Prof. Eugeniusz RATAJCZYK. Makrogemetria Pomiary odchyłek kształtu i połoŝenia

Transkrypt

1 Prof. Eugeniusz RATAJCZYK Makrogemetria Pomiary odchyłek kształtu i połoŝenia

2 Rodzaje odchyłek - symbole Odchyłki kształtu okrągłości prostoliniowości walcowości płaskości przekroju wzdłuŝnego Odchyłki połoŝenia współosiowości prostopadłości równoległości nachylenia Odchyłki złoŝone Bicie lokalne osiowe i promieniowe Bicie globalne (jw.)

3 Rodzaje odchyłek oznaczanie sposób oznaczania odchyłek kształtu i połoŝenia na rysunku technicznym

4 Odchyłki kształtu elementów walcowych 1. Zarys przylegający i średni 2. Definicje odchyłek i kształtu: Okrągłości Walcowości (Prostoliniowości) (Płaskości) 3. Metody pomiaru

5 Zarys przylegający Odchyłka kształtu największa odległość pomiędzy zarysem rzeczywistym a zarysem średnim lub przylegającym Zarys przylegający (płaszczyzna, linia, okrąg, itd.) element geometryczny o odpowiednim kształcie usytuowany w ten sposób względem zarysu rzeczywistego, Ŝe odległość pomiędzy nim, a najbardziej oddalonym punktem zarysu jest najmniejsza. δ k

6 Zarys średni Zarys średni element geometryczny o odpowiednim kształcie ustawiony względem zarysu rzeczywistego w ten sposób, Ŝe suma kwadratów odległości między nim, a punktami zarysu rzeczywistego jest najmniejsza. δ k =r max -r min r max r min

7 Pomiary odchyłki okrągłości Definicje Źródła powstania błędów okrągłości Zalety i wady przyjęcia okręgu średniego Metody pomiarowe

8 Definicje Pojęcia znormalizowane Zarys przylegający Zarys rzeczywisty δ k Zarys przylegający Zarys rzeczywisty δ k Odchyłka dla zarysów zewnętrznych Odchyłka dla zarysów wewnętrznych

9 Definicje Pojęcia nieznormalizowane Względem okręgu średniego Pierścień minimalnej szerokości Okrąg średni Zarys rzeczywisty Zarys rzeczywisty rmax Os rmin δ k δ k = r max r min Os środek okręgu średniego

10 Źródła powstania błędów okrągłości Czynniki statyczne : Błędy geometryczne układu OPN Nierównoległości osi kłów Błędy prowadnic obrabiarki itp Czynniki dynamiczne : CięŜar elementu i jego niewywaŝenie Podatność wrzeciona i konika Drgania wymuszające zmienne siły skrawania Błędy prowadnic

11 Zalety przyjęcia okręgu średniego Zalety: MoŜliwość dokładnego zlokalizowania osi w stosunku do zarysu rzeczywistego. Współrzędne środka okręgu opisane są przez współczynniki występujące przy wyrazach odpowiadających pierwszej harmonicznej. Środek (oś) pokrywa się ze środkiem cięŝkości przekroju. Parametry okręgu średniego nie zaleŝą od powiększenia pomiarowego oraz niewycentrowania. Wada: Do wyznaczenia okręgu średniego niezbędne są stosunkowo złoŝone obliczenia.

12 Regularne przypadki Graniastość n=3 Owalność D δ k dmin dmax δ δ= D d δ k = d max d min = 2δ k δ k = ½ ( d max d min )

13 Metody pomiarowe A. Bezodniesieniowe metody pomiarowe: Mocowanie w kłach Mocowanie na stole pomiarowym - obrotowy czujnik pomiarowy - obrotowy stół-nieruchomy czujnik B. Metody odniesieniowe: Dwustykowa Trójstykowa

14 Bezodniesieniowe metody pomiarowe Mocowanie w kłach W φ w = f (φ) 1 mierzony wałek 2 czujnik pomiarowy 3 wskaźnik 4 podziałka kątowa (φ)

15 Wykres odchyłek Okrąg przylegający Wykres odchyłek Okrąg średni e Op Og δ k O p środek okręgu przylegającego O g środek geometryczny elementu e błąd niecentryczności

16 Bezodniesieniowe metody pomiarowe Obrotowy stół pomiarowy nieruchome połoŝenie czujnika LCD Obrotowy stół pomiarowy Centrowanie Osiowanie

17 Bezodniesieniowe metody pomiarowe Obrotowy stół pomiarowy nieruchome połoŝenie czujnika Formtester MMQ3 produkcji Firmy Perthen

18 Bezodniesieniowe metody pomiarowe Obrotowy stół pomiarowy nieruchome połoŝenie czujnika Talyrond 300 prod.firmy Taylor Hobson Formtester MFV prod. Firmy Perthen

19 Bezodniesieniowe metody pomiarowe Obrotowy czujnik pomiarowy 2 Obrotowy czujnik pomiarowy mierzony wałek. 2 prowadnica 3 czujnik

20 Bezodniesieniowe metody pomiarowe Obrotowy czujnik pomiarowy

21 Analiza wykresów Przykłady dla róŝnych powiększeń Okrąg przylegający Okrąg przylegający Okrąg przylegający 200x 5000x 4300x δ k δ k δ k k Nie ma związku wielkości odchyłek na wykresie ze średnicą mierzonego elementu!!!!!

22 w Metody odniesieniowe Dwustykowa metoda pomiarowa Dla walcowości i graniastości parzystokątnych O1 O2 O1 O2 δ o Płaszczyzna Punktowy styk δ o = w = O 2 O 1 = 2δ k δ k = w/2

23 Metody odniesieniowe Trójstykowa metoda pomiarowa δ k = w k O1 O2 H H 1 2 = R = R k min max W = H 2 = f ( α, n) 1 1+ = R α sin = R α sin 2 H = 3 1 ( R R ) = 3 R max min max 3 3 min α H1 W α = 60 o Rmax α H2 w R = = 3 w k Dla graniastości nieparzystokątnych.

24 Odchyłka walcowości Odchyłka walcowości δ w jest to największa odległość między walcem rzeczywistym a walcem przylegającym. Walec przylegający - walec o najmniejszej średnicy, opisany na rzeczywistym przedmiocie. δk

25 Błędy walcowości StoŜkowatość i baryłkowość δω δω dmax d2 d1 dmin dmin dmax l l δ δ z z = dmax dmin d 2 d1 = l = 2δ w δ 2 b = dmax dmin = δ w

26 Błędy walcowości Siodłowość i wygięcie dmin dmax δw L δw L δ 2 s = dmax dmin = δ w

27 Odchyłki połoŝenia A Hmax Hmin h r L A Kątownik Równoległość. Prostopadłość. = H max L H min A A pr = l h A A Współosiowość.

28 Bicie promieniowe i czołowe Bicie promieniowe. b a Rmax d a Rmin R max - R min = 2a Bicie czołowe. Bicie promieniowe - wynika z odchyłek okrągłości rozpatrywanego przekroju oraz jego niewspółosiowości względem osi odniesienia. Bicie czołowe - wynika z odchyłek okrągłości zarysu powstałego w wyniku przecięcia powierzchni czołowej powierzchnią walca, współśrodkowego z osią odniesienia oraz nieprostopadłości powierzchni czołowej względem osi odniesienia.

29 Koniec

30 Pomiary odchyłek prostoliniowości metody pomiarowe Za pomocą wzorca prostoliniowości Przy wykorzystaniu wiązki laserowej jako wzorca Z uŝyciem interferometru Za pomocą konturoskopu Pomiary oparte na wykorzystaniu kąta pochylenia zarysu: Luneta autokolimacyjna Interferometr laserowy

31 Pomiary odchyłki prostoliniowości z wykorzystaniem wzorca prostoliniowości Dokładność zaleŝy od dokładności wykonania wzorca oraz dokładności czujnika ( szczególnym przypadkiem jest WMP). Wzorzec _prostoli.swf

32 Pomiary odchyłki prostoliniowości z wykorzystaniem wiązki laserowej Laser Wiązka Laser_wzorzec12.fla.swf

33 Pomiary odchyłki prostoliniowości z uŝyciem interferometru Kierunek pomiaru. M1 Laser Pryzmat M2 Odległość pomiarowa <= 20 m. Rozdzielczość 5 nm. Szybkość pomiaru <= 6,4 m/s. Liczba osi mierzona przez laser do 5. Środowisko pomiarowe 10 º C - 35 º C. Częstotliwość 640 MHz.

34 Pomiary odchyłki prostoliniowości z uŝyciem konturoskopu LD F Czujnik laserowy lub indukcyjny. Wzorzec prostoliniowości. Rozdzielczość : 0,1 µm. Zakres pomiarowy mm. Błąd graniczny +/- (1+2L/100) µm. Konturoskop.swf

35 Profilograf Mitutoyo Zakres pomiarowy 100 mm poziomo. Nacisk pomiarowy 30 mn. 50 mm pionowo. Rozdzielczość 1 µm. Dokładność +/- (2 + L/100) µm.

36 Pomiary oparte na wykorzystaniu kąta pochylenia zarysu Luneta autokolimacyjna. s φ = 2 f

37 Pomiary oparte na wykorzystaniu kąta pochylenia zarysu Interferometr laserowy. φ Laser

38 Pomiary płaskości 1. Tak jak przy pomiarach prostoliniowości w wielu przekrojach 2. Metodami interferencyjnymi: Linie pomiarowe a. Płytki płasko równoległe b. Interferometry

39 Metoda interferencyjna Płytki płasko równoległe a b e h = a b λ 2