SPRAWDZANIE NARZĘDZI POMIAROWYCH

Transkrypt

1 Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych P o l i t e c h n i k a P o z n ańska ul. Jana Pawła II POZNAŃ (budynek Centrum Mechatroniki, Biomechaniki i Nanoinżynierii) tel fax SPRAWDZANIE NARZĘDZI POMIAROWYCH POZNAŃ III.019 ZMiSP

2 1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest ocena charakterystyk metrologicznych wybranych przyrządów pomiarowych. W ćwiczeniu zostanie podany sprawdzaniu: mikromierz oraz sprawdzian do wałków i sprawdzian do otworów. W oparciu o otrzymane wyniki należy ocenić parametry metrologiczne sprawdzanych przyrządów.. ZAKRES OBOWIĄZUJĄCEGO MATERIAŁU rodzaje przyrządów mikrometrycznych [1, ], charakterystyki metrologiczne mikromierzy [1, ], sprawdziany do wałków i otworów []. 3. LITERATURA 1. Jakubiec W., Malinowski J., Metrologia wielkości geometrycznych. WNT, Warszawa 1999, str Paczyński P., Metrologia techniczna. Przewodnik do wykładów ćwiczeń i laboratoriów. Wyd. Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, Politechnika Poznańska, Poznań 003. str SPRAWDZANIE MIKROMIERZA 4.1 OPIS STANOWISKA W skład stanowiska do sprawdzania charakterystyk metrologicznych mikromierza wchodzi (rys.4.1): 1. komplet płytek wzorcowych,. komplet płytek interferencyjnych, 3. statyw, 4. mikromierz cyfrowy, zakres pomiarowy Rys Stanowisko do wyznaczania charakterystyk metrologicznych mikromierza

3 4. SPRAWDZENIE STANU OGÓLNEGO: stan powierzchni pomiarowych, poprawność i czytelność działek, prawność działania wyświetlacza płynność ruchów wrzeciona, zacisk wrzeciona, działanie sprzęgła, błąd wskazania dolnego zakresu pomiarowego. 4.3 SPRAWDZENIE DOKŁADNOŚCI WSKAZAŃ W CAŁYM ZAKRESIE POMIARO- WYM: uwzględniając dolną granicę zakresu pomiarowego mikromierza A określić punkty pomiarowe według tabeli 4.1, dobrać odpowiednie wymiary płytek wzorcowych, wykonać pomiary dla tak dobranych płytek wzorcowych, wyniki pomiarów umieścić w tabeli 4.1, przedstawić graficznie wykres odchyłek wskazań. Tabela 4.1. Sprawdzenie dokładności wskazań Wymiar płytki Lp. wzorcowej 1 A + 0,0 A +,5 10 A +,8 11 A + 5,0 Wymiar płytki wzorcowej W i Wskazanie mikromierza X i Błąd wskazań f i = X i W i 4.4 SPRAWDZENIE PŁASKOŚCI POWIERZCHNI POMIAROWYCH Płaskość powierzchni pomiarowej wrzeciona (rys. 4.) należy sprawdzić przy pomocy płaskiej płytki interferencyjnej, którą umieszcza się na sprawdzanej (bardzo starannie oczyszczonej) powierzchni z lekkim dociskiem, aby ukazał się obraz interferencyjny (rys. 4.3). Według tej samej procedury należy sprawdzić powierzchnię kowadełka. Uwaga: obserwowane prążki są kolorowe, jako pojedynczy prążek traktujemy zestaw kolorów tęczy. Rys. 4.. Sprawdzanie powierzchni pomiarowej wrzeciona 3

4 Błąd płaskości oblicza się ze wzoru: p = m (4.1) gdzie: m odchylenie prążka od prostoliniowości, jeśli za jedność przyjmie się odległość między sąsiednimi prążkami, lub liczba prążków, jeśli tworzą one krzywe zamknięte, długość fali światła stosowanego do badań; jeśli obserwacje prowadzi się w świetle dziennym, to przyjmuje się = 0,6 µm. Rys Sprawdzanie płaskości powierzchni pomiarowych: a) powierzchnia płaska, b) powierzchnia wypukła, c) powierzchnia wklęsła, d) powierzchnia walcowa; 1 - płytka interferencyjna, - przedmiot mierzony 4.5 SPRAWDZENIE RÓWNOLEGŁOŚCI POWIERZCHNI POMIAROWYCH Do sprawdzania równoległości powierzchni pomiarowych mikromierza używamy całego kompletu płytek interferencyjnych (cztery sztuki). Wymiary płytek są tak dobrane, aby różniły się między sobą o 1/4 (w przybliżeniu) skoku śruby mikrometrycznej. Umożliwia to sprawdzenie równoległości powierzchni kowadełka i wrzeciona w czterech położeniach kątowych wrzeciona co 90.W celu przeprowadzenia sprawdzenia równoległości powierzchni pomiarowych mikromierza należy kolejno każdą z płytek interferencyjnych: umieścić płytkę między kowadełkiem i wrzecionem (rys. 4.4), zacisnąć płytkę siłą wynikającą z obrotu sprzęgła, przesuwając ją jednocześnie i lekko pochylając tak, aby uzyskać jak najmniejszą liczbę prążków interferencyjnych. 4

5 Jeżeli prążki nie znikną całkowicie, to najmniejszą ich liczbę uzyskuje się gdy skrajny prążek tworzy linię zamkniętą. Należy wtedy przerwać ustawianie i policzyć liczbę prążków z obu stron płytki łącznie. Błąd równoległości wyznacza się z następującego wzoru: r + ) = ( m1 m (4.) gdzie: m 1,m liczba prążków na powierzchni kowadełka, wrzeciona, długość fali użytego światła. Rys Sprawdzanie równoległości powierzchni pomiarowych wrzeciona i kowadełka za pomocą płytek interferencyjnych Jako błąd równoległości dla danego przyrządu przyjmuje się maksymalną wartość uzyskaną ze wszystkich czterech położeń kątowych wrzeciona! Tabela 4.. Mikromierze tolerancje i graniczne błędy dopuszczalne Dolna granica zakresu pomiarowego A Tolerancja płaskości Tolerancja równoległości Wartość błędu pary gwintowej Błąd dla dolnego zakresu Błąd graniczny Dopuszczalna różnica wskazań dla P = 10 N Δ [µm/10 N] Nacisk Pomiarowy od do T p T r F = f i max - f i min ±f A ±f i (sztywność min. maks. kabłąka) [µm] [N] (dla 100) 0,9 3 5 (dla 15)

6 4.6 Sprawdzenie nacisku pomiarowego zamocować mikromierz w uchwycie (rys. 4.5), obciążyć wrzeciono mikromierza obciążnikami o stopniowaniu masy co 50 g, po każdym odciążeniu pokręcać sprzęgłem mikromierza. Za nacisk pomiarowy przyjmuje się obciążenie graniczne, przy którym sprzęgło nie może obrócić śruby mikrometrycznej. Nacisk pomiarowy należy sprawdzać co najmniej na początku i na końcu zakresu pomiarowego. Rys Schemat stanowiska do sprawdzania nacisku po-miarowego: 1 - kabłąk, - kowadełko, 3 - urządzenie do obciążania wrzeciona, 4 - wrzeciono, 5 - bęben, 6 - sprzęgło, 7 - odważniki 6

7 4.7 Sprawdzenie zmiany wskazań mikromierza spowodowanej ugięciem kabłąka zamocować mikromierz pionowo w statywie (rys. 4.6), odczytać wskazania mikromierza dla dowolnej płytki wzorcowej, obciążyć mikromierz odważnikiem o masie 5 kg (siła 49 N), odczytać zmianę wskazania mikromierza. Uwaga: ugięcie kabłąka należy odnieść do siły obciążenia 10 N. Za zmianę wskazań mikromierza spowodowaną odkształceniem kabłąka przyjmuje się różnicę wskazań przy mikromierzu obciążonym i nieobciążonym (wyrażoną w µm) podzieloną przez siłę obciążenia(wyrażoną w dziesiątkach N). 5 kg Rys Schemat stanowiska do oceny zmiany wskazań spowodowanej ugięciem kabłąka: 1 - kabłąk, - wrzeciono, 3 - kowadełko, 4 - bęben, 5 - sprzęgło, 6 - płytka wzorcowa 7

8 POLITECHNIKA POZNAŃSKA Instytut Technologii Mechanicznej Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych LABORATORIUM METROLOGII... (Imię i nazwisko) Wydział...Kierunek...Grupa... Rok studiów... Semestr... Rok akad. 0.../0... Data wykonania ćw. Data oddania spr. Uwagi SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO TEMAT: SPRAWDZANIE NARZĘDZI POMIAROWYCH SPRAWDZANIE MIKROMIERZA O ZAKRESIE POMIAROWYM: 0 5mm 1. SPRAWDZENIE STANU OGÓLNEGO: SPRAWDZANA CECHA stan powierzchni poprawność i czytelność działek prawność działania wyświetlacza płynność ruchów wrzeciona, zacisk wrzeciona, działanie sprzęgła błąd wskazania dolnego zakresu pomiarowego brak zarysowań i wykruszeń UWAGI podzielnia na korpusie i bębnie wyraźna i czytelna słaba widoczność cyfr wrzeciono obraca się płynnie, zacisk i sprzęgło działa prawidłowo zauważono błąd + µm. SPRAWDZENIE DOKŁADNOŚCI WSKAZAŃ W CAŁYM ZAKRESIE POMIAROWYM: Tabela.1. Sprawdzenie dokładności wskazań; A = 0 Lp. Wymiar płytki wzorcowej Wymiar płytki wzorcowej W i Wskazanie mikromierza X i Błąd wskazań f i = X i W i 1 A + 0,0 0,0 0,00 0,00 A +,5,5,499-0,001 3 A + 5,1 5,1 5,103 0,003 4 A + 7,7 7,7 7,70 0,00 5 A + 10,3 10,3 10,304 0,004 6 A + 1,9 1,9 1,897-0,003 7 A + 15,0 15,0 15,004 0,004 8 A + 17,6 17,6 17,600 0,000 9 A + 0, 0, 0,194-0, A +,8,8,803 0, A + 5,0 5,0 4,998-0,00 8

9 bład wskazań f i wykres błędów wskazań mikrometru f A = µm F = 10 µm punkt sprawdzania f i max = 6 µm 3. SPRAWDZENIE PŁASKOŚCI POWIERZCHNI POMIAROWYCH Obraz prążków interferencyjnych powierzchni pomiarowych: wrzeciona kowadełka = =0 m=1 Zgodnie z rysunkiem 4.3 odchyłka płaskości dla wrzecion wynosi P=0, a dla kowadełka: = m P, dla = 0,6 µm; P k = 0,3 µm 9

10 4. SPRAWDZENIE RÓWNOLEGŁOŚCI POWIERZCHNI POMIAROWYCH Obraz prążków interferencyjnych powierzchni pomiarowych dla płytki nr 1 (1,00 mm): wrzeciona kowadełka r = + ( m1 m ) r = ( + 3) 0,3 = 1,5µm m 1 = m =3 Obraz prążków interferencyjnych powierzchni pomiarowych dla płytki nr (1,1 mm): wrzeciona kowadełka r = + ( m1 m ) r = (3 + 3) 0,3 = 1,8 µm m 1 =3 m =3 Obraz prążków interferencyjnych powierzchni pomiarowych dla płytki nr 3 (1,5 mm): wrzeciona kowadełka r = + ( m1 m ) r = ( + ) 0,3 = 1,µm m 1 = m = Obraz prążków interferencyjnych powierzchni pomiarowych dla płytki nr 4 (1,37 mm): wrzeciona kowadełka r = + ( m1 m ) r = (3 + ) 0,3 = 1,5µm m 1 =3 m = Maksymalna odchyłka równoległości wynosi: 1,8 µm 10

11 5. SPRAWDZENIE NACISKU POMIAROWEGO Pozycja wrzeciona 1 Pozycja wrzeciona Ciężar szalki [N] 1,4 1,4 Ciężar odważników [N] 4,4 4,9 Wyznaczony nacisk pomiarowy [N] 5,8 6,3 6. SPRAWDZENIE ZMIANY WSKAZAŃ MIKROMIERZA SPOWODOWANEJ UGIĘCIEM KABŁĄKA Wymiar płytki wzorcowa 0 Obciążenie P = 49 [N] Wskazanie mikromierza bez obciążenia W n = 19,998 Wskazanie mikromierza z obciążeniem W o = 19,99 Różnica wskazań = = 1, [µm/10 N] 7. OCENA MIKROMIERZA wymagania wg normy wartości uzyskane Płaskości powierzchni pomiarowych 0,9 µm 0,3 µm Równoległości powierzchni pomiarowych,0 µm 1,8 µm Wartość błędu pary gwintowej F= f i max - f i min 3,0 µm 10,0 µm Błąd dolnego zakresu f A = f 1,0 µm,0 µm Błąd wskazań maksymalny f i max 4,0 µm 6,0 µm Nacisk pomiarowy 5-10 N 5,8-6,3 N Dopuszczalna różnica wskazań dla P = 10 N [µm/10 N] 1, [µm/10 N] ocena spełnia spełnia nie spełnia spełnia nie spełnia spełnia spełnia V V V V V 11