Pomiary suwmiarką – budowa, odczyt noniusza i technika pomiaru

Pomiary suwmiarką – budowa, odczyt noniusza i technika pomiaru

Cele lekcji

Po lekcji uczeń:

• wymienia rodzaje suwmiarek i nazywa części suwmiarki uniwersalnej;
• wyjaśnia zasadę działania noniusza i oblicza jego rozdzielczość;
• odczytuje wskazania suwmiarek o rozdzielczości 0,1 mm, 0,05 mm i 0,02 mm;
• mierzy wymiary zewnętrzne, wewnętrzne i głębokości, unikając typowych błędów;
• wykorzystuje wyniki pomiarów do wykonania szkicu części z natury i jej zwymiarowania.

Wprowadzenie

Rysunek techniczny nie zawsze powstaje od zera. Bardzo często trzeba odtworzyć istniejącą część: zużyty element, zgubioną zaślepkę, uchwyt, który ma pasować do obudowy. Wtedy wykonuje się szkic z natury, a wymiary „zdejmuje się” z przedmiotu przyrządem pomiarowym. Ten sam problem pojawia się w grafice 3D: zanim zamodelujesz w Fusion 360 element do druku 3D, który ma pasować do czegoś rzeczywistego, musisz go zmierzyć.

Podstawowym przyrządem warsztatowym do takich pomiarów jest suwmiarka. Linijka daje dokładność ok. 1 mm (w praktyce 0,5 mm), suwmiarka – 0,1 mm, 0,05 mm lub 0,02 mm, a suwmiarka cyfrowa pokazuje wynik z działką 0,01 mm.

1. Czym jest suwmiarka

Suwmiarka to przyrząd do pomiaru długości (wymiarów zewnętrznych, wewnętrznych i głębokości) metodą bezpośrednią. Wynik odczytuje się z podziałki głównej na prowadnicy oraz z noniusza umieszczonego na przesuwnym suwaku (albo z czujnika zegarowego lub wyświetlacza).

Budowę i wymagania metrologiczne suwmiarek określa norma PN-EN ISO 13385-1 (Specyfikacje geometrii wyrobów – Przyrządy pomiarowe do wymiarów – Część 1: Suwmiarki).

Najważniejsze parametry

• Zakres pomiarowy – największy wymiar, jaki można zmierzyć, np. 0–150 mm, 0–200 mm, 0–300 mm. W szkole najczęściej spotkasz suwmiarki 0–150 mm.
• Rozdzielczość (działka elementarna odczytu) – najmniejsza różnica wymiaru, którą da się odczytać: 0,1 mm; 0,05 mm; 0,02 mm; w suwmiarkach cyfrowych 0,01 mm.
• Rozdzielczość to nie to samo co dokładność pomiaru. Na wynik wpływa także luz suwaka, stan szczęk, siła nacisku, temperatura i umiejętności mierzącego.

Rodzaje suwmiarek

2. Budowa suwmiarki uniwersalnej

3. Zasada działania noniusza

Noniusz (nazwa od portugalskiego matematyka Pedro Nuñesa) to krótka podziałka, której działki są nieco mniejsze od działek podziałki głównej. W najprostszym noniuszu 10 działek noniusza ma łączną długość 9 mm, więc jedna działka noniusza ma 0,9 mm, czyli jest o 0,1 mm krótsza od działki głównej.

Gdy szczęki są zamknięte, kreska „0” noniusza pokrywa się z kreską „0” podziałki głównej, a kreska „10” noniusza – z kreską 9 mm. Pierwsza kreska noniusza jest przesunięta względem kreski 1 mm o 0,1 mm, druga względem 2 mm o 0,2 mm itd. Jeśli rozsuniesz szczęki o 0,1 mm, z kreską podziałki głównej pokryje się pierwsza kreska noniusza; przy 0,4 mm – czwarta. Numer kreski, która się pokrywa, mówi więc, ile dziesiątych części milimetra trzeba dodać do pełnych milimetrów.

i = a / n

i – rozdzielczość noniusza [mm], a – wartość działki podziałki głównej (1 mm), n – liczba działek noniusza

Długość noniusza oblicza się ze wzoru L = (γ · n − 1) · a, gdzie γ to moduł noniusza (1 lub 2). Noniusze o module 2 są dłuższe, a ich kreski rzadsze, więc łatwiej je odczytać.

4. Odczyt wskazania krok po kroku

1. Pełne milimetry. Znajdź kreskę „0” noniusza. Odczytaj na podziałce głównej ostatnią kreskę milimetrową leżącą przed zerem noniusza (na lewo od niego). To liczba pełnych milimetrów.
2. Ułamek milimetra. Znajdź na noniuszu kreskę, która najdokładniej pokrywa się z dowolną kreską podziałki głównej. Jej numer (licząc od zera) pomnóż przez rozdzielczość noniusza.
3. Suma. Dodaj oba wyniki. Zapisz wynik z tyloma miejscami po przecinku, ile ma rozdzielczość: 0,1 mm – jedno miejsce (23,4 mm), 0,05 i 0,02 mm – dwa miejsca (12,35 mm).
4. Kontrola. Sprawdź, czy wynik jest rozsądny: zero noniusza powinno leżeć między pełnymi milimetrami, które odczytałeś, a następną kreską.

Przykład 1 – rozdzielczość 0,1 mm – najczęściej używana!

Przykład 2 – rozdzielczość 0,05 mm

Przykład 3 – rozdzielczość 0,02 mm

Suwmiarka cyfrowa i zegarowa

• Cyfrowa: przed pomiarem zamknij szczęki i naciśnij ZERO (lub ORIGIN). Sprawdź, czy włączone są milimetry (mm, a nie in). Przy słabej baterii wskazania „skaczą” – wymień baterię. Zerowanie w dowolnym położeniu pozwala mierzyć różnice wymiarów.
• Zegarowa: pełne milimetry odczytuje się z podziałki na prowadnicy, ułamki – ze wskazówki czujnika (zwykle 0,02 mm lub 0,01 mm na działkę, jeden obrót = 1 lub 2 mm).
• Nawet przy suwmiarce cyfrowej warto umieć czytać noniusz – jest odporny na brak baterii, wilgoć i uszkodzenia elektroniki, a pytania o jego odczyt pojawiają się na sprawdzianach i egzaminach z wielu zawodów technicznych.

5. Technika pomiaru

Przygotowanie

1. Oczyść powierzchnie pomiarowe szczęk i mierzony przedmiot (wióry, kurz, olej). Usuń zadziory z przedmiotu.
2. Sprawdź zero: zamknij szczęki i obejrzyj je pod światło – nie powinno być widać szczeliny. Zero noniusza musi pokrywać się z zerem podziałki głównej, a kreska ostatnia noniusza z odpowiednią kreską główną (np. 9 mm).
3. Sprawdź, czy suwak przesuwa się płynnie i czy zacisk jest zwolniony.

a) Wymiar zewnętrzny (średnica wałka, grubość płytki)

• Rozsuń szczęki nieco szerzej niż przedmiot, wsuń przedmiot jak najgłębiej, blisko prowadnicy, i dosuń szczękę ruchomą kciukiem z lekkim, stałym naciskiem.
• Powierzchnie szczęk muszą być prostopadłe do osi wałka lub do mierzonych krawędzi. Przy średnicy delikatnie „pokołysz” suwmiarką – właściwy wynik to najmniejsze wskazanie.
• Jeśli nie możesz odczytać wyniku na przedmiocie, dokręć zacisk, zdejmij suwmiarkę i dopiero wtedy odczytaj.

b) Wymiar wewnętrzny (średnica otworu, szerokość rowka)

• Użyj szczęk górnych. Wsuń je do otworu przy zsuniętych szczękach, potem rozsuń do lekkiego oparcia o ścianki.
• Suwmiarka musi leżeć w płaszczyźnie przechodzącej przez oś otworu. Szukaj największego wskazania (średnica to najdłuższa cięciwa), przy rowku – najmniejszego.

c) Głębokość (otwór nieprzelotowy, rowek, uskok)

• Oprzyj czoło prowadnicy na górnej powierzchni przedmiotu, prostopadle do niej. Wysuwaj suwak, aż wysuwka dotknie dna.
• Nie przechylaj suwmiarki – przechylenie zawyża wynik.

6. Najczęstsze błędy pomiaru

7. Konserwacja i bezpieczeństwo

8. Od pomiaru do rysunku

Wynik pomiaru nie zawsze jest wymiarem, który wpiszesz na rysunek. Rzeczywista część ma odchyłki wykonania i zużycie, a konstruktor zwykle przyjmował wymiary „okrągłe”. Przy szkicowaniu z natury:

1. Zmierz każdy wymiar 2–3 razy (w różnych miejscach) i oblicz średnią.
2. Zapisz wyniki w karcie pomiarowej, a dopiero potem przyjmij wymiar nominalny – najbliższą sensowną wartość, np. 19,96 mm → Ø20; 7,92 mm → 8; średnica gwintu 7,85 mm → M8.
3. Wymiary pasowane (wałek w otworze, łożysko) oznacz na szkicu do sprawdzenia – ich tolerancje ustala się z dokumentacji lub norm, a nie z pomiaru.
4. Wymiaruj zgodnie z zasadami rysunku technicznego (linie wymiarowe, pomocnicze, znak Ø, rzutowanie metodą europejską E).

Przykładowa karta pomiarowa (wartości w mm, suwmiarka 0,02 mm).

Ćwiczenie 1. Odczytaj wskazania

Odczytaj wskazania suwmiarek z rysunku 8. Zapisz tok rozumowania: pełne milimetry + numer kreski × rozdzielczość = wynik.

Wiesz, umiesz, zdasz

Pytania kontrolne

1. Wymień części suwmiarki uniwersalnej i podaj zadanie każdej z nich.
2. Czym różni się rozdzielczość suwmiarki od dokładności pomiaru?
3. Oblicz rozdzielczość noniusza, który ma 20 działek, oraz jego długość przy module γ = 2.
4. Opisz krok po kroku odczyt wskazania suwmiarki z noniuszem 0,05 mm.
5. Dlaczego przy pomiarze średnicy otworu szukamy największego wskazania, a przy pomiarze wałka – najmniejszego?
6. Czym jest błąd paralaksy i jak go uniknąć?
7. Jak sprawdzić zero suwmiarki noniuszowej i cyfrowej?
8. Zmierzona średnica wałka wynosi 15,94 mm. Jaki wymiar wpiszesz na szkicu i dlaczego?