POMIARY OTWORÓW KATEDRA BUDOWY MASZYN KATEDRA BUDOWY MASZYN PRACOWNIA MIERNICTWA WARSZTATOWEGO PRACOWNIA MIERNICTWA WARSZTATOWEGO POMIARY OTWORÓW

Transkrypt

1 POMIARY OTWORÓW POMIARY OTWORÓW Średnicę otworu definiujemy jako długość cięciwy otworu przechodzącej przez jego oś Do pomiaru otworów stosuje się następujące przyrządy pomiarowe: suwmiarkowe: suwmiarka jednostronna (pomiary otworów od 10 mm), suwmiarka dwustronna (pomiary otworów od kilku milimetrów) na głębokościach nie większych niŝ 15 mm mikrometryczne: mikrometrami szczękowymi mierzy się otwory w zakresie 5 do 55 mm, średnicówki czujnikowe / mikrometryczne umoŝliwiają pomiar średnic od 50 do 200 mm stopniowane co 25 mm, przy uŝyciu przedłuŝaczy zakres pomiarowy wzrasta do 1500 mm Średnicówki z trójpunktowym stykiem dają moŝliwość pomiaru średnic w zakresie od 2 do 300 mm Natomiast Średnicówki czujnikowe posiadają zakresy pomiarowe od 2 do 315 mm, pomiar odbywa się metodą porównawczo-róŝnicową mikroskopy pomiarowe (warsztatowe lub uniwersalne) pomiary metodą bezstykową (pomiary obrazy otworu w okularze goniometrycznym lub okularze z podwójnym obrazem), lub metodą stykową średnic większych od 3mm, długościomierze poziome, metodą stykową mierzy się średnice w zakresie mm, projektory, maszyny pomiarowe

2 POMIARY PRZY UśYCIU ŚREDNICÓWKI MIKROMETRYCZNEJ Średnicówka mikrometryczna jest to przyrząd mikrometryczny do mierzenia wymiarów wewnętrznych, a w szczególności otworów Wartość działki elementarnej wynosi 0,01 mm, natomiast błąd wskazania przyjmuje wartości od ±2 µm (dla małych średnic) do ±30 µm (dla średnic przekraczających 1000 mm) MoŜna wyróŝnić dwa typy średnicówek mikrometrycznych: stałe: o zakresach pomiarowych mm, mm i mm stopniowane co 25 mm, składane: o zakresie pomiarowym do 1500 mm (uzyskanym dzieki zastosowaniu przedłuŝaczy Widok ogólny średnicówki mikrometrycznej przedstawiono na rysunku 1 zmierzyć średnicę otworu W trakcie pomiaru oś średnicówki w trakcie pomiaru powinna być prostopadła do osi otworu i pokrywać się z jego średnicą Właściwe ustawienie średnicówki osiąga się przez dociśnięcie jedną ręką końcówki stałej do ścianki otworu i wykonywanie lekkich ruchów (wychyleń) w dwu prostopadłych kierunkach (rys2) W trakcie w trakcie regulacji naleŝy równocześnie obracać bębnem średnicówki naleŝy osiągnąć takie rozstaw końcówek, aby przy prawidłowym połoŝeniu średnicówki względem osi otworu między powierzchniami mierniczymi a ścianką otworu uzyskać kontakt (delikatny) zetknięcie (bez luzu) Pomiar naleŝy w minimalnym zakresie zrealizować w dwu przekrojach i dwu kierunkach wzajemnie prostopadłych Rys1 Budowa średnicówki mikrometru (1-średnicówka mikrometryczna, 2-przykładowy przedłuŝacz) Pomiar średnicówką mikrometryczną odbywa się poprzez obrót bębna, który powoduje przesuwanie się ruchomej końcówki mierniczej i zwiększenie lub zmniejszenie wymiaru długościowego średnicówki Wymiar mierzony odczytuje się, podobnie jak w przypadku mikrometru, korzystając z podziałki na tulei (pełne i połówki milimetrów) oraz na bębnie (setne części milimetra) Pewne utrudnienie stanowiące jednocześnie wadę średnicówek mikrometrycznych stanowi brak sprzęgła, co znacznie utrudnia przeprowadzenie pomiarów i wpływa na zwiększenie błędów Procedura pomiaru przy uŝyciu średnicówki mikrometrycznej obejmuje: dobrać stałą końcówkę (przedłuŝacz) do wymiaru mierzonego otworu, ustawić średnicówkę na wymiar nieco mniejszy od średnicy mierzonego otworu (przez obrót bębna średnicówki), wprowadzić średnicówkę do otworu, Rys2 Zasada pomiaru średnicówką mikrometryczną po stwierdzeniu prawidłowego ustawienia narzędzia pomiarowego w otworze wyjąć ją z mierzonego otworu i odczytać wymiar (uwzględniając długość uŝytych przedłuŝaczy)

3 POMIARY PRZY UśYCIU ŚREDNICÓWKI CZUJNIKOWEJ Średnicówka czujnikowa jest to przyrząd czujnikowy składający się z czujnika pomiarowego sprzęŝonego z końcówkami do pomiaru średnic otworów metodą porównawczo-róŝnicową Dokładność pomiaru średnicy otworu przy uŝyciu średnicówki czujnikowej zaleŝy od rodzaju zastosowanego czujnika (0,01 mm lub 0,001 mm) oraz od przebiegu samego pomiaru (np ustawienia narzędzia w mierzonym otworze) MoŜna rozróŝnić następujące typy średnicówek czujnikowych: z rozpręŝnymi końcówkami pomiarowymi (zakresy pomiarowe 4-18 mm), z przesuwną końcówką pomiarową (zakresy pomiarowe mm; do pomiaru średnic powyŝej 30 mm stosuje się przedłuŝacze) wzorcowych (rys4) i następnie zamocować go wraz z wkładkami płasko-równoległymi (lub płasko-ściętymi), w uchwycie do płytek Tak zmontowany uchwyt naleŝy zamocować w podstawie do mikrometru dobrać odpowiednią końcówkę stałą (zakresu pomiarowy), zmontować średnicówkę (wkręcić końcówkę stałą, zamontować czujnik zegarowy), ustawić średnicówkę na wymiar nominalny - wprowadzić końcówki średnicówki między szczęki, w pierwszej kolejności doprowadzając do zetknięcia końcówki ruchomej z wkładką, następnie naleŝy ją wcisnąć, i wprowadzić końcówkę stałą Lekko zwalniamy nacisk i obserwujemy wskazanie czujnika, jeŝeli wymiar wykracza poza jego zakres pomiarowy naleŝy przesunąć czujnik w oprawce mocującej Rys3 Widok ogólny i zasada pomiaru średnicówką czujnikową Pomiar średnicówką czujnikową realizowany jest przez kontakt końcówek (stałej i ruchomej) z powierzchnią mierzonego otworu Obie końcówki zamontowane są w korpusie średnicówki w jednej osi Wymianie podlega końcówka stała dobrana w zaleŝności od wartości nominalnej wymiaru mierzonego otworu Dodatkowo po obu stronach końcówki ruchomej znajdują się ramiona kołyski, która zapewnia ustawienie średnicówki wzdłuŝ średnicy Procedura pomiaru przy uŝyciu średnicówki czujnikowej obejmuje: określenie wymiaru nominalnego sprawdzanego otworu, na który naleŝy złoŝyć stos płytek Rys4 Ustawienie średnicówki na wymiar nominalny Rys5 Prawidłowe ustawienie średnicówki podczas pomiaru Ustawiając średnicówkę na wymiar naleŝy przytrzymując końcówkę stałą przy wkładce, wychylać średnicówkę w płaszczyźnie pionowej dla uchwycenia połoŝenia zwrotnego W skrajnym połoŝeniu przytrzymać średnicówkę i obrotem skali czujnika ustalić wskazanie zerowe Następnie wychylać średnicówkę w płaszczyźnie poziomej B-B JeŜeli punkt zwrotny nie przypada na zero, to ponownie ustawić zero na tarczy Czynności naleŝy powtarzać w obu płaszczyznach, do uzyskania tego samego punktu zwrotnego Po ustawieniu średnicówki wyjąć ją z uchwytu,

4 wprowadzić średnicówkę do otworu sprawdzanego Zmierzyć średnice otworu wychylając podczas pomiaru średnicówkę w płaszczyźnie pionowej i odczytując jej wskazanie w połoŝeniu zwrotnym, wyjąć średnicówkę z mierzonego otworu,wciskając najpierw końcówkę ruchomą, POMIARY PRZY UśYCIU ŚREDNICÓWKI TRZYPUNKTOWEJ Średnicówka trzypunktowa jest przyrządem mikrometrycznym przeznaczonym do pomiaru średnicy otworu metodą bezpośredniego porównania Zasada działania i pomiaru jest zbliŝona do przyrządów mikrometrycznych Obrót bębna mikrometrycznego powoduje przesuw wrzeciona które zakończone jest stoŝkiem (rys6) Przemieszczenie liniowe stoŝka powoduje rozsuniecie, lub zsunięcie końcówek mierniczych, które wchodzą w kontakt z mierzoną powierzchnią otworu TOLERANCJE KSZTAŁTU OKRĄGŁOŚCI I WALCOWOŚCI Aktualnie obowiązującą normą w zakresie tolerancji kształtu jest Międzynarodowa Norma EN ISO 1101:2005 w wersji polskiej: Specyfikacja geometrii wyrobów (GPS) Tolerancje geometryczne Tolerancje kształtu, kierunku, połoŝenia i bicia W normie tej wyszczególniono tolerancje kształtu, kierunku, połoŝenia i bicia Do tolerancji kształtu zalicza się tolerancje: prostoliniowości, płaskości, okrągłości, walcowości, kształtu wyznaczonego zarysu, kształtu wyznaczonej powierzchni Tolerancję okrągłości definiujemy jako pole tolerancji wyznaczone w rozwaŝanym (dowolnym) przekroju, które jest ograniczone przez dwa współśrodkowe okręgi o róŝnicy promieni t Tolerancja okrągłości nie wymaga bazy względem której ją wyznaczamy TOLERANCJA OKRĄGŁOŚCI Symbol Sposób oznaczenia Sposób wyznaczenia Przykład 1 Rys6 Widok ogólny i budowa średnicówki trzypunktowej Podobnie jak w mikrometrach obrót wrzeciona średnicówki powinien być realizowany za pomocą sprzęgła Odczytu zmierzonego wymiaru dokonuje się dokładnie tak samo jak w przypadku mikrometru Dodatkowo z uwagi na rozmieszczenie punktów pomiarowych (końcówek mierniczych) co 120 średnicówkami trzypunktowymi nie moŝna ustalić owalności otworu, jednak nadają się one do wykrycia wielołukowości mierzonej średnicy Linia obwodowa zaobserwowana/rzeczywista, w dowolnym przekroju powierzchni walcowej oraz stoŝkowej, powinna zawierać się pomiędzy dwoma, leŝącymi na jednej płaszczyźnie, okręgami współśrodkowymi o róŝnicy promieni 0,03 mm Tolerancję walcowości definiujemy jako pole tolerancji ograniczone przez dwa walce współosiowe o róŝnicy promieni t Tolerancja walcowości nie wymaga bazy względem której ją wyznaczamy

5 TOLERANCJA WALCOWOŚCI Symbol Sposób oznaczenia Sposób wyznaczenia Zadanie 1 Pomiar średnicy otworu za pomocą średnicówki czujnikowej Zmierzyć średnicę otworu za pomocą średnicówki czujnikowej oraz wyznaczyć jego błędy kształtu W oparciu o przeprowadzone pomiary określić wartości odchyłek: okrągłości i walcowości, oraz ocenić zgodność ze specyfikacją Wykaz sprzętu niezbędnego do realizacji ćwiczenia: Przykład 1 ODCHYŁKI KSZTAŁTU OKRĄGŁOŚCI I WALCOWOŚCI Powierzchnia walcowa zaobserwowana/rzeczywista powinna zawierać się pomiędzy dwoma walcami współosiowymi o róŝnicy promieni 0,1 mm ODCHYŁKA KSZTAŁTU stanowi miarę błędu kształtu, czyli stanowi największą odległość punktów powierzchni lub zarysu rzeczywistego od powierzchni lub zarysu przylegającego w kierunku normalnym do powierzchni lub zarysu przylegającego Powierzchnią przylegającą moŝe być płaszczyzna lub walec, natomiast zarys przylegający moŝe reprezentować prosta lub okrąg Wśród odchyłek kształtu moŝemy wyróŝnić między innymi odchyłki: okrągłości i walcowości Odchyłka okrągłości stanowi największą róŝnicę pomiędzy okręgiem przylegającym a zarysem okręgu rzeczywistego Okrąg przylegający jest to okrąg o najmniejszej średnicy opisany na zarysie rzeczywistym przekroju poprzecznego wałka lub o największej średnicy wpisany w otwór Odchyłka walcowości stanowi największą odległość między walcem przylegającym a zarysem rzeczywistym powierzchni walcowej na danej długości Walec przylegający jest to walec o najmniejszej średnicy opisany na przedmiocie walcowym, lub walec o największej średnicy wpisany w otwór walcowy średnicówka czujnikowa o odpowiednim zakresie pomiarowym, uchwyt/podstawka do mikrometru, zestaw uchwytów do płytek wzorcowych, zestaw płytek wzorcowych Przebieg realizacji zadania: 1 Sprawdzić stan techniczny narzędzia pomiarowego 2 Zestawić stos płytek wzorcowych na wymiar nominalny kontrolowanej średnicy 3 Umieścić stos płytek wzorcowych wraz z odpowiednimi szczękami (umoŝliwiającymi zamianę wymiaru zewnętrznego stosu płytek na wymiar wewnętrzny niezbędny do ustawienia średnicówki na wymiar nominalny) w dedykowanym uchwycie 4 Zmontować średnicówkę czujnikową, dobierając końcówkę w taki sposób aby zakres pomiarowy obejmował wymiar nominalny mierzonej średnicy Zamontować takŝe czujnik zegarowy, nadając mu wstępny nacisk (środek zakresu pomiarowego lub minimum dwa obroty duŝej wskazówki) 5 Wykonać czynności niezbędne do nastawienia średnicówki czujnikowej na wskazanie zerowe, odpowiadające mierzonemu wymiarowi nominalnemu (odwzorowanemu przez stos płytek) W tym celu umieszczamy końcówki średnicówki pomiędzy szczękami uchwytu z płytkami wzorcowymi Następnie naleŝy wychylać średnicówkę o niewielki kąt od połoŝenia pionowego w celu uchwycenia połoŝenia zwrotnego duŝej wskazówki W punkcie zwrotnym ustawiamy wskazanie zerowe tarczy czujnika W celu sprawdzenia poprawności ustawienia średnicówki wykonujemy niewielkie obroty zwrotne

6 (wychylenia średnicówki w płaszczyźnie poziomej) W przypadku zmiany wskazań naleŝy skorygować połoŝenie tarczy czujnika Korekty realizujemy do momentu w który uzyskamy to samo zwrotne połoŝenie wskazówki czujnika w płaszczyznach poziomej i pionowej 6 Przystąpić do realizacji pomiarów kontrolowanej średnicy W tym celu naleŝy średnicówkę umieścić w otworze i dokonać pomiaru odczytując odchyłki względem wymiaru nominalnego zgodnie ze schematem przedstawionym na rys11 Pomiar w kaŝdym połoŝeniu powtarzamy trzykrotnie zapisując wyniki (odchyłki z odpowiednim znakiem algebraicznym) w protokole pomiarowym W trakcie realizacji pomiaru mierzony otwór (detal) powinien znajdować się na płycie pomiarowej Rys12 Wyniki pomiarów zestawione w formie graficznej Rys11 Oznaczenie płaszczyzn pomiarowych wałka/otworu 7 Wyniki pomiarów w postaci odchyłek zestawić w protokole pomiarowym 8 Wyznaczyć wartości średnie odchyłek dla kaŝdego połoŝenia i w oparciu o nie wyznaczyć wartości średnie mierzonych średnic otworu 9 Wyniki pomiarów przedstawić w formie graficznej (rys12) 10 W oparciu o wyniki zamieszczone w protokole pomiarowym wyznaczyć: średnicę mierzonego otworu: d 1 = d A d B d C 3 ; d 2 = d A d B d C 3 d= d 1 d 2 d 3 3 ; d 3 = d A d B d C 3 odchyłkę okrągłości: W pierwszej kolejności naleŝy w kaŝdej z analizowanych poprzecznych płaszczyzn pomiarowych 1, 2, 3 wyznaczyć wartości maksymalną d max i minimalną d min zmierzonych średnic we wzdłuŝnych płaszczyznach pomiarowych A, B, C Następnie naleŝy wyznaczyć wartości odchyłek okrągłości w kaŝdej z analizowanych poprzecznych płaszczyzn pomiarowych o1 = d max d min 2 ; o2 = d max d min 2 ; o3 = d max d min 2 Odchyłkę okrągłości dla kontrolowanej cechy wałka stanowi wartość maksymalna z wyznaczonych odchyłek okrągłości w rozpatrywanych poprzecznych płaszczyznach odchyłkę walcowości: o =wartość maksymalna[ o1, o2, o3 ] Odchyłkę walcowości stanowi róŝnica maksymalnej i minimalnej średnicy wałka

7 w = d MAX d MIN 2 Przebieg realizacji zadania: 1 Sprawdzić stan techniczny narzędzia, dokonując kontroli wskazania zerowego w oparciu o wzorzec 2 Zmontować średnicówkę mikrometryczną korzystając z niezbędnej liczby przedłuŝaczy, tak aby kontrolowany wymiar znajdował się w zakresie pomiarowym narzędzia 3 Ustawić średnicówkę mikrometryczną na wymiar nieznacznie mniejszy od kontrolowanego 4 Wprowadzić średnicówkę do otworu dociskając nieruchomą jej część do ścianki otworu, i następnie kręcąc bębnem wykonywać jednocześnie niewielkie ruchy wychylne w dwóch prostopadłych do siebie płaszczyznach, doprowadzając do takiej pozycji w której średnicówka zajmie połoŝenie prostopadłe do osi otworu oraz znajdzie się na jego średnicy Rys12 Wyniki pomiarów zestawione w formie graficznej 11 Przedstawić wnioski końcowe Zadanie 2 Pomiar średnicy otworu przy uŝyciu średnicówki mikrometrycznej Zmierzyć wskazaną średnicę otworu za pomocą średnicówki mikrometrycznej w czterech dowolnych połoŝeniach W oparciu o przeprowadzone pomiary określić zgodność wymiaru ze specyfikacją Wykaz sprzętu niezbędnego do realizacji ćwiczenia: średnicówka mikrometryczna, uchwyt do mocowania mikrometru, wzorzec kontrolny do sprawdzenia średnicówki mikrometrycznej Rys21 Pomiar przy uŝyciu średnicówki mikrometrycznej 5 Po poprawnym ustawieniu średnicówki w otworze zablokować ją za pomocą zacisku (śruba zaciskowa), wyciągnąć z otworu i odczytać wymiar zmierzonej średnicy 6 Pomiar powtórzyć w kilku połoŝeniach Otrzymane wyniki zestawić w protokole 7 Przedstawić wnioski końcowe Zadanie 3 Pomiar średnicy otworu przy uŝyciu średnicówki trzypunktowej Zmierzyć wskazaną średnicę otworu za pomocą średnicówki trzypunktowej zgodnie z schematem pomiaru przedstawionym na rysunku 11 (UWAGA pomiar przeprowadzić w dwóch a nie trzech powierzchniach A i B) W oparciu o przeprowadzone pomiary określić zgodność sprawdzanego wymiaru ze specyfikacją

8 Wykaz sprzętu niezbędnego do realizacji ćwiczenia: średnicówka trzypunktowa (analogowa lub cyfrowa), wzorzec kontrolny (pierścień wzorcowy) do sprawdzenia średnicówki Przebieg realizacji zadania: 1 Sprawdzić stan techniczny narzędzia 2 Przeprowadzić kontrolę wskazania zerowego w oparciu o pierścień kontrolny (określając wartość poprawki, lub zerując narzędzie cyfrowe) 3 Ustawić średnicówkę mikrometryczną na wymiar nieznacznie mniejszy od kontrolowanego 4 Wprowadzić średnicówkę do otworu i dokonać pomiaru (w pozycjach wskazanych na rys11) poprzez obrót bębna średnicówki W celu zapewnienia odpowiedniej siły docisku naleŝy korzystać ze sprzęgła 5 Po poprawnym ustawieniu średnicówki odczytać wartość zmierzonej średnicy 6 Pomiar powtórzyć w określonych połoŝeniach Otrzymane wyniki zestawić w protokole 7 Wyniki zestawić w protokole pomiarowy 8 Przedstawić wnioski końcowe