Ćwiczenie Nr 7
Pomiar stożków
Pod pojęciem pomiaru stożka należy rozumieć pomiar kąta pochylenia tworzącej oraz pomiar mniejszej średnicy stożka. Pomiarów tych można dokonać następującymi metodami:
metodą bezpośredniego porównania przy pomocy:
- kątomierza uniwersalnego,
- kątomierza optycznego,
- kątomierza poziomicowego z mikroskopem,
- mikroskopu,
- maszyny współrzędnościowej (koordynetometru),
metodami pośrednimi przy pomocy:
- liniału sinusowego,
- skośnicy sinusowej,
- przy pomocy płytek wzorcowych i wałeczków pomiarowych.
Pomiar kąta wierzchołkowego kątomierzami wykonuje się tak samo, jak pomiar przedmiotów płaskich (ćwiczenie 3).
7.1 Pomiar stożków przy pomocy mikroskopu
Do realizacji niniejszego ćwiczenia będzie używany mały mikroskop warsztatowy MGMc. Jest to przyrząd pomiarowy, który jest praktycznie użytkowany zarówno w izbach pomiaru jak i na wydziałach produkcyjnych. Niektóre dane techniczne:
Zakres pomiarowy przesuwu wzdłużnego:
przy użyciu śruby mikrometrycznej 0 - 25 mm
przy użyciu śruby mikrometrycznej i płytek wzorcowych 0 - 75 mm
Zakres pomiarowy przesuwu poprzecznego 0 - 25 mm
Zakres pomiarowy głowicy goniometrycznej 0 - 360°
Zakres pomiarowy pochylenia statywu ± 10°
Kąt obrotu stołu ± 6°
Wartość działki elementarnej
na bębnach śrub mikrometrycznych 0,01 mm
podziałki kątowej w głowicy goniometrycznej 1°
noniusza w głowicy goniometryczne 1'
podziałki pochylenia statywu 1°
Błąd pomiaru:
średnic powierzchni gładkich ± (7 + ) μm Gdzie L jest średnicą podaną w milimetrach,
kąta (głowicą goniometryczną) ± (2 + ) min. Gdzie f jest długością tworzącej kąta w milimetrach.
Mały mikroskop warsztatowy przedstawiony jest na rys. 7.1
Rysunek 7.1
Oznaczenia:
1 - głowica goniometryczna,
2 - tubus,
3 - pokrętło przesuwu tubusu,
4 - pokrętło śruby zaciskowej,
5 - pokrętło dokładnego przesuwu,
6 - bęben śruby mikrometrycznej przesuwu poprzecznego,
7 - bęben śruby mikrometrycznej przesuwu wzdłużnego,
8 - pokrętło obrotu stołka pomiarowego,
9 - uchwyt do przesuwu stołu w kierunku wzdłużnym,
10 - pokrętło pochylenia kolumny,
11 - oświetlacz,
12 - podstawa mikroskopu,
13 - płytka szklana,
14 - stół pomiarowy,
15 - statyw pochylny,
16 - obiektyw,
17 - okular.
Na podstawie 12 umieszczony jest na prowadnicach kulkowych stół pomiarowy 14. W stole umieszczona jest płyta szklana, na której kładzie się przedmiot mierzony. Przedmioty posiadające nakiełki mocuje się w kłach. Stół mikroskopu można przesuwać w dwóch, wzajemnie prostopadłych kierunkach za pomocą śrub mikrometrycznych 6 i 7. Stół pomiarowy można przesuwać wzdłużnie, niezależnie od przesuwu śrubą mikrometryczną, przy pomocy uchwytu 9. Po przesunięciu stołu za pomocą uchwytu 9 i puszczeniu uchwytu stół wróci na swoje pierwotne położenie pod wpływem sprężyn powrotnych. Stół pomiarowy ma możliwość obrotu o ± 6°. Obrót ten jest realizowany za pomocą urządzenia śrubowego poprzez obrót pokrętła 8. Tubus 2 jest zamocowany na wsporniku, który można przesuwać w kierunku pionowym wzdłuż prowadnic statywu 15 przy użyciu pokrętła 3 ustawia się zgrubnie ostrość obrazu badanego przedmiotu. Dokładne ustawienie ostrości obrazu wykonuje się przy pomocy pokrętła dokładnego przesuwu 5. Do unieruchomienia tubusu służy pokrętło śruby zaciskowej 4.
Goniometryczna głowica okularowa 1 z krzyżem na płytce ogniskowej ma obracający się szklany krąg podziałowy z podziałką o wartości działki elementarnej 1°. Do odczytywania kąta obrotu kręgu służy mikroskop odczytowy z noniuszem mającym 60 działek. Wartość działki elementarnej noniusza wynosi 1'. W dolnej części tubusa znajduje się gniazdo do wkręcenia obiektywu 16.
Rysunek 7.2
Schemat układu optycznego mikroskopu przedstawiony jest na rys. 7.2. Wiązka promieni z żarówki przechodzi przez zielony filtr świetlny 2 oraz przesłonę 3 do pryzmatu 4, w którym zmienia kierunek o 90°. Następnie przechodzi przez kondensator 5 i płytkę szklaną mikroskopu 6 (na rys. 7.1 oznaczoną nr 13) oświetlając z dołu przedmiot mierzony i wchodzi do obiektywu 7. Za obiektywem znajduje się pryzmat Schmidta dzięki któremu otrzymuje się prosty obraz przedmiotu, który powstaje na płytce ogniskowej 9 i jest obserwowany przez okular 10. Okular ma możliwość przesuwu wzdłuż osi i regulacji w granicach ± 5 dioptrii, umożliwiając korekcję błędu oka obserwatora.
7.1.1Czynności obsługi
a. Ustawienie ostrości obrazu
Przed przystąpieniem do pomiaru należy sprawdzić czy płytka szklana na której umieszcza się przedmiot jest dostatecznie czysta i ewentualnie przetrzeć ją miękką szmatką (można również przemyć spirytusem metylowym). Czyste muszą być również kły mocujące przedmiot (należy je przetrzeć usuwając resztki smaru konserwującego). Należy również starannie odkonserwować i wytrzeć do sucha przedmiot mierzony.
Przystępując do pomiaru należy najpierw przez obrót pierścienia dioptryjnego 17 ustawić wyraźny obraz siatki znajdującej się w główce okularowej, a następnie obracając oprawę soczewki ocznej mikroskopu odczytowego ustawić wyraźne widzenie kręgu z podziałką kątową. Podziałkę mikroskopu odczytowego należy przy tym oświetlić za pomocą lusterka lub oświetlacza założonego na zaczep, znajdujący się na tubusie. Teraz należy ustawić na płycie szklanej mierzony przedmiot i ustawić tubus 2 przy pomocy pokrętła 3 tak, aby uzyskać wyraźny obraz mierzonego przedmiotu, a następnie unieruchomić tubus w tym położeniu przy pomocy pokrętła śruby zaciskowej 4. Dalsze, dokładne ustawienie obrazu wykonać za pomocą pokrętła dokładnego przesuwu 5.
Jeśli przedmiot będzie mocowany w kłach postępowanie wstępne jest nieco inne. Po ustawieniu wyraźnego widzenia obrazu siatki w głowicy okularowej należy umieścić w kłach specjalny wałek kontrolny znajdujący się na wyposażeniu mikroskopu. Wałek ten posiada otwór (mniej więcej w połowie długości) w którym znajduje się ostrze umieszczone dokładnie w osi wałka. Ostrość widzenia należy nastawić na to ostrze. Zapewnia to ostre ustawienie obrazu na średnicy przedmiotu mierzonego. Ostro widoczne krawędzie tak ustawionego przedmiotu znajdują się wtedy dokładnie w osi kłów. Po ustawieniu ostrości obrazu należy, obracając pierścień radełkowany oświetlacza, dobrać taką średnicę przysłony irysowej, aby krawędzie przedmiotu były wyraźnie widoczne. Zalecane średnice przesłony w zależności od średnicy wałka podane są w tablicy 7.1
Tablica 7.1
Średnica wałka mm |
5 |
8 |
10 |
14 |
18 |
25 |
40 |
60 |
Średnica przysłony mm |
15,2 |
13,0 |
12,1 |
10,3 |
9,6 |
8,4 |
7,1 |
6,0 |
b. Ustawienie przedmiotu na stole pomiarowym
Przedmiot mierzony ustawiany na płycie szklanej powinien znajdować się mniej więcej w połowie zakresu przesuwu śrub mikrometrycznych. Przy mierzeniu długości przedmiot należy ustawić tak, aby mierzony odcinek był równoległy do ruchu stołu.
Jeśli przedmiot będzie mierzony w kłach, to oś kłów powinna być równoległa do wzdłużnego przesuwu stołu. To ustawienie wykonuje się przy pomocy wałka kontrolnego po ustawieniu ostrości obrazu ostrza. Środek krzyża w głowicy goniometrycznej należy ustawić na prawy koniec krawędzi wałka, a następnie za pomocą uchwytu 9 przesunąć stół pomiarowy w lewo do oporu. Po zwolnieniu uchwytu, stół pomiarowy będzie się powoli (hamowany przez odpowiednie sprężyny) przemieszczał w prawo wracając na swoje pierwotne położenie. W tym czasie, podczas tego ruchu należy obserwować, patrząc w okular, czy krzyż siatki zmienia swoje położenie w stosunku do tworzącej wałka. Jeśli tak, to przy pomocy pokrętła 8 skorygować położenie stołu poprzez jego obrót i znowu chwytając za uchwyt 9 przesunąć stół w lewo. Czynności te należy powtarzać tak długo, aż patrząc w okular w czasie powrotnego ruchu stołu nie stwierdzi się zmiany położenia krzyża w stosunku do tworzącej wałka.
Przy pomiarze gwintów należy pamiętać o pochyleniu statywu o kąt wzniosu linii śrubowej (pokrętło 10).
7.1.2 Pomiar kąta nachylenia tworzącej metodą pomiaru średnic
Rysunek 7.3
Schemat pomiaru średnic pokazany jest na rys. 7.3. Środek krzyża należy ustawić w punkcie A i dokonać odczytu na bębnie śruby mikrometrycznej ruchu poprzecznego. Następnie dokonać przesuwu przedmiotu śrubą przesuwu poprzecznego tak, aby krzyż znalazł się w punkcie B i ponownie dokonać odczytu. Różnica odczytów będzie średnicą d1. Teraz należy przesunąć przedmiot w kierunku wzdłużnym o długość L za pomocą śruby mikrometrycznej przesuwu wzdłużnego i dokonać pomiaru średnicy d2 podobnie jak poprzednio średnicy d1. Jeśli długość L ma być większa niż 25 mm, trzeba zwiększyć zakres pomiaru, wstawiając płytkę wzorcową między zderzaki stolika i podstawy. Kąt nachylenia tworzącej stożka oblicza się ze wzoru:
Rysunek 7.4 Schemat pomiaru kąta nachylenia tworzącej stożka przy pomocy
głowicy goniometrycznej
Rysunek 7.5 Schemat pomiaru stożka o małej zbieżności
Rysunek 7.6 Schemat pomiaru stożka o dużej zbieżności