chropowatość, odcinek elementarny, odcinek pomiarowy, długość średnia
Chropowatość powierzchni R - nieregularności, dla których odstęp nierówności jest od 5 do 150 razy większy od ich głębokości. Uzależniona od procesu produkcyjnego (obróbka skrawaniem, obróbka plastyczna). Może mieć charakter okresowy lub przypadkowy. Rozpatrywana na powierzchni profilu w przedziałach umownie określanych przez odcinek elementarny.
Odcinek elementarny l - długość linii odniesienia przyjmowana do wyznaczenia nierówności charakteryzujących chropowatość powierzchni.
Odcinek pomiarowy l - długość odcinka, na którym ocenia się wartości parametrów chropowatości. Może zawierać jeden lub więcej odc. elementarnych.
Linia średnia profilu pierwotnego - linia wyznaczona przez dopasowanie nominalnego kształtu do profilu pierwotnego metodą najmniejszych kwadratów
parametry chropowatości w 4 grupach (pionowa, pozioma., złożone i funkcje) bez wzorów tylko nazwy i do której grupy
a). pionowe
Rp — wysokość najwyższego wzniesienia profilu - wysokość najwyższego wzniesienia profilu Zp wewnątrz odcinka elementarnego lr,
Rv — głębokość najniższego wgłębienia profilu — głębokość najniższego wgłębienia profilu Zv wewnątrz odcinka elementarnego lr,
Rz — największa wysokość profilu — suma wysokości najwyższego wzniesienia profilu Zp i głębokości najniższego wgłębienia profilu Zv wewnątrz odcinka elementarnego lr,
Rc — średnia wysokość elementów profilu — średnia wartość wysokości elementów profilu Zt wewnątrz odcinka elementarnego Lr
Rt — całkowita wysokość profilu - suma wysokości najwyższego wzniesienia profilu Zp i głębokości najgłębszego wgłębienia profilu Zv wewnątrz odcinka pomiarowego In.
Ra — średnia arytmetyczna rządnych profilu — średnia arytmetyczna bezwzględnych wartości rzędnych Z(x) wewnątrz odcinka elementarnego Ir
Rq — średnia kwadratowa rzędnych profilu — średnia kwadratowa wartości rzędnych
Z(x) wewnątrz odcinka elementarnego.
Rsk — współczynnik asymetrii profilu - iloraz średniej wartości trzeciej potęgi rzędnych Z(x)
i trzeciej potęgi odpowiedniego parametru Rq wewnątrz odcinka elementarnego.
Rku — współczynnik spłaszczenia profilu — iloraz średniej wartości czwartej potęgi rzędnych Z(x)
i trzeciej potęgi odpowiedniego parametru Rq wewnątrz odcinka elementarnego
b). poziome
Rsm — średnia szerokość elementów profilu — wartość średnia szerokości elementów profilu Xs wewnątrz odcinka elementarnego.
c). mieszane
Raq — średni kwadratowy wznios profilu — wartość średniej kwadratowej miejscowych wzniosów profilu άΖΙάΧ wewnątrz odcinka elementarnego
maszyny współrzędnościowe: typy maszyn (wysięgnikowe, kolumnowe,mostowe,…..) rodzaje głowic (sztywne, przełączające, mierzące)
Istota współrzędnościowej techniki pomiarowej polega na tym, że informacja o postaci i wymiarach poszczególnych elementów mierzonego przedmiotu odbierana jest jako zbiór współrzędnych punktów, które, w pewnym przestrzennym układzie współrzędnych (kartezjańskim, walcowym lub sferycznym), zajmuje środek kulistej końcówki trzpienia pomiarowego stykającego się
z powierzchnią mierzonego przedmiotu (rys. 12. la).
Na podstawie uzyskanej informacji oprogramowanie maszyny pomiarowej wyznacza parametry skojarzonych elementów geometrycznych, np. walca, płaszczyzny czy kuli (rys. 12,lb), a następnie, opierając się na tak opracowanej informacji, wykonuje obliczenia umożliwiające stwierdzenie zgodności wymiarów i odchyłek geometrycznych mierzonego przedmiotu z wymaganiami konstrukcyjnymi zawartymi na rysunku (rys, 12. lc).
Rys. 12.1. Istota współrzędnościowej techniki pomiarowej; a) informacja pomiarowa ma postać współrzędnych środka kulistej końcówki trzpienia pomiarowego, b) oprogramowanie wyznacza skojarzone elementy geometryczne, c) porównanie z wymaganiami zawartymi na rysunku
Maszyny wspornikowe - cechują się małym» zakresami pomiarowymi (do 500 mm). Kształt
i wymiary kolumny określają zakres pomiarowy, szczególnie w krótkiej osi, ponieważ wystająca część przyrządu ze względu na wymaganą sztywność nie może być zbyt długa. W maszynach wspornikowych z ruchomym stołem (rys. 12.12a) stół pomiarowy wykonuje ruch w kierunku osi χ (najdłuższa oś), kolumna w kierunku osi yt , pinola wzdłuż osi z. Buduje się również maszyny wspornikowe z nieruchomym stołem(12.12b).
a).
Rys. 12.12, Schematy kinematyczne maszyn wspornikowych a) z ruchomym stołem, b) z nieruchomym stołem
Maszyny wysięgnikowe - zapewniają łatwe dojście do mierzonego przedmiotu z 3 stron. Ponieważ wysięgnik jest podparty tylko jednostronnie, to przy różnych położeniach, zarówno pionowych, jak
i poziomych wysięgnika, ze względu na różne obciążenia i sztywność, zmieniają się odkształcenia układu. Jeżeli nie zastosuje się korekcji tych odkształceń w układzie pomiarowym, to niepewności pomiaru mogą być znaczne. Maszyny tego typu mają na ogół małe zakresy pomiarowe (3OOV7OO mm), a jeżeli są stosowane do mniej dokładnych pomiarów (np. części z blachy, odlewy lub elementy spawane), to mają znaczne zakresy pomiarowe (nawet do 24 m). Wyróżnia się maszyny wysięgnikowe z ruchomą kolumną (rys. 12.13a), z nieruchomym stołem (rys. 12.13b) oraz z ruchomym stołem (rys. 12.13c),
Rys. 12.13. Schematy kinematyczne maszyn wysięgnikowych, a) z ruchomą kolumną, b} z nieruchomym stołem,
c} z nieruchomym stołem i stołem obrotowym d) z ruchomym stołem
Maszyny portalowe - mają dobrą sztywność i w związku z tym mogą mieć znaczne zakresy pomiarowe (400-^1200 mm), zachowując niską niepewność pomiaru. Wadą ich jest jedynie ograniczony dostęp do przestrzeni roboczej, W tej grupie przyrządów spotyka się trzy odmiany:
z nieruchomym portalem (rys. 12.14a), z ruchomym portalem (rys. 12.14b) oraz z ruchomym portalem w kształcie litery L (rys. 12.14c). Ogólnie, maszyny o budowie portalowej nadają się do pomiaru wyrobów o bardzo zróżnicowanych kształtach i wymiarach.
Rys. 12.14. Schematy kinematyczne maszyn portalowych: a) z nieruchomym portalem, b) z ruchomym portalem,
c) z ruchomym portalem w kształcie litery L
Maszyny mostowe (rys. 12.15) - podobnie jak portalowe cechuje duża sztywność i co za tym idzie wysoka dokładność, nawet przy znacznych zakresach pomiarowych (1500+4000 mm, a nawet do 16 000 mm). W związku z tym są one używane do pomiarów dużych przedmiotów w budowie pojazdów, samolotów, statków i dużych maszyn. Wadą tych maszyn jest ograniczony (przez słupy) dostęp do przestrzeni pomiarowej.
Rys. 12.15. Schemat kinematyczny maszyn mostowych
W maszynach kolumnowych elementy ruchome stanowią stół przemieszczający się w płaszczyźnie poziomej, w kierunkach χ i y oraz pinola przesuwająca się w kierunku pionowym z (rys 12.16). Niektóre rozwiązania maszyn kolumnowych mają wbudowany stół obrotowy umożliwiający pomiary w układzie współrzędnych walcowych. Maszyny kolumnowe cechują się wysoką dokładnością pomiaru oraz łatwością dostępu do przedmiotu mierzonego. Znajdują zastosowanie do pomiarów sprawdzianów, korpusów precyzyjnych wyrobów, narzędzi skrawających, części hydrauliki
i pneumatyki przemysłowej, krzywek i kół zębatych.
Rys, 12.16. Schemat kinematyczny maszyny kolumnowej
Głowice pomiarowe
Głowice stykowe impulsowe - najbardziej rozpowszechnione. W chwili zetknięcia końcówki trzpienia pomiarowego z mierzonym przedmiotem(a ściślej po nieznacznym wychyleniu trzpienia) wygenerowany w głowicy impuls jest wykorzystywany do wydania polecenia odczytania aktualnych współrzędnych z układów pomiarowych i zatrzymania ruchu maszyny. Pomiar odbywa się więc
w warunkach dynamicznych. Najprostsze rozwiązanie głowicy impulsowej to głowica ełektrostykowa mechaniczna (rys. 12.17). Przy zetknięciu końcówki pomiarowej z mierzonym przedmiotem, wskutek otwarcia jednego zestyków, następuje przerwanie obwodu prądowego.
Rys. 12.17. Głowica impulsowa elektrostykowa mechaniczna:
a) schemat konstrukcyjny,
b) schemat układu elektrycznego, S1,S2, S3 —styki
W elektronicznych głowicach impulsowych oprócz styków mechanicznych stosuje się sensory piezoelektryczne. Impuls pomiarowy jest generowany przez sensory piezoelektryczne już przy naciskach rzędu 0,01 N, co niemal całkowicie eliminuje błędy odkształceń sprężystych. Dodatkowy sygnał generowany przez styki mechaniczne wykorzystuje się jedynie (w specjalnym układzie logicznym) dla upewnienia się, że otrzymany impuls nie był przypadkowy (błędny). Niepewność głowic impulsowych zawiera się w granicach 0,2-2 μm. W zależności od budowy czujnika styku, głowice impulsowe umożliwiają doprowadzenie do styku końcówki pomiarowej z mierzonym przedmiotem z pięciu (±x, ±y, -z) lub sześciu (±x, ±y, ±z) kierunków.
Głowice stykowe mierzące stosuje się w najdokładniejszych maszynach pomiarowych (Leitz, Mahr, SIP, Zeiss). Zasadnicze elementy głowicy mierzącej stanowią indukcyjne przetworniki pomiarowe mierzące przemieszczenia jejruchomych elementów (rys. 12.18).
Głowice mierzące umożliwiają, podobnie jak głowice impulsowe, pomiar dynamiczny. Sygnał do odczytania współrzędnych z układów pomiarowych jest wysyłany po osiągnięciu odpowiedniego przemieszczenia trzpienia z położenia początkowego. Współrzędne środka kulistej końcówki trzpienia pomiarowego w chwili jej styku z mierzonym przedmiotem otrzymuje się przez zsumowanie współrzędnych odczytanych z układów pomiarowych maszyny z przemieszczeniami trzpienia pomiarowego zmierzonymi przez głowicę pomiarową. Głowice mierzące umożliwiają również pomiar w warunkach statycznych, tzn. po zatrzymaniu wszystkich ruchów maszyny. Możliwe jest tutaj — podobnie jak w pomiarach dynamicznych — sumowanie wskazań układów pomiarowych maszyny i głowicy. Najlepsze wyniki uzyskuje się jednak po doprowadzeniu do stanu, w którym przy styku końcówki z przedmiotem przetworniki pomiarowe głowicy znajdują się
w położeniu zerowym.
Rys. 12.18. Głowica mierząca —zasada działania: a) trzy układy sprężyn płaskich oraz związane z
nimi przetworniki pomiarowe tworzą kartezjański układ współrzędnych zgodny z układem
maszyny {Leitz, SIP, Zeiss), b) układ dźwigniowy (nie pokazany na rysunku) umożliwia przesuw
oraz wychylenia trzpienia pomiarowego mierzone przez trzy przetworniki pomiarowe i przeliczane
na zmianę współrzędnych x, y, z (Mahr), c) trzy układy sprężyn płaskich w postaci zwartej konstrukcji oraz trzy układy pomiarowe CCD (Renishaw)
Głowice mierzące dają możliwość pomiaru powierzchni krzywoliniowych
przez tzw. skaning. Głowica pomiarowa mierząca, będąc cały czas w stanie aktywnym, przemieszcza się wzdłuż mierzonego zarysu, by — bez przerywania tego ruchu — co jakiś czas przesłać informację
o położeniu końcówki trzpienia pomiarowego. Typowym zastosowaniem skaningu jest pomiar powierzchni krzywoliniowych o złożonych kształtach. W miarę rozwoju konstrukcji głowic mierzących, szczególnie
w rozumieniu szybkości i dokładności pomiaru, technikę skaningu stosuje się coraz częściej w pomiarach typowych elementów geometrycznych, jak płaszczyzna czy okrąg.
Ciekawe rozwiązanie głowicy pomiarowej stanowi głowica o nazwie QMP(Quartz Micro Probe) firmy Zeiss. Do rezonatora kwarcowego drgającego z częstotliwością 30 kHz przymocowany jest trzpień pomiarowy wykonany z włókna szklanego o długości 10 mm i średnicy 0,07 mm i zakończony kulistą końcówką pomiarową o średnicy 0,1 mm. Przy zetknięciu końcówki trzpienia z powierzchnią przedmiotu następuje zaburzenie częstotliwości drgań stanowiące sygnał pomiarowy.
Najbardziej znanym rozwiązaniem głowicy bezstykowej jest głowica laserowa pracująca na zasadzie triangulacyjnej. Głowice bezstykowe stosuje się głównie do pomiarów przedmiotów płaskich lub odkształcalnych, ale również w pomiarach zarysów krzywoliniowych, zarówno w technice pomiarów punktowych, jak i skaningu.
ogólna strategia pomiarów na maszynach współrzędnościowych
Strategia pomiaru w szerokim rozumieniu obejmuje:
— wybór maszyny pomiarowej.
— określenie ustawienia (ustalenia i zamocowania) przedmiotu do pomiaru,
— zaprojektowanie i zbudowanie uchwytu,
— określenie szczegółowej interpretacji wymagań dokładnościowych podanych na rysunku i podjęcie decyzji o ewentualnym zastosowaniu pomiarów uproszczonych,
— wybór rodzajów skojarzonych elementów geometrycznych, kryteriów dopasowania i strategii próbkowania
— wybór układu (układów) trzpieni pomiarowych,
— określenie szczegółowego przebiegu pomiaru,
— określenie sposobu opracowania wyników pomiaru,
— ocena niepewności pomiaru (dla ważniejszych charakterystyk).
Przy wyborze maszyny pomiarowej należy kierować się nie tylko zakresem pomiarowym i dokładnością, ale również łatwością programowania pomiaru i czasem trwania pomiaru. Można wskazać przykłady zadań pomiarowych, w których pomiar maszyną ręczną (np, ramieniem pomiarowym) trwa znacznie krócej niż pomiar maszyną CNC.
Przedmiot powinien być tak ustalony i zamocowany, by był możliwy dostęp do wszystkich wymaganych powierzchni, tzn. zarówno do baz pomiarowych, jak i elementów mierzonych. Przy bardziej złożonych kształtach przedmiotów; taką możliwość daje zamocowanie przedmiotu w uchwycie w znacznej odległości od stołu pomiarowego. Można w tym celu wykonywać specjalnej oprzyrządowanie albo korzystać z zestawów do budowy uchwytów składanych. Zamocowanie przedmiotu powinno być pewne, ale nie może powodować odkształceń. Nie dotyczy to części niesztywnych (np. wykonanych z blachy lub tworzyw sztucznych) które często wymagają usztywnienia w uchwycie o dokładnie wykonanych elementach bazowych.
Przy wyborze układu trzpieni pomiarowych trzeba mieć na uwadze, że stosowanie długich trzpieni pomiarowych i ciężkich konfiguracji to zmniejszanie dokładności pomiaru, a ponadto ograniczanie przestrzeni roboczej maszyny. Jeżeli do pomiaru jednego przedmiotu używa się więcej niż jednego układu, konieczna będzie zamiana układu w czasie pomiaru. W przypadku maszyn CNC możliwe jest zastosowanie magazynu i automatyczna zamiana układów w cyklu pomiarowym.
Odpowiedź na pytanie o rodzaj skojarzonych elementów geometrycznych wymaga dobrego rozumienia intencji konstruktora lub technologa. Dla przykładu, walcowy otwór można mierzyć jako walec albo jako okrąg (względnie kilka okręgów). W przypadku pomiaru otworu jako walca uzyskuje się dobrą
informację o kierunku jego osi i średnią wartość jego średnicy, natomiast tracona jest informacja
o charakterze odchyłek kształtu. Ta z kolei jest do uzyskania, jeżeli otwór zostanie zmierzony w kilku przekrojach jako okręgi.
Wybór kryterium dopasowania wynika z roli danego elementu geometrycznego w zadaniu pomiarowym. Na przykład dla płaszczyzny stanowiącej bazę prawidłowe będzie wyznaczenie płaszczyzny przylegającej, zaś w celu wyznaczenia osi wałka lub otworu odpowiednie będą okręgi średnie.
Strategia próbkowania obejmuje liczbę i rozmieszczenie punktów pomiarowych. Zwykle punkty pomiarowe powinny być rozmieszczone równomiernie na mierzonym elemencie i ich liczba powinna być wyraźnie większa od teoretycznie minimalnej. Należy stosować nadmiar punktów pomiarowych również wtedy, gdy odchyłka kształtu nie jest celem pomiaru; duża wartość odchyłki kształtu jest wówczas sygnałem
o wystąpieniu błędu nadmiernego, Przy pomiarach odchyłek kształtu liczba punktów pomiarowych powinna być znaczna, bowiem w przeciwnym razie wyznaczona wartość odchyłki kształtu jest zaniżona.
Wyszukiwarka