KIERUNEK Mechatronika

Realizowany w ramach projektu „Politechnika XXI wieku” współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

ĆWICZENIE NR 7

Pomiary i ocena parametrów gwintów metrycznych z wymaganiami norm

Projekt Politechnika XXI wieku współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego;

Nr umowy UDA-POKL.04.01.01-00-121/09

Pomiary i ocena parametrów gwintów metrycznych z wymaganiami norm

Przeprowadzenie oceny zgodności wykonania gwintu z wymaganiami norm należy rozpocząć od ustalenia klasy tolerancji, w której został wykonany dany gwint oraz rodzaju pasowania, jakie będzie tworzył w złożeniu śruba-nakrętka. Klasa i rodzaj pasowania gwintu są zawarte w pełnym oznaczeniu połączenia gwintowego (p. pkt. 3.2.) [1].

Oznaczenie połączenia gwintowego umożliwia odczytanie z norm następujących parametrów: wartości nominalnej średnicy podziałowej d₂ (tabl.3.1), wartości tolerancji średnicy podziałowej T_d2 (tabl.3.2.), wartości odchyłki podstawowej es (tabl.3.3) [1].

Przebieg ćwiczenia

Oceny zgodności wykonania gwintu z wymaganiami norm można dokonać na podstawie wyniku pomiaru średnicy podziałowej d₂. Z uwagi na występujące błędy technologiczne podziałki p i kąta zarysu 2α i ich wpływ na wartość średnicy podziałowej ocenę gwintu należy odnieść do skorygowanej wartość tolerancji średnicy podziałowej w celu wyeliminowania tych błędów na wynik oceny. W tym celu należy wykonać pomiary podziałki p gwintu oraz kąta zbocza α.

Pomiary podziałki p gwintu wykonuje się dla wyznaczenia poprawki t₁ niezbędnej do skorygowania nominalnej wartości tolerancji średnicy podziałowej przy ocenie klasy dokładności gwintu (szeregu tolerancji).

Pomiar należy wykonać na mikroskopie warsztatowym lub uniwersalnym z użyciem nożyków pomiarowych lub bez nożyków. W przypadkach, dla których jest wymagana duża dokładność pomiaru należy używać mikroskopu uniwersalnego, a pomiar wykonywać z użyciem nożyków pomiarowych rys.1. Wykonując pomiar podziałki bez nożyków pomiarowych należy pamiętać o odchylaniu tubusu mikroskopu od pionu o wartość kąta wzniosu linii śrubowej ± γ na średnicy podziałowej w celu uzyskania lepszej ostrości zarysu obrazu mierzonego gwintu. Wartość kąta odchylenia tubusu można wyznaczyć z zależności (3.11) [1].

Rys.1. Pomiar podziałki gwintu na mikroskopie warsztatowym lub uniwersalnym

bez nożyków pomiarowych

Pomiar kąta zarysu gwintu wykonuje się między innymi w celu wyznaczenia poprawki t₂ niezbędnej do skorygowania wartości średnicy podziałowej przy ocenie klasy dokładności gwintu (szeregu tolerancji). Pomiar przeprowadza się na mikroskopie warsztatowym lub uniwersalnym z zastosowaniem nożyków pomiarowych lub bez nożyków. Zasadę pomiaru kąta zarysu przedstawiono na rys.2.

1. Przebieg pomiaru podziałki:

- Ustawić na mikroskopie mierzony gwint, ostrości obrazu, a następnie doprowadzić środkową kreskę siatki pomiarowej okularu do pokrycia ze zboczem zarysu gwintu (lub odpowiednią kresę boczną siatki pomiarowej z rysą na nożyku) rys.1 tak, aby środek krzyża siatki pomiarowej okularu znajdował się w połowie długości zbocza zarysu gwintu ustaw.1(0) rys.1

- dokonać odczytu wskazania w₁ przesuwu wzdłużnego stolika mikroskopu,

- przesunąć stolik pomiarowy mikroskopu przy pomocy przesuwu wzdłużnego, tak aby środkowa kresa siatki pomiarowej okularu pokryła się z następnym zboczem zarysu gwintu (lub odpowiednia kresa siatki pomiarowej okularu z rysą na nożyku stykającym się z drugim zboczem zarysu gwintu) ustaw. 2 rys.1. Podczas wykonywania tej czynności zwracać uwagę aby nie wystąpiło przemieszczenie poprzeczne stolika,

- dokonać odczytu wskazania w₂ przesuwu wzdłużnego stolika mikroskopu,

• obliczyć cząstkowy wynik pomiaru podziałki p^׳ jako różnicę wskazań

(1)

- w celu zredukowania błędu pomiaru spowodowanego nie równoległością osi gwintu z kierunkiem pomiaru (osią przesuwu wzdłużnego) należy powtórzyć w/w czynności dla ustaw. 3(0) i ustaw. 4 rys.1,

• obliczyć drugi cząstkowy wynik pomiaru podziałki p^" gwintu jako różnicę wskazań

(2)

• wyznaczyć wartość podziałki p mierzonego gwintu ze wzoru

(3)

• powtórzyć wyżej opisaną procedurę zmieniając miejsce pomiaru na długości gwintu i jego położenie kątowe.

2. Przebieg pomiaru kata zarysu:

• Ustawić na mikroskopie mierzony gwint, ostrości obrazu, a następnie doprowadzić punkt przecięcia kres siatki pomiarowej okularu do pokrycia ze zboczem zarysu gwintu (lub odpowiedniej kresy bocznej siatki pomiarowej z rysą na nożyku rys.3.7. [1]) tak, aby środek krzyża siatki pomiarowej okularu znajdował się w połowie długości zbocza zarysu gwintu ustaw.1(0),

• obracając siatką pomiarową okularu doprowadzić do pokrycia ze zboczem zarysu gwintu środkowej kresy siatki okularu (dla pomiaru bez nożyków) lub jednej z bocznych kres siatki pomiarowej okularu z rysą na nożyku (dla pomiaru z użyciem nożyków pomiarowych) ustaw.1(0) rys.2,

- dokonać odczytu wskazania α₁₍₀₎ dla ustaw.1(0), korzystając z dodatkowego okularu służącego do odczytu położenia kątowego siatki pomiarowej okularu pomiarowego,

Rys. 2. Zasada pomiaru kąta zarysu gwintu na mikroskopie

- powtórzyć w/w czynności dla ustaw.2 rys.2,

• wyznaczyć wartość kąta rozwarcia α_w zboczy gwintu ze wzoru

(4)

• powtórzyć w/w czynności dla ustaw.3(0) i ustaw.4 rys.2,

• wyznaczyć wartość kąta zarysu α_z gwintu ze wzoru

(5)

• jako wynik pomiaru przyjąć wartość kąta α równą

(6)

Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów wyznaczyć wartości poprawek t₁ i t₂ korzystając ze wzorów:

μm (7)

μm (8)

W celu uzyskania wartości w/w poprawek w μm, należy do wzorów służących do ich obliczenia, podstawić wartość podziałki p lub Δp w mm a wartość Δα =α - 30⁰ w minutach.

gdzie: α_z - kąt zarysu gwintu zmierzony,

p_z / p_N - podziałka gwintu zmierzona / nominalna w ၛmmၝ,

Δα - podstawić do wzoru w [ minuty].

3. Wyznaczyć skorygowane wartości graniczne średnicy podziałowej T_d2 korzystając z następujących zależności [1]:

- wartość dolnej odchyłki ei (dla śruby) będzie równa

(9)

- górna wartość graniczna d_2B średnicy podziałowej gwintu będzie równa

(10)

- dolna wartość graniczna d_2A średnicy podziałowej gwintu będzie równa

(11)

4. Wykonać pomiary średnicy podziałowej powtarzając je co najmniej trzykrotnie dla gwintów o normalnej długości i odpowiednio więcej dla gwintów o większej długości. Zasadę pomiaru średnicy podziałowej gwintu przedstawiono na rys.3. Pomiar średnicy podziałowej przy pomocy mikroskopu powinien mieć następujący przebieg:

- po ustawieniu mikroskopu, mierzonego gwintu i ostrości obrazu, należy doprowadzić środkową kreskę siatki pomiarowej okularu do pokrycia ze zboczem zarysu gwintu (lub odpowiednią kresę boczną siatki pomiarowej okularu z rysą na nożyku pomiarowym) rys.3 tak, aby środek krzyża siatki pomiarowej okularu znajdował się w połowie długości zbocza zarysu gwintu ustaw.1(0) rys.3.

Rys.3. Zasada pomiaru średnicy podziałowej gwintu na mikroskopie

- dokonać odczytu wskazania w₁ przesuwu poprzecznego stolika mikroskopu,

- następnie należy przesunąć stolik pomiarowy mikroskopu przy pomocy przesuwu poprzecznego tak, aby środkowa kresa siatki pomiarowej okularu pokryła się z przeciwległym zboczem zarysu gwintu (lub odpowiednia kresa siatki z rysą na nożyku) ustaw.2 rys.3. Podczas wykonywania tej czynności zwracać uwagę aby nie wystąpiło przemieszczenie wzdłużne stolika mikroskopu,

- dokonać odczytu wskazania w₂ przesuwu poprzecznego stolika,

• obliczyć cząstkowy wynik pomiaru średnicy podziałowej jako różnicę wskazań

(12)

- w celu zredukowania błędu spowodowanego nie równoległością osi gwintu do kierunku przesuwu wzdłużnego, powtórzyć w/w czynności dla ustaw.3(0) i ustaw.4 rys. 3,

• obliczyć drugi cząstkowy wynik pomiaru średnicy podziałowej różnicę wskazań

(13)

• obliczyć wartość średnicy podziałowej mierzonego gwintu ze wzoru

(14)

• powtórzyć wyżej opisaną procedurę zmieniając miejsce pomiaru na długości gwintu i jego położenie kątowe.

5. Po wykonaniu pomiarów średnicy podziałowej należy:

• wyznaczyć wartość średnią z uzyskanych wyników pomiarów,

(15)

- wyznaczyć wartość niepewności pomiarowej,

(16)

• sprawdzić, czy uzyskany wynik pomiaru średnicy podziałowej d₂ gwintu spełnia warunki

(17)

(18)

Jeżeli są spełnione w/w warunki można uznać, że mierzony gwint odpowiada wymogom norm.

Zalecana literatura

Podstawowa:

1. Kujan K.: Technika i systemy pomiarowe w budowie maszyn laboratorium. WPL, (2004).

Uzupełniająca:

2. Jakubiec W. Malinowski J.: Metrologia wielkości geometrycznych. WNT 1993, 1999.

1

Ustaw.4

d₂

Ustaw.1(0)

Ustaw.3(0)

Ustaw.2

Kierunek osi pomiaru

Oś mierzonego gwintu

p₁

p₂

Ustaw.4

Ustaw.1(0)

Ustaw.3(0)

Ustaw.2

Kierunek osi pomiaru

Oś mierzonego gwintu

α₃₍₀₎

α₄

α₁₍₀₎

α₂

Kierunek osi pomiaru

Ustaw.4

d₂

d₂₂

d₂₁

Ustaw.1(0)

Ustaw.3(0)

Ustaw.2

Kierunek wymiaru d₂

Kierunek osi ustawienia

Oś mierzonego gwintu

---