Wykonywanie pomiarów warsztatowych 722[02].O1.04

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Ryszard Stachurski Wykonywanie pomiarów warsztatowych 722[02].O1.04 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

2 Recenzenci: mgr inŝ. Halina Śledziona mgr inŝ. Marek Olsza Opracowanie redakcyjne: Piotr Stępień Konsultacja: mgr inŝ. Jolanta Skoczylas Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 722[02].O1.04 Wykonywanie pomiarów warsztatowych, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu 722[02] operator obrabiarek skrawających. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania Zasady bhp podczas wykonywania pomiarów warsztatowych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zamienność części w budowie maszyn Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Tolerancje i pasowania Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Chropowatość powierzchni Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Podstawy teoretyczne wykonywania pomiarów Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Przyrządy pomiarowe Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów UŜytkowanie, konserwacja, przechowywanie i dobór przyrządów pomiarowych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Pomiar wielkości geometrycznych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sprawdzian osiągnięć Literatura 69 2

4 1. WPROWADZENIE Poradnik ten pomoŝe wzbogacić Twoją wiedzę oraz ukształtować umiejętności z zakresu wykonywania pomiarów warsztatowych. W poradniku zamieszczono: wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś mieć juŝ opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej, cele kształcenia, czyli wykaz umiejętności, jakie kształtujesz podczas nauczania tej jednostki modułowej, materiał nauczania (rozdział 4) podstawowe informacje niezbędne do opanowania treści jednostki modułowej, pytania sprawdzające odpowiadając na nie sam spraw, czy moŝesz przystąpić do wykonywania ćwiczeń, ćwiczenia pomogą Ci utrwalić wiadomości oraz ukształtować umiejętności, sprawdzian osiągnięć przykładowy zestaw zadań testowych. Pozytywny wynik sprawdzianu potwierdzi, Ŝe dobrze pracowałeś podczas zajęć i Ŝe nabyłeś wiadomości i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej, sprawdzian postępów upewni Cię, czy zrozumiałeś poszczególne partie materiału nauczania, literaturę uzupełniającą. Wykonując ćwiczenia przedstawione w poradniku lub zaproponowane przez nauczyciela, będziesz kształtował umiejętności z zakresu pomiarów warsztatowych. Po wykonaniu zaplanowanych ćwiczeń, sprawdź poziom swoich wiadomości wykonując sprawdzian postępów. W tym celu przeczytaj pytania i odpowiedz na nie, wstawiając X w odpowiednie miejsce: wpisz TAK jeśli umiesz odpowiedzieć na pytanie, wpisz NIE jeśli nie znasz odpowiedzi. Odpowiedzi NIE wskazują braki w Twojej wiedzy, informują Cię równieŝ, jakich zagadnień jeszcze dobrze nie poznałeś. Oznacza to takŝe powrót do treści, które nie są dostatecznie opanowane. Poznanie przez Ciebie wszystkich lub określonej części wiadomości będzie stanowiło dla nauczyciela podstawę przeprowadzenia sprawdzianu poziomu przyswojonych wiadomości i ukształtowanych umiejętności. W tym celu nauczyciel posłuŝy się zadaniami testowymi. W rozdziale 5-tym tego poradnika jest zamieszczony przykładowy test, który zawiera: instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania sprawdzianu, przykładową kartę odpowiedzi, w której zakreśl poprawne rozwiązania do poszczególnych zadań. 3

5 722[02].O1 Techniczne podstawy zawodu 722[02].O1.01 Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŝarowej i ochrony środowiska 722[02].O1.02 Posługiwanie się dokumentacją techniczną 722[02].O1.03 Wykonywanie rysunków części maszyn z wykorzystaniem programu CAD 722[02].O1.04 Wykonywanie pomiarów warsztatowych 722[02].O1.06 RozróŜnianie cech charakterystycznych obróbki cieplnej, cieplnochemicznej, plastycznej i odlewnictwa 722[02].O1.05 Dobieranie materiałów konstrukcyjnych, narzędziowych i eksploatacyjnych 722[02].O1.07 Rozpoznawanie części maszyn, mechanizmów i urządzeń transportu wewnątrzzakładowego Schemat układu jednostek modułowych 4

6 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: stosować układ jednostek SI, posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu fizyki, obsługiwać komputer na poziomie podstawowym, korzystać z róŝnych źródeł informacji, selekcjonować, porządkować i przechowywać informacje, wykonywać proste działania matematyczne, posługiwać się kalkulatorem, oceniać jakość wykonywanej pracy, interpretować związki wyraŝone za pomocą wzorów, wykresów, schematów, diagramów, tabel, czytać rysunki wykonawcze części maszyn. przestrzegać przepisów bhp, 5

7 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: rozróŝnić rodzaje wymiarów liniowych, określić wymiar tolerowany, dokonać zamiany tolerowania symbolowego na liczbowe, określić pasowanie na podstawie oznaczenia i wartości luzów, wyjaśnić pojęcie mierzenia i sprawdzania, rozróŝnić metody pomiarowe, sklasyfikować przyrządy pomiarowe, określić właściwości metrologiczne przyrządów pomiarowych, wyjaśnić budowę i określić przeznaczenie przyrządów pomiarowych, zorganizować stanowisko do pomiarów zgodnie z wymaganiami ergonomii, dobrać przyrządy pomiarowe do pomiaru i sprawdzania części maszyn w zaleŝności od kształtu oraz dokładności wykonania, sprawdzić luzy, promienie zaokrągleń, kąt prosty oraz płaskość i prostoliniowość powierzchni, wykonać z róŝną dokładnością pomiar średnie zewnętrznych i wewnętrznych, długości, wysokości i głębokości elementów maszyn, wykonać pomiar kątów, zinterpretować wyniki pomiarów, zakonserwować i przechować przyrządy pomiarowe, posłuŝyć się PN, dokumentacją techniczną, zastosować przepisy bhp podczas wykonywania pomiarów. 6

8 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Zasady bhp podczas wykonywania pomiarów warsztatowych Materiał nauczania Podczas pomiarów naleŝy zwrócić szczególną uwagę na staranne ustawienie i ostroŝne przenoszenie cięŝkich przedmiotów, Ŝeby nie spowodować obraŝeń kończyn w razie upadku przedmiotu. NaleŜy zachować porządek w rozłoŝeniu narzędzi pomiarowych, zwłaszcza ostrych, aby zapobiec ewentualnym skaleczeniom. Ponadto upadek przyrządu pomiarowego moŝe spowodować jego uszkodzenie. Na stanowisku pomiarowym powinny znaleźć się tylko niezbędne przyrządy pomiarowe i niezbędne oprzyrządowanie. Oświetlenie stanowiska pomiarowego powinno umoŝliwiać precyzyjne odczytywanie zmierzonych wartości i nie powodować zmęczenia oczu. W przypadku pomiarów dokładnych konieczne jest zapewnienie stałej temperatury równej 20 o C, gdyŝ w tej temperaturze wzorcowane są przyrządy pomiarowe, a pomiar w innych temperaturach będzie obarczony błędem. Konserwacji przyrządów pomiarowych naleŝy dokonywać stosując odpowiednie środki zgodnie z zaleceniami producenta. Podczas obróbki elementów na obrabiarkach pomiarów moŝna dokonywać tylko na elementach nieruchomych obrabiarka zatrzymana Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie podstawowe wymagania bhp obowiązują podczas wykonywania pomiarów? 2. Jak naleŝy dokonywać pomiarów elementów podczas obróbki? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Oceń czy stanowisko pomiarowe zorganizowane jest w odpowiednim pomieszczeniu i zgodnie z wymaganiami bhp. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) opisać jakie warunki powinny panować w pomieszczeniu, w którym znajduje się stanowisko pomiarowe, 2) ocenić poprawność ułoŝenia elementów do pomiaru i przyrządów pomiarowych na stanowisku pomiarowym, 3) wskazać zauwaŝone nieprawidłowości, 4) opisać zagroŝenia występujące na wskazanym stanowisku pomiarowym. 7

9 WyposaŜenie stanowiska pracy: instrukcja bhp dla stanowiska pomiarowego, obowiązujące normatywy, elementy do mierzenia i przyrządy pomiarowe, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zastosować przepisy bhp podczas wykonywania pomiarów? 2) określić jak powinno być zorganizowane typowe stanowisko do pomiarów warsztatowych? 8

10 4.2. Zamienność części w budowie maszyn Materiał nauczania Zamienność części jest to ich cecha umoŝliwiająca składanie w zespół (podczas montaŝu lub naprawy) określonych części maszyn, wykonanych według załoŝonych wymiarów, lecz niezaleŝnie od siebie (na przykład w róŝnych zakładach produkcyjnych). WyróŜnia się następujące rodzaje zamienności części: całkowitą, częściową warunkową, technologiczną, konstrukcyjną i selekcyjną (rys. 1). Zamienność całkowita częściowa warunkowa technologiczna konstrukcyjna selekcyjna Rys. 1. Rodzaje zamienności [opracowanie własne]. Zamienność całkowita (stuprocentowa) polega na takim tolerowaniu montowanych części, aby nawet przy najbardziej niekorzystnym zbiegu wartości odchyłek wykonawczych dane części maszyn moŝna było złoŝyć w zespoły bez dodatkowych czynności. Przy zamienności częściowej (procentowej) pewnej liczby części, zwykle nieznacznej, nie moŝna prawidłowo złoŝyć w zespoły, poniewaŝ tolerancje wymiarów mających wpływ na montaŝ zostały powiększone w stosunku do tolerancji, które by zapewniały zamienność całkowitą. Zamienność częściowa jest stosowana w produkcji masowej, gdy straty z powodu niemoŝności zmontowania pewnej liczby zespołów są mniejsze od zysku wynikłego z obniŝenia kosztów wykonania części o zwiększonych tolerancjach. Zamienność technologiczna wymaga przeprowadzenia dodatkowej (lub przewidzianej) obróbki w celu usunięcia niekorzystnego zbiegu odchyłek wymiarów w danym zespole. W zamienności konstrukcyjnej niekorzystne skojarzenie odchyłek kompensuje się (w sposób ciągły lub skokowy) przez zmianę połoŝenia jednej części w stosunku do drugiej. Zamienność selekcyjna polega na podziale części na grupy selekcyjne (rys. 2) o węŝszych tolerancjach i na odpowiednim kojarzeniu tych grup. Dzięki temu tolerancja pasowania połączonych grup jest odpowiednio mniejsza. Tolerowanie wymiaru polega na określeniu dwóch wymiarów granicznych: dolnego i górnego, między którymi powinien się znaleźć wymiar rzeczywisty przedmiotu. 9

11 Rys. 2. Kojarzenie odpowiednich grup selekcyjnych otworów i wałków [8, s. 116] Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Na czym polega zamienność części w budowie maszyn? 2. Jakie znasz rodzaje zamienności części? 3. Co to są grupy selekcyjne? 4. Na czym polega zamienność technologiczna części? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Dobierz części maszynowe z odpowiednich grup selekcyjnych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zidentyfikować współpracujące części, 2) zidentyfikować tolerowane wymiary, 3) przydzielić części do grup selekcyjnych na podstawie dokumentacji technologicznej, 4) dobrać części z odpowiednich grup selekcyjnych, 5) połączyć części, 6) sprawdzić jakość połączenia, 7) uzasadnić dobór. WyposaŜenie stanowiska pracy: współpracujące części maszynowe wykonane w róŝnych grupach selekcyjnych, przyrządy pomiarowe, dokumentacja technologiczna, poradniki, Polska Norma, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. 10

12 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić, na czym polega zasada zamienności części w budowie maszyn? 2) scharakteryzować podstawowe rodzaje zamienności części? 3) dobrać odpowiednie elementy z grup selekcyjnych? 4) uzasadnić celowość stosowania zamienności częściowej? 11

13 4.3. Tolerancje i pasowania Materiał nauczania Rodzaje wymiarów Wymiar jest to wartość długości (np. długość, średnica, odległość elementów) wyraŝona liczbą określonych jednostek (np. mm, m). Wymiary, którymi opisuje się na rysunkach technicznych postać geometryczną części maszyn, dzieli się na cztery rodzaje: wymiary zewnętrzne, wymiary wewnętrzne, wymiary mieszane, wymiary pośrednie. Wymiar zewnętrzny Z (rys. 3) jest to odległość elementów powierzchni, między którymi ich bezpośrednie sąsiedztwo jest wypełnione materiałem. Rys. 3. Wymiary zewnętrzne np.: średnica wałka, długość wałka, grubość blachy [8, s. 19]. Wymiar wewnętrzny W (rys. 4) jest to odległość elementów powierzchni, na zewnątrz, których ich bezpośrednie sąsiedztwo jest wypełnione materiałem. Rys. 4. Wymiary wewnętrzne np.: średnica otworu, szerokość rowka, rozwartość klucza do nakrętek [8, s. 20]. Wymiar mieszany M (rys. 5) jest to odległość elementów powierzchni, między którymi bezpośrednie sąsiedztwo jednego z nich jest wypełnione materiałem, a bezpośrednie sąsiedztwo drugiego jest wypełnione materiałem na zewnątrz. Rys. 5. Wymiary mieszane np.: głębokość otworu nieprzelotowego, głębokość rowka, wysokość występu [8, s. 20]. Wymiar pośredni P (rys. 6) jest to odległość między osiami lub płaszczyznami symetrii albo między osią lub płaszczyzną symetrii, a takimi elementami geometrycznymi przedmiotu, jak powierzchnie, krawędzie lub punkty. 12

14 Rys. 6. Wymiar pośredni np.: odległość osi symetrii [8, s. 21]. Wymiar pośredni jest rodzajem wymiaru, którego pomiar moŝna wykonać tylko metodą pomiarową pośrednią. Wymiary tolerowane Tolerancja IT wymiaru jest to róŝnica wymiarów górnego i dolnego lub róŝnica algebraiczna odchyłek górnej i dolnej. Tolerancja jest zawsze dodatnia. Wymiar tolerowany określają jednoznacznie dwa wymiary graniczne: wymiar górny B i wymiar dolny A. Wymiary graniczne są to dwa wymiary, których nie moŝe przekroczyć zmierzony wymiar produktu, jeŝeli ma on być uznany jako poprawnie wykonany. Wymiarem górnym B nazywa się większy wymiar graniczny. Wymiarem dolnym A nazywa się mniejszy wymiar graniczny. Spełnienie warunku A wymiar zmierzony B świadczy, Ŝe wymiar wyrobu został wykonany zgodnie z załoŝeniami konstruktora. Podawanie wymiarów granicznych na rysunku technicznym, polega na umieszczeniu nad linią wymiarową wymiarów granicznych: dolnego i górnego. Wymiar górny wpisuje się nad wymiarem dolnym (rys. 7). Rys. 7. Podawanie wymiarów granicznych [8, s. 21] Wymiar tolerowany liczbowo składa się z trzech wymiarów wyraŝonych liczbami, wymiaru nominalnego D oraz odchyłek granicznych górnej (es, ES) i dolnej (ei,ei). Małymi literami (es, ei) oznacza się odchyłki graniczne wymiarów zewnętrznych, wielkimi (ES, EI) wymiarów wewnętrznych. Wymiar górny wałka oznacza się B w, otworu B o, wymiar dolny wałka A w, otworu A o. Wymiar nominalny D jest wymiarem wyjściowym względem, którego określa się odchyłki. Odchyłka górna (es, ES) jest róŝnicą algebraiczną między wymiarem górnym B i odpowiadającym mu wymiarem nominalnym D. es = B w D oraz ES = B o D Odchyłka dolna (ei, EI) jest róŝnicą algebraiczną między wymiarem dolnym A i odpowiadającym mu wymiarem nominalnym D. ei = A w D oraz EI = A 0 D PoniewaŜ wymiar nominalny D moŝe być mniejszy, równy lub większy od kaŝdego z wymiarów granicznych (B, A), odchyłki graniczne mogą być ujemne, równe zeru lub dodatnie. 13

15 Odchyłka zaobserwowana jest to róŝnica algebraiczna wymiaru zaobserwowanego i nominalnego. Przy graficznym przedstawianiu odchyłek rysuje się linię zerową, której połoŝenie odpowiada wymiarowi nominalnemu D. Dodatnie odchyłki zaznacza się powyŝej linii zerowej, ujemne zaś poniŝej (rys. 8). Rys. 8. Określenie wymiarów granicznych A i B za pomocą wymiaru nominalnego D oraz odchyłek es(es) i ei(ei), [8, s. 24]. Wymiar górny B otrzymuje się przez algebraiczne dodanie do wymiaru nominalnego D odchyłki górnej es (ES). B = D + es (ES) Wymiar dolny A otrzymuje się przez algebraiczne dodanie do wymiaru nominalnego D, odchyłki dolnej ei (EI). A = D + ei (EI). RóŜnicę między górnym i dolnym wymiarem granicznym nazywamy tolerancją IT wymiaru. Przykład: Wymiar nominalny wałka D = 45 mm, graniczne odchyłki wynoszą: górna: es = 0,013 mm, dolna: ei = 0,021 mm. Wymiar górny: B = D + es = 45 mm + ( 0,013 mm) = 45 mm 0,013 mm = 44,987 mm. Wymiar dolny: A = D + ei = 45 mm + ( 0,021 mm) = 45 mm 0,021 mm = 44,979 mm. Tolerancja: IT = 44,987 mm 44,979 mm = 0,008 mm. Pasowania Pasowanie jest to charakter współpracy wałka i otworu, który zaleŝy od ich wymiarów przed połączeniem. Wymiarem nominalnym pasowania nazywamy wspólny wymiar nominalny otworu i wałka tworzących to połączenie. RozróŜniamy pasowanie luźne, ciasne i mieszane. Pasowaniem luźnym nazywamy takie, w którym występuje luz, tzn. wymiar zaobserwowany wałka jest mniejszy niŝ otworu. W skrajnym przypadku luz ten moŝe być równy zeru. Pasowaniem ciasnym nazywamy takie, w którym występuje wcisk, tzn. wymiar zaobserwowany wałka jest większy niŝ otworu. Pasowaniem mieszanym nazywamy takie, w którym w zaleŝności od wymiarów zaobserwowanych otworu i wałka moŝe wystąpić zarówno luz, jak i wcisk. 14

16 Luz S jest to róŝnica wymiarów otworu i wałka, gdy wymiar otworu jest większy od wymiaru wałka. Luz jest zawsze dodatni. Luz najmniejszy S min jest to taki luz, który wynika z róŝnicy wymiarów dolnego otworu A o i górnego wałka B w : S min = A o B w stąd po podstawieniu: A o = D + EI B w = D + es otrzymamy: S min = EI es Luz największy S max jest to taki luz, który wynika z róŝnicy wymiarów górnego otworu B o i dolnego wałka A w : S max = B o A w lub S max = ES ei Wcisk N jest to ujemna wartość róŝnicy wymiarów otworu i wałka, gdy wymiar otworu jest mniejszy od wymiaru wałka. Wcisk występuje wtedy, gdy róŝnica wymiarów otworu i wałka jest ujemna, a zatem wartość ujemna tej róŝnicy będzie zawsze dodatnia. Wcisk najmniejszy N min jest to ujemna wartość róŝnicy wymiarów górnego otworu B o i dolnego wałka A w : N min = (B o A w ) stąd po podstawieniu: B o = D + ES A w = D + ei otrzymamy: N min = (ES ei) Wcisk największy N max jest to ujemna wartość róŝnicy wymiarów dolnego otworu A o i górnego wałka B w : N max = (A o B w ) lub N max = (EI es) Układ tolerancji i pasowań wałków i otworów Wartość tolerancji jest zaleŝna od wartości wykonywanego wymiaru elementu, oraz sposobu obróbki. W celu znalezienia zaleŝności między tolerancją i wykonywanym wymiarem części przeprowadzono wiele badań. Ustalone wartości tolerancji, w zaleŝności od przedziału wymiarów nominalnych i klasy dokładności, zawierają normy PN-EN Wprowadzono 20 klas dokładności wykonania wałków i otworów: 01; 0; 1; 2; 3;...;16; 17; 18. Tolerancje normalne odpowiednich klas dokładności oznacza się: IT01, IT0, ITl, IT2, IT3,...IT16, IT17, IT18. Wartości tolerancji normalnych stosowane w budowie maszyn (klasy dokładności 5 18) tworzą dla danego przedziału wymiarów ciąg geometryczny o ilorazie około 1,6. Klasyfikacja wałków i otworów. Tolerowanie symbolowe PołoŜenie pola tolerancji względem linii zerowej (wymiaru nominalnego) moŝna określić w dwojaki sposób (rys. 9): 1) przez podanie odchyłek es (ES) i ei (EI), 2) przez podanie tolerancji IT i jednej z odchyłek. 15

17 Rys. 9. Określenie połoŝenia pola tolerancji za pomocą: a) odchyłek es (ES) i ei (EI), b) tolerancji IT i odchyłki ei (EI), c) tolerancji IT i odchyłki es (ES) [8, s. 53]. Klasyfikując wałki i otwory przyjęto drugi sposób określania połoŝenia pól tolerancji. Po opracowaniu układu tolerancji, znormalizowano niezbędne odchyłki es (ES) lub ei (El), nazywając je odchyłkami podstawowymi. Brakującą odchyłkę, zwaną odchyłką niepodstawową, oblicza się wychodząc z zaleŝności: IT = es ei oraz IT = ES EI es = ei + IT, ES = EI + IT oraz ei = es IT, EI = ES IT Przy symbolowym zapisie wałków i otworów przyjęto (podobnie jak dla odchyłek) zasadę oznaczania wałków małymi literami alfabetu łacińskiego ( 50 f7), otworów zaś wielkimi ( 50 H7), (rys. 10). Rys. 10. PołoŜenie pól tolerancji wałków i otworów [8, s. 54]. Ułatwienie zapamiętania powyŝszej zasady: otwory są wykonywane zwykle w większych przedmiotach, stąd oznaczanie ich wielkimi literami. Do jednoznacznego określania wymiaru tolerowanego niezbędne jest podanie: wartości wymiaru nominalnego, połoŝenia pola tolerancji względem wymiaru nominalnego, wartości tolerancji. Oznaczeniom połoŝenia pól tolerancji wałków i otworów przypisano wartości odchyłek podstawowych, które określają połoŝenie pola tolerancji względem linii zerowej, samą zaś wartość tolerancji określa się przez podanie klasy dokładności. Wartości odchyłek podstawowych zaleŝą od rodzaju (oznaczenia) elementu i przedziału wymiarów, a tylko w kilku przypadkach takŝe od klasy dokładności. Przy tolerowaniu symbolowym, za wymiarem nominalnym wyraŝonym liczbą umieszcza się oznaczenie połoŝenia pola tolerancji (symbol literowy), oraz klasę dokładności (symbol cyfrowy). 16

18 klasa dokładności 55 H7 oznaczenie połoŝenia pola tolerancji wymiar nominalny Wałki i otwory normalne W celu ograniczenia do niezbędnego minimum liczby uŝywanych narzędzi obróbkowych oraz sprawdzianów wybrano na podstawie praktyki pola tolerancji najczęściej stosowanych wałków i otworów i nazwano je normalnymi. Pola tolerancji normalne są zestawione w PN-EN Spośród pól tolerancji normalnych wyodrębniono dalej pola tolerancji zalecane i uprzywilejowane. Przy wyborze naleŝy w pierwszej kolejności korzystać z wałków i otworów uprzywilejowanych, następnie z normalnych zalecanych i dopiero w razie konieczności z pozostałych. Układ pasowań normalnych wałków i otworów W celu ograniczenia w pasowaniach liczby kombinacji pól tolerancji wałków i otworów przyjęto następujące załoŝenia: pasowania tworzy się wyłącznie według zasad stałego otworu lub stałego wałka, w pasowaniach części maszyn stosuje się klasy dokładności od 5 do 12, dokładności wykonania wałków i otworów nie róŝnią się między sobą o więcej niŝ dwie klasy. Pasowanie według zasady stałego otworu polega na tym, Ŝe średnicę otworu (otwór podstawowy) toleruje się zawsze asymetrycznie w głąb materiału, a Ŝądane pasowanie z wałkiem (luźne, ciasne i mieszane) uzyskuje się przez dobranie odpowiednich odchyłek na średnicy wałka. Pasowanie według zasady stałego wałka polega na tym, Ŝe średnicę wałka (wałek podstawowy) toleruje się zawsze asymetrycznie w głąb materiału, a Ŝądane pasowanie otworu uzyskuje się przez dobranie odpowiednich odchyłek dla średnicy otworu. Oznacza to, Ŝe wałki podstawowe mają odchyłki górne równe zeru, a otwory podstawowe odchyłki dolne równe zeru. Pasowania normalne są to pasowania powstałe przez kojarzenie niektórych z normalnych pól tolerancji otworów z niektórymi normalnymi polami tolerancji wałków. Pasowania normalne podzielono na luźne, ciasne i mieszane: Spośród pasowań normalnych wydzielono pasowania uprzywilejowane. Przy wyborze naleŝy w pierwszej kolejności korzystać z pasowań uprzywilejowanych, a dopiero w razie konieczności z pozostałych normalnych. Tylko w uzasadnionych przypadkach dopuszcza się stosowanie pasowań innych. W celu ułatwienia posługiwania się elementami normalnymi obliczono i zestawiono w normach PN-EN odchyłki, es (ES) i ei (El) wszystkich wałków i otworów normalnych. Przejście z tolerowania symbolowego na tolerowanie liczbowe W rysunku technicznym wymiary wałków i otworów normalnych wyraŝa się często w postaci tolerowanej symbolowo. Przejścia z wymiaru tolerowanego symbolowo na wymiar tolerowany liczbowo dokonuje się na podstawie Polskich Norm. 17

19 Przykład: przejście z wymiaru Ø4Of8 na wymiar tolerowany liczbowo: element jest normalny, po odczytaniu odchyłek otrzymuje się element (wałek) tolerowany liczbowo Ø40 0,025 0,064. Obliczenie wymiarów granicznych, danych wymiarów tolerowanych liczbowo B = 40 mm + ( 0,025 mm) = 40 mm 0,025 mm = 39,975 mm. A = 40 mm + ( 0,064 mm) = 40 mm 0,064 mm = 39,936 mm. Podstawowa zasada tolerowania Tolerowanie wymiarów w skojarzeniu z tolerancjami kształtu jest interpretowane w budowie maszyn w dwojaki sposób. RozróŜnia się tolerancję niezaleŝną wymiaru i tolerancję zaleŝną wymiaru. Tolerancja niezaleŝna wymiaru jest to tolerancja lokalnego wymiaru elementu (wałka lub otworu), która moŝe być wykorzystana całkowicie, bez względu na istniejące odchyłki kształtu elementu rzeczywistego. Tolerancja niezaleŝna wymiaru nie ogranicza wartości odchyłek kształtu elementu, wymaga się jedynie, aby wymiary lokalne zaobserwowane, były zawarte między wymiarami granicznymi A i B. JeŜeli stosuje się tolerancję niezaleŝną wymiaru, wówczas dopuszczalne odchyłki kształtu jeśli zachodzi potrzeba powinny być podane oddzielnie (rys. 11), przez indywidualne określenie wartości tolerancji kształtu (prostoliniowości osi lub tworzących, okrągłości, płaskości). W przypadku tolerancji niezaleŝnej wymiaru tolerancje odchyłek kształtu nie zaleŝą od tolerancji wymiarów mogą nawet przekraczać tolerancje wymiaru (rys.11). JeŜeli na rysunku jest stosowane tolerowanie niezaleŝne, to w wymaganiach technicznych lub w tabliczce rysunkowej naleŝy umieścić oznaczenie tolerowania niezaleŝnego w postaci zapisu: Tolerowanie według PN-88/M Jest to podstawowa zasada tolerowania (lub zasada niezaleŝności), według której wszystkie tolerancje nie wyróŝnione na rysunku są tolerancjami niezaleŝnymi. Rys. 11. Przykład interpretacji tolerowania niezaleŝnego wymiaru i kształtu: a) wałek wraz z tolerancją wymiaru (0,025 mm) i tolerancjami kształtu (tolerancja prostoliniowości 0,040 mm, tolerancja okrągłości 0,012 mm), b) dowolny przekrój poprzeczny wałka z wymiarem max mat i największą dopuszczalną odchyłką okrągłości, c) wałek o wymiarze max mat i największą dopuszczalną odchyłką prostoliniowości [8, s. 1]. 18

20 Wyjaśnienie interpretacji tolerancji zaleŝnej wymaga wcześniejszego zdefiniowania trzech pojęć. Wymiar maksimum materiału (wymiar max mat) jest to wymiar graniczny, któremu odpowiada największa ilość materiału danego elementu; w przypadku wałka jest to wymiar górny B w, w przypadku otworu wymiar dolny A 0. Wymiar minimum materiału (wymiar min mat) jest to wymiar graniczny, któremu odpowiada najmniejsza ilość materiału danego elementu; w przypadku wałka jest to wymiar dolny A w, w przypadku otworu wymiar górny B 0. Warunek powierzchni granicznej (warunek powłoki) element rzeczywisty (wałek lub otwór) nie moŝe przekraczać powierzchni granicznej (powłoki) o kształcie nominalnym, którą w zaleŝności od kształtu rozpatrywanego elementu jest: walec o średnicy max mat lub para płaszczyzn równoległych o odległości równej max mat. Oznaczenie warunku powierzchni granicznej (warunku powłoki; zasady powierzchni przylegających) polega na umieszczeniu znaku umownego za oznaczeniem pola tolerancji wymiaru, na przykład 50h7 E. warunek powierzchni granicznej wprowadza w przeciwieństwie do tolerancji niezaleŝnej wymiaru wzajemną zaleŝność wymiaru i kształtu otworu lub wałka o nominalnym kształcie walca lub elementu ograniczonego parą płaszczyzn równoległych. warunek powierzchni granicznej dotyczy na ogół otworów i wałków przewidzianych do wzajemnej współpracy, tworzących pasowania. tolerancja zaleŝna wymiaru tolerancja, która moŝe być wykorzystywana przez wymiary lokalne w róŝnym stopniu, w zaleŝności od odchyłek kształtu elementu rzeczywistego, przy spełnieniu warunku powierzchni granicznej. tolerancja zaleŝna wymiaru ogranicza odchyłki kształtu elementu przez warunek powierzchni granicznej (rys. 12). w przypadku stosowania tolerancji zaleŝnej wymiaru, wymiary lokalne zaobserwowane elementu mogą wykorzystywać ( konsumować ) tylko część tolerancji zaleŝnej, nie wykorzystaną przez odchyłki kształtu elementu rzeczywistego. Interpretacja definicji tolerancji zaleŝnej prowadzi do kilku wniosków: Ŝaden zaobserwowany wymiar lokalny wałka nie moŝe być mniejszy od wymiaru min mat, Ŝaden zaobserwowany wymiar lokalny otworu nie moŝe być większy od wymiaru min mat, jeŝeli wszystkie wymiary lokalne zaobserwowane są równe wymiarowi min mat, wówczas cała tolerancja wymiaru moŝe być wykorzystana ( skonsumowana ) przez odchyłki kształtu elementu rzeczywistego, jeŝeli wszystkie wymiary lokalne zaobserwowane są równe wymiarowi max mat, wówczas element rzeczywisty powinien mieć kształt nominalny, odchyłki kształtu powinny być równe zeru. 19

21 Rys. 12. Przykład interpretacji tolerancji zaleŝnej wymiaru: a) oznaczenie średnicy wałka na rysunku, b) kaŝda średnica lokalna zaobserwowana powinna być zawarta między wymiarami granicznymi B w = 50,000 mm i A w = 49,975mm, c, d) wałek powinien się mieścić wewnątrz pola tolerancji (0,025 mm) w obrębie powierzchni granicznej (powłoki) walcowej o kształcie nominalnym i wymiarze max mat (50 mm) [8, s. 63]. Według podstawowej zasady tolerowania tolerancje zaleŝne wymiarów muszą być wyróŝnione na rysunku technicznym indywidualnym oznaczeniem warunku powierzchni granicznej. Tolerancje wymiarów nie wyróŝnione oznaczeniem E są tolerancjami niezaleŝnymi. Podstawową zasadę tolerowania podają PN-89/M i PN-88/M-0l142. Odchyłki wymiarów nietolerowanych Wymiarem nietolerowanym (swobodnym) nazywa się wymiar, którego rzeczywista wartość nie jest szczególnie istotna. Wymiar ten podaje się bez odchyłek, co nie oznacza, Ŝe moŝe on zostać dowolnie wykonany. Rzeczywiste odchyłki wykonawcze powinny mieścić się w granicach odchyłek wymiarów nietolerowanych. Odchyłki wymiarów nietolerowanych przyjmuje się, zgodnie z normą PN-EN , w klasach dokładności od 11 do 17 albo z szeregów odchyłek zaokrąglonych dokładnych, średnio dokładnych, zgrubnych lub bardzo zgrubnych. Klasę 11 stosuje się tylko dla przedziału wymiarów poniŝej 1 mm. Klasa dokładności 14 i szereg odchyłek zaokrąglonych średnio dokładnych są uprzywilejowane. W przypadku wymiarów zewnętrznych i wewnętrznych odchyłki wymiarów nietolerowanych są skierowane od wymiaru nominalnego w głąb materiału, natomiast w przypadku wymiarów mieszanych i pośrednich obejmują symetrycznie wymiary nominalne. W celu uniknięcia niejasności naleŝy w dokumentacji technicznej produkowanych wyrobów podawać klasę dokładności lub szereg zaokrąglonych odchyłek, w granicach, których powinny być wykonane wymiary nietolerowane. Brak takiej uwagi staje się zazwyczaj źródłem nieporozumień między producentem a odbiorcą. Ogólne wytyczne doboru pasowań normalnych W tabeli 1 podano własności niektórych pasowań normalnych, wybrane przykłady oznaczeń i zastosowania wybranych pasowań. 20

22 Tabela 1. Przykłady oznaczeń pasowań i odpowiadające im cechy połączeń [8, s ]. Oznaczenie pasowania Cechy połączenia Przykłady zastosowań H8/u8 U8/h7 H8/s7 S7/h6 H7/r6 R7/h6 H7/p6 P7/h6 H7/n6 N7/h6 Części są mocno połączone z duŝym wciskiem. MontaŜ wymaga duŝych nacisków albo ogrzewania lub oziębiania części w celu uzyskania róŝnicy temperatur, a więc i zróŝnicowania wymiarów. Połączenie jest wystarczająco trwałe i nie wymaga zabezpieczenia przed obrotem lub przesunięciem, nawet pod wpływem duŝych sił. Części są mocno połączone, montaŝ ich wymaga duŝego nacisku, natomiast demontaŝ jest przewidziany tylko podczas głównych remontów. Stosuje się dodatkowe zabezpieczenie przed obrotem lub przesunięciem. Połączone części mogą być poddawane wstrząsom i uderzeniom. MontaŜ części oraz ich rozdzielenie są moŝliwe tylko pod duŝym naciskiem, poniewaŝ moŝe wystąpić luz, części naleŝy zabezpieczyć przed obrotem. H7/m6 M7/h6 Części są mocno osadzone, łączenie i rozłączanie wykonuje się uderzając mocno ręcznym młotkiem. Część naleŝy zabezpieczyć przed obrotem i przesunięciem. Łącznie z wałami kół zębatych, tarcz sprzęgieł, pierścieni oporowych; łączenie wieńców kół z tarczami, tulei z piastami kół i korpusami maszyn, czopów walcowych z gniazdami. Koła zębate napędowe na wałach wstrząsarek lub łamaczy kamieni, tuleje łoŝyskowe, kołki, pierścienie ustalające. Tuleje łoŝyskowe w narzędziach, wieńce kół z kołami, dźwignie i korby na wałach, tuleje w korpusach maszyn, koła zębate i sprzęgła na wałach. Wewnętrzne pierścienie łoŝysk tocznych, koła pasowe, koła zębate, tuleje, dźwignie osadzane na wałach; korby (w przypadku małych momentów), sworznie tłokowe, sworznie łączące, kołki ustalające. Łańcuchy wymiarowe Łańcuchem wymiarowym prostym nazywamy połączony szereg linii wymiarowych będących równoległymi wymiarami sąsiadujących długości. Rys. 13. Łańcuch wymiarowy prosty [6, s. 60]. Wymiary długości skierowane dowolnie tworzą łańcuchy złoŝone. Wymiary podawane na rysunkach części maszyn są ogniwami składowymi łańcucha wymiarowego, a wymiar określający współpracę po skojarzeniu części ogniwem zamykającym, czyli wymiarem wypadkowym. Na składnikach łańcuchów wymiarowych będących w istocie wymiarami tolerowanymi, moŝna wykonywać działania dodawania i odejmowania według określonych zasad. Obliczenie wymiaru zamykającego łańcucha wymiarowego prostego wymaga właśnie dodawania i odejmowania wymiarów tolerowanych. Wymiary powiększające wymiar zamykający traktujemy jako dodatnie, zaś zmniejszające wymiar zamykający jako ujemne. 21

23 Przykład: z2 Rys. 14. Obliczanie wymiaru zamykającego Z [6, s. 63]. z 1 Z z z 1 2 = 100 ± 0,1 ± 0,05 0( 0,1) + 0,05 + 0,15 0, = ( ) 0,30,1 0,05 = 350,45 Z = = 35; z 2 = 0 ( 0,1) + ( + 0,05) = + 0,15 z 1 = 0,3 ( + 0,1) + ( 0,05) = 0,3 0,1 0,05 = 0,45 Dodawanie i odejmowanie wymiarów tolerowanych a Dodając wymiar tolerowany A 2 do wymiaru B b 2 otrzymamy wymiar tolerowany C c 2 a 1 b 1 c 1 według zasady: a A 2 1 b a + b + B = 2 ( A + B ) 2 2 a b 1 a1 + b = C 2 1 c 1 C = A + B ; c 1 = a 1 + b 1 ; c 2 = a 2 + b 2 c b Odejmując wymiar tolerowany B 2 od wymiaru tolerowanego A a 2 b 1 a 1 c tolerowany C 2 c według zasady: 1 a A 2 1 b a b B = 2 ( A B ) 2 1 a b 1 a1 b = C 2 2 c 1 C = A B ; c 1 = a 1 b 2 ; c 2 = a 2 b 1 c otrzymamy wymiar Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie znasz podstawowe rodzaje wymiarów? 2. Co to jest tolerancja? 3. Co to są wymiary graniczne? 4. Jak się oblicza wymiary graniczne? 5. Co to są odchyłki? 6. Jakie znasz podstawowe rodzaje pasowań? 7. Ile jest klas dokładności? 8. Co to są łańcuchy wymiarowe? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Oblicz wymiary graniczne, odchyłki graniczne i tolerancje, dla wskazanych wymiarów części maszynowej, przedstawionej na rysunku wykonawczym, dostarczonym przez nauczyciela. 22

24 Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zidentyfikować dany wymiar, 2) zidentyfikować pole tolerancji i klasę dokładności, 3) odszukać w tablicach odchyłki dla danego wymiaru, 4) zapisać odchyłki, 5) obliczyć wymiary graniczne, 6) obliczyć tolerancje, 7) zapisać wyniki obliczeń. WyposaŜenie stanowiska pracy: Polska Norma, kalkulator, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. Ćwiczenie 2 Dla wymiaru Ø graficznym. Sposób wykonania ćwiczenia 0, ,1 oblicz wymiary graniczne B i A oraz przedstaw wyniki w układzie Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) obliczyć wymiar graniczny dolny A, 2) obliczyć wymiar graniczny górny B, 3) zapisać wyniki obliczeń, 4) przedstawić wykonane obliczenia w układzie graficznym, WyposaŜenie stanowiska pracy: Polska Norma, kalkulator, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. Ćwiczenie 3 Wykonaj zamianę zapisu wymiarów tolerowanych liczbowo, na tolerowanie symbolowe. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zidentyfikować wymiary danych elementów, 2) zidentyfikować pola tolerancji i klasy dokładności wymiarów, 3) odszukać w tablicach symbole dla danych wymiarów, 4) zapisać wyniki. WyposaŜenie stanowiska pracy Polska Norma, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. 23

25 Ćwiczenie 4 z Oblicz wymiar zamykający Z 2 z dla części przedstawionej na rysunku wykonawczym 1 dostarczonym przez nauczyciela. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zidentyfikować wymiary danej części, 2) zidentyfikować wymiar zamykający, 3) ułoŝyć i obliczyć odpowiednie działanie, 4) zapisać wyniki obliczeń. WyposaŜenie stanowiska pracy Polska Norma, kalkulator, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) rozróŝnić rodzaje wymiarów? 2) wyjaśnić pojęcia tolerancja, odchyłka, wymiar graniczny? 3) wyjaśnić pojęcie pasowania i określić podstawowe rodzaje pasowań? 4) scharakteryzować podstawowe zasady tolerowania? 5) wyjaśnić, co to jest łańcuch wymiarowy? 6) obliczyć wymiary graniczne? 24

26 4.4. Chropowatość powierzchni Materiał nauczania Chropowatość powierzchni jest to cecha powierzchni ciała stałego, oznaczająca rozpoznawalne optycznie lub wyczuwalne mechanicznie nierówności powierzchni, nie wynikające z jej kształtu. Chropowatość w przeciwieństwie do innej podobnej cechy falistości powierzchni, jest pojęciem odnoszącym się do nierówności o relatywnie małych odległościach wierzchołków. Wielkość chropowatości powierzchni zaleŝy od rodzaju materiału i przede wszystkim od rodzaju jego obróbki. Im mniejsza jest chropowatość powierzchni, tym większa jest jej odporność na ścieranie i korozję oraz tym większa jest wytrzymałość zmęczeniowa części maszynowej. Poza tym pasowania części maszynowych są pewniejsze (dłuŝej zachowują swój charakter), gdy współpracujące powierzchnie obu części są gładkie, ze względu na duŝą powierzchnię przylegania. W normie PN-87/M przyjęto do określania wartości liczbowych chropowatości dwa parametry: 1. średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej R a średnia arytmetyczna bezwzględnych wartości odległości: y 1, y 2,...y n punktów profilu zaobserwowanego (zmierzonego) od linii średniej, na długości odcinka elementarnego Le (rys. 15), 2. wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu R z średnia odległość pięciu najwyŝej połoŝonych wierzchołków od pięciu najniŝej połoŝonych punktów wgłębień profilu zaobserwowanego, na długości odcinka elementarnego Le (rys. 16). Rys. 15. Średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej R a [10, s. 58]. R a 1 n = yn Linia średnia jest teoretyczną linią, przy której suma kwadratów odległości wzniesień i wgłębień jest najmniejsza. Pomiaru dokonuje się na odcinku elementarnym Le określanym przez Polską Normę. 25

27 Rys. 16. Wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu R z [10, s. 58]. Średnia arytmetyczna wysokość R z pięciu najwyŝszych wzniesień ponad linię średnią pomniejszona o średnią pięciu najniŝszych wgłębień poniŝej linii średniej wynosi: R z = 5 1 (W1 + W2 + W3 + W4 + W5) (D1 + D2 + D3 + D4 + D5) µm Chropowatość powierzchni mierzona jest specjalnymi urządzeniami pomiarowymi. Parametr R a jest uprzywilejowany i w budowie maszyn zaleca się pomiar dający chropowatość R a. Parametr R z wolno stosować tylko wtedy, gdy brak jest urządzeń do pomiaru parametru R a. Norma PN-87/M zawiera szeregi wartości parametrów R a (48 wartości od 0,008 do 400 µm) i R z (48 wartości od 0,04 do 2000 µm), spośród których naleŝy dobierać potrzebne wartości dopuszczalnej chropowatości powierzchni i podawać je na rysunkach. Tabela 2. Chropowatość powierzchni w zaleŝności od sposobu obróbki [10, s. 59]. Sposób obróbki R a R z Sposób obróbki R a R z Toczenie lub wytaczanie Szlifowanie płaszczyzn zgrubne wykańczające 1,25 0,32 6,3 1,6 Toczenie lub wytaczanie Szlifowanie otworów 5-1, ,3 wykańczające zgrubne 5 2, Toczenie lub wytaczanie Szlifowanie otworów 1,25-0,32 6,3-1,6 gładkościowe wykańczające 1,25 0,32 6,3 1,6 Wiercenie i pogłębianie 20-2, Szlifowanie wałków Rozwiercanie wstępne 5-1, ,3 zgrubne 5 1, ,3 Rozwiercanie wykańczające 2,5-0, ,2 Szlifowanie wałków wykańczające 1,25 0,32 6,3 1,6 Frezowanie zgrubne 20-2, Docieranie (lapping) 0,63 0,08 3,2 0,4 Frezowanie wykańczające 2,5-0, ,2 Docieranie pastą Struganie zgrubne diamentową 0,32 0,16 1,6 0,8 Struganie wykańczające 5-0, ,2 Gładzenie (honing) 0,32 0,04 1,6 0,2 Przeciąganie wstępne 10-1, ,3 Docieranie chemicznomechaniczne Przeciąganie wykańczające 1,25-0,32 6,3-1,6 1,25 0,16 6,3 0,8 Szlifowanie płaszczyzn Polerowanie 1,25 0,01 6,3 0, , zgrubne Obróbka elektroiskrowa 20 0, ,6 0,16 znak chropowatości 26

28 Na rysunkach technicznych chropowatość pokazuje się stosując znak chropowatości wraz z poŝądaną wartością R a (jeŝeli jest to R z, musi być to wyraźnie zaznaczone). Przykład: R z 80 W przypadku, gdy podana chropowatość powinna być uzyskana przez zdjęcie warstwy materiału z oznaczonej powierzchni stosujemy znak. A w przypadku, gdy podana chropowatość musi być uzyskana bez zdjęcia warstwy materiału z oznaczonej powierzchni ( np. przez odlewanie) stosujemy znak. Znak chropowatości umieszcza się na danej powierzchni przedmiotu, lub w przypadku powtarzania się powierzchni o jednakowym oznaczeniu chropowatości, w prawym górnym rogu arkusza rysunku (tzw. oznaczenie zbiorcze) i odnosi się wtedy do wszystkich powierzchni przedmiotu Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Ile parametrów chropowatości powierzchni przewiduje Polska Norma? 2. Jakie parametry określają chropowatość powierzchni? 3. Który z parametrów chropowatości jest uprzywilejowany? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Podaj sposoby obróbki danej powierzchni płaskiej, na której postawiono znak 20 chropowatości. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) określić, co oznacza przedstawiony w treści ćwiczenia znak chropowatości, 2) odszukać w tabeli 2 w materiale nauczania parametr R a = 20, 3) odczytać z tabeli sposoby obróbki tej powierzchni. WyposaŜenie stanowiska pracy: Polska Norma, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. Ćwiczenie 2 Określ wartości parametrów chropowatości R a i R z dla powierzchni, która ma być wykonana za pomocą przeciągania wykańczającego. 27

29 Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) odszukać w tabeli 2 w materiale nauczania obróbkę przeciąganie wykańczające, 2) określić wartości parametrów R a i R z. WyposaŜenie stanowiska pracy: Polska Norma, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić co to jest chropowatość powierzchni? 2) wyjaśnić jakie parametry charakteryzują chropowatość powierzchni? 3) odczytać parametry chropowatości z tabeli i rysunku? 28

30 4.5. Podstawy teoretyczne wykonywania pomiarów Materiał nauczania Mierzenie i sprawdzanie Metrologia jest dziedziną wiedzy dotyczącą jednostek miar, pomiarów, i przyrządów pomiarowych. Celem pomiarów warsztatowych jest sprawdzenie zgodności wykonania przedmiotu obrabianego (głównie pod względem kształtu i wymiarów) z rysunkiem technicznym. Pomiarem nazywamy zespół czynności, które naleŝy wykonać w celu określenia wartości wielkości mierzonej. W zakres czynności pomiarowych wchodzą przykładowo: przygotowanie przedmiotu do mierzenia polegające na oczyszczeniu powierzchni z zanieczyszczeń, wzajemne ustawienie przedmiotu i narzędzia lub przyrządu pomiarowego umoŝliwiające dokonanie pomiaru, właściwy pomiar, odczytanie wyniku pomiaru i ustalenie błędu dokonanego pomiaru. Sprawdzenie kształtu przedmiotu polega zazwyczaj na pomiarze długości krawędzi lub średnic, pomiarze kątów, to jest wzajemnego połoŝenia płaszczyzn i krawędzi względem siebie, na określeniu chropowatości oraz odchyłek kształtu i połoŝenia powierzchni. W procesie sprawdzania najczęściej stosowanymi narzędziami pomiarowymi są sprawdziany, gdyŝ umoŝliwiają skrócenie czasu pomiaru. Metody i sposoby pomiarów Pomiary polegają na porównaniu wielkości mierzalnych. ZaleŜnie od zastosowanego przy tym sposobie porównywania moŝna mówić o róŝnych metodach pomiarowych: Metoda pomiarowa bezpośrednia występuje wówczas, gdy wynik pomiaru otrzymuje się wprost, przez odczytanie bezpośredniego wskazania narzędzia pomiarowego, wywzorcowanego w jednostkach miary mierzonej wielkości. Przykład: mierzymy długość przymiarem kreskowym, kąt kątomierzem czy wreszcie odczytujemy wskazanie temperatury na skali termometru. Nie ma przy tym znaczenia, czy w samym narzędziu pomiarowym zgodnie z zasadą działania zachodzi przekształcenie wielkości mierzonej na inną wielkość fizyczną związaną z wielkością mierzoną zaleŝnością funkcjonalną jak to ma miejsce np. w termometrze, w którym zmiany temperatury powodują proporcjonalne zmiany długości słupka rtęci odczytywane na kreskowej podziałce. Metoda pomiarowa pośrednia, polega na tym, Ŝe mierzy się bezpośrednio inne wielkości, a wyniki oblicza się, opierając się na określonej znanej zaleŝności tych wielkości od wielkości, której wartość miała być wyznaczona. Przykład: pomiar objętości czy powierzchni, w którym wynik oblicza się z bezpośrednich pomiarów wymiarów geometrycznych (wysokości, długości, szerokości), pomiar kąta przez wyliczenie jego wartości z zaleŝności trygonometrycznych, po określeniu pomiarami bezpośrednimi odpowiednich długości ramion tego kąta. Metoda pomiarowa podstawowa. JeŜeli pomiar objętości przeprowadza się mierząc wymiary zbiornika (wysokość zbiornika oraz długość i szerokość podstawy dla prostopadłościanu lub dla walca średnicę, z której oblicza się powierzchnię pola podstawy) albo pomiar ciśnienia przeprowadza się mierząc siłę F i pole powierzchni, a następnie wylicza się poszukiwaną wartość objętości czy ciśnienia ze znanych zaleŝności definicyjnych, będzie to zastosowanie bezwzględnej metody pomiarowej lub pomiar bezwzględny. Metoda pomiarowa porównawcza oparta jest na porównaniu mierzonej wartości ze znaną wartością tej samej wielkości. 29

31 Przykład: jeŝeli zmierzy się objętość lub ciśnienie porównując je z inną znaną objętością (na przykład ile litrów wody zmieści się w zbiorniku o zmierzonej objętości lub jakie ciśnienie wskaŝe manometr uprzednio wywzorcowany za pomocą znanego ciśnienia), to będzie to pomiar metodą porównawczą. Przy pomiarze wielkości podstawowych, na przykład długości, przez porównywanie z inną długością, pomiar bezpośredni jest równocześnie pomiarem porównawczym. RozróŜnić moŝna kilka odmian metody pomiarowej porównawczej jak na przykład: metoda bezpośredniego porównywania, w której całą wartość mierzonej wielkości porównujemy ze znaną wartością tej wielkości, czyli określamy ile razy jednostka miary mieści się w wartości wielkości mierzonej. Przykładem moŝe być pomiar długości przymiarem kreskowym. Metoda ta wymaga uŝycia narzędzi pomiarowych, których zakres pomiarowy jest mniejszy od wartości wielkości mierzonej, metoda pomiarowa róŝnicowa polega na pomiarze niewielkiej róŝnicy między wartością wielkości mierzonej a znaną wartością tej samej wielkości. Typowym przykładem będzie tu zastosowanie komparatorów czujnikowych, nastawionych na określony wymiar za pomocą płytek wzorcowych i następnie uŝytych do określenia odchyłek wymiarów kontrolowanych przedmiotów, przy czym wartość tych odchyłek odczytuje się wprost ze wskazań czujnika (np. pomiar średnicy średnicówką czujnikową, tj. określanie odchyłek od pewnego nastawianego wymiaru). Rys. 17. śródła błędów pomiaru [4, s ]. Błędy pomiaru KaŜdy pomiar jest obarczony pewnym błędem powstałym wskutek niedokładności przyrządów pomiarowych, niedokładności wzroku oraz warunków, w jakich pomiar się odbywa, np. temperatury (rys. 17). Mierząc kilkakrotnie tą samą wielkość za pomocą tego samego przyrządu pomiarowego, otrzymujemy róŝne wyniki. Błędy pomiaru dzielą się na błędy systematyczne i przypadkowe i grube (rys. 18). Błędy systematyczne spowodowane są wadliwym wykonaniem przyrządu pomiarowego, lub nieprawidłowym jego wyregulowaniem. Znając ich przyczyny moŝna określić ich wartość liczbową i znak oraz uwzględniać je w wynikach pomiarów w postaci poprawek. 30

32 Natomiast błędy przypadkowe nie dają się określić, gdyŝ są spowodowane wieloma zmiennymi czynnikami, na które składają się zarówno niedoskonałość przyrządów pomiarowych, jak i niedoskonałość zmysłów człowieka dokonującego pomiarów. Mierząc wielkość fizyczną o rzeczywistym wymiarze I r otrzymujemy wartość wskazania przyrządu pomiarowego I z zwaną wartością zmierzoną. I z I r, gdyŝ kaŝde narzędzie pomiarowe obarczone jest błędem wykonania, co rzutuje na dokładność odczytu. Błąd pomiaru moŝe zostać wyraŝony jako błąd bezwzględny i błąd względny. Błąd bezwzględny pomiaru jest róŝnicą algebraiczną między wynikiem pomiaru a wartością wielkości mierzonej. Błąd względny jest to iloraz błędu bezwzględnego przez wartość wielkości mierzonej. RóŜnica: Stosunek: błąd bezwzględny. błąd względny. 31

33 Pytania sprawdzające Rys. 18 Rodzaje błędów pomiarów [4, s ]. Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co to jest metrologia? 2. Czym róŝni się pomiar od sprawdzenia? 3. Jakie znasz metody pomiarów? 4. Jakie są podstawowe błędy pomiaru? 32

34 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Określ metody pomiarowe i podstawowe źródła błędów pomiarów. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) określić metody pomiarowe, 2) dokonać analizy rys. 17 z materiału nauczania poradnika dla ucznia (źródła błędów pomiaru), 3) określić błędy pomiarów wynikające z błędów wskazania narzędzia pomiarowego, 4) podać błędy wynikające z błędu odczytania, 5) określić jak wpływa temperatura na błąd pomiaru, 6) określić jaki wpływ na wynik pomiaru ma dokładność obliczenia. WyposaŜenie stanowiska pracy: notatnik, przybory do pisania, kalkulator, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić róŝnice pomiędzy pomiarem i sprawdzeniem? 2) wyjaśnić celowość stosowania sprawdzianów? 3) dobierać metody pomiarowe? 4) rozróŝnić błędy pomiarowe i określić przyczyny ich powstawania? 33

35 4.6. Przyrządy pomiarowe Materiał nauczania Klasyfikacja Środki techniczne potrzebne do wykonania zadań pomiarowych moŝna podzielić ogólnie w następujący sposób: przyrządy pomiarowe, urządzenia pomiarowe pomocnicze (przybory pomiarowe). Ta druga grupa obejmuje środki techniczne, które bezpośrednio w realizacji pomiaru nie uczestniczą, lecz ułatwiają wykonanie czynności pomiarowych, zwiększając czułość narzędzia pomiarowego lub słuŝą do utrzymywania właściwych warunków przy pomiarze. Są to więc wszelkiego rodzaju uchwyty, pryzmy i stoły, statywy pomiarowe, urządzenia optyczne zwiększające dokładność odczytywania wyników pomiaru, urządzenia zapewniające stałość temperatury czy wilgotności (klimatyzatory), bądź teŝ chroniące aparaturę pomiarową przed wstrząsami. Przyrządy pomiarowe ze względu na przeznaczenie dzielimy się na: etalony, przyrządy pomiarowe uŝytkowe, przyrządy pomiarowe pomocnicze. Wzorzec pomiarowy jest to ciało fizyczne (na przykład platynowo-irydowy wzorzec metra) lub właściwość fizyczna (na przykład promieniowanie o określonej długości fali) odtwarzające miarę danej wielkości z określoną dokładnością. Wzorce mogą odtwarzać jedną miarę (w przypadku długości jeden konkretny wymiar) bądź teŝ więcej niŝ jedną miarę (przymiar kreskowy, śruba mikrometryczna). Nazywa się je wówczas odpowiednio wzorcami jednomiarowymi lub wielomiarowymi. Wzorce jednomiarowe ze względów praktycznych często łączy się w komplety, na przykład komplet płytek wzorcowych. Przyrządy pomiarowe słuŝą do bezpośredniego lub pośredniego wykonywania pomiarów. OdróŜniają się od wzorców tym, Ŝe zawierają pewien mechanizm, przeznaczony do przetwarzania jednej wielkości w drugą, zwiększenia dokładności odczytywania, regulowania wskazań, kompensacji błędów. Oparte są na róŝnych zasadach działania (przyrządy mechaniczne, optyczne, elektryczne) i mają róŝny stopień skomplikowania konstrukcyjnego. Ze względu na zakres zastosowania niekiedy określa się przyrządy pomiarowe jako uniwersalne (uniwersalny mikroskop pomiarowy, suwmiarka, mikrometr) bądź teŝ jako specjalne o węŝszym, specyficznym przeznaczeniu (suwmiarka modułowa do kół zębatych, mikrometr do pomiaru grubości blachy, mikroskop do pomiaru małych otworów, kątomierz narzędziowy). ZaleŜnie od charakteru dostarczanego zbioru wskazań moŝna rozróŝnić przyrządy pomiarowe analogowe, gdzie wartość wielkości mierzonej odczytuje się na skali przyrządu według połoŝenia wskazówki (lub podnoszonego wskaźnika umoŝliwiającego odczyt wskazania), bądź teŝ rzadziej jako zmianę długości (prostolinijnej podziałki skali). Ostatnio coraz szersze zastosowanie znajdują przyrządy z odczytem cyfrowym. Wyniki pomiarów tymi przyrządami, przedstawione w postaci liczb gotowych do zapisu czy przeliczeń tworzą zbiór dyskretny. Wzorce miar Wzorce miary są to przyrządy pomiarowe, które bezpośrednio odtwarzają jedną lub kilka znanych wartości danej wielkości mierzonej. NaleŜą do nich: wzorce kreskowe, wzorce 34

36 końcowe, wzorce kątów. Podstawowym wzorcem długości jest przymiar kreskowy (rys. 19). Ma on postać pręta lub taśmy, na której znajduje się podziałka. Wartość podziałki elementarnej wynosi zwykle 1 mm, a zakres pomiarowy 0 1 m. W przypadku przymiarów wstęgowych zwijanych, stosowanych w warsztatach mechanicznych lub elektrotechnicznych, zakres pomiarowy wynosi 0 2 m. Rys. 19. Przymiar kreskowy [7, s. 148]. Wzorcami końcowymi są przyrządy pomiarowe, w których ograniczenia miary stanowią końcowe powierzchnie. Do tej grupy narzędzi naleŝą między innymi szczelinomierze i płytki wzorcowe. Rys. 20. Szczelinomierz [6, s. 162]. Szczelinomierz (rys. 20) to komplet płytek o zróŝnicowanych grubościach, słuŝących do sprawdzania szerokości szczelin i luzów między częściami maszyn lub urządzeń. Zakresy pomiarowe szczelinomierzy wynoszą zwykle 0,05 1,00 mm (ewentualnie od 0,02 mm). Płytki wzorcowe są to wzorce długości w kształcie prostopadłościanów o znormalizowanych wymiarach (rys. 21). Wymiar nominalny N płytki wzorcowej zawarty jest między dwiema przeciwległymi jej płaszczyznami mierniczymi. Powierzchnie miernicze powinny być względem siebie równoległe i oddalone o ściśle określoną odległość, dlatego teŝ są dokładnie szlifowane i docierane. Gładkość i płaskość powierzchni pomiarowych jest tak wielka, Ŝe dwie płytki wzorcowe podczas równoległego przesuwania się po powierzchniach pomiarowych przywierają do siebie. W taki sposób tworzy się wymiar równy sumie grubości płytek przywartych do siebie w stosie. Płytki wzorcowe są kompletowane tak, aby moŝna było ułoŝyć z nich stos o dowolnym wymiarze. Wymiary nominalne płytek wzorcowych mogą wynosić: 0,5; 1; 1,001; 1,002 do 1,009 stopniowane co 0,001 mm, 1,11; 1,12, do 1,49 stopniowane co 0,01 mm, 1,5; 2; 2,5 do 24,5 stopniowane co 0,5 mm, 25; 30; 40; 50; 70; 100 a niekiedy równieŝ 150; 200; 300; 400; i 500 mm. 35

37 Rys. 21. Płytki wzorcowe [7, s. 146]. W celu dokonania pomiaru przedmiotu, składa się płytki wzorcowe w stos o odpowiednim wymiarze, a następnie stos ten, ustawiony na płaskiej płycie, porównuje się za pomocą liniału krawędziowego lub czujnika z mierzonym przedmiotem. JeŜeli szczelina świetlna utworzy się między liniałem a powierzchnią stosu, będzie to oznaczało, Ŝe stos płytek jest niŝszy od mierzonego przedmiotu; wówczas zastępuje się jedną z płytek stosu płytką większą. JeŜeli natomiast szczelina świetlna powstanie między liniałem a przedmiotem będzie to oznaczało, Ŝe stos jest wyŝszy; naleŝy więc jedną z płytek stosu zastąpić mniejszą. NaleŜy przestrzegać zasady uŝycia dla zestawionego stosu jak najmniejszej ilości płytek. Rys. 22. Liniał krawędziowy [2, s. 216]. Rys. 23. Wymiar złoŝony z kilku płytek [2, s. 216] Rys. 24. Pomiar średnicy otworu za pomocą płytek wzorcowych [2, s. 216]. Do pomiaru otworów za pomocą płytek wzorcowych (rys. 24), uŝywa się specjalnych przyrządów (4) zaopatrzonych w szczęki (2). Szczęki mają w części pomiarowej kształt połowy walca, o średnicy wykonanej z taką samą dokładnością jak płytki wzorcowe, 36

38 poniewaŝ, tworzą część stosu pomiarowego. Pomiaru średnicy otworu przedmiotu (1) dokonuje się wymieniając kolejno płytki (3) aŝ do uzyskania stosu, który umoŝliwi jeszcze wprowadzenie szczęk do otworu. Wymiana jednej płytki na większą, na przykład o 0,01mm, juŝ uniemoŝliwi wprowadzenie stosu pomiarowego do mierzonego otworu. W celu zestawienia stosu płytek na Ŝądany wymiar naleŝy wybrać z kompletu najcieńszą płytkę, której wymiar odpowiada końcowej cyfrze Ŝądanego wymiaru, po czym składa się z nią taką płytkę, która łącznie z pierwszą umoŝliwia uzyskanie dwóch końcowych cyfr składanego wymiaru. Postępując dalej w taki sposób przy wyborze kolejnych płytek, dobiera się trzy i następnie wszystkie dalsze cyfry składanego wymiaru. Wzorce kątów to: kątowniki 90 (rys. 25), oraz płytki kątowe (rys.26). ZaleŜnie od kształtu powierzchni tworzących kąt prosty, rozróŝniamy kątowniki powierzchniowe, krawędziowe i walcowe. Wzorce kątów są przydatne przy sprawdzaniu kątów niektórych narzędzi skrawających. a) b) a) b) Rys. 25. Kątowniki: a) krawędziowy, b) walcowy Rys. 26. Wzorce kątów: a) do noŝy gwintowniczych [7, s. 159]. b) do wierteł [7, s. 159]. Płytki kątowe są to wzorce przeznaczone do bezpośredniego pomiaru i odtwarzania kątów. Są to płaskie wieloboki mające powierzchnie pomiarowe nachylone pod określonymi kątami. W uŝyciu są trzy odmiany wzorcowych płytek kątowych: Johanssona, Kusznikowa i przywieralne. 37

39 Rys. 27. Płytki kątowe Johanssona [7, s. 158]. Przyrządy suwmiarkowe Przyrządy suwmiarkowe tworzą grupę najbardziej rozpowszechnionych przyrządów pomiarowych stosowanych bezpośrednio przez pracowników przy wymiarowej kontroli drobnych części maszyn. Przyrządem suwmiarkowym nazywa się przyrząd, w którym po prowadnicy zaopatrzonej w podziałkę kreskową przesuwa się suwak, często z urządzeniem zwanym noniuszem, słuŝącym do zwiększania dokładności odczytywania pomiaru. Najbardziej charakterystycznym reprezentantem tej grupy jest suwmiarka uniwersalna z noniuszem (rys. 28a). Składa się ona zawsze z prowadnicy (5) z podziałką milimetrową, zakończonej dwiema szczękami stałymi (1) i (2). Po prowadnicy przesuwa się suwak posiadający dwie szczęki przesuwne (3) i (4). Na suwaku znajduje się specjalna podziałka długości 9 mm zwana noniuszem, składająca się z 10 równych części, kaŝda po 0,9 mm (rys. 29). Suwak moŝe być unieruchomiony w dowolnym połoŝeniu prowadnicy za pomocą urządzenia zaciskowego wykonanego na przykład w postaci śruby. Przy dociśnięciu do zetknięcia obu szczęk (1) i (4), zerowa kreska noniusza powinna znaleźć się na przedłuŝeniu zerowej kreski podziałki milimetrowej prowadnicy. Rys. 28. Suwmiarka: a) z noniuszem, b) z czujnikiem [10, s. 153]. 38

40 Widok ogólny: 1 szczęka stała, 2, 3 szczęki do pomiaru otworów, 4 szczęka przesuwna, 5 prowadnica z podziałką główną, 6 wysuwka, 7 zacisk samohamowny. Jeśli między wewnętrznymi powierzchniami pomiarowymi znajdzie się przedmiot mierzony, to jego wymiar moŝna odczytać według połoŝenia pokrywających się kresek podziałki milimetrowej i noniusza. Posługując się elementami uproszczonego schematu suwmiarki moŝna odczytać schematy innych typowych przyrządów suwmiarkowych, do których zalicza się suwmiarki jednostronne i dwustronne (uniwersalne), wysokościomierze i głębokościomierze suwmiarkowe oraz suwmiarki do kół zębatych. NaleŜy tu zwrócić uwagę na to, Ŝe nawet w tak prostych przyrządach pomiarowych jak suwmiarki, obserwuje się przejawy współczesnych tendencji w kierunku przyspieszania, ułatwiania i podwyŝszania dokładności wskazań. Przykładem tego są podjęte równieŝ przez przemysł krajowy nowe asortymenty przyrządów suwmiarkowych. Charakterystycznym, wspólnym elementem przyrządów suwmiarkowych jest noniusz, umoŝliwiający zwiększenie dokładności odczytywania wyników pomiaru. Podziałka noniusza współpracuje z podziałką stanowiącą wzorzec miary o działce elementarnej długości a. Podziałka noniusza o całkowitej długości L zawiera określoną liczbę n działek elementarnych o długości działki a. Długość noniusza L jest tak dobrana, Ŝe stanowi zawsze całkowitą wielokrotność długości działki elementarnej a wzorca miary, spełniając warunek równania: L = na = (y n + 1 ) a gdzie: y jest całkowitą liczbą nieujemną, nazwaną modułem noniusza Rys. 29. Noniusz liniowy 0,1 mm [7, s. 162]. W suwmiarkach zazwyczaj y = 1, w noniuszach optycznych urządzeń odczytowych przyjmuje się równieŝ y = 0 (noniusz o module zerowym). Dla noniusza o module zerowym przyjmuje się zazwyczaj n = 10. Z powyŝszej zaleŝności wynika, Ŝe długość działki noniusza dla y = 1 długość działki elementarnej noniusza róŝni się od długości działki elementarnej wzorca o: Wartość działki elementarnej noniusza i stanowi jego cechę znamionową. Gdy mówimy noniusz 0,02 mm znaczy to, Ŝe działka elementarna tego noniusza ma wartość i = 0,02 mm i zarazem, Ŝe niedokładność odczytania za pomocą tego noniusza wynosi 0,02 mm. W noniuszach przyrządów suwmiarkowych wartość L, n, i, zazwyczaj wynoszą: 39

41 L = 9 mm, n = 10, i = 0,1 mm L = 19 mm, n = 20, i = 0,05 mm L = 49 mm, n = 50, i = 0,02 mm Przyrządy mikrometryczne Przyrządy mikrometryczne biorą swoją nazwę od zespołu śruba mikrometryczna nakrętka, który znajduje się w kaŝdym z przyrządów mikrometrycznych. Najbardziej rozpowszechnionymi przyrządami mikrometrycznymi są: mikrometr, średnicówka mikrometryczna i głębokościomierz mikrometryczny. Za pomocą przyrządów mikrometrycznych moŝna dokonywać pomiarów z dokładnością do 0,01 mm. Mikrometr (rys. 30) jest przeznaczony do pomiaru długości, grubości i średnicy. Składa się z kabłąka 1, którego jeden koniec jest zakończony kowadełkiem 2, a drugi nieruchomą tuleją z podziałką wzdłuŝną 3 i obrotowym bębnem 4, z podziałka poprzeczną 5. Poza tym mikrometr jest wyposaŝony we wrzeciono 6, zacisk ustalający 7 i pokrętło sprzęgła ciernego 8. Wrzeciono ma nacięty gwint o skoku 0,5 mm i jest wkręcone w nakrętkę zamocowaną wewnątrz nieruchomej tulei z podziałka wzdłuŝną. Obracając bęben moŝna dowolnie wysuwać lub cofać wrzeciono. Aby dokonać właściwego pomiaru i uniknąć uszkodzenia gwintu, przez zbyt mocne dociśnięcie czoła wrzeciona do powierzchni mierzonego przedmiotu, mikrometr jest wyposaŝony w sprzęgło cierne z pokrętłem 8. Obracając pokrętłem sprzęgła ciernego, obracamy wrzeciono do chwili zetknięcia go z mierzonym przedmiotem lub kowadełkiem, po czym sprzęgło ślizga się i nie przesuwa wrzeciona. PołoŜenie wrzeciona ustala się za pomocą zacisku. Nieruchoma tuleja z podziałką jest wyposaŝona w kreskę wskaźnikową wzdłuŝną, nad którą jest naniesiona podziałka milimetrowa. Pod kreską wskaźnikową są naniesione kreski, które dzielą na połowy podziałkę milimetrową (górną). Rys. 30. Mikrometr [12, s. 156]. Śruba wrzeciona ma zwykle skok wynoszący 0,5 mm, wobec tego jeden obrót śruby przesuwa kowadełko wrzeciona o 0,5 mm. Na tulei mikrometru nacięta jest podziałka w odstępach co 0,5 mm. Bęben powodujący przesuwanie się wrzeciona jest podzielony na swym obwodzie na 50 części. Zatem obrócenie bębna o 1/50 część obrotu przesuwa kowadełko wrzeciona o 1/100 część mm. Wartość zmierzonego wymiaru określa się najpierw odczytując na podziałce tulei liczbę pełnych milimetrów i połówek milimetrów odsłoniętych przez brzeg bębna; następnie odczytuje się setne części milimetra na podziałce bębna. Wskaźnikiem dla podziału bębna jest linia podziałki na tulei mikrometru. Kilka przykładów wskazania mikrometru przedstawia rysunek 31. Na rysunku 31a mikrometr wskazuje 0,00 mm (wrzeciono i kowadełko stykają się), na rys. 31b mikrometr ustawiony jest na wymiar 7,50 mm, na rys. 31c na wymiar 18,73 mm, a na rys. 31d na wymiar 23,82 mm. 40

42 a) b) c) d) Rys. 31. Wskazania mikrometru [3, s. 18]. Do pomiaru gwintów uŝywa się mikrometrów wyposaŝonych w wymienne końcówki rys.32. ZaleŜnie od kształtu końcówek moŝna nimi dokonywać pomiaru średnicy podziałowej, średnicy wewnętrznej, i średnicy zewnętrznej gwintu. Rys. 32. Mikrometr do pomiaru gwintów [12, s. 156]. Do pomiaru średnic niewielkich otworów słuŝy mikrometr przedstawiony na rysunku 33. Ma on dwustronne szczęki pomiarowe. Grubość tych szczęk jest róŝna, dzięki czemu moŝna rozszerzyć zakres pomiarowy przyrządu. JeŜeli suma grubości szczęk po stronie A wynosi na przykład 10 mm, a po stronie B 20 mm, to takim przyrządem moŝna mierzyć otwory o średnicy mm po stronie A, oraz mm po stronie B, (przy załoŝeniu, Ŝe zakres pomiarowy samego mikrometru wynosi 0 25 mm). Rys. 33. Mikrometr do mierzenia otworów [12, s. 156]. Większe otwory mierzy się za pomocą średnicówek mikrometrycznych (rys. 34). Zasada pomiaru jest taka sama jak innych mikrometrycznych przyrządach pomiarowych. Średnicówka jest zwykle wyposaŝona w komplet przedłuŝaczy, umoŝliwiających pomiar otworów o szerokim zakresie. PrzedłuŜacze w postaci prętów odpowiedniej długości wkręca się zamiast jednej z końcówek pomiarowych 1 lub 2. Oprócz przedłuŝaczy w skład wyposaŝenia średnicówek wchodzi pierścień nastawczy o znanej średnicy, który umoŝliwia sprawdzenie prawidłowości wskazań przyrządu. Dzięki zastosowaniu przedłuŝaczy moŝna 41

43 wykorzystać jedną średnicówkę mikrometryczną do pomiaru odległości między powierzchniami wewnętrznymi w zakresie od 50 do 900 mm. 1 2 Rys. 34. Średnicówka mikrometryczna [8, s. 157]. Do pomiaru głębokości otworów słuŝy głębokościomierz mikrometryczny (rys. 35). Stopa głębokościomierza 1 jest połączona z tuleją mikrometryczną 2, na której znajduje się gwint prowadzący wrzeciono 3. Podobnie jak w mikrometrze zwykłym, do wysuwania wrzeciona słuŝą: bęben 4 oraz sprzęgło 5. Pomiaru dokonuje się po ustawieniu stopy głębokościomierza na krawędzi otworu. Podczas pomiaru naleŝy dociskać stopę przyrządu do krawędzi otworu, tak silnie, Ŝeby uniesienie jej nad wykręcane wrzeciono nie było moŝliwe w chwili, gdy oprze się ono o dno otworu. W ostatniej fazie wysuwania wrzeciona naleŝy posługiwać się sprzęgiełkiem, aby nacisk pomiarowy wrzeciona na dno otworu był przy kaŝdym pomiarze jednakowy. Rys. 35. Głębokościomierz mikrometryczny [8, s. 157]. Przyrządy mikrometryczne umoŝliwiają najczęściej pomiar z dokładnością odczytu do 0,01 mm. W niektórych przypadkach są stosowane noniusze, które umoŝliwiają zwiększenie dokładności odczytu do 0,001 mm. Noniusz taki jest wykonany na odpowiednio duŝej tulei mikrometru. Zasada jego działania jest taka sama jak noniuszy suwmiarek. Czujniki to przyrządy pomiarowe, słuŝące najczęściej do określania odchyłek od wymiaru nominalnego. Zakres pomiaru czujników nie przekracza 1 mm, często zamyka się w granicach kilku dziesiątych części milimetra. Wszystkie czujniki, niezaleŝnie od rozwiązania konstrukcyjnego, są wyposaŝone w urządzenia, które zamieniają ruch końcówki pomiarowej na ruch wskazówki przyrządu w taki sposób, aby niewielki ruch końcówki pomiarowej powodował znaczne przesunięcie wskazówki. Stosunek przesunięcia końca wskazówki do przesunięcia końcówki pomiarowej nazywa się przełoŝeniem przyrządu i. W czujnikach przełoŝenie jest zwykle bardzo duŝe i wynosi od ZaleŜnie od rodzaju przekładni rozróŝnia się czujniki mechaniczne, pneumatyczne, optyczne i elektryczne. Spośród wielu rozwiązań konstrukcyjnych w praktyce warsztatowej stosuje się najczęściej tylko kilka typów tych przyrządów. Są one wygodne w uŝyciu, zwłaszcza do kontroli duŝych partii takich samych przedmiotów. 42

44 Wśród czujników mechanicznych najprostszy jest czujnik dźwigniowy (rys. 36). ZaleŜnie od wymiaru mierzonego przedmiotu końcówka pomiarowa 1 działa na dźwignię 2 wspartą na noŝu pryzmatycznym. Pod wpływem działania tej końcówki wskazówka 3 przyrządu wychyla się. JeŜeli uprzednio końcówka przyrządu była ustawiona według wzorca o znanym wymiarze w połoŝeniu zerowym, to teraz przy pomiarze przedmiotów o wymiarach większych od wymiaru nominalnego wskazówka przyrządu wychyli się na prawo od punktu zerowego. W przeciwnym przypadku wskazówka wędrująca od lewej do prawej strony podziałki nie osiągnie punktu zerowego. Przesuwny trzpień 1 jest zakończony wymienną końcówką pomiarową 2. Od góry trzpień 1 jest zakończony ostrzem, które naciska dźwignię 3 napiętą spręŝyną 4. Rys. 36. Czujnik dźwigniowy [8, s. 162]. Dźwignia ta, wyposaŝona z drugiej strony w oporę 6, wspiera się o oporę 8 za pośrednictwem noŝa 7. Na dźwigni jest umocowana wskazówka 5 wskazująca odchylenie wymiaru mierzonego przedmiotu od wymiaru nominalnego, na który czujnik jest ustawiony (połoŝenie 0). Czujnik jest zamontowany na pionowej kolumnie i po niej moŝe byś przesuwany w górę lub w dół. Mierzony przedmiot 10 ustawia się na stoliku pomiarowym tak, aby końcówka pomiarowa 2 wspierała się na powierzchni przedmiotu. Na rysunku wysokość mierzonego przedmiotu odpowiada ściśle wymiarowi, na który czujnik został ustawiony. Zakres pomiarowy tego przyrządu wynosi zaledwie 0,2 mm. Czujniki zegarowe. Jeden z najczęściej stosowanych czujników zegarowych przedstawiono na rysunku 37. Składa się on z obudowy 11, tarczy z podziałką 3, wskazówki 5, końcówki trzpienia pomiarowego 2, wskaźników tolerancji 7 ustawionych na odchyłki dolną i górną, trzpienia pomiarowego 1. Na tarczy z podziałką, którą moŝna obracać i ustawiać w dowolnym połoŝeniu, znajduje się licznik przesunięć trzpienia w milimetrach, wyposaŝony we wskazówkę 6 i podziałkę 4. Obwód tarczy 3 czujnika jest podzielony na 100 równych części, z których kaŝda odpowiada przesunięciu się końcówki pomiarowej o 0,01 mm. Na przykład, jeŝeli wskazówka 5 obróci się o 25 działek tarczy, oznacza to, Ŝe końcówka pomiarowa przesunęła się o 0,25 mm, poniewaŝ 0,01 x 25 = 0,25 mm. 43

45 Czujniki zegarowe umieszcza się zwykle na statywie. Wartość działki elementarnej wynosi najczęściej 0,01 mm, a zakres pomiarowy 0 10 mm. Rys. 37. Czujnik zegarowy [3, s. 220]. Przyrządy do pomiaru kątów. W praktyce warsztatowej do mało dokładnych pomiarów kątów jest stosowany uniwersalny kątomierz nastawny rys. 38. Korpus przyrządu składa się z ramienia stałego 3 i tarczy 1. Na trzpieniu 6 moŝe się obracać część ruchoma, do której jest umocowana podziałka noniusza 2 oraz uchwyt 4. W uchwycie 4 po zwolnieniu zacisku moŝna przesuwać ramię 3 wzdłuŝ jego osi głównej i ustawić w dowolnym połoŝeniu. Za pomocą kątomierza uniwersalnego moŝna zmierzyć kąty z dokładnością 5'. Rys. 38. Uniwersalny kątomierz nastawny [12, s. 160]. Wskazania przyrządu odczytuje się podobnie jak na suwmiarce. Liczbę stopni wskazuje kreska zerowa noniusza, a liczbę minut jedna z kresek podziałki głównej, pokrywająca się z podziałką noniusza. Sprawdziany. Zastosowanie sprawdzianu nie pozwala na określenie rzeczywistego wymiaru lecz na stwierdzenie czy sprawdzany wymiar jest prawidłowy czy nieprawidłowy. 44

46 W zaleŝności od rodzaju zadania sprawdziany moŝna podzielić na sprawdziany wymiaru i kształtu. Do najczęściej stosowanych sprawdzianów wymiaru zalicza się sprawdziany do otworów, do wałków, do stoŝków i do gwintów. W tej grupie sprawdzianów moŝna wyodrębnić sprawdziany jednograniczne i dwugraniczne. Sprawdziany jednograniczne odwzorowują jeden z granicznych wymiarów: największy lub najmniejszy. Sprawdziany dwugraniczne odwzorowują oba wymiary graniczne. Niektóre rodzaje powszechnie stosowanych sprawdzianów wymiarów, przedstawia rysunek 39. a) b) Rys. 39. Typowe sprawdziany wymiarów: a) szczękowe, b) tłoczkowy [3, s. 224]. a) b) c) Rys. 40. Sprawdziany kształtu: a) wzorniki do gwintów, b) promieniomierz, c) przymiar do noŝy do gwintów [3, s. 245] Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jak dzielimy przyrządy pomiarowe? 2. Co to jest noniusz? 3. Z jaką dokładnością moŝna dokonać pomiaru przy pomocy suwmiarki? 4. Jakie są rodzaje przyrządów mikrometrycznych? 5. Jakie są rodzaje sprawdzianów? 6. Do czego słuŝą płytki wzorcowe? 7. Co to jest czujnik zegarowy? 45

47 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Dobierz przyrządy pomiarowe do wykonywania pomiarów wymiarów wewnętrznych, elementów wskazanych przez nauczyciela. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) określić wymiary, które naleŝy zmierzyć, 2) określić sposób wykonywania pomiaru, 3) dobrać odpowiednie przyrządy pomiarowe, 4) uzasadnić dobór. WyposaŜenie stanowiska pracy: przyrządy pomiarowe róŝnego rodzaju, przykładowe części maszyn, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. Ćwiczenie 2 Dobierz narzędzia pomiarowe do wykonania pomiarów części przedstawionej na rysunku wykonawczym, dostarczonym przez nauczyciela. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) określić wymiary które naleŝy zmierzyć, 2) określić sposób wykonywania pomiaru, 3) dobrać odpowiednie przyrządy pomiarowe, 4) uzasadnić dobór. WyposaŜenie stanowiska pracy: przyrządy pomiarowe róŝnego rodzaju, rysunek wykonawczy części, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. Ćwiczenie 3 Odczytaj wymiar ustawiony na głębokościomierzu suwmiarkowym i głębokościomierzu mikrometrycznym. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) określić dokładność pomiaru przyrządami suwmiarkowymi, 2) określić dokładność pomiaru przyrządami mikrometrycznymi, 3) odczytać wymiar ustawiony na głębokościomierzu suwmiarkowym, 4) odczytać wymiar ustawiony na głębokościomierzu mikrometrycznym, 5) zapisać wyniki odczytów. 46

48 WyposaŜenie stanowiska pracy: głębokościomierz suwmiarkowy, głębokościomierz mikrometryczny, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) dokonać klasyfikacji przyrządów pomiarowych? 2) rozróŝnić podstawowe przyrządy suwmiarkowe? 3) rozróŝnić podstawowe przyrządy mikrometryczne? 4) rozróŝnić podstawowe sprawdziany? 5) posłuŝyć się przyrządami pomiarowymi? 6) odczytać wskazanie suwmiarki i mikrometru? 47

49 4.7. UŜytkowanie, konserwacja, przechowywanie i dobór przyrządów pomiarowych Materiał nauczania UŜytkowanie, konserwacja i przechowywanie przyrządów pomiarowych Przyrządy pomiarowe naleŝy chronić przed uszkodzeniami mechanicznymi, nagrzewaniem, zanieczyszczaniem i korozją. Pomieszczenie do przeprowadzania pomiarów, zwłaszcza za pomocą przyrządów dokładnych, musi być suche i wolne od kurzu i pyłu (zwłaszcza szlifierskiego) oraz znajdować się dość daleko od hal, w których pracują maszyny udarowe. Temperatura w pomieszczeniach powinna wynosić +20 C. Powierzchnie pomiarowe i robocze przyrządów pomiarowych wykonanych ze stali nie powinny być dotykane palcami, gdyŝ pot ludzki wpływa korodująco. Po skończeniu pomiaru powierzchnie pomiarowe naleŝy wymyć w benzynie, wytrzeć do sucha ściereczką (z flaneli lub irchy) i nasmarować cienką warstwą tłuszczu (np. wazeliną). Przed pomiarem warstewkę tłuszczu zmywa się w benzynie i powierzchnie robocze wyciera do sucha. Na stanowisku roboczym przyrządy pomiarowe powinny leŝeć na filcu, flaneli lub desce. Przyrządy pomiarowe nie wyposaŝone w futerały powinny być przechowywane w szufladach lub regałach zaopatrzonych w odpowiednie gniazda, zabezpieczające narzędzia przed uszkodzeniem. Elementy optyczne w przyrządach pomiarowych, jeśli nie są zakryte osłoną lub włoŝone do futerału mogą łatwo ulec porysowaniu przez kurz czy pył. Kurz z elementów optycznych naleŝy ścierać najpierw pędzelkiem, a dopiero potem szmatką lub irchą. Nie wolno wykonywać pomiarów przedmiotów będących w ruchu. Dobór przyrządów pomiarowych Przy doborze sprzętu pomiarowego i najwłaściwszej metody pomiarowej, która powinna być zastosowana w danych warunkach pomiaru, naleŝy uwzględnić następujące czynniki: 1. kształt mierzonego przedmiotu, 2. rozmiary (wielkość) przedmiotu, 3. rodzaj mierzonego wymiaru, 4. wartość liczbową mierzonego wymiaru, 5. wielkość tolerancji wykonania rozpatrywanego wymiaru, 6. chropowatość powierzchni ograniczających mierzony wymiar, 7. czasochłonność i koszt wykonania pomiaru. Kształt mierzonego przedmiotu (płaski, walcowy lub złoŝony) ma wpływ na dobór końcówki lub nasadki mierniczej przyrządu oraz sposób ustalenia i zmiany połoŝeń przedmiotu podczas pomiaru. W celu uzyskania duŝej dokładności pomiaru naleŝy dąŝyć do zastosowania przyrządu pomiarowego o takiej końcówce lub nasadce mierniczej, która zapewni uzyskanie najkorzystniejszego styku, jakim jest styk punktowy. Styk liniowy moŝe być w określonych przypadkach dopuszczalny, natomiast w przypadku pomiarów dokładnych, niedopuszczalny jest styk powierzchniowy. Aby zapobiec nie poŝądanemu przemieszczaniu się przedmiotu podczas pomiaru, naleŝy przewidzieć najodpowiedniejszy dla jego kształtu sposób ustalenia (ustawienie na płycie kontrolnej, na pryzmie lub zamocowanie w przyrządzie kłowym) tak, aby w razie potrzeby było moŝliwe uzyskanie wygodniejszej zmiany połoŝenia przedmiotu podczas pomiaru. Rozmiary przedmiotu mają wpływ na dobór przyrządów pomiarowych przede wszystkim w zakresie decyzji o zastosowaniu sprzętu mierniczego przenośnego, stosowanego do przedmiotów o duŝych rozmiarach (pomiar średnicy otworu za pomocą średnicówki czujnikowej) lub nieprzenośnego, stosowanego do pomiaru przedmiotów o małych rozmiarach (pomiar średnicy otworu za pomocą mikroskopu warsztatowego). 48

50 Rodzaj mierzonego wymiaru w zaleŝności od tego, czy jest on zewnętrzny, wewnętrzny czy mieszany, ma wpływ na dobór odpowiedniego sprzętu pomiarowego, jak i właściwej dla danego przypadku metody pomiarowej. Wartość liczbowa mierzonego wymiaru ma wpływ na dobór sprzętu o odpowiednio duŝym zakresie pomiarowym oraz na zastosowanie pomiaru bezpośredniego lub pośredniego. Wartość tolerancji wykonania rozpatrywanego wymiaru ma wpływ na przyjęcie odpowiedniej metody pomiarowej i sprzętu pomiarowego o właściwej dokładności wskazania. Chropowatość powierzchni ograniczających mierzony wymiar decyduje o dokładności i rodzaju stosowanego do pomiaru sprzętu. Nie naleŝy mierzyć dokładnym sprzętem pomiarowym wymiarów ograniczonych powierzchniami o duŝej chropowatości, bo jest to szkodliwe dla powierzchni mierniczych sprzętu (porysowanie), jak równieŝ błędy wykonania takiej powierzchni mogą być większe lub niewiele mniejsze od tolerancji wykonawczej, przy której powinien być stosowany dany sprzęt pomiarowy. Czasochłonność i koszt wykonania pomiaru decydują o przyjęciu takiego sprzętu pomiarowego i takiej metody pomiarowej, które umoŝliwiają uzyskanie najlepszych wyników przez zastosowanie najprostszych i najtańszych środków (zastąpienie średnicówki mikrometrycznej średnicówką czujnikową przy pomiarze większej liczby otworów o takiej samej średnicy) Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie są podstawowe zasady prawidłowego uŝytkowania przyrządów pomiarowych? 2. Jakie parametry bierzemy pod uwagę dobierając przyrządy pomiarowe? 3. W jaki sposób powinny być przechowywane przyrządy pomiarowe? 4. W jaki sposób konserwuje się przyrządy pomiarowe? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Wykonaj konserwację i przygotuj do przechowania wybrane przyrządy pomiarowe. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) dobrać środki zmywające i konserwujące, 2) zapoznać się z instrukcjami stosowania wyŝej wymienionych środków, 3) dokładnie umyć środkiem zmywającym wszystkie powierzchnie naraŝone na korozję, 4) dokładnie wytrzeć do sucha umyte powierzchnie przy pomocy miękkiej szmatki, 5) nanieść na konserwowane powierzchnie warstwę środka konserwującego, 6) umieścić przyrząd w oryginalnym futerale chroniącym przed zakurzeniem i uszkodzeniami mechanicznymi. WyposaŜenie stanowiska pracy: przyrządy pomiarowe, środki zmywające, środki konserwujące, czyściwo, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. 49

51 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) prawidłowo korzystać z przyrządów pomiarowych? 2) dokonać konserwacji przyrządów pomiarowych? 3) rozróŝnić materiały do konserwacji przyrządów pomiarowych? 4) określić sposób przechowywania przyrządów pomiarowych? 50

52 4.8. Pomiar wielkości geometrycznych Materiał nauczania Pomiary wymiarów zewnętrznych Średnice wałków mierzy się najpierw za pomocą suwmiarki uniwersalnej z noniuszem 0,1 mm. Pomiaru dokonuje się przy obu końcach wałka oraz po środku. Następnie w tych samych miejscach mierzy się średnice za pomocą suwmiarki z noniuszem 0,05 mm oraz mikrometru. Pomiar suwmiarką Rys. 41. Pomiar suwmiarką [7, s. 239]. Pomiar mikrometrem Jeśli mikrometr jest cięŝszy od wałka naleŝy go zamocować w specjalnym uchwycie. Wałek podtrzymuje się lewą ręką, a prawą wolno obraca się pokrętło sprzęgła. Jeśli wałek jest cięŝszy od mikrometru naleŝy przedmiot połoŝyć na stole, lewą ręką trzyma się wówczas kabłąk mikrometru, a prawą obraca się pokrętkę sprzęgła. Rys. 42. Pomiar mikrometrem [7, s. 241]. Pomiary czujnikami i płytkami wzorcowymi Średnicę wałka moŝna mierzyć dokładniejszymi przyrządami pomiarowymi na przykład transametrem. Znając średnicę wałka ustawia się zestaw płytek wzorcowych na ten wymiar. Następnie według zestawu ustawia się przesuwne wrzeciono transametru, po czym wsuwa mierzony wałek pomiędzy kowadełko i wrzeciono. Wychylająca się wskazówka na podziałce wyznacza wartość odchyłki wykonania wałka. Podobnie przeprowadza się pomiar średnicy za pomocą kaŝdego dowolnego przyrządu czujnikowego na przykład za pomocą mikrokatora lub ortotestu tj. czujnika mechanicznego o przekładni dźwigniowo zębatej. Korzysta się tu równieŝ z zestawu płytek wzorcowych ustawionych na wymiar nominalny. Stos płytek ustawia się na stoliku przyrządu. Po zetknięciu trzpienia pomiarowego z zestawem wzorcowym ustawia się urządzenie odczytowe na zero. Następnie płytki zastępuje się mierzonym wałkiem i na podstawie odchylenia wskazówki wyznaczana jest odchyłka średnicy wałka od wartości nominalnej. 51

53 Odchyłki kształtu wałka Najczęściej występujące błędy kształtu powierzchni walcowej to: W przekroju poprzecznym odchyłka kołowości to największa odległość między kołem rzeczywistym a kołem przylegającym (rys. 43). Odmiany odchyłek kołowości: a) owalność Rys. 43. Odchyłka kołowości [1, s. 50]. gdzie: odchyłka kołowości b) graniastość Rys. 44. Odmiany odchyłek kołowości [6, s ]. W przekroju wzdłuŝnym odchyłka walcowości to największa odległość między walcem rzeczywistym a walcem przylegającym (rys. 45). Rys. 45. Odchyłka walcowości [1, s. 50]. 52

54 Odmiany odchyłek walcowości: a) baryłkowość b) siodłowość gdzie: c) stoŝkowość odchyłka walcowości d) wygięcie Rys. 46. Odmiany odchyłek walcowości [6, s ]. Pomiary wymiarów wewnętrznych (otworów) Pomiar suwmiarką: uniwersalną: dokonuje się pomiaru średnic otworów na głębokość do 1 5 mm (rys. 47), jednostronną: dokonuje się pomiaru otworów o średnicach większych od 10 mm (rys. 48). Rys. 47. Pomiar otworu suwmiarką uniwersalną [3, s. 15]. 53

55 Rys. 48. Pomiar otworu suwmiarką jednostronną [1, s. 229]. Pomiar mikrometrem wewnętrznym Mikrometrem szczękowym mierzy się otwory o średnicach 5 30 mm i mm (rys. 49). Graniczny błąd wskazań mikrometrów szczękowych wynosi ±4 µm i ±3 µm. Rys. 49. Pomiar otworu mikrometrem wewnętrznym szczękowym [7, s. 243]. Pomiar średnicówką mikrometryczną Metodą tą dokonuje się pomiarów średnic otworów większych ( mm). Średnicówkę ustawia się w mierzonym otworze tak, aby w płaszczyźnie przekroju podłuŝnego był wymiar najmniejszy (ustawienie A rys. 50), a w płaszczyźnie przekroju poprzecznego, wymiar największy (ustawienie B rys. 50). W celu prawidłowego usytuowania średnicówki w płaszczyźnie przekroju poprzecznego otworu naleŝy narzędzie pomiarowe jednym końcem stopniowo przemieszczać zachowując to połoŝenie, w którym będzie moŝliwe maksymalne odkręcenie bębna mikrometrycznego, a więc uzyskanie wymiaru największego. Graniczny błąd wskazania wynosi ±8 µm. A 1 A A 2 B 1 B B 2 Rys. 50. Pomiar średnic otworów średnicówką mikrometryczną [4, s. 236]. 54

56 Pomiar średnicówką czujnikową Średnicówkę czujnikową ustawia się na wymiar nominalny w uchwycie ze stosem płytek wzorcowych lub w otworze pierścienia wzorcowego. Następnie średnicówkę wkłada się do mierzonego otworu i odczytuje wskazania czujnika. Średnicę otworu D oblicza się jako sumę wymiaru nominalnego N i róŝnicę wskazań czujnika O 1 i O 2 : D = N + (O 1 O 2 ) gdzie: O 1 wskazanie czujnika przy wymiarze nominalnym, O 2 wskazanie czujnika przy pomiarze średnicy otworu. Pomiary kątów Rys. 51. Pomiar kątomierzem uniwersalnym: 1) podziałka tarczy głównej korpusu, 2) tarcza obrotowa, 3) zacisk tarczy, 4) liniał, 5) liniał do małych kątów, 6) zacisk liniału, 7) lupa, 8) podziałka I, 9) podziałka II, 10) wskazówka, 11) podstawa do kątomierzy, 12) powierzchnie pomiarowe, 13) stopa [7, s. 158]. Do bezpośrednich pomiarów kątów stosuje się kątomierze uniwersalne (rys. 51), lub kątomierze optyczne. Pomiar kątomierzem polega na przyłoŝeniu bez szczelin, obu ramion kątomierza do boków mierzonego kąta. Wskazania kątomierzy optycznych odczytuje się z podziałki kreskowej przez wbudowaną w przyrząd lupę, natomiast w kątomierzach uniwersalnych bezpośrednio z podziałki. Zarówno jedne jak i drugie kątomierze mają noniusze zwiększające dokładność odczytywania wskazań. Noniusz kątomierza uniwersalnego jest dwukierunkowy. Przy odczytywaniu wskazania naleŝy posługiwać się tą częścią noniusza, którego kierunek rosnących wartości podziałki jest zgodny z kierunkiem podziałki głównej. 55

57 Tabela 3. Przykłady zastosowań kątomierza uniwersalnego optycznego do pomiaru róŝnych kątów [8, s. 250]. 56

58 Pomiar liniałem sinusowym Rys. 52. Pomiar kątów liniałem sinusowym [8, s. 252]. Liniał sinusowy składa się z liniału opartego na dwóch wałkach, jednakowej średnicy, których osie są równoległe do siebie i leŝą w płaszczyźnie równoległej do górnej płaszczyzny liniału (rys. 52). Odległość między osiami wałków wynosi zazwyczaj 100 lub 200 mm. h sin α = L Liniał ustawia się na kąt, mierzony uprzednio kątomierzem. Pod jeden wałek liniału ustawia się stos płytek wzorcowych o wysokości obliczonej według wzoru h = 100 sin α (przy czym 100 jest wartością L liniału, a sinα wyznacza się z tablic trygonometrycznych). Po ustawieniu liniału sinusowego naleŝy na nim umieścić przedmiot sprawdzany, a następnie za pomocą czujnika sprawdzić równoległość górnej krawędzi przedmiotu do płaszczyzny. RóŜnicę d a między kątem ustawienia liniału a rzeczywistym kątem α przedmiotu oblicza się według wzoru: dn da = ( ) 3438 L gdzie: d n odchyłka czujnika w (mm), L odległości między skrajnymi połoŝeniami czujnika w mm, 3438 współczynnik wynikający z przeliczenia radiana na minuty (d a jest wyraŝona w minutach kątowych). 57

59 Tabela 4. Inne metody pomiarów kąta wykonane metodami pośrednimi [12, s. 161]. Schemat pomiaru Wzory Pomiary prostoliniowości i płaskości Sprawdzanie prostoliniowości moŝna wykonać wieloma metodami. Wybór metody zaleŝy od długości sprawdzanej płaszczyzny. Przy duŝych długościach stosuje się na przykład strunę stalową i lunetę z okularem mikrometrycznym. Przy małych długościach stosuje się sprawdzanie na szczelinę między liniałem a płaszczyzną sprawdzaną. 58

60 2 3 4 Rys. 53. Sprawdzanie prostoliniowości [opracowanie własne]. Na mierzonej powierzchni przedmiotu 1 ustawia się liniał płaski 2 podparty na dwóch płytkach wzorcowych 3 o jednakowej wysokości. Wsuwając pod liniał moŝliwie największe stosy płytek wzorcowych 4, dokonuje się pomiaru odchyłek prostoliniowości w ustalonych punktach pomiarowych (rys. 53). Mierząc prostoliniowość płaszczyzn w co najmniej trzech kierunkach, moŝna określić jej płaskość. Równoległość dwu płaszczyzn sprawdza się czujnikiem zegarowym w podstawce. Pomiar równoległości polega na zmierzeniu wzajemnej odległości między dwoma sprawdzanymi elementami w dwóch miejscach oddalonych od siebie o moŝliwie duŝą odległość L. PołoŜenie poziome lub pionowe płaszczyzny sprawdza się poziomicą liniową lub ramową. Wartość działki elementarnej poziomnicy jest wyraŝona w jej oznaczeniu, na przykład 0,1/1000 oznacza, Ŝe jeśli poziomica zostanie ustawiona na liniale o długości 1000 mm, którego jeden koniec znajduje się 0,1 mm niŝej od drugiego, to wykaŝe to, przesunięcie pęcherzyka gazowego o 1 działkę elementarną. UŜywając poziomnicy z działką 0,02/1000 pomiar jest moŝliwy, tylko na betonowym cokole lub co najmniej na sztywnym, cięŝkim stole ustawionym na posadzce (nigdy na drewnianej podłodze). Przy odczycie nie wolno opierać się o mierzony układ, ani go dotykać. Sprawdzanie płaskości metodą farbowania, wykonuje się następująco: Płaszczyznę wzorcową powleka się bardzo cienką warstewką farby (farba drukarska, farba do powielaczy lub inny tłusty barwnik). Farbę nakłada się szmatką i rozprowadza płytką metalową. Tą samą płytką zbiera się nadmiar farby. Sprawdzaną powierzchnię przedmiotu, przykłada się do powierzchni wzorcowej i przesuwa kilkakrotnie w róŝnych kierunkach (farba powinna pokryć wszystkie wypukłe miejsca powierzchni sprawdzanej). Na tak przygotowaną płaszczyznę sprawdzaną kładziemy płytkę z wyciętym kwadratem kontrolnym o wymiarach 25 x 25 mm. Liczy się zafarbowane miejsca, będące punktami styku badanej powierzchni z wzorcową. Liczba miejsc zafarbowanych, mieszczących się w kwadracie kontrolnym określa błąd płaskości sprawdzanej powierzchni. Im więcej punktów przylegania w kwadracie 25 x 25 mm tym powierzchnia jest bardziej płaska. Do kontroli płaskości i równoległości mniejszych powierzchni o duŝej dokładności wykorzystuje się zjawisko interferencji światła (rys. 54). 1 Rys. 54. Kontrola płaskości i równoległości z wykorzystaniem zjawiska interferencji światła [11, s. 24]. 59

61 Na sprawdzaną płaszczyznę przedmiotu 2 nakłada się szklaną płytkę płasko-równoległą 1 tak, aby między przyległymi płaszczyznami powstał klin powietrzny. Na sprawdzanej powierzchni pojawią się prąŝki interferencyjne. Jeśli powierzchnia ta jest idealnie płaska, prąŝki są prostoliniowe i równoległe; przy błędach płaskości wykrzywiają się. Pomiar najlepiej przeprowadzić w zaciemnionym miejscu przy świetle jednobarwnym (monochromatycznym), na przykład przy lampie w ciemni fotograficznej. Pomiary gwintów Do sprawdzania gwintów słuŝą wzorce MWGa i MWGb. Pomiar skoku gwintu dokonujemy przez porównanie go z wzorcem zarysu gwintu (rys. 55). Wzorce MWGa są przeznaczone do sprawdzania gwintów metrycznych o skokach od 0,4 do 6 mm, a wzorce MWGb są przeznaczone do gwintów calowych, o liczbie skoków na długość cala od 28 do 4. Rys. 55. Sprawdzanie zarysu i skoku gwintu [5, s. 139]. Rys. 56. Pomiar średnicy wewnętrznej gwintu [5, s. 139]. Pomiar średnicy podziałowej gwintu Najprostszym a zarazem najmniej dokładnym sposobem pomiaru średnicy podziałowej gwintu jest pomiar za pomocą mikrometru do gwintów. Mikrometr do pomiaru gwintów wyposaŝony jest w komplet wymiennych końcówek pomiarowych o określonym kształcie. Końcówkę stoŝkową osadza się we wrzecionie, a końcówkę pryzmatyczną w kowadełku mikrometru. Parę końcówek dobiera się dla mierzonego gwintu w zaleŝności od jego skoku i kąta profilu gwintu. KaŜda para końcówek jest przeznaczona dla pewnego zakresu skoków. Mikrometry do pomiaru gwintów są przeznaczone do mierzenia średnic podziałowych od 2 do 100 mm gwintów metrycznych. Pomiar przeprowadza się tak samo, jak przy uŝyciu mikrometru, ogólnego przeznaczenia. Dokładność pomiaru waha się w granicach 0,04 0,15 mm. Pomiar średnicy podziałowej gwintu metodą trójwałeczkową Trójwałeczkowa metoda pomiaru średnicy podziałowej gwintu (rys. 57) polega na pomiarze rozstawienia M trzech wałeczków pomiarowych o jednakowej średnicy umieszczonych w odpowiednich bruzdach gwintu. Średnicę wałeczków dobiera się w zaleŝności od skoku gwintu P i kąta 2α. Stosuje się wałeczki pomiarowe z zaczepami MDDa lub MLDf. Rozstawienie wałeczków M mierzy się uniwersalnymi przyrządami pomiarowymi, jak mikrometr, transametr, optimetr i inne. Mikrometr mocuje się w podstawie, a wałeczki z zaczepami zawiesza się na wieszakach. 60