metrologia wyklad 3

Temat 3: Wzorce długości i kąta
WZORCE DAUGOŚCI
Urządzenia odtwarzające praktycznie niezmiennie jedną lub więcej znanych wartości
długości.
1. Wzorce miar długości
- kreskowe
- końcowo-kreskowe
- inkrementalne
- kodowe
- końcowe
- falowe
2. Wzorce kreskowe
- na ogół wielomiarowe
- odtwarzają wartości długości wzajemnymi odległościami kresek, naniesionych z reguły
na płaskiej powierzchni wzorca
- bywają wykonywane bezpośrednio na przyrządach pomiarowych (np. suwmiarkach)
- stanowią odrębną część składową przyrządu (np. w mikroskopach uniwersalnych i
długościomierzach)
- gdy wartości długości są odtwarzane od grani początkowej do kresek wzorca, wzorzec
nazywa się końcowo-kreskowym
Warsztatowy przymiar końcowo-kreskowy; a działka elementarna
b działka centymetrowa
3. Charakterystyka wzorców kreskowych
wykonuje się ze stali stopowej lub szkła o współczynniku rozszerzalności cieplnej
zbli\onym do współczynnika stali,
długość wzorca wynosi najczęściej 100 lub 200 mm,
szerokość kresek 3-6 �m,
wartość działki elementarnej 1 lub 0,1 mm.
Przykładowo:
wzorce kreskowe w mikroskopach i długościomierzach firmy Zeiss
są wykonane ze szkła Schotta F7 o współczynniku rozszerzalności
cieplnej ąs = 10,2 " 10-6 1/�C
szerokość kresek podziałki wynosi 3 ą 1 �m
błędy graniczne dopuszczalne wzorca oblicza się według wzoru:
1
L
�ł
u = ą�ł0,5 + [�m]
�ł �ł
200
�ł łł
gdzie: L jest odległością w mm między dowolnymi kreskami
4. Wzorce inkrementalne
- odmiana wzorców kreskowych
- charakteryzują się, naniesionymi na szklane lub metalowe liniały, strefami (pasmami) na
przemian aktywnymi i pasywnymi
- wartość przesunięcia wzorca względem przetwornika jest określana przez sumowanie lub
odejmowanie sygnałów (jednostek)
- nazwa wynika z faktu przyrostowego określania wartości przesunięcia wzorca względem
przetwornika (inkrementacja)
- wa\nym elementem jest stosowanie interpolatorów, umo\liwiających uzyskanie lepszej
rozdzielczości ni\ wynikająca z odległości między strefami wzorca
- o wzorcu inkrementalnym mo\na mówić jedynie w kontekście całego układu pomiarowego
inkrementalny układ
pomiarowy
cyfrowe
wzorzec
urządzenie
przetwornik interpolator
inkrementalny
wskazujące
Inkrementalne układy pomiarowe
projekcyjne projekcyjne interferencyjne magnetyczne indukcyjne pojemnościow
ze wzorcem ze wzorcem (induktosyn) e
szklanym metalowym
najczęściej stosowane w pomiarach
wielkości geometrycznych
pracujące w pracujące w ze wzorcem
świetle świetle z siatką
przechodzącym odbitym fazową
z optoelektronicznym
2
5. Zalety inkrementalnych układów pomiarowych:
wysoka dokładność - błąd odtwarzania wynosi od 1 do 10 nm
cyfrowa postać wskazań
a) uproszczony schemat układu pomiarowego ze wzorcem inkrementalnym
b) układ pomiarowy inkrementalny magnetyczny; 1 pręt okresowo namagnesowany,
2 suwak; Is prąd wzbudzenia, S1 i S2 sygnały wyjściowe
c) układ pomiarowy indukcyjny (induktosyn); 1 liniał z meandrycznie uło\oną
ście\ką przewodzącą, 2 suwak; T okres podziałki wzorca
Stosuje się ró\ne rozwiązania wzorców pojemnościowych. Na przykład wzorce te są
tworzone na liniale w postaci stref o ró\nej na przemian pojemności elektrycznej. Okres
podziałki r=0,5mm. Wartość przesunięcia przetwornika względem wzorca określa licznik
zliczający impulsy i interpolator amplitudowy.
3
6. Wzorce kodowe
Są utworzone z kombinacji figur geometrycznych. Podobnie jak we wzorcach
inkrementalnych, występują tu segmenty (strefy) aktywne i pasywne. Ka\demu poło\eniu
wzorca względem przetwornika odpowiada jedna (bezwzględna) wartość.
7. WZORCE KOCCOWE
- jednomiarowe wzorce miar
- są one materialnymi bryłami
- odtwarzaną wartością długości jest odległość dwóch wzajemnie równoległych
płaszczyzn lub krawędzi, względnie odległość dwóch punktów
Wzorce końcowe - powszechnie stosowane w metrologii wielkości geometrycznych
" płytki wzorcowe
" wałeczki pomiarowe
" kulki pomiarowe
" szczelinomierze
" wzorce nastawcze
8. PAYTKI WZORCOWE
Mają najczęściej kształt prostopadłościanów. Po raz pierwszy zostały wykonane i
wykorzystane jako wzorce miar pod koniec XIX wieku przez C.E. Johanssona.
Płytki wzorcowe długości dzieli się na klasy dokładności:
00
0
1
2
K
Klasa dokładności
00 0 1 2 K
L
fL Tc fL Tc fL Tc fL Tc fL Tc
mm
�m
�
�
�
0,05 0,10 0,16 0,30 0,05
d"10 ą0,06 ą0,12 ą0,20 ą0,45 ą0,20
d" ą ą ą ą ą
d" ą ą ą ą ą
d" ą ą ą ą ą
0,05 0,10 0,16 0,30 0,05
(10,25> ą0,07 ą0,14 ą0,30 ą0,60 ą0,30
> ą ą ą ą ą
> ą ą ą ą ą
> ą ą ą ą ą
0,06 0,10 0,18 0,30 0,06
(25,50> ą0,10 ą0,20 ą0,40 ą0,80 ą0,40
> ą ą ą ą ą
> ą ą ą ą ą
> ą ą ą ą ą
0,06 0,12 0,18 0,35 0,06
(50,75> ą0,12 ą0,25 ą0,50 ą1,00 ą0,50
> ą ą ą ą ą
> ą ą ą ą ą
> ą ą ą ą ą
0,07 0,12 0,20 0,35 0,07
(75,100> ą0,14 ą0,30 ą0,60 ą1,20 ą0,60
> ą ą ą ą ą
> ą ą ą ą ą
> ą ą ą ą ą
fL odchyłka graniczna długości płytki wzorcowej (dopuszczalna wartość odchyłki długości
nominalnej płytki)
Tc tolerancja zło\ona równoległości i płaskości powierzchni pomiarowych płytki
wzorcowej
Tc = Lmax - Lmin
4
Płytki wzorcowe długości stosuje się w kompletach:
małym
średnim
du\ym
Nazwa Liczba Stopniowanie wymiarów nominalnych [mm]
kom- płytek
- 0,01 0,1 0,5 - 1 - 10 25 100
pletu
Wymiary nominalne [mm]
1,005 1,01 1,01 1,10 0,5 10,5 10 1 11 25 10 25 100
1,09 1,49 1,90 9,5 24,5 9 24 50 100
Mały 47 1 9 - 9 - - 1 9 14 - - 4 -
Średni 76 1 - 49 - 19 - - - - 1 5 - 1
Du\y 103 1 - 49 - 19 29 1 - - - - 4 1
Ka\dy komplet płytek wzorcowych umo\liwia zbudowanie dowolnego stosu o stopniowaniu
co 0,005 mm, z tym \e częściej stosuje się stopniowanie co 0,01 mm
Górne granice długości Ls stosów płytek wzorcowych, stopniowanych co 0,01 mm, w
zale\ności od granicznej liczby ngr płytek w stosie oraz rodzaju kompletu
Nazwa Liczba Dolna Graniczna liczba płytek w stosie (ngr)
kompletu płytek granica
[mm]
2 3 4 5
Mały 47 2,00 3,10 28,10 128,10 203,10
Średni 76 1,00 11,50 61,50 161,50 201,50
Du\y 103 1,00 26,50 126,50 201,50 251,50
Graniczna liczba ngr oznacza największą liczbę płytek w stosach stopniowanych co 0,01 mm
Uzupełnieniem kompletów głównych płytek wzorcowych są:
komplet mikrometryczny
* 18 płytek o wymiarach 0,991-0,999 i 1,001-1,009
komplet uzupełniający małe wymiary
* 18 płytek o wymiarach 0,2-0,9; 0,41-0,49 i 0,405
komplet uzupełniający du\e wymiary
*150, 200, 300, 400 i 500 mm
5
komplet do sprawdzania mikrometrów
* 8 płytek 3,1; 6,5; 9,7; 12,5; 15,8; 19,0; 21,9; 25 mm
komplet płytek ochronnych
* 2 płytki 1 i 2 mm z węglików spiekanych
9. Główne zastosowania płytek wzorcowych:
klasa 00 K w laboratoriach pomiarowych do wzorcowania innych płytek
wzorcowych;
klasa 0 jako płytki wzorcowe podstawowe do sprawdzania płytek wzorcowych
podporządkowanych (o ni\szej klasie dokładności); do wzorcowania przyrządów
pomiarowych o du\ej dokładności,
klasa 1 do pomiarów wzorców kontrolnych i sprawdzianów; do wzorcowania
długościomierzy i pomiarów w laboratoriach pomiarowych,
klasa 2 jako wzorce nastawcze i kontrolne przyrządów pomiarowych ni\szej
dokładności, wzorce zastępujące sprawdziany szczękowe.
10. WAAECZKI POMIAROWE
Wałeczki pomiarowe są wzorcami końcowymi, których średnice odtwarzają wzorcowe
wymiary.
Wałeczki pomiarowe:
a) z zaczepami,
b) bez zaczepów,
c) w oprawkach (przeznaczone głównie do pomiarów średnic podzia-łowych gwintów
zew-nętrznych)
Zastosowanie wałeczków pomiarowych
- pomiar średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego
- pomiar niektórych parametrów kół zębatych
- pomiar kąta sto\ka zewnętrznego
- pomiar promienia łuku
6
Znajdują zastosowanie w pomiarach średnic podziałowych gwintów zewnętrznych,
niektórych parametrów kół zębatych, kątów sto\ków zewnętrznych, promieni łuków itp.
Komplet wałeczków pomiarowych do gwintów stanowi 21 trójek wałeczków o średnicach od
0,17 do 6,35 mm.
komplet wałeczków pomiarowych do gwintów
* 21 trójek wałeczków o średnicach od 0,17 do 6,35 mm
komplet wałeczków pomiarowych do kół zębatych
* 23 pary wałeczków o średnicach od 1,7 do 17 mm
komplet wałeczków pomiarowych do sprawdzania wymiarów sprawdzianów szczękowych
* 23 pary wałeczków o średnicach od 1,7 do 17 mm
komplet wałeczków pomiarowych do sprawdzania małych otworów
*o średnicach stopniowanych co 0,01 m*m i zakresie średnic od 0,1 do 10 mm
11. KULKI POMIAROWE
Kulki stalowe o małych tolerancjach produkuje się masowo w przemyśle ło\ysk tocznych,
stąd te\ nie wyrabia się specjalnie kulek pomiarowych, lecz wybiera spośród kulek
ło\yskowych kulki o małych odchyłkach kształtu.
Zastosowanie kulek pomiarowych
- pomiar średnicy podziałowej gwintu wewnętrznego
- pomiar średnicy otworu
- pomiar kąta sto\ka wewnętrznego
I zestaw kulek pomiarowych
* 25 trójek kulek o średnicach od 1 do 25 mm
II zestaw kulek pomiarowych
* 12 trójek kulek o średnicach od 1,5 do 12,5 mm
Wymiary kulek mogą się ró\nić od wymiaru nominalnego maksymalnie o ą0,011 mm
(wymiar zmierzony z niepewnością ą0,5 �m.
Odchyłki kształtu kulek nie przekraczają 1 �m .
12. SZCZELINOMIERZE
Szczelinomierze nale\ą do wzorców końcowych i są u\ywane w pomiarach szczelin oraz
luzów w częściach maszyn lub urządzeń. Wykonuje się pojedyncze szczelinomierze oraz
komplety szczelinomierzy.
13. WZORCE KRESKOWE KTA
Wzorce kreskowe kąta
- w postaci okręgów podziałowych wykorzystuje się w głowicach podziałowych,
mikroskopach pomiarowych, kątomierzach optycznych, projektorach
- mogą być nacięte bezpośrednio na elementach przyrządów (np. w kątomierzach
uniwersalnych)
7
14. WZORCE KOCCOWE KTA
Pryzma wielościenna
- w Polsce jest to podstawowy wzorzec kąta
- Ma kształt graniastosłupa o podstawie wielokąta foremnego i liczbie ścian od 5 do 72
- najczęściej jest wykonana ze szkła, kwarcu lub metalu
- stosuje się równie\ pryzmy składane
Płytki kątowe
- kąty są odtwarzane między powierzchniami pomiarowymi płytek
- stosuje się je jako wzorce do mierzenia kątów oraz do sprawdzania narzędzi pomiarowych
- wzorcowe kąty mogą odtwarzać w niektórych przypadkach pojedyncze płytki, w innych
do uzyskania \ądanego kąta trzeba zło\yć razem dwie lub więcej odpowiednich płytek
- płytki dostatecznie grube, tzw. przywieralne, składa się po kilka w jeden zestaw przez
przywarcie pod wpływem sił międzycząsteczkowych
- płytki cienkie, tzw. składane, o grubości około 2 mm, mo\na razem łączyć przez wzajemne
ściśnięcie w specjalnym uchwycie
Płytki kątowe przywieralne dzieli się na trzy klasy dokładności: 0, 1 i 2.
Odchyłki tych płytek nie powinny przekraczać wartości:
ą3" dla klasy dokładności 0,
ą10" dla klasy dokładności 1,
ą30" dla klasy dokładności 2.
Płytki kątowe przywieralne:
a) płytka prostoliniowa,
b) płytka jednokątna ostra,
c) płytka jednokątna ścięta,
d) płytka czterokątna,
e) płytka wielokątna
Komplety płytek kątowych składanych zawierają odpowiednie liczby ró\nych płytek z
dwoma i czterema kątami pomiarowymi oraz jedną płytkę zerową.
Płytki składane;
1 powierzchnie pomiarowe skośne,
2 powierzchnie pomiarowe równolegle,
3 powierzchnie boczne,
4 miejsce cechowania wartości nominalnej kąta pomiarowego,
15. KTOWNIKI
Kątowniki są wzorcami kąta prostego powszechnie u\ywanymi w budowie maszyn i
metrologii wielkości geometrycznych. Norma [PN-86/M-53160] ustala cztery klasy
dokładności oznaczone według malejącej dokładności symbolami: 00, 0, 1, 2.
Kątowniki:
a) kątownik powierzchniowy z grubym ramieniem,
b) kątownik powierzchniowy ze stopą,
c) kątownik krawędziowy,
d) kątownik krawędziowy pełny,
e) kątownik walcowy
8

Wyszukiwarka