеді (егер пайдаланушылар оны түсінуге және орындауға сенімді болса) немесе индикаторды қызметтен шығаруды талап етеді (егер жоқ болса).