Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
Autor – dr inż. Stanisław Bąbol
Instrukcja do ćwiczenia nr 4 Temat ćwiczenia
MIKROSKOPY WARSZTATOWE Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową mikroskopów, ich wyposażenia oraz z techniką wybranych pomiarów, wykonywanych przy użyciu tego sprzętu.
Program ćwiczenia:
Ćwiczenie obejmuje:
zapoznanie się z budową mikroskopów warsztatowych oraz ich wyposażeniem,
pomiar zarysu we współrzędnych prostokątnych,
pomiar z wykorzystaniem czujnika optycznego,
pomiar kąta z wykorzystaniem głowicy goniometrycznej,
pomiar zarysu przez projekcję.
Literatura:
1. W. Jakubiec, J. Malinowski – „Metrologia wielkości geometrycznych”, WNT, Warszawa 2004 r.
2. A. Sadowski, E. Miernik, J. Sobol –„Metrologia długości i kąta”, WNT, W-wa 1978 r.
3. E. Krawczuk „Narzędzia do pomiaru długości i kąta”, W-wa 1977 r.
Wprowadzenie
Mikroskopy pomiarowe są zaliczane do grupy optycznych przyrządów pomiarowych. Ich konstrukcja i bogate wyposażenie umożliwia wykonywanie pomiarów wymiarów liniowych i kątów zarówno metodą bezpośrednią jak też pośrednią. Możliwość pomiaru współrzędnych punktów pozwala na określenie najbardziej złożonych kształtów przedmiotu. W grupie mikroskopów pomiarowych wyróżnia się najczęściej:
mikroskopy warsztatowe,
mikroskopy uniwersalne,
mikroskopy projekcyjne.
Najszersze zastosowanie w praktyce mają mikroskopy warsztatowe. Budowane są one w dwu następujących typach:
mikroskop warsztatowy mały – MWM,
mikroskop warsztatowy duży – MWD.
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
Budowa mikroskopu warsztatowego.
Obydwa typy mikroskopów charakteryzują się podobną budową. Również zasada działania jest niemalże identyczna. Budowę dużego mikroskopu warsztatowego (MWD) obrazuje rys.1.
Rys. 1. Schemat dużego mikroskopu warsztatowego. 1-podstawa, 2 - stół obrotowy (obrót – pokrętło 7, blokada obrotu – pokrętło 8), 3- szklana płyta, 4- pokrętło przesuwu poprzecznego (kierunek y), 5- pokrętło przesuwu wzdłużnego (kierunek x); 10- pochylna kolumna, 11- pokrętło pochylania kolumny, 14 – tubus, 16 – pokrętło precyzyjnej regulacji ostrości, 17- obiektyw, 18- głowica goniometryczna, 19- okular główny, 20- okular pomocniczy.
Na podstawie 1 znajduje się łożyskowany tocznie obrotowy stół pomiarowy 2. W stole tym umieszczona jest szklana płyta 3 umożliwiająca wykonywanie pomiarów w tzw. „świetle przechodzącym”, czyli przy oświetleniu przedmiotu od spodu i pomiarów z użyciem przystawki projekcyjnej. W polu widzenia okularu widoczny jest wtedy cień przedmiotu. Stół pomiarowy mikroskopu posiada możliwość ruchu w dwu wzajemnie prostopadłych kierunkach (najczęściej:
kierunek wzdłużny x –150 mm, kierunek poprzeczny y – 50 mm). Przesuwy w tych kierunkach realizowane są przez obrót bębnów śrub mikrometrycznych 4 i 5.Zakresy pomiarowe tych śrub wynoszą z reguły 25 mm (spotyka się również zakres 50 mm). W celu wykorzystania pełnych możliwości ruchowych stolika (rozszerzenia zakresu pomiarowego), należy włożyć lub wymienić na odpowiednią płytkę wzorcową pomiędzy powierzchnię oporową stołu, a końcówkę śruby mikrometrycznej zmieniając w ten sposób położenie zakresu pomiarowego śrub mikrometrycznych. Obrót stołu pomiarowego realizowany jest pokrętłem 7. Określone położenie kątowe stołu blokowane jest pokrętłem 8. Rowki teowe stołu umożliwiają zarówno mocowanie wyposażenia dodatkowego (np. przystawki kłowej lub pryzmowej) jak też mocowania mierzonego przedmiotu.
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
W przypadku pomiaru przedmiotu, którego zarys jest nierównoległy do powierzchni stołu (a więc nie leży w płaszczyźnie prostopadłej do osi optycznej mikroskopu), należy, wynikłe stąd zniekształcenie obrazu korygować pochyleniem kolumny 10 doprowadzając kierunek osi optycznej do położenia prostopadłego do płaszczyzny zarysu. Pochylenie to wykonuje się pokrętłem 11, a wielkość kąta pochylenia odczytuje się na skali pokrętła. Z kolumną, poprzez ramię 12, związany jest tubus mikroskopu 14. Na boku ramienia znajduje się pokrętło umożliwiające ruch w kierunku pionowym a określone położenie tubusu ustalone jest pokrętłem 13. Pokrętła powyższe umożliwiają zgrubne ustawienie ostrości widzenia przedmiotu mierzonego, natomiast dokładnego ustawienia dokonuje się przy użyciu pierścienia 16. Poniżej pierścienia znajduje się rowek umożliwiający zainstalowanie oświetlacza górnego(na rysunku brak), który wykorzystany jest przy pomiarach w świetle odbitym. U góry tubusu, w specjalnym gnieździe, osadzona jest głowica goniometryczna 18. Budowę głowicy goniometrycznej przedstawiono na rys. 2.
W dolnej części tubusu znajduje się gniazdo do wkręcania wymiennych obiektywów (na wyposażeniu mikroskopu znajdują się obiektywy o powiększeniach: x1; x1,5; x3; x5).
Powiększenie optyczne mikroskopu jest iloczynem powiększenia okularu (x10) i użytego obiektywu, a więc może wynosić: x10; x15, x30; x50).
Mikroskop warsztatowy mały zbudowany jest podobnie. Najistotniejsze różnice to:
mniejsze wymiary gabarytowe,
mniejsze przesuwy pomiarowe stolika,
brak stołu obrotowego.
Stół pomiarowy tego mikroskopu może wykonać jedynie stosunkowo mały ruch obrotowy wynoszący 60, wykorzystywany w celach nastawczych.
Głowica goniometryczna
Budowę głowicy goniometrycznej przedstawia rysunek 2.
a)
pokrętło obrotu płytki
okular pomocniczy okular główny
płytka głowicy goniometrycznej
korpus głowicy
część ustalająca
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
b)
Rys. 2. Głowica goniometryczna. a – schemat budowy, b – płytka głowicy.
Podstawowe elementy głowicy goniometrycznej mikroskopu zaznaczono na rys 2a. Z korpusem głowicy są połączone dwa okulary: okular główny - służący do obserwacji części środkowej płytki (kres, którymi domierzamy się do zarysu mierzonego przedmiotu. Punkt przecięcia się poziomej kresy ze środkową kresą pionową nazywany jest krzyżem głowicy goniometrycznej) oraz okular pomocniczy – służący do obserwacji podziałki kątowej wykonanej co 10 w przedziale 03600 (pomiaru kąta obrotu płytki z wykorzystaniem noniusza).
Obydwa okulary posiadają regulację ostrości widzenia elementów odniesienia. Widok obrotowej płytki szklanej przedstawia rys 2b. Pola widzenia w okularze głównym i pomocniczym zamieszczono odpowiednio na rys 3a i 3b.
a) b)
30 31
0 10 20 30 40 50 60
Rys.3. Pole widzenia w okularze a – głównym, b – pomocniczym.
Noniusz do odczytu wartości kątowej (rys. 3b) posiada rozdzielczość odczytu 1, a sposób odczytu wyniku jest następujący:
ustalenie kresy skali stopniowej znajdującej się w zakresie podziałki minutowej noniusza (na rys. jest to kresa 300),
odczyt liczby minut wskazywanej przez tę kresę(na rys. jest to wartość 52). Wynik odczytu - 30052.
podziałka kątowa płytki
zbiór kres odniesienia
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
Mikroskopy warsztatowe najczęściej posiadają następujące wyposażenie:
głowice rewolwerowe – z wzorcami łuków, gwintów i.t.p.,
nożyki pomiarowe,
przystawka projekcyjna,
czujnik optyczny,
głowica podwójnego obrazu,
wymienne obiektywy (x1; x1,5; x3; x5),
przystawka kłowa i pryzmowa.
Do pomiarów w trakcie ćwiczenia zostanie wykorzystany czujnik optyczny oraz przystawka projekcyjna.
Czujnik optyczny
Schemat czujnika optycznego przedstawia rysunek 4. Rys 4a wyjaśnia zasadę działania czujnika. Mierzony przedmiot dosuwa się do końcówki pomiarowej 1 za pomocą pokręteł śrub mikrometrycznych mikroskopu (przedmiot mierzony powinien być zamocowany do stołu specjalnymi dociskami). Za poprawne położenie pomiarowe przedmiotu uważa się stan, kiedy podwójne kresy (bisektory) naniesione na płytkę 3 obejmą symetrycznie kresę domiarową głowicy goniometrycznej (rys 4b). W tym położeniu końcówka pomiarowa zajmuje położenie pionowe. W korpusie czujnika (w osi źródła światła 4) znajdują się dwa pokrętła regulacyjne:
pokrętło regulacji ostrości widzenia trzech par kres (od strony oświetlacza) oraz pokrętło zmiany kierunku nacisku mierniczego (po stronie przeciwległej).
Czujnik optyczny pozwala na stykowe domierzanie się do zarysu mierzonego przedmiotu, co pierścieniowym obiektywu.
a) b)
Rys. 4. Czujnik optyczny. a) schemat optyczny, b) widok w okularze głowicy goniometrycznej; 1 -trzpień pomiarowy, 2- zwierciadło, 3 - płytka z trzema parami kres, 4 - źródło światła, 5- głowica goniometryczna.
Mierzony przedmiot
1
2
3
4 5
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
Przykład pomiaru z zastosowaniem czujnika optycznego przedstawia rys. 5. W przypadku pomiaru średnicy otworu, ostateczny wynik pomiaru zależny jest od średnicy kulki pomiarowej dk. Oznaczając odpowiednio przez a1 i a2 odczyty z bębnów śrub mikrometrycznych w położeniu 1 i 2, mierzone wartości oblicza się z zależności:
D = a1 – a2 +dk a = a1 – a2 (1)
a) b)
Rys. 5. Przykład pomiaru za pomocą czujnika optycznego. a) średnicy otworu, b) wymiaru a.
Pomiar zarysu we współrzędnych prostokątnych
Pomiar ten polega na określeniu wartości współrzędnych prostokątnych punktów charakterystycznych mierzonego zarysu (rys.6). Punkty te naprowadza się na środek krzyża głowicy goniometrycznej i odczytuje wskazania bębnów śrub mikrometrycznych. Na podstawie tych wskazań określa się współrzędne prostokątne mierzonych punktów w przyjętym układzie współrzędnych. W przypadku zaokrąglenia naroży przedmiotu lub usytuowania krawędzi przedmiotu pod dowolnym kątem, odczytu współrzędnych należy dokonać po naprowadzeniu środka krzyża na punkty przecięcia poszczególnych krawędzi (rys.6 szczegół A).
Rys.6. Schemat pomiaru zarysu we współrzędnych prostokątnych.
D dk
1 2
Szczegół A A
2(x2,y2
) 1(x1,y1
)
3(x3,y3
) 4(x4,y4
)
y
5(x5,y5 x )
a
1
2
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
Pomiar kąta z wykorzystaniem głowicy goniometrycznej
Pomiary kątów z wykorzystaniem głowicy goniometrycznej są często wykonywane w praktyce pomiarowej. Wpływa na to zarówno prostota pomiaru, jak też fakt, że inne metody pomiaru kąta nie mogą być w wielu przypadkach zastosowane, np.: pomiar kąta zarysu gwintu. W celu wykonania pomiaru należy:
domierzyć się poziomą (lub pionową) kresą krzyża głowicy goniometrycznej do ramion (położenie A i B rys.7 ) mierzonego kąta,
odczytać wartości kątowe w okularze pomocniczym głowicy (rys. 3b),
obliczyć, w oparciu o uzyskane wyniki, wartość mierzonego kąta.
Rys.7. Schemat pomiaru kąta z wykorzystaniem głowicy goniometrycznej.
4. Pomiar zarysu za pomocą przystawki projekcyjnej.
Istota pomiaru za pomocą przystawki projekcyjnej polega na:
porównaniu obrazu mierzonego przedmiotu z rysunkiem kontrolnym (wzorcem wykreślonym na kalce technicznej oraz zaznaczonymi polami tolerancji) umieszczonym na ekranie przystawki projekcyjnej,
pomiarze odchyłek zarysu rzeczywistego w stosunku do wymiarów granicznych za pomocą stołu pomiarowego i śrub mikrometrycznych.
Pierwsza możliwość jest z reguły stosowana do oceny poprawności wykonania przedmiotów o skomplikowanych kształtach, druga zaś jest niezbędna do określenia wartości koniecznych poprawek w procesie technologicznym.
Przystawka projekcyjna jest zamocowana w miejscu usytuowania głowicy goniometrycznej, zarys przedmiotu sprawdzanego natomiast musi być prostopadły do osi optycznej mikroskopu.
Przebieg ćwiczenia Zadanie 1
Wyznaczyć współrzędne prostokątne punktów charakterystycznych wskazanego zarysu oraz wykonać szkic mierzonego zarysu.
Kolejność postępowania:
1. Określić położenie mierzonego przedmiotu w przyjętym układzie współrzędnych prostokątnych i wyznaczyć punkty charakterystyczne zarysu. Położenie to naszkicować w karcie pomiarów.
2. Położyć mierzony element na stole pomiarowym.
„A”
„B”
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
3. Włączyć oświetlenie górne pola widzenia mikroskopu.
4. Ustawić ostrość widzenia krzyża głowicy goniometrycznej.
5. Ustawić ostrość widzenia mierzonego profilu.
6. Włączyć i wyregulować oświetlenie skali kątowej mikroskopu.
7. Ustawić położenie kątowe głowicy goniometrycznej na wartość 0º00.
8. Sprawdzić i ustawić zerowe pochylenie kolumny.
9. Ustawić bębny śrub mikrometrycznych na wartości około 5 mm.
10. Przemieszczając przedmiot na stole pomiarowym doprowadzić zgrubnie do jego położenia zgodnie z rysunkiem 6. Położenie dokładne należy uzyskać przy pomocy pokręteł śrub mikrometrycznych.
11. Dokonać odczytu z bębnów śrub mikrometrycznych (ao,bo) i wpisać w tabl. 1 karty pomiarów.
12. Przemieszczając stół za pomocą śrub mikrometrycznych naprowadzać kolejno mierzone punkty na środek głowicy goniometrycznej i notować odczyty (ai, bi) z bębnów śrub mikrometrycznych w tablicy 1. W przypadku wyczerpania się zakresu pomiarowego któregoś z bębnów należy go rozszerzyć za pomocą płytek wzorcowych. Wymiary zastosowanych płytek wzorcowych wpisać do karty pomiarów.
13. Uwzględniając niezerowe wartości wskazań bębnów śrub dla punktu 0 oraz zmianę zakresu pomiarowego, obliczyć współrzędne (x, y) poszczególnych punktów dla przyjętego układu współrzędnych (rys. 6) według zależności:
xi = ai– ao + (wai-wao) (2) yi = bi - bo+ (wbi-wbo)
gdzie:
ai,bi – odczyty z odpowiednich bębnów śrub mikrometrycznych (a - przesuwu wzdłużnego x, b – przesuwu poprzecznego y),
ao, bo – odczyty z bębnów śrub mikrometrycznych dla punktu 0,
wai, wbi –wymiary płytek ) zastosowanych do pomiaru danego punktu,
wao, wbo – wymiar płytki (stosu płytek) zastosowanych do pomiaru współrzędnej punktu 0.
14. Obliczyć niepewność pomiaru dla maksymalnej wartości współrzędnych x i y.
W celu obliczenia niepewności pomiaru współrzędnych danego punktu, należy obliczyć wartości błędów cząstkowych, a mianowicie:
błąd domierzania wynikający z precyzji ustawienia kres odniesienia głowicy goniometrycznej względem zarysu mierzonego przedmiotu. Wartości tego błędu, z uwagi na zróżnicowanie wzroku oraz predyspozycji osób mierzących, najlepiej wyznaczyć doświadczalnie poprzez określenie rozrzutu wartości współrzędnych przy wielokrotnym domierzaniu się krzyżem głowicy goniometrycznej do wybranego punktu zarysu. Wartość błędu obliczamy wg wzoru:
dom. = cn R (3)
gdzie:
dom. – graniczna wartość błędu domierzania.
cn – współczynnik zależny od liczby powtórzeń n.
n 4 5 6 7 8 9 10
cn 0,971 0,860 0,789 0,740 0,702 0,673 0,650
R – rozstęp wartości odczytanych współrzędnych i (R = max -min).
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
błąd przyrządu p,o . Wartość tego błędu (zawierająca składowe części mechanicznej mikroskopu, składowe układu optycznego oraz błąd odczytu) zależy od typu mikroskopu, kierunku i rodzaju pomiaru i jest obliczana według zależności podanych w tablicy 1.
błąd wymiaru płytki wzorcowej w (stosu płytek) zastosowanej do rozszerzenia zakresu pomiarowego stolika przy pomiarze danego punktu. Do tego celu są stosowane płytki klasy II, a dopuszczalne błędy odtwarzania wynoszą:
Długość nominalna L
Dopuszczalne wartości błędów odtwarzania
[mm] [m]
do 10 0,45
Pow. 10 do 25 0,6
Pow.25 do 50 0,8
Pow.50 d0 75 1,0
Niepewność pomiaru obliczamy ze wzoru :
2 2 2 , 2
.) ( ) ( )
(
2 dom po w
uw
(4)
Podwójne uwzględnienie błędu domierzania wynika z faktu, że wyznaczenie współrzędnych punktów zarysu uwzględnia również pomiar w punkcie zerowym.
Zadanie 2
Dokonać pomiaru kąta z wykorzystaniem głowicy goniometrycznej.
W tym celu należy:
1. Wykonać czynności regulacyjne mikroskopu: włączyć oświetlenie górne i przechodzące, ustawić ostrość widzenia kres krzyża głowicy, ustawić poprawność oświetlenia i ostrość widzenia skali kątowej, ustawić zerowe wartości kąta obrotu płytki i wartości pochylenia kolumny mikroskopu.
2. Położyć mierzony eksponat na stole mikroskopu i ustawić ostrość widzenia zarysu.
3. Wykorzystując pokrętła bębnów śrub mikrometrycznych i pokrętło obrotu płytki głowicy, domierzyć się poziomą (lub pionową) kresą krzyża głowicy goniometrycznej do ramion (położenie A i B rys.7 ) mierzonego kąta. Ustawienie zgrubne względem linii odniesienia głowicy dokonujemy poprzez przemieszczenie przedmiotu na stoliku.
4. Odczytać wartości kątowe w okularze pomocniczym głowicy (rys. 3b).
5. Obliczyć, w oparciu o uzyskane wyniki, wartość mierzonego kąta.
6. Obliczyć niepewność pomiaru.
W celu obliczenia niepewności pomiaru, należy obliczyć wartości błędów cząstkowych, a mianowicie:
błąd domierzania wynikający z precyzji ustawienia kres odniesienia głowicy goniometrycznej względem ramion mierzonego kąta. Wartości tego błędu, z tych samych przyczyn jak w zadaniu 1, najlepiej wyznaczyć doświadczalnie poprzez określenie rozrzutu wartości odczytu kąta przy wielokrotnym domierzaniu się
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
krzyżem głowicy goniometrycznej do tego samego ramienia kąta. Wartość błędu obliczamy identycznie jak w zadaniu 1.
błąd przyrządu p,o. Wartość tego błędu (zawierająca składowe części mechanicznej mikroskopu, składowe układu optycznego oraz błąd odczytu) jest obliczana według zależności podanych w tablicy 1.Podczas pomiaru, ramiona mierzonego kąta z reguły nie mieszczą się w polu widzenia. Wówczas do zależności z tablicy 1 w miejsce „f”
podstawiamy średnicę pola widzenia okularu zależną od stosowanego powiększenia.
Wynosi ona :
21 mm dla p=10, 14mm dla p=15, 7mm dla p=30, 4,2mm dla p=50.
Niepewność pomiaru obliczamy ze wzoru :
2 , 2
.) ( )
(
2 dom po
u
(5)
Zadanie 3
Dokonać pomiaru wskazanego wymiaru eksponatu za pomocą czujnika optycznego.
1. Wykonać czynności regulacyjne mikroskopu: zamocować obiektyw o powiększeniu x3, zamocować czujnik optyczny i wyregulować jego położenie kątowe, włączyć oświetlenie czujnika, ustawić ostrość widzenia kres krzyża głowicy, ustawić ostrość widzenia par kres, ustawić zerowe wartości kąta obrotu płytki i wartości pochylenia kolumny mikroskopu.
2. Położyć i zamocować mierzony eksponat na stole mikroskopu.
3. Wykorzystując pokrętła bębnów śrub mikrometrycznych i pokrętło opuszczania tubusu, domierzyć się końcówką czujnika do mierzonych powierzchni przedmiotu doprowadzając każdorazowo do symetrycznego położenia kresy domiarowej głowicy (rys. 4b). Przy pomiarze średnicy otworu należy przesuwać przedmiot w kierunku poprzecznym do uzyskania „punktu zwrotnego” ruchu podwójnych kres.
4. Odczytać wskazania wartości z bębna śruby mikrometryczne w kierunku pomiaru.
5. Obliczyć, w oparciu o uzyskane wyniki, mierzoną wartość (wzory 1). Według danych producenta, średnica kulki czujnika dk =2,9851 0,0005 [mm].
6. Obliczyć niepewność pomiaru.
W celu obliczenia niepewności pomiaru, należy obliczyć wartości błędów cząstkowych, a mianowicie:
błąd domierzania wynikający z precyzji ustawienia kresy krzyża głowicy goniometrycznej między parami kres (bisektorami). Wartości tego błędu, określona doświadczalnie wynosi 0,003 [mm].
błąd przyrządu p . Wartość tego błędu powinna uwzględniać zarówno błąd czujnika optycznego wynoszący p1= 0,002 [mm] oraz błąd mikroskopu p2, którą należy obliczyć według zależności podanych w tablicy 1. Podobnie, jak w zadaniach 1 i 2, wartość tego błędu zawiera składowe części mechanicznej mikroskopu, składowe układu optycznego oraz błąd odczytu.
błąd kulki pomiarowej czujnika dk (tylko przy pomiarze wymiarów wewnętrznych).
Błąd ten wynosi 0,0005 [mm].
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
Niepewność pomiaru obliczamy ze wzoru : Dla pomiaru wymiarów wewnętrznych:
2 2
2 2 1 2
.) ( ) ( ) ( )
(
2 dom p p dk
uD
(6)
Dla pomiaru wymiarów mieszanych:
2 2 2 1 2
.) ( ) ( )
(
2 dom p p
ua
(7)
Zadanie 4
Sprawdzić przez porównanie zgodność kształtu mierzonego z zarysem kontrolnym. Określić wielkość odchyłek granicznych i ich położenie w stosunku do sprawdzanego zarysu. Wykonać szkic zarysu .
Kolejność postępowania:
1. Założyć wskazany rysunek kontrolny na ekran projektora.
2. Włączyć oświetlenie projekcyjne.
3. Położyć mierzony element na stole pomiarowym.
4. Nastawić ostrość widzenia cienia zarysu na ekranie.
5. Przemieszczając przedmiot doprowadzić do pokrycia cienia krawędzi bazowych z odpowiednimi liniami rysunku (linia c i d).
a) b)
Rys.7. Pomiar zarysu za pomocą przystawki projekcyjnej. a) zarys kontrolny, b) położenie po domierzeniu się zarysu rzeczywistego do linii c i d zarysu kontrolnego.
Poziom „i”
a b
c d ia
ib
ia ib Zr
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
6. W karcie pomiarów zanotować odczyty z bębnów śrub mikrometrycznych.
7. Dla każdego z poziomów pomiarowych należy:
pokręcając odpowiednim pokrętłem śruby mikrometrycznej, ustawić linię cienia sprawdzanego zarysu Zr z punktem ib (górnym wymiarem granicznym) zarysu kontrolnego. Odczyty z bębnów wpisać do karty pomiarów.
powyższy pomiar wykonać domierzając się z punktem ia (dolnym wymiarem granicznym) zarysu kontrolnego. Odczyty z bębnów wpisać do karty pomiarów.
8. Dla każdego poziomu pomiarowego obliczyć wartość przekroczenia zarysu rzeczywistego w stosunku do wymiarów granicznych. Jeśli obliczone wartości są ujemne, oznacza to przekroczenie „w głąb materiału”, jeśli dodatnie – „na zewnątrz materiału”.
9. Wskazać błąd zarysu Z – jest to maksymalne przekroczenie „na zewnątrz materiału”
względem linii górnego wymiaru granicznego lub maksymalne przekroczenie „w głąb materiału” względem dolnego wymiaru granicznego zarysu kontrolnego.
10. Obliczyć niepewność pomiaru uwzględniając następujące błędy cząstkowe:
błąd domierzania wynikający z precyzji ustawienia zarysu mierzonego względem linii zarysu wzorcowego. Wartości tego błędu, określona doświadczalnie wynosi 0,02 [mm].
błąd przyrządu p . Wartość tego błędu należy obliczyć według zależności podanych w tablicy 1.
błąd zarysu wzorcowego zw - należy go obliczyć według zależności podanych w tablicy 1. W zadaniu -powiększenie mikroskopu wynosi: p =15.
Niepewność pomiaru obliczamy ze wzoru :
2 2
2
.) ( ) ( )
(
2 dom p zw
uZ
(8)
Instytut Obrabiarek i TBM, Politechnika Łódzka
Tablica 1. Graniczne wartości błędów przyrządów stosowanych w ćwiczeniu
Typ mikroskopu MWM MWD MWD-cyfrowy
Błędy mikroskopu przy pomiarze wymiarów
liniowych z wykorzystaniem głowicy goniometrycznej [m].
Kierunek wzdłużny (x)
1500 5 20L HL
3000 5 28L HL
3000 2 28L HL Kierunek poprzeczny (y)
330 4 16L HL
1000 5 14L HL
3000 2 14L HL Błąd mikroskopu przy pomiarze kątów z wykorzystaniem głowicy
goniometrycznej [].
f
7 , 2 1
Błąd czujnika optycznego [mm] 0,002
Błędy mikroskopu przy pomiarze wymiarów liniowych z wykorzystaniem czujnika optycznego [m].
Kierunek wzdłużny (x)
1200 5 40
,
3 L HL
Kierunek poprzeczny (y)
600 5 20
,
3 L HL
Błędy przyrządu przy pomiarze wymiarów liniowych z wykorzystaniem przystawki projekcyjnej [m].
Kierunek wzdłużny (x)
100 4 L4 HL
Kierunek poprzeczny (y)
60 4 L4 HL Błąd rysunku kontrolnego (pomiar z przystawką projekcyjną) [mm].
p
G
L – mierzona długość przedmiotu [mm],
H – wysokość mierzonego przedmiotu (odległość mierzonego zarysu od powierzchni stołu mikroskopu)[mm], f – długość ramienia kąta [mm],
G - błąd rysunku kontrolnego. W zadaniu G = 0,5 [mm].
p – zastosowane powiększenie mikroskopu.
