PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA

W PILE

Instytut Politechniczny

LABORATORIUM METROLOGII

Sprawozdanie nr 2

TEMAT: POMIARY WYMIARÓW WEWNĘTRZNYCH.

Imię i nazwisko: Zbigniew Bielej

Rok studiów: II

Specjalność: BiEM

Piła 2004

I. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest:

• zapoznanie się z prostymi przyrządami pomiarowymi takimi jak suwmiarka, mikrometr, średnicówka,

• zapoznanie się z techniką posługiwania się przyrządami suwmiarkowymi i mikrometrycznymi podczas pomiarów wymiarów wewnętrznych,

• wyrobienie umiejętności doboru narzędzi do zmierzenia określonego wymiaru,

• zapoznanie się z zasadami użytkowania, przechowywania i konserwacji narzędzi pomiarowych oraz stosowania ich zgodnie z przepisami BHP

II. Wyposażenie stanowiska pomiarowego:

1. Elementy mierzone:

• Zestaw trzech tulei aluminiowych,

2. Przyrządy pomiarowe:

• suwmiarka zwykła z noniuszem 0,1mm,

• suwmiarka zwykła z noniuszem 0,05mm,

• suwmiarka zwykła z noniuszem 0,02mm.

• mikrometr wewnętrzny szczękowy o dokładności pomiaru 0,01mm,

• wysokościomierz elektroniczny o dokładności pomiaru 0,001mm,

• średnicówka czujnikowa dwupunktowa,

• średnicówka mikrometryczna trzystykowa,

• mikroskop warsztatowy do pomiaru średnicy otworu metodą bezstykową,

III. Wiadomości teoretyczne dotyczące urządzeń pomiarowych.

1. Przyrządy suwmiarkowe:

Przyrządy suwmiarkowe należą do najczęściej stosowanych przyrządów warsztatowych. Wynika to z prostej budowy oraz z tego, że bezpośredni pomiar długości przy użyciu suwmiarki jest prosty, szybki i wygodny. W suwmiarkach, przez zastosowanie dwóch szczęk pomiarowych (na prowadnicy połączonej ze szczęką stała jest nacięty wzorzec kreskowy, a na szczęce ruchomej jest nacięta dodatkowa podziałka zwana noniuszem), uzyskano łatwość odczytania długości danego elementu z dokładnością zależną od rodzaju noniusza np.: 0,1mm; 0,05mm; 0,02mm. Specjalne ukształtowanie szczęk (po obu stronach prowadnicy z wzorcem kreskowym) umożliwia mierzenie wymiarów wewnętrznych, zewnętrznych i mieszanych.

Suwmiarka uniwersalna

Składa się z prowadnicy stalowej z podziałką milimetrową, zakończonej dwiema szczękami nieruchomymi. Po prowadnicy przesuwa się suwak mający dwie szczęki przesuwne (krótszą - górną i dłuższą - dolną), odpowiadające szczękom stałym. Na suwaku znajduje się specjalna podziałka nazywana noniuszem. Suwak jest wyposażony w dźwignię zacisku, za pomocą której ustala się położenie suwaka. Suwmiarka warsztatowa wyposażona jest w wysuwkę głębokościomierza do pomiaru głębokości. Pomiaru suwmiarką dokonuje się następująco: suwak odsuwamy w prawo i między rozsunięte szczęki wkładamy mierzony przedmiot, następnie dosuwamy suwak tak, aby płaszczyzny stykowe szczęk zetknęły się z krawędzią przedmiotu. Teraz odczytujemy ile całych działek prowadnicy odcina zerowa kreska noniusza, co odpowiada mierzonemu wymiarowi w milimetrach. Następnie odczytujemy, która kreska noniusza znajduje się na przedłużeniu kreski podziałki prowadnicy (kreska noniusza wskazuje dziesiąte części milimetra).

Suwmiarka uniwersalna

Mikrometr wewnętrzny.

Mikrometr wewnętrzny jest stosowany do pomiaru średnic otworów, wgłębień i szerokości rowków. Odczytywanie wyników i sposób pomiaru są identyczne jak w mikrometrze zewnętrznym. Mikrometry wewnętrzne są budowane w zakresach pomiarowych: 5 - 30 mm i 30 55.

Mikrometr składa się z kabłąka, którego jeden koniec zakończony jest kowadełkiem, a drugi nieruchomą tuleją z podziałką wzdłużną i obrotowym bębnem, z podziałką poprzeczną. Oprócz tego mikrometr jest wyposażony we wrzeciono, zacisk ustalający oraz pokrętło sprzęgła ciernego. Wrzeciono ma nacięty gwint o skoku 0,5 mm i jest wkręcone w nakrętkę zamocowaną wewnątrz nieruchomej tulei z podziałką wzdłużną. Obracając bęben wysuwamy lub cofamy wrzeciono. Sprzęgło cierne z pokrętłem służy do tego, aby dokonać właściwego pomiaru i uniknąć uszkodzenia gwintu przez zbyt mocne dociśnięcie czoła wrzeciona do powierzchni mierzonego przedmiotu. Obracając pokrętłem sprzęgła ciernego, obracamy wrzeciono do chwili zetknięcia go z mierzonym przedmiotem lub kowadełkiem, po czym sprzęgło ślizga się i nie przesuwa wrzeciona. Położenie wrzeciona ustalamy za pomocą nacisku. Nieruchoma tuleja z podziałką wyposażona jest w kreskę wskaźnikową wzdłużną, na którą jest naniesiona podziałka milimetrowa. Pod kreską wskaźnikową są naniesione kreski, które dzielą na połowy podziałkę milimetrową (górną). Na powierzchni bębna jest nacięta podziałka obrotowa poprzeczna dzieląca obwód bębna na 50 równych części. Skok gwintu wrzeciona (inaczej śruby mikrometrycznej) wynosi 0,5 mm. Pełen obrót bębna powoduje przesunięcie wrzeciona o 0,5 mm. Obrócenie więc bębna o jedną działkę podziałki poprzecznej powoduje przesunięcie wrzeciona o 0,01 mm. Wartość mierzonej wielkości określa się najpierw odczytując na podziałce wzdłużnej liczbę pełnych milimetrów i połówek milimetrów odsłoniętych przez brzeg bębna, a następnie odczytujemy setne części milimetra na podziałce bębna patrząc, która działka na obwodzie bębna odpowiada wzdłużnej kresce wskaźnikowej tulei. Mikrometry są wykonywane w różnych wielkościach o zakresach pomiarowych 0 - 25 mm, 25 50 mm, 50 - 75 mm i tak dalej co 25 mm do 1000 mm. Duże mikrometry wykonuje się z czterema wymiennymi kowadełkami o długościach stopniowanych co 25 mm, dzięki czemu jeden mikrometr pokrywa zakres pomiarowy 100 mm (np. od 600 do 700 mm). Rozróżniamy trzy klasy dokładności mikrometrów: 0, I i II. Dopuszczalne błędy pomiarów w zależności od klasy dokładności mikrometru i zakresu pomiarowego wynoszą ±2 - ±40 mm.

Czujnik zegarowy wykorzystany do pomiaru średnicy otworu.

  Czujnik zegarowy - to przyrząd mierniczy o przekładni zwiększającej typu mechanicznego, którą jest najczęściej przekładnia kół zębatych. Nazwę swą czujniki zegarowe otrzymały z powodu zewnętrznego podobieństwa do zegarów.

  Czujniki zegarowe mogą mieć różne zastosowanie zależne od tego, w jakim przyrządzie są zamocowane, np: gdy czujnik jest zamocowany na podstawie pionowej z przegubowym ramieniem, może być między innym użyty do sprawdzania współosiowości przedmiotów.

Jeżeli czujnik zegarowy zamocowuje się na specjalnej podstawie pionowej ze stolikiem i ramieniem stałym o wysięgu, to nadaje się on dobrze do mierzenia odchyłek od wartości nominalnej zewnętrznych wymiarów przedmiotów.

Mocując czujnik zegarowy w trzonku średnicówki czujnikowej, można mierzyć odchyłki od wartości nominalnej wewnętrznych wymiarów przedmiotów.

Jak wynika z kilku przytoczonych przykładów, czujnik zegarowy jest przyrządem mierniczym o dużych możliwościach wykorzystania, a ponieważ jego uniwersalność jest połączona z dużą dokładnością mierzenia (1 działka elementarna wynosi 0,01 mm, a w niektórych odmianach 0,001 mm), jest bardzo rozpowszechniony, jako jeden z najdokładniejszych warsztatowych przyrządów mierniczych.

Posługiwanie się czujnikiem jest bardzo proste. Należy pamiętać o tym, że nieostrożne obchodzenie się z nim, bezcelowe szybki przesuwanie trzpienia mierniczego w górę i w dół, zanieczyszczenie mechanizmu zegarowego pyłem szybko powodują zmniejszenie dokładności wskazań czujnika. Ślizgające się po sobie powierzchnie ścierają się, a zanieczyszczenia powodują zmianę nacisku mierniczego i utrudniają przesuwanie się trzpienia mierniczego.

Średnicówki czujnikowe.

Podobnie jak Średnicówki mikrometryczne, średnicówki czujnikowe mogą być dwu i trzystykowe. Zaletą średnicówek dwustykowych jest możność ustawienia przyrządu na wskazanie zerowe bez dodatkowego przyrządu, lecz jedynie przy użyciu płytek wzorcowych. Wadą jest możliwość, nieprawidłowego ustawienia głowicy pomiarowej w osi mierzonego otworu. Wadę tę można usunąć lub zmniejszyć przez szukanie wymiaru minimalnego obracając przyrząd w płaszczyźnie przechodzącej przez oś.

Na rys. 6. przedstawiono dwustykową średnicówkę czujnikową z ramionami rozprężnymi. Ten typ średnicówki stosuje się do pomiaru otworów o średnicy do 20 mm. W korpusie 1 (którego zakończenia w kształcie kulek są rozcięte) umieszczono trzpień stożkowy rozpychający 2, z którym styka się końcówka 3 czujnika zegarowego 4. Pomiędzy trzpieniem 2 i końcówką występuje naprężenie wstępne wywołane sprężyną dociskową czujnika.

Średnicówka mikrometryczna trzystykowa

Przyrządy dające trzypunktowy styk z powierzchnią otworu odznaczają się mniejszymi błędami ustawienia, mają większe zakresy pomiarowe, natomiast dają mniejszą dokład­ność pomiaru, jeśli jak to bywa w praktyce stosowane są w nich nie czujnikowe, a mikrometryczne urządzenia do odczytywania wskazań. Obracanie bębnem mikrometrycznym średnicówki powoduje przesuwa­nie się trzpienia stożkowego, który rozsuwa na boki trzy płytki pomiarowe, aż do zetknięcia ze ściankami mierzonego otworu. Otwory wieksze w granicach od 30÷200 mm mierzy się średnicówkami mikrometrycznymi stałymi, a otwory w granicach 75÷1075mm średnicówka.

Błędy nieprawidłowego ustawienia przyrządu można zmniejszyć przez wyszukiwanie wymiaru najmniejszego (wymiaru leżącego w płaszczyźnie przechodzącej przez oś otworu) i wymiaru największego (wymiaru leżącego w płaszczyźnie prostopadłej do osi otworu). Na rys. 4 i 5 przedstawiono dwa typy tych średnicówek. Wartość mierzonej średnicy jest odczytywa­na bezpośrednio z podziałki głowicy mikrometrycznej. Przed przystąpieniem do pomiaru ustala się poprawkę wskazania średnicówki w otworze pierścienia wzorcowego. W pierś­cienie te wytwórca wyposaża każdy komplet średnicówek.

Mikroskop warsztatowy

Mikroskop narzędziowy ; mikroskop pomiarowy do małych narzędzi , szczególnie dobrze nadający się do mierzenia niewielkich , płaskich i cienkich przedmiotów , które umieszcza się na płycie stolika przedmiotowego. Przedmioty mające nakiełki zamocowuje się do pomiaru w kłach specjalnego uchwytu . Mikroskopy warsztatowe wykonywane są w dwu odmianach : jako tak zwane małe , bez obrotowego stolika przedmiotowego, i duże , z obrotowym stolikiem przedmiotowym . Mikroskopy warsztatowe są mniejsze i mniej dokładne od uniwersalnych . Zakres pomiarowy mikroskopów warsztatowych wynosi ; w małych 25x75 mm , w dużych 50x 150 mm ; obszar pomiarowy podziałki liniowej 25 mm , podziałki kątowej 360 ° . Wartość działki elementarnej : mały mikroskop warsztatowy 0,01 mm , duży mikroskop warsztatowy 0,005 mm , dla kątów 1'

Do wyposażenia zasadniczego mikroskopu należy:

- Stolik kłowy

Służy do mierzenia przedmiotów posiadających kły i nakiełki (stożkowe wgłębienia na

osi czół przedmiotów o kształcie cylindrycznym) oraz krótkich przedmiotów bez

nakiełków. Mocuje się go na stoliku obrotowym za pomocą specjalnych wkrętów,

których końce wsuwa się do kanałów teowych stolika obrotowego. Stolik kłowy

powinien być tak ustawiony na mikroskopie, aby oś kłów była równoległa do przesuwu

wzdłużnego stolika mikroskopu. Do tego celu służy wałek ustawczy.

- Podstawki pryzmatyczne.

Służą one do ustawiania na mikroskopie długich przedmiotów cylindrycznych

Przedmioty mierzone muszą mieć jednakowe średnice w miejscach, gdzie spoczywają na

pryzmach.

- Listwa mocująca.

Listwa mocująca jest wyposażona w łapki mocujące. Sama listwa mocowana jest do

stolika obrotowego, natomiast łapki służą do mocowania przedmiotów płaskich o różnej

wielkości na stole obrotowym.

- Płytki wzorcowe.

Mikroskop wyposażony jest w komplet płytek wzorcowych o długościach 25, 50 i 75mm.

Płytki umożliwiają pomiar w całym zakresie przesuwu stolika.

- Oświetlacz do obserwacji w świetle odbitym.

Kadłub oświetlacza jest wykonany z materiału izolacyjnego i ma kształt wieńca na

którego obwodzie są 4 żarówki połączone równolegle. U góry wieńca znajdują się łapki

umożliwiające zamocowanie oświetlacza na dolnej części obiektywu mikroskopu.

Żarówki oświetlające zasilane są prądem o napięciu 6V. W skład wyposażenia

zasadniczego wchodzi transformator umożliwiający zasilanie oświetlacza z sieci.

- Oświetlacz głowicy goniometrycznej

W przypadku niedostatecznego oświetlenia dziennego do oświetlania skali na kręgu w głowicy goniometrycznej służy specjalny podwieszany na zewnątrz tubusu mikroskopu oświetlacz. Oświetlacz składa się z małego kadłuba do którego wkręcana jest żarówka 6V. Oświetlacz ten podłącza się przez transformator.

IV. Zadania do wykonania:

Zadanie 1.

Wykonać pomiar średnicy trzech otworów tulei przy użyciu suwmiarki o dokładności noniusza 0,1mm; 0,02mm; 0,05mm, wyniki zapisać w tabeli nr.1.

Zadanie 2.

Wykonać pomiaru średnicy tych samych otworów tulei przy użyciu mikrometru szczękowego o dokładności 0,01mm i wysokościomierza elektronicznego o dokładności 0,01mm. Wyniki pomiarów wpisać do tabeli nr 2.

Zadanie 3.

Wykonać pomiaru średnic trzech otworów o różnych średnicach przy użyciu średnicówki mikrometrycznej trzystykowej o dokładności pomiaru 0,005mm. Wyniki pomiarów należy wpisać do tabeli nr 4 w karcie pomiarowej.

Zadanie 4.

Wykonać pomiar średnicy trzech otworów przy użyciu średnicówki czujnikowej dwupunktowej. Wyniki pomiarów odnotować w tabeli 5 karty pomiarów.

Zadanie 5.

Wykonać pomiar średnicy jednego otworu przy użyciu mikroskopu warsztatowego metodą bezstykową. Wyniki pomiaru wpisać do tabeli nr 7 na karcie pomiarowej.

Przebieg zadania nr 5.

Przybliżony widok przez okulary mikroskopu warsztatowego (całości tulei w rzeczywistości widzimy jedynie wycinek łuku prawej i lewej strony).

Kolejność wykonywanych czynności podczas dokonywania pomiaru średnicy na mikroskopie warsztatowym metodą bezstykową:

1. ustawiamy badaną tulejkę na stole przesuwnym w dwóch płaszczyznach,

2. ustawiamy tulejkę w taki sposób aby punktem styku krawędzi otworu był punkt II2,

3. korygujemy ustawienie tulei aż do momentu uzyskania jednakowych odległości wymiarów x po prawej stronie rysunku!

4. następnie przesuwamy stołem za pomocą śruby w lewą stronę,

5. dojeżdżamy stołem do momentu styku krawędzi przeciwległej z linią punktu II2,

6. przez okulary mikroskopu dokonujemy sprawdzenia czy odległości x tym razem z prawej strony rysunku są sobie równe jeżeli nie dokonujemy korekty,

7. następnie odczytujemy wartość średnicy L na śrubie mikrometrycznej.

V. Zakończenie i wnioski

Przeprowadzenie poszczególnych pomiarów miało na celu zapoznanie się z przyrządami pomiarowymi takimi jak: suwmiarki o różnej dokładności pomiaru, mikrometr szczękowy, średnicówka - czujnikowa i mikrometryczna, mikroskop warsztatowy. Celem było zarówno zapoznanie się z budową wymienionych przyrządów jak również z technika wykonywania pomiarów przy ich użyciu. Sądzę, że wykonanie tego ćwiczenia daje mi szerszy pogląd na istotę pomiarów warsztatowych. Ukazuje on jak ważnymi czynnikami przy wykonywaniu pomiarów jest sama technika pomiarowa jak również wybór odpowiedniej z nich.

Jeżeli chodzi o pomiar przy użyciu suwmiarki to szczerze mówiąc nie było tutaj żadnych kłopotów z dokonaniem pomiarów wymiar jest bezpośrednio odczytywany z noniusza suwmiarki. Metoda najszybsza i moim zdaniem najefektywniejsza.

Podobna sytuacja jest w przypadku pomiaru mikrometrem szczękowym i wysokościomierzem mikrometrycznym tutaj również przebieg pomiaru jest bardzo łatwy i szybki. Odznacza się on większą dokładnością wyniku pomiaru 0,01mm.

Najdokładniejszym sposobem był pomiar średnicy przy użyciu średnicówki mikrometrycznej. Jest to pierwsza metoda, przy której dokładność pomiaru jest tak wysoka , wynosi ona 0,005mm. Sam pomiar również nie sprawiał mi żadnego kłopotu jedynie odczyt wymiaru sprawiał niektórym osobom mały kłopot.

Największy kłopot mieliśmy przy dokonywaniu pomiaru średnicy tulei za pomocą średnicówki czujnikowej. Główny problem sprowadzał się tutaj do prostopadłego osadzenia średnicówki w stosunku do osi otworu tulei. Wymagało to naprawdę dużej staranności i zręczności. Właśnie dlatego odczyty średnicy mogą być obarczone dużym błędem. Błąd nieprawidłowego ustawienia przyrządu można zmniejszyć przez wyszukanie wymiaru najmniejszego(leżącego w płaszczyźnie przechodzącej przez oś otworu) i wymiaru największego (leżącego w płaszczyźnie prostopadłej do osi otworu).

Ostatnie ćwiczenie czyli pomiar średnicy tulei metodą bezstykową przy użyciu mikroskopu warsztatowego nie okazał się metodą trudną lecz przyznaje, że była ona czasochłonna. Problemem podczas wykonywania pomiaru było ustawienie krawędzi otworu stycznie do punktu II2 oraz ustawienie równych odległości x. Metoda ta charakteryzuje się dość wysoką dokładnością lecz wiąże się z koniecznością posiadania mikroskopu warsztatowego. A jak wiemy takie urządzenia nie są tanie.

Jak już wcześniej wspomniałem uważam, że najlepszą metodą, która jest najszybszą, najprostszą, a jednocześnie o dużej dokładności pomiarowej jest rzeczywiście pomiar przy użyciu suwmiarki. Nie mniej jednak ważna jest wiedza o pozostałych metodach, które wcale nie są gorsze. Wymagają one tylko dłuższego czasu na ich przeprowadzenie oraz w niektórych przypadkach odpowiedniego oprzyrządowania, jednak dokładność z jaką odczytujemy wyniki (0,01mm; 0,005mm) warte są poświęcenia naszego czasu.

II 2

x

x

x

x

L

II 2

---