Что такое штангенциркуль?

Штангенциркуль (нем. Stangenzirkel) — это универсальный измерительный инструмент, который предназначается для высокоточного измерения наружных и внутренних линейных размеров, а в некоторых случаях - глубин отверстий.

Штангенциркуль является самым распространенным инструментом измерения, поскольку удобен в обращении, имеет простую конструкцию, и способен проводить измерения с максимальной скоростью.

Название штангенциркуля, также, как и других штангенинструментов (штангенглубиномера, штангенрейсмаса), связано с конструктивными особенностями этого инструмента. Он имеет измерительную штангу с основной шкалой и нониус – вспомогательную шкалу, применяемую для отсчета долей делений. Максимальная точность измерений варьируется, в зависимости от модели, в пределах от десятых до сотых долей миллиметра. Более точные показания можно получить только при помощи микрометра, который может снимать показания с точностью до тысячных долей миллиметра.

Исторически, период появления и развития штангенциркуля относят к началу XVII века, ведь именно тогда появился первый деревянный штангенциркуль. Однако, первый настоящий штангенциркуль с нониусом в современном понимании появился в работе всего триста лет назад – в конце XVIII века, в Лондоне. Следует отметить, что современный штангенциркуль – это лишь усовершенствованный, в соответствие с новыми технологиями, аналог того самого первого инструмента конца восемнадцатого века.

Нониус был изобретен Португальским математиком Педру Нунишем. В то время, он работал над изобретением навигационного прибора, однако принцип, выработанный при этом, основанный на том, что человеческий глаз точнее определяет совпадение делений на шкалах, нежели относительное положение одного деления между двумя другими, лег в основу нониуса, названного в его честь.

Современную конструкцию шкалы нониуса придумал французский математик Пьер Вернье в 1631 году, поэтому, в честь него, нониус также называют «верньер» (Рисунок 1).

Рисунок 1. Принцип действия нониуса.

Интересным является тот факт, что в немецком языке словом Stangenzirkel называют циркуль, применяемый для начертания окружностей и дуг больших радиусов. По-немецки, штангенциркуль называется Messschieber («раздвижной измеритель») или Schieblehre («раздвижная рейка») (Рисунок 2).

Рисунок 2. Штангенциркуль без нониуса. Германия, XIX век.

В СССР, на профессиональном сленге разновидности штангенциркулей, массово поставляемые под марками «Columbus» и «MAUSER», приобрели соответствующие нарицательные имена. Таким образом, «Колумбус» или «Колумбик» - это разновидность штангенциркуля, оснащенная глубиномером, а «Маузер» - штангенциркуль повышенного качества для авиационной промышленности.

Обычный штангенциркуль (Рисунок 3) состоит из:

1. штанги;

2. подвижной рамки;

3. шкалы штанги;

4. губки для внутренних измерений;

5. губки для наружных измерений;

6. линейки глубиномера;

7. нониуса;

8. винта для зажима рамки.

Рисунок 3. Устройство штангенциркуля.

Штангенциркули, в зависимости от способа снятия показаний, бывают:

- Нониусные – оборудованные обычным нониусом.

- Циферблатные – которые вместо нониуса оснащены циферблатом часового типа для удобства и быстроты снятия показаний,

- Цифровые – имеют цифровой, жидкокристаллический дисплей, для наивысшей точности измерения и удобства считывания результатов (Рисунок 4).

Рисунок 4. Сверху вниз: Нониусный, Циферблатный, Цифровой штангенциркули.

Для опытного инженера, провести измерения, используя штангенциркуль, не составит труда. Однако, для остальных пользователей, порядок отсчета показаний штангенциркуля по шкалам штанги и нониуса, нуждается в пояснении (Рисунок 5). После того, как размер детали будет зафиксирован в губках наружных измерений, необходимо произвести следующие действия:

1. Сначала необходимо посчитать число целых миллиметров. Для этого, на шкале штанги находят штрих, ближайший слева к нулевому штриху нониуса. Его числовое значение запоминают или записывают;

2. Затем, необходимо высчитать доли миллиметра. Для этого, на шкале нониуса находят штрих, ближайший к нулевому делению и, при этом, совпадающий со штрихом шкалы штанги. Порядковый номер штриха умножают на цену деления нониуса (как правило, 0,01мм).

3. После этого, подсчитывают полное, точное значение показания штангенциркуля. Для этого, суммируют значение целых миллиметров и долей миллиметра.

Рисунок 5. Порядок отсчета показаний штангенциркуля.

В соответствии с ГОСТ 166-89, штангенциркули могут быть определенного вида и иметь маркировку:

• ШЦ-I — штангенциркуль, имеющий двустороннее расположение губок, предназначающихся для измерения наружных и внутренних линейных размеров, а также оборудованный линейкой для измерения глубин;

• ШЦК — штангенциркуль, оборудованный круговой шкалой. Здесь, показания штангенциркуля, отвечающие положению губок, считывают при помощи шкалы штанги и по положению стрелки круговой шкалы головки, сцепленной шестеренкой с рейкой штанги. В отличие от нониусного отсчета показаний, данная конструкция, позволяет считывать результаты измерений быстрее и проще;

• ШЦТ-I — штангенциркуль, имеющий одностороннее расположение губок, изготовленных из твёрдых сплавов, предназначающихся для измерения наружных линейных размеров и глубин в условиях повышенного абразивного износа;

• ШЦ-II — штангенциркуль, имеющий двустороннее расположение губок, предназначающихся для измерения наружных и внутренних линейных размеров и для разметки. При этом, для облегчения разметки, ШЦ-II оснащен рамкой микрометрической подачи.

• ШЦ-III — штангенциркуль, имеющий одностороннее расположение губок, предназначающихся для измерения наружных и внутренних линейных размеров.

• ШЦЦ — Штангенциркуль обладающий цифровой индикацией. Это электронный штангенциркуль.

Помимо ГОСТ 166-89, в России, штангенциркули изготавливаются по ТУ 3933-145-00221072-2003. В соответствие с данным ТУ, могут выпускаться штангенциркули следующих моделей:

- ШЦС-200 – штангенциркуль, который предназначается для измерения наружных и внутренних линейных размеров, размеров между ступенчатыми поверхностями различных деталей, а также измерения глубины отверстий и уступов. ШЦС-200 изготавливается из коррозионно-стойких сталей.

- ШЦСУ-200 – модификация штангенциркуля ШЦС-200, изготавливающаяся из конструкционных и инструментальных сталей.

- ШЦГ-200 – модификация штангенциркуля ШЦС-200, оборудованная глубиномером, изготавливающаяся из коррозионно-стойких сталей.

- ШЦЦС – цифровой, современный штангенциркуль, который изготавливается из коррозионно-стойких сталей. Отличительными особенностями данного прибора являются: возможность предварительной установки нуля, возможность вывода результатов измерений на внешние устройства через цифровой интерфейс RS-232, возможность вывода показателей, как в миллиметрах, так и в дюймах.

Отдельно, можно выделить штангенциркуль разметочный ШЦР, который предназначается для проведения разметочных работ на различных твердых поверхностях.

Поверка штангенциркулей производится в соответствии с ГОСТ 8.113-85, в котором определен порядок проведения данной процедуры.

Работая со штангенциркулем, рекомендуется протирать его салфеткой, смоченной в водно-щелочном растворе, после чего насухо вытирать. Хранить штангенциркуль рекомендуется в защитном чехле. Не допускается падение или грубые удары штангенциркуля, для предотвращения деформации штанги инструмента, а также царапин на измерительных поверхностях, которые могут повлечь снижение точности измерения прибора.