Для кутових вимірювань в машинобудуванні і приладобудуванні використовують різні методи, які реалізуються безліччю засобів вимірювань, що розрізняються по конструкції, точності, меж вимірювань, продуктивності.
Вимірювання кутів можна розділити на прямі (здійснюються засобами вимірювань, градуйованими в кутових одиницях) і непрямі, що здійснюються за допомогою засобів лінійних вимірювань і потребують подальшого розрахунку шуканих значень кутів з використанням тригонометричних функцій. У деяких літературних джерелах прямі вимірювання кутів називають «вимірами гоніометричний методом», а непрямі виміри - «вимірами тригонометричним методом». Термін «гоніометричний» може бути переведений з грецької як «кутомірний», відповідну назву має один з приладів для вимірювання кутів (гоніометр).
До простих засобів вимірювань кутів відносять кутові кінцеві міри. Кутові заходи ( «жорсткі кутові заходи») можуть бути однозначними або багатозначними. Вони включають косинці (номінальний кут 90 о), призматичні кутові кінцеві міри з одним або декількома (трьома, чотирма і більше) робочими кутами, а також конічні калібри. Кутові кінцеві міри, як і кінцеві міри довжини, використовують для вимірювального контролю, а також для настройки приладів при вимірюванні методом порівняння з мірою.
Багатозначні штрихові кутові заходи (транспортири) мають шкалу і всі належні їй метрологічні характеристики (ціна поділки, верхній і нижній межі шкали, діапазон шкали).
Друга група засобів вимірювання кутів - гоніометричний прилади, за допомогою яких вимірюється кут порівнюється з відповідними значеннями вбудованої в прилад угломерной кругової або секторної шкали. До таких приладів можна віднести транспортірние кутоміри з ноніусом, оптичні кутоміри, ділильні головки, гоніометри. Ділильні головки (оптичні і механічні) застосовують для кутових вимірів і для ділильних робіт при розмітці і обробці деталей.
Крім того, ряд універсальних засобів вимірювань має спеціальні кутомірні пристрої, наприклад, вимірювальні головки ОГУ, якими комплектують вимірювальні мікроскопи, кутомірні поворотні столи на великих вимірювальних мікроскопах і великих проекторах і т.д.
Для вимірювань відхилення кутів від горизонталі і / або вертикалі застосовують різні рівні (брускові, рамні, з «циліндричними» і сферичними ампулами), оптичні квадранти і інші прилади.
При вимірі кутоміром плоскі або «ножові» межі лінійок кутоміра накладають «без просвіту» на боку вимірюваного кута деталі. Одна з лінійок пов'язана з круговою або секторної угломерной шкалою інша (поворотна) - з покажчиком або ноніусом. При вимірах за допомогою ділильної головки, гониометра або вимірювального мікроскопа межі кута фіксують за допомогою допоміжних оптичних чи інших пристроїв.
Суть непрямих ( «тригонометричних») вимірювань кутів полягає в тому, що кут отримують шляхом вимірювання лінійних розмірів контрольованої деталі, розраховуючи його значення через тригонометричні функції. При цьому для лінійних вимірювань можуть застосовуватися будь-які універсальні засоби, а також допоміжні засоби, розроблені спеціально для забезпечення вимірювань кутів конусів і призматичних деталей.
Непрямі вимірювання кутів найчастіше засновані на використанні синусних або тангенсного схем, а об'єктом вимірювання є кут спеціально збудованого прямокутного трикутника. Дві сторони цього трикутника відтворюються і / або вимірюються засобами лінійних вимірювань. Наприклад, можна виміряти два катета на мікроскопі або проекторі.
З коштів, призначених для реалізації «тригонометричних вимірювань», найбільш поширеними є «синусні лінійки» різних типів. Вимірюваний об'єкт поміщають на «Синусно лінійку» з відомим значенням гіпотенузи (базове відстань лінійки) і вимірюють катет шуканого кута (ріс.3.97).
Ріс.3.97. Схема вимірювального контролю кута конуса
Зустрічаються і більш складні реалізації синусних і тангенсного схем вимірювань (конусомери, пристрої для вимірювання внутрішніх конусів за допомогою куль і ін.).
При виготовленні різних деталей машин в якості засобів вимірювальної техніки застосовують кутові шаблони з кутом, який має мати виріб, причому виріб підганяють по шаблону без просвіту. Дотик вимірювальних поверхонь з виробом повинно бути лінійним, тому для контролю кутів виробів утворених плоскими гранями, шаблони виготовляють з лекальної (закругленою малим радіусом) поверхнею однієї або обох сторін робочого кута.
Робочі кути граничних шаблонів відрізняються один від іншого на значення всього поля допуску кута вироби.
Металеві косинці з робочим кутом 90 о служать для перевірки взаємної перпендикулярності площин (кромок) виробів, а також для перевірки перпендикулярності відносних переміщень деталей машин. Крім того, косинці застосовують при монтажних роботах. Форми, розміри і технічні умови на косинці стандартизовані (ГОСТ 3749 - 77).
При вимірюванні кута вироби методом порівняння з кутом кутника оцінюють просвіт між ними. Відхилення кута вироби від кута кутника визначається відношенням ширини просвіту до довжини сторони кутника. Оскільки довжина кутника незмінна, просвіт може служити мірою відхилень кута. Просвіт можна спостерігати як у кінця боку кутника (кут вироби менше кута кутника), так і у вершини кута (кут вироби більше кута кутника). При контролі на просвіт необхідно встановити відсутність просвіту між вимірювальними поверхнями або його значення. При звичайній освітленості порядку (100. 150) лк неозброєний очей виявляє просвіт між плоскою поверхнею і кромкою лекальної лінійки приблизно від (1,5. 2) мкм. Похибка оцінки просвіту тим більше, чим коротше довжина контактної лінії вироби і кутника.
Важливу роль відіграє і ширина поверхонь в напрямку перпендикулярному напрямку утворює кута. При ширині контактуючих поверхонь (3. 5) мм невидимі просвіти можуть досягати 4 мкм. Якщо ж при цьому контактують поверхні не доведені, а шліфовані, невидимий просвіт може доходити до 6 мкм.
Для більш точної оцінки присвятив, застосовують так званий зразок просвіту.
Просвіт, ширину якого належить оцінити, порівнюють на-віч з набором атестованих присвятив і по ідентичності спостережуваних щілин визначають його розмір. При достатньому навичці і наявності лекальної поверхні у лінійки таку оцінку можна виконати з похибкою порядку (1. 1,5) мкм при просвітах до 5 мкм, а при великих прольотах (до 10 мкм) - порядку (2. 3) мкм. Для просвіту понад 10 мкм цей метод непридатний. При прольотах від 20 мкм і більше можна користуватися щупами.
Для контролю розмірів зовнішніх і внутрішніх конусів застосовують конічні калібри. Контроль виробів калібрами зазвичай є комплексним, оскільки перевіряється не тільки кут конуса, але також і його діаметр в розрахунковому перерізі по положенню калібру щодо виробу вздовж осі. Для цієї мети на поверхні калібру-пробки є або дві обмежувальні лінії, або зріз уступом (зріз уступом застосовують і на калібр-втулки).
Кут конуса деталі перевіряють по прилягання поверхні калібру до поверхні перевіряється деталі. Для цього калібр ретельно очищають від пилу, масла і наносять на його конічну поверхню шар фарби (берлінської блакиті), рівномірно розподіляючи її по всій поверхні. Потім калібр-пробку обережно вставляють або калібр-втулку надягають на перевіряється деталь (також заздалегідь ретельно протерту) і повертають його на 2/3 обороту вправо і вліво.
Якщо конусність калібру і перевіряється деталі збігається, фарба буде рівномірно стиратися по всій утворює калібру. За часткою стертою і залишилася фарби судять про придатність деталі по конусности. Похибки цього методу вимірювання складають приблизно 20 ". Необхідно, щоб на робочих поверхнях і поверхнях контрольованих деталей були відсутні забоіни, подряпини та інші подібні дефекти.
Для вимірювання внутрішніх конусів і клиноподібних пазів застосовують атестовані кульки або ролики. Застосовують синусні і тангенсного схеми, засновані на вимірі або відтворення протилежного измеряемому кутку катета (в обох схемах), гіпотенузи (при синусної схемою) або прилеглого катета (при тангенсного схемою). Для невеликих кутів (приблизно до 15 o) обидві схеми по точності практично рівноцінні, але для великих кутів похибка вимірювання може бути значною і тут краща тангенсного схема.