Этот инструмент представляет собой узкую и тонкую стальную пластину. На одной из ее поверхностей — измерительная шкала, разделенная на миллиметры. Линия начального среза линейки принимается за нуль. Далее, через 10 делений, проставлены в последовательном порядке числа, обозначающие количество сантиметров.
Обычно пользуются линейками со шкалами в 20, 30 и 50 сантиметров (200,300 и 500 миллиметров). Бывает, что на них наносится и вторая такая же шкала, но в помощь глазам станочника ее миллиметровые деления разбиты средним штрихом на две половины по 0,5 миллиметра.
Точность в 0,1 миллиметра
В древние и средние века измерительная техника улучшалась очень медленно. Только в период мануфактур требования к точности измерительных инструментов несколько повысились. То, что не существовало такого инструмента, с помощью которого можно было бы непосредственно измерять величины, меньшие, чем самые малые деления линейки, очень задерживало развитие металлообработки. Нужда в таком инструменте ощущалась {143} остро. В первой половине XVII века появилось для этой цели очень простое и в то же время очень остроумное приспособление. Его назвали «нониус» по имени португальского монаха Нуньеса. Вне Португалии это имя произносилось — Нониус. Этот монах — ученый XVI столетия — предложил способ разделения на части угловой меры — градуса. Ничего общего этот способ не имеет с тем приспособлением, которое впоследствии позволило измерять доли наименьшего деления. Но... так случилось, что за этим приспособлением осталось название «нониус».
Штангенциркуль: 1 — основная линейка; 2 и 3 — губки линейки; 4 — рамка с нониусом; 5 и 6 — губки рамки; 7 — нониус; 8 — зажим рамки; 9 — микрометрическая подача рамки
В конце XVII века удалось создать усовершенствованную измерительную линейку — штангенциркуль. В те времена этот инструмент был еще очень грубым по своему устройству и изготовлению. Но он оказался предком современного штангенциркуля, с помощью которого машиностроители овладели точностью до 0,1 миллиметра.
На основной стержень штангенциркуля — линейку — нанесены сантиметровые и миллиметровые деления. Когда понадобилась еще большая точность, то по закону десятичности метрической системы пришлось разделить миллиметр на его десятые доли. Эта задача и решена путем соединения штангенциркуля с нониусом.
В чем же заключается способ измерения с помощью нониуса? {144}
Нагляднее всего его можно усвоить из примера измерения длины с помощью простейшего штангенциркуля с нониусом. Сначала ознакомимся с устройством этого инструмента. На стальной масштабной линейке с неподвижной губкой на конце скользит подвижная рамка, так называемый «движок», со второй губкой. В движке имеется прорезь или четырехугольное окошечко, которое позволяет видеть основную шкалу линейки. На краю нижней кромки окошечка (прорези) нанесена вторая маленькая шкала, состоящая всего из 10 делений; каждое из них по длине равно 9/10 миллиметра, а длина всей шкалы, следовательно, равняется девяти миллиметрам. Это и есть нониус. Первый же штрих — нулевой — нанесен таким образом, что при сомкнутых губках он точно совпадает с нулевым штрихом основной шкалы и, следовательно, десятое деление нониуса совпадает с девятым делением основной шкалы. Вообще, если нулевое деление нониуса поставить против одного из любых штрихов линейки, то десятое его деление совпадает с девятым по счету от этого штриха делением линейки.
Если определяется размер какого-нибудь предмета, предположим, диаметр валика, то губки раздвигаются, валик вводится в просвет между ними; после этого подвижная губка подводится к валику до легкого соприкосновения с его поверхностью. Стопорный винт движка закрепляет губки в этом положении. Нулевая отметка нониуса укажет на основной линейке величину диаметра валика. Если эта отметка точно показывает целое количество миллиметров, то она и является результатом измерения.
Допустим, что нулевая отметка нониуса точно совпадала с восьмым миллиметром по основной шкале. Это значит, что диаметр валика равен 8 миллиметрам. Но если нулевая отметка нониуса окажется где-то между восьмым и девятым делением, то для установления размера приходится обратиться к помощи нониуса. Очень легко доказать, что все же какая-либо другая из десяти отметок нониуса обязательно совпадет с одной из отметок основное линейки.