POMIARY KĄTÓW I STOŻKÓW ZEWNĘTRZNYCH

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie i praktyczne wykorzystanie metod po­miaru kąta płaskiego oraz ocena dokładności pomiarów i wykonania w opar­ciu o normy.

.Wstęp

Pomiary kątów zewnętrznych można wykonywać w oparciu o podsta­wowe metody pomiarowe znane z pomiarów długości tj.:

- metoda bezpośrednia przy wykorzystaniu uniwersalnych narzędzi pomiarowych do pomiaru kąta (kątomierz uniwersalny, kątomierz optyczny),

v metoda bezpośrednia z odczytem różnicowym przy pomocy takich l narzędzi jak kątomierz poziomicowy z mikroskopem (poziomica ! optyczna), głowica podziałowa optyczna (podzielnica optyczna), i optyczny stół podziałowy,

t - metoda pośrednia przy pomocy liniału sinusowego, wałeczków pomiarowych dla kątów (pochyleń, zbieżności) zewnętrznych itp.

Pomiary kątów metodą bezpośrednią

l Zasadę pomiaru kąta przy pomocy kątomierzy uniwersalnych przedstawiono na rys. 4.1 i rys. 4.2. Zakresy pomiarowe oraz uzyskiwana dokładność dla kątomierza uniwersalnego i optycznego jest taka sama tzn. odpowiednio O - 360° i ± 5'. Zasada pomiaru jest prosta i nie wymaga komentarzy.

Należy pamiętać jednak aby podczas pomiaru przed zablokowaniem położenia kątowego ramienia ruchomego kątomierza sprawdzić prawidło­wość przylegania ramion kątomierza do powierzchni mierzonego kąta.

Rys. 4.1. Pomiar kąta płytki przy pomocy kątomierza uniwersalnego

z noniuszem (a) noniusz kątomierza (b):

l - tarcza z podziałką kątową a₀ =l°,

2- ramię ruchome,

3- ramię stałe,

4- mierzony przedmiot,

5- zacisk blokujący przesuw ramienia ruchomego,

6- zacisk blokujący obrót ramienia ruchomego,

7. noniusz kątowy Δ_n = ± 5'; γ = 2,

8. poprzeczka ramienia stałego.

Rys. 4.2. Pomiar kąta przy pomocy kątomierza uniwersalnego z odczytem optycznym (a) oraz obraz podziałki w okularze odczytowym (b)

Pomiary kątów metodą bezpośrednią z odczytem różnicowym przy pomocy poziomicy optycznej

Zasadę pomiaru kąta przy pomocy poziomicy optycznej przedstawiono na rys.4.3.

Przebieg pomiaru kąta należy przeprowadzić w następujący sposób:

- ustawić poziomicę na płycie pomiarowej i obracając tarczą 3 dopro­wadzić do ustawienia pęcherzyka wskaźnika 4 pomiędzy dwoma wskazami,

- dokonać odczytu kąta y pochylenia płyty pomiarowej w okularze 8,

- ustawić mierzony przedmiot na płycie pomiarowej i dokonać pomia­ru wg rys.4.3 kąta (3 powtarzając czynności wykonywane przy pomia­rze kąta pochylenia płyty.

l Przed przystąpieniem do tego pomiaru wstępnie ustawić na podziałce | zewnętrznej poziomicy wartość kąta uzyskaną z pomiaru kątomierzem uniwersalnym.

- wynikiem pomiaru kąta a będzie różnica:

Uwaga! Przy odczytywaniu wskazań przyrządu należy uwzględnić znak.

Pomiary wielkości kątowych metodami pośrednimi (pomiary pochylenia i zbieżności)

Pomiar kąta przy pomocy liniału sinusowego

l Zasadę pomiaru kąta przy pomocy liniału sinusowego przedstawiono na irys. 4.4.

• Pomiar polega na takim dobraniu wysokości stosu płytek h aby różni­ła wskazań W] - w-, czujnika wynosiła zero. Wartość mierzonego kąta oblicza się z zależności:

W przypadku gdy w₁ - w₂ ≠ O należy obliczyć poprawkę c wysokości stosu płytek z proporcji przedstawionych na rys. 4.5

Rys.4.3. Pomiar kąta przy pomocy poziomicy optycznej (a) oraz obraz podziałki z noniuszem w okularze odczytowym (b)

1 - podstawa pomiarowa (ramię ruchome),

2 - korpus poziomicy,

3 - podziałka zewnętrzna (wstępne ustawienie wartości mierzonego kąta),

4 - poziomica podłużna,

5 - poziomica poprzeczna (nie występuje we wszystkich wykonaniach),

6 - śruba dokładnego ustawienia kąta,

7 - osłona pokrętła śruby 6,

8 - okular mikroskopu odczytowego,

9 - śruba blokująca,

10 - wskaż podziałki zewnętrznej.

gdzie
∆w = w ₁- w₂

Wartość mierzonego kąta należy wtedy wyznaczyć z zależności:

Metodę tę można stosować do pomiaru kąta zewnętrznego jak i do pomiaru i kąta wewnętrznego.

Rys. 4.4. Pomiar kąta przy pomocy liniału sinusowego:

1- liniał sinusowy,

2 - stos płytek wzorcowych, 3 - czujnik, 4 - statyw czujnika,

5 - mierzony przedmiot, L - rozstaw wałeczków liniału.

Rys. 4.5. Schemat pomocniczy do wyznaczenia poprawki c

Przy obliczaniu poprawki c należy zwrócić uwagę na jej znak algebraiczny tzn. jeżeli wskazanie czujnika przesuwanego od położenia w₁ do w2 maleje (w₁ > w₂ ) to poprawka ma znak minus, gdy w₁ < w₂- poprawka ma znak plus.

Dobór stosu płytek h rozpocząć od wartości wstępnie obliczonej z zleżności:

gdzie: α_w - wynik wstępnego pomiaru kąta α np. kątomierzem uniwersalnym

Pomiar kąta rozwarcia stożka przy pomocy wałeczków pomiarowych i stosów płytek wzorcowych

Zasadę pomiaru kąta rozwarcia stożka tym sposobem przedstawia rys. 4

Rys. 4.6. Pomiar kąta rozwarcia stożka l - wałeczki pomiarowe, 2 - stosy płytek wzorcowych, 3 - mierzony stożek.

Przebieg pomiaru kąta rozwarcia stożka przy pomocy wałeczków pomiarowych

- ustawić mierzony przedmiot na płycie pomiarowej lub stoliku urzą­dzenia pomiarowego (np. długościomierza),

- dobrać dwa jednakowe wałeczki pomiarowe o średnicy ok. 5 mm,

- dokonać pomiaru wymiaru M₁.

Uwaga! W przypadku trudności podejścia końcówek pomiarowych narzędzia dokonać pomiaru wymiaru M ₁ na wysokości h₀ o wartości możliwie najmniejszej. Wysokość h₀ określić przy pomocy dwóch stosów płytek wzorcowych o tej samej war­tości.

- zestawić dwa stosy płytek wzorcowych o wartościach h możliwie największych,

- dokonać pomiaru wymiaru M₂

Zbieżność stożka określić z zależności:

• Pochylenie określić z zależności:

| Pomiaru wymiarów M₁ i M₂ można dokonać bezpośrednio przy pomocy mikrometru lub metodą różnicową przy pomocy passametru lub długościomierza Abbego. W przypadku dokonywania pomiaru passametrem wykonać pomiary M₁ i M₂ przy pomocy suwmiarki lub mikrometru, a uzyskane wyniki potraktować jako wymiary nastawcze dla passametru. Wybór narzędzia do pomiaru wymiarów M₁ i M₂ zależy od wymaganej dokładności pomiaru.

Przebieg ćwiczenia

Przebieg ćwiczenia obejmuje pomiary tego samego kąta przy pomocy narzędzi i metod o różnej dokładności. Wykonanie ćwiczenia należy rozpo­cząć od pomiaru wartości kąta przy pomocy kątomierza uniwersalnego z noniuszem lub z odczytem optycznym. Następnie należy wykonać pomiar kąta przy pomocy poziomicy optycznej. W przypadku uzyskania różnią­cych się wskazań (najczęściej spotykany przypadek z uwagi na zróżnico­waną dokładność urządzeń pomiarowych) należy sprawdzić czy zróżnico­wanie wyników pomiarów zostało spowodowane różną dokładnością na­rzędzi pomiarowych lub metod czy błędami grubymi pomiarów lub nie­sprawnością metrologiczną narzędzi. W przypadku poprawnie wykonanych pomiarów i sprawności metrologicznej użytych narzędzi uzyskane wyniki pomiarów winny spełniać przynajmniej jeden z podanych warunków :

gdzie: W₁ - wynik pomiaru narzędziem o dokładności Δ₁

W₂ - wynik pomiaru narzędziem o dokładności Δ₃ (Δ₁ > Δ₂)

Następnie należy wykonać pomiar przy pomocy liniału sinusowego wyznaczyć dokładność pomiaru Δ₃ i porównać z wynikami uzyskanymi z poziomicy optycznej opisanym wyżej sposobem, przy czym jeżeli Δ₃ speł­nia warunek Δ₃ < Δ₂ to w zależnościach [1)] i [2)] wskaźnik (1) zastępu­je wskaźnikiem (2), a wskaźnik (2) wskaźnikiem (3) jeżeli Δ₃ > Δ₂ to tylko wskaźnik (1) zastępujemy wskaźnikiem (3). W dalszej kolejności należy wykonać pomiar kąta przy pomocy wałeczków, wyznaczyć dokładność po­miaru i przeprowadzić wyżej opisaną analizę porównania wyników z wyni­kami uzyskanymi z pomiarów poziomicą optyczną lub z wynikami uzyska­nymi z liniału sinusowego. Na podstawie najdokładniejszych wyników po­miarów należy określić klasę dokładności wykonania mierzonego kąta oraz jego zbieżność. W tym celu należy posłużyć się tablicami C. l do C.3.

---