Przyrządy pomiarowe, sprawdziany, wzorce miary
Cel i zadania pomiarów warsztatowych
Dokumentacja opracowana w okresie przygotowania produkcji określa kształty, wymiary i jakość powierzchni części maszyn i urządzeń. Wykonawca procesu musi sprawdzić, czy w wyniku jego wykonania (lub w poszczególnej operacji, zabiegu) powstał wyrób zgodny z wymaganiami konstruktora.
Sprawdzanie (kontrola) polega na porównaniu badanych wartości wielkości lub cech wyrobu z odpowiednimi wartościami wielkości lub cechami użytego narzędzia pomiarowego. Pomiar obejmuje czynności zmierzające do określenia, ile razy mierzony wymiar jest mniejszy lub większy od jednostki miary. Uzyskuje się wówczas określoną wartość liczbową informującą o prawidłowości wykonanych czynności technologicznych. W wielu przypadkach dokładna wartość liczbowa określonej cechy (wymiaru) nie jest istotna. Wystarcza, że mieści się ona w granicach dopuszczalnej tolerancji. Można to ustalić za pomocą narzędzia pomiarowego zwanego sprawdzianem. W praktyce warsztatowej problem sprowadza się do pomiaru lub sprawdzenia wymiarów liniowych lub kątowych wyrobu.
Narzędzia stosowane w pomiarach warsztatowych można podzielić na: - przyrządy pomiarowe,
- sprawdziany, - wzorce miary.
Przyrządy pomiarowe stanowią znacznie większą od poprzedniej i bardziej od niej
zróżnicowaną grupę. Wymienić tu można: przyrządy suwmiarkowe i mikrometryczne, różnego rodzaju czujniki, mikroskopy pomiarowe, projektory, wysokościomierze, przyrządy do pomiaru odchyłek kształtu i położenia, przyrządy do pomiary kół zębatych i inne. Są to przyrządy o charakterze uniwersalnym, mające szerokie zastosowanie w praktyce warsztatowej przy produkcji jednostkowej i seryjnej.
Wzorce miary to wzorce długości: przymiary, płytki wzorcowe; wzorce kształtu:
promieniomierze; wzorce kątów: płytki kątowe i kątowniki. Wyróżniamy m. in. wzorce: kreskowe, końcowo-kreskowe, kodowe, falowe.
Sprawdziany są przyrządami pomiarowymi używanymi do sprawdzania, czy wartość
mierzonej wielkości nie wykracza poza dopuszczalne granice tolerancji. Mają one głównie zastosowanie w produkcji masowej i niekiedy w produkcji wyrobów znormalizowanych (gwintów, stożków).
Błędy pomiary
Uzyskane wyniki pomiarów są zawsze obarczone błędami. Ich głównymi źródłami są: - przyrządy pomiarowe;
- odczytanie wskazania - przedmiot mierzony;
Płynące z tych czterech źródeł błędy można zakwalifikować do jednej z następujących grup: - błędy nadmierne, czyli omyłki
- błędy systematyczne, - błędy przypadkowe.
Powszechność występowania różnego rodzaju błędów pomiarowych stwarza konieczność ich eliminowania. Błędy systematyczne eliminuje się przez wykrycie i określenie przyczyn ich powstawania. Błędy przypadkowe i omyłki są łatwiejsze do usunięcia. Osiąga się to przez powtarzanie tego samego pomiaru i określenie średniej arytmetycznej z ich pomiarów wykonanych w tym samym miejscu i w tych samych warunkach. Do obliczenia średniej nie wlicza się wyników pomiarów, które rażąco odbiegają od pozostałych.
Narzędzia pomiarowe i technika pomiarów
Wykonanie wielu części o identycznych wymiarach nie jest możliwe. Wynika to z niedokładności obrabiarek i narzędzi produkcyjnych, drgań obrabiarek, nie sztywności przedmiotów obrabianych, ich nagrzewania się podczas obróbki oraz niedostatku umiejętności robotnika wykonującego pracę. Z tego powodu konstruktor projektujący przedmiot określa, w jakich granicach mogą się zawierać rzeczywiste wymiary gotowego wyrobu, czyli jaka jest tolerancja wykonania.
Mając to na uwadze, pracownik wykonujący prace ręczne i mechaniczne posługuje się przyrządami pomiarowymi, służącymi do wyznaczania wartości wymiarów uzyskanych po obróbce. Przyrządy te działają na różnych zasadach.
Wzorce miary
Wzorce miary są to przyrządy pomiarowe określające jedną lub kilka wartości wielkości mierzonej. Należą do nich: wzorce kreskowe, wzorce końcowe, wzorce kątów.
Podstawowym wzorcem kreskowym jest przymiar. Ma on postać pręta lub taśmy metalowej, na której znajduje się podziałka. Wartość działki 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.
Wzorcami końcowymi są przyrządy pomiarowe, w których ograniczenia miary stanowią końcowe powierzchnie. Do tej grupy przyrządów należą oprócz innych: szczelinomierz i płytki wzorcowe.
Szczelinomierz (rys.1) stanowi komplet płytek o zróżnicowanych grubościach, służący do sprawdzania szerokości szczelin i luzów między częściami maszyn i urządzeń. Zakresy pomiarowe szczelinomierzy wynoszą zwykle 0,05#1,00 mm.
Przyrządy pomiarowe
Przyrządy pomiarowe to narzędzia wyposażone w układy zwiększające działanie bodźca wykorzystywanego w działaniu przyrządu. Mogą to być noniusze, śruby mikrometryczne, dźwignie, przekładnie zębate i inne.
W tym rozdziale zostaną omówione przyrządy pomiarowe najczęściej stosowane w praktyce warsztatowej.
Przyrządy do pomiaru długości. Jednym z takich narzędzi jest suwmiarka (rys.2). Składa się ona z prowadnicy 1 zakończonej szczęką stałą górną 2, przeznaczoną do pomiaru wymiarów wewnętrznych, oraz szczęką dolną 2a, służącą do pomiarów wymiarów zewnętrznych.
rys.2. Suwmiarka
Suwmiarka jest przyrządem zaopatrzonym w noniusz, który ułatwia odczyt i zwiększa dokładność pomiaru.
Po prowadnicy przesuwa się suwak . U góry suwak jest zakończony szczęką przesuwną , współpracującą ze szczęką stałą górną w pomiarach wymiarów wewnętrznych. Od dołu suwak jest zakończony szczęką dolną , która współpracuje ze szczęką dolną stałą w pomiarach wymiarów zewnętrznych. Do pomiarów głębokości służy połączona z suwakiem wysuwka , wysuwana z korpusu prowadnicy. Podziałka noniusza składająca się z 10 działek jest nacięta na długości 9 mm. Długość więc jednej działki wynosi 0,9 mm. Pomiar za pomocą suwmiarki polega na ustawieniu suwaka szczęki ruchomej w taki sposób, aby dociskała ona przedmiot mierzony do szczęki nieruchomej. Wynik pomiaru odczytuje się na podziałce milimetrowej naciętej na prowadnicy suwmiarki oraz na podziałce noniusza. Liczbę pełnych milimetrów odczytujemy na podziałce milimetrowej. Liczbę dziesiętnych części milimetra określi na podziałce noniusza ta kreska noniusza, która pokryje się z którąkolwiek kreską prowadnicy.
Oprócz suwmiarek z noniuszem 0,1 w warsztatach są stosowane niekiedy suwmiarki z noniuszem 0,05 i 0,02 mm na długości 19 mm.. W przypadku suwmiarek z noniuszem 0,05 składa się on z 20 działek naciętych w przypadku suwmiarki z noniuszem 0,02 ma ona noniusz z 50 działkami naciętymi na długości 49 mm.
Mikrometr jest przyrządem służącym głównie do pomiarów wymiarów zewnętrznych. Przebieg pomiaru jest podobny jak przy pomiarze suwmiarką. Mikrometr (rys.3) jest zbudowany w następujący sposób: W kabłąku z jednej strony jest zamocowane kowadełko , a z drugiej- tuleja , zakończona nakrętką współpracującą z gwintem wrzeciona . Do zgrubnego przesuwania wrzeciona służy bębenek , a do dokładnego - sprzęgiełko . Zacisk służy do unieruchomienia wrzeciona w określonym położeniu. Tuleja w części gwintowanej jest przecięta i ponadto zaopatrzona w wewnętrzny gwint stożkowy, na który jest nakręcona nakrętka. W miarę nakręcania tej nakrętki na gwint stożkowy następuje ściskanie gwintu wewnętrznego, a tym samym kasowanie luzów, które mogą powstać wskutek długotrwałej pracy przyrządu. Śruba wrzeciona ma zwykle skok wynoszący 0,5 mm, wobec tego jeden obrót śruby przesuwa kowadełko wrzeciona o 0,5 mm. Na tulejce mikrometru jest nacięta podziałka w odstępach co 0,5 mm. Bębenek powodujący przesuwanie się wrzeciona jest podzielony na swym obwodzie na 50 części. Zatem obrócenie bębenka o 1/SO część obrotu przesuwa kowadełko wrzecina o 1/100 część mm, czyli o 10 ~m.
rys.3 Mikrometr zewnętrzny
Wartość zmierzonego wymiaru określa się najpierw odczytując na podziałce tulei liczbę pełnych milimetrów i połówek milimetrów odsłoniętych przez brzeg bębenka; następnie odczytuje się setne części milimetra na podziałce bębenka. Wskaźnikiem dla podziału bębenka jest linia podziałki na tulei mikrometru.
Do pomiaru głębokości otworów służy głębokościomierz mikrometryczny (rys.4) 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 służą bębenek 4 oraz sprzęgło 5. Pomiaru dokonuje się po ustawieniu stopy głębokościomierza na krawędzi otworu. Podczas pomiaru należy dociskać stopę przyrządu do krawędzi otworu tak silnie, żeby uniesienie jej nad wykręcane wrzeciono nie było możliwe w chwili, gdy oprze się ono o dno otworu. W ostatniej fazie wysuwania wrzeciona należy posługiwać się sprzęgiełkiem, aby nacisk pomiarowy wrzeciona na dno otworu był przy każdym pomiarze jednakowy.
rys. 4 Głębokościomierz mikrometryczny
Przyrządy mikrometryczne umożliwiają najczęściej pomiar z dokładnością odczytu do 0,01 mm. W niektórych przypadkach są stosowane noniusze, które umożliwiają zwiększenie dokładności odczytu do 0,001 mm. Noniusz taki jest wykonany na odpowiednio dużej tulei mikrometru. Zasada jego działania jest taka sama jak noniuszy suwmiarek.
Czujniki to przyrządy pomiarowe, służące najczęściej do określania odchyłek od wymiaru nominalnego. Zakres pomiaru czujników nie przekracza 1 mm, często zamyka się w granicach kilku dziesiątych.
Czujnik jest zmontowany na pionowej kolumnie, nie uwidocznionej na rysunku, i po niej może być przesuwany w górę lub w dół. Mierzony przedmiot ustawia się na stoliku pomiarowym tak, aby końcówka pomiarowa wspierała się na powierzchni przedmiotu. Na naszym rysunku wysokość mierzonego przedmiotu odpowiada ściśle wymiarowi, na który czujnik został ustawiony. Zakres pomiarowy tego przyrządu wynosi zaledwie ±0,2 mm. Szerokie zastosowanie w pomiarach warsztatowych, zwłaszcza przy odbiorze i kontroli maszyn, znalazły czujniki zegarowe. Jeden z najczęściej stosowanych czujników zegarowych przedstawiono na (rys.5)
rys.5 Czujnik zegarowy
Sprawdziany- Zastosowanie sprawdzianu nie pozwala na określenie rzeczywistego wymiaru, lecz na stwierdzenie, czy sprawdzany wymiar jest prawidłowy czy nieprawidłowy. W zależności od rodzaju zadania.
Typowe sprawdziany wymiarów:
a) jednograniczny jednostronny płytkowy, b) dwugraniczny jednostronny płytkowy,
a) dwugraniczny dwustronny tłoczkowy (do otworów).
Sprawdziany można podzielić na sprawdziany wymiaru i sprawdziany kształtu.
Do najczęściej stosowanych sprawdzianów wymiaru zalicza się sprawdziany do otworów, do wałków, do stożków i do gwintów. W tej grupie sprawdzianów można wyodrębnić sprawdziany jednograniczne i sprawdziany dwugraniczne. Sprawdziany jednograniczne odwzorowują jeden z granicznych wymiarów: największy lub najmniejszy. Sprawdziany dwugraniczne odwzorowują oba wymiary graniczne.
