Tematem tego rozdziału jest metrologia , która jest jednym z działów nauki zajmująca się problemami naukowo-technicznymi związanymi z pomiarami , niezależnie od rodzaju wielkości mierzonej i od dokładności pomiaru . Należy podkreślić , że nie ma obecnie żadnej gałęzi techniki , żadnej z nauk ścisłych lub stosowanych , w której pomiary mogłyby stanowić zagadnienia drugorzędne. Z drugiej strony nie są one i nie mogą być nigdy oderwanym , samodzielnym celem działania , są jedynie środkiem poznawczym pomocnym do osiągnięcia celu , którym jest ,np. w produkcji przemysłu maszynowego , uzyskanie wyrobu o założonych kształtach i wymiarach .O znaczeniu i wadze pomiarów wielkości geometrycznych w przemyśle decyduje fakt , że są one jedynym środkiem , zapewniającym pośrednie uzyskania , a bezpośrednio-obiektywne stwierdzenie właściwej jakości wymiarowej , żądanej dokładności urządzeń produkcyjnych i przedmiotów produkowanych przez przemysł maszynowy.

Rozwój nowoczesnych metod produkcji maszynowej oparty został m. in. na koncepcji zamienności części , czyli założeniu , że poszczególne części maszyn i ich zespoły produkowane seryjnie czy masowo pasują do siebie dzięki temu , że spełniają określone , kontrolowane pomiarem wymagania dokładności wymiarowej. Opanowanie metod produkcji masowej obniżającej koszt wytwarzania stanowiło zasadniczy warunek rozwojowy postępu w technice i nauce , handlu i transporcie , łączności oraz budownictwie. Dziś wszystkie te dziedziny korzystają z pomiarów. Do koniecznego w związku z tym rozwoju środków pomiaru przyczyniło się w znacznym stopniu rozpowszechnienie systemu metrycznego.

W roku 1896 Johansson (Szwecja) wprowadza płytki wzorcowe , stanowiące przełom w dziedzinie wzorców dla jednoznacznych , dokładnych pomiarów długości .Ok. 1910 roku pojawiają się pierwsze czujniki zegarowe o wartości działki elementarnej 0,01 mm oraz czujniki dźwigniowe o wartości działki elementarnej 0,01 mm , a następnie czujniki dźwigniowe o wartości działki elementarnej 0,001 mm. W latach 1920-1923 podjęto seryjną produkcję optimetrów , mikroskopów warsztatowych , podzielnic i maszyn pomiarowych. Lata późniejsze przynoszą powstanie specjalnej gałęzi produkcji narzędzi pomiarowych , przy czym każdy omal rok przynosi nowe metody i nowe narzędzia pomiarowe , coraz dokładniejsze , bardziej skomplikowane i wymagające przy stosowaniu coraz to wyższych kwalifikacji. Tak np. ostatnie lata cechują się m. in. intensywnym i szerokim upowszechnieniem laserowych urządzeń pomiarowych , które uzyskały już dojrzałą postać bezpośrednio użytkowym.

Rozwój metrologii wymaga stałego podwyższania dokładności pomiaru wielkości mierzalnych , rozszerzenia zakresów pomiarowych tych wielkości , tworzenia obiektywnych metod i narzędzi pomiarowych dla wielkości do tej pory niemierzalnych .Obecnie przyjmuje się, że wielkościami mierzalnymi są prawdopodobnie wszystkie wielkości mające sens fizyczny , aczkolwiek przy aktualnych możliwościach nie zawsze potrafimy taki pomiar wykonać , natomiast za wielkości całkowicie niemierzalne uważa się wielkości i właściwości , których nie można określić pojęciami fizyki , np. wrażenia estetyczne , fantazja , itp. Jednak w miarę postępu nauki coraz więcej pojęć określa się kryteriami fizycznymi i mierzy. Przykładem może być np. ilość informacji , która stała się mierzalna od czasu sformułowania pojęcia informacji w sposób zadowalający z punktu widzenia fizyki i określenia jednostki informacji (bita).

Metrologia w bieżącym czasie nadal prowadzi stałe badania i udoskonala dalej system miar w obu kierunkach prowadzących do granic współczesnej wiedzy: w kierunku mikrokosmosu , czyli ku coraz mniejszym , rozróżnialnym przez pomiar cząstkom elementarnym materii i w kierunku makrokosmosu , czyli otaczającego nas wszechświata. W obu tych kierunkach granice pomiaru stale się dezaktualizują i przesuwają .

2. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O POMIARACH

2.1. PODSTAWOWE OKREŚLENIA METROLOGICZNE .

2.1.1. Wielkości mierzalne i niemierzalne.

Każda próba oceny zjawisk , ciał fizycznych czy narzędzi technicznych wymaga wyodrębnienia takich ocen . których stan można scharakteryzować jakościowo lub ilościowo .

Wszystkie te cechy , których stany są porównywalne przez fakt istnienia równości lub nierówności , a więc np . ból , zmęczenie , wymiary przedmiotu , temperatura , czas , siła , promieniowanie , nazywamy wielkościami . W metrologii interesują nas te wielkości fizyczne , które są mierzalne , tzn. których stany można porównywać ilościowo . Pozostałe , nazywane wielkościami niemierzalnymi , mogą być oceniane wyłącznie jakościowo ( intensywność barwy ).

Granica między tymi dwoma rodzajami wielkości : mierzalnymi i niemierzalnymi nie jest ustalona i w miarę postępu nauki i techniki wielkości niemierzalne przechodzą do wielkości mierzalnych. Tak np. gładkość powierzchni z cechy ocenianej wyłącznie jakościowo stała się wielkością mierzalną , podobnie barwa bywa obecnie określana liczbowo za pomocą skali barw elementarnych , o różnych długościach fali światła. Wśród wielkości mierzalnych występuje również grupa wielkości stałych , nazywanych też stałymi fizycznymi , które charakteryzują niezmienności pewnych własności fizycznych ciał czy zjawisk. Przykładem mogą tu być prędkość światła w próżni czy stała grawitacyjna.

2.1.2 Wartości wielkości.

Należy podkreślić , że porównywalne mogą być tylko stany tej samej wielkości , a więc np. dwie temperatury czy dwie długości , natomiast nie jest dopuszczalne i nie ma sensu porównywanie ze sobą różnych wielkości , np. temperatury z długością. Dla wielkości mierzalnych porównywalne stany nazywamy wartościami wielkości , a więc : wartość wielkości jest to określony liczbowo stan wielkości mierzalnej. Zespół czynności , w wyniku których następuje doświadczalne wyznaczanie z określoną dokładnością wartości danej wielkości nazywam pomiarem. Aby móc wykonać pomiar należy mieć do dyspozycji skalę utworzoną ze znanych wartości danej wielkości i to taką , dla której numeracja wielkości skali jest proporcjonalna do tych wartości. Sprowadza się to do wymagania stałej jednostki miary , tj. określonej stałej wartości wielkości mierzalnej , której wartość liczbową przyjmuje się równą jedności.

2.2 Metody i sposoby pomiarów.

Pomiary polegają na porównaniu wielkości mierzalnych. Zależnie od zastosowanego przy tym sposobu porównywania można mówić o różnych metodach pomiarowych :

Metoda pomiarowa bezpośrednia , w której wynik pomiaru otrzymuje się przez odczytanie bezpośredniego wskazania narzędzia pomiarowego , wywzorcowanego w jednostkach miary mierzonej wielkości. Tak np. mierzymy długość przymiarem kreskowym , kąt -kątomierzem , czy wreszcie odczytujemy wskazanie temperatury na skali termometru. Nie ma przy tym znaczenia , czy w samym narzędziu pomiarowym - zgodnie z zasadą działania - zachodzi przekształcenie wielkości mierzonej na inną wielkość fizyczną związaną z wielkością mierzoną zależnością funkcjonalną jak to ma miejsce np. w termometrze , w którym zmiany temperatury powodują proporcjonalne zmiany długości słupka rtęci odczytywane na kreskowej podziałce.

Metoda pomiarowa pośrednia , w której mierzy się bezpośrednio inne wielkości , a wyniki oblicza się , opierając się na określonej znanej zależności tych wielkości od wielkości , której wartość miała być wyznaczona. Przykładem może być pomiar objętości czy powierzchni , w którym wynik oblicza się z bezpośrednich pomiarów wymiarów geometrycznych ( wysokości , długości , szerokości ) , pomiar kąta przez wyliczenie jego wartości z zależności trygonometrycznych , po określeniu pomiarami bezpośrednimi odpowiednich długości ramion tego kąta itd.

Metoda pomiarowa podstawowa określana również jako bezwzględna , polega na wymiarze wielkości podstawowych występujących w równaniu definicyjnym mierzonej wielkości.

Jeżeli pomiar objętości przeprowadza się mierząc wymiary zbiornika (wysokość zbiornika , oraz długość i szerokość podstawy dla prostopadłościanu lub dla walca średnicę , z której oblicza się powierzchnię pola podstawy ) albo pomiar ciśnienia przeprowadzi się mierząc siłę F i pole powierzchni , a następnie wyliczy się poszukiwaną wartość objętości czy ciśnienia ze znanych zależności definicyjnych , będzie to zastosowani bezwzględnej metody pomiarowej lub -pomiar bezwzględny.

Metoda pomiarowa porównawcza oparta jest na porównaniu mierzonej wartości ze znaną wartością tej samej wielkości.

Jeżeli zmierzy się objętość lub ciśnienie porównując je z inną znaną objętością ( np. ile litrów wody zmieści się w zbiorniku o zmierzonej objętości lub jakie ciśnienie wskaże manometr uprzednio wywzorcowany za pomocą znanego ciśnienia ) , to będzie to pomiar metodą porównawczą.

Przy pomiarze wielkości podstawowych , np. długości , przez porównywanie z inną długością , pomiar bezpośredni jest równocześnie pomiarem porównawczym.

Rozróżnić można kilka odmian metody pomiarowej porównawczej jak np. :

- metoda bezpośredniego porównywania , w której całą wartość mierzonej wielkości porównujemy ze znaną wartością tej wielkości , określamy ile razy jednostka miary mieści się w wartości wielkości mierzonej. Przykładem może być pomiar długości przymiarem kreskowym. Metoda ta wymaga użycia narzędzi pomiarowych , których zakres pomiarowy jest mniejszy od wartości wielkości mierzonej.

- metoda pomiarowa różnicowa polega na pomiarze niewielkiej różnicy pomiędzy mierzoną i znaną wartością tej samej wielkości. Typowym przykładem będzie tu zastosowanie komparatorów czujnikowych , nastawionych na określony wymiar za pomocą płytki wzorcowej i następnie użytych do określenia odchyłek wymiarów kontrolowanych przedmiotów , przy czym wartość tych odchyłek odczytuje się wprost ze wskazań czujnika.

2.3. Narzędzia pomiarowe i technika pomiarów.

Wykonanie wielu części o identycznych wymiarach nie jest możliwe. Wynika to z niedokładności obrabiarek i narzędzi produkcyjnych , drgań obrabiarek , niesztywności przedmiotów obrabianych , ich nagrzewania się podczas obróbki oraz niedostatku umiejętności robotnika wykonującego pracę. Z tego powodu konstruktor projektujący przedmiot określa , w jakich granicach mogą się zawierać rzeczywiste wymiary gotowego wyrobu , czyli jaka jest tolerancja wykonania. Mając to na uwadze robotnik wykonujący prace ręczne i mechaniczne posługuje się przyrządami pomiarowymi , służącymi do wyznaczania wartości wymiarów uzyskanych po obróbce. Przyrządy te działają na różnych zasadach.

2.3.1. Klasyfikacja.

Środki techniczne potrzebne do wykonania zadań pomiarowych można podzielić ogólnie w następujący sposób :

- urządzenia pomiarowe ,

- urządzenia pomiarowe pomocnicze ( przybory pomiarowe ) .

Ta druga grupa obejmuje środki techniczne , które bezpośrednio w realizacji pomiaru nie uczestniczą , lecz ułatwiają wykonanie czynności pomiarowych , zwiększając czułość narzędzia pomiarowego , lub służą do utrzymywania właściwych warunków przy pomiarze. Są to więc np. wszelkiego rodzaju uchwyty , pryzmy i stoły , statywy pomiarowe , urządzenia optyczne zwiększające dokładność odczytywania wyników pomiaru , urządzeni zapewniające stałość temperatury czy wilgotności ( klimatyzatory ) , bądź też chroniące aparaturę pomiarową przed wstrząsami itp.

Narzędzia pomiarowe dzielą się na :

- wzorce

- przyrządy pomiarowe

Wzorzec pomiarowy jest to ciało fizyczne ( np. platyno - irydowy wzorzec metra ) lub właściwość fizyczna ( np. promieniowanie o określonej długości fali ) odtwarzające miarę danej wielkości z określoną dokładnością. Wzorce mogą odtwarzać jedną miarę ( w przypadku długości jeden konkretny wymiar ) bądź też więcej niż jedną miarę ( np. przymiar kreskowy , śruba mikrometryczna ).Nazywa się je wówczas odpowiednio wzorcami jednomiarowymi lub wielomiarowymi. Wzorce jednomiarowe ze względów praktycznych często łączy się w komplety , np. komplet płytek wzorcowych.

Przyrządy pomiarowe służą do bezpośredniego lub pośredniego wykonywania pomiarów . Odróżniają się od wzorców tym że zawierają pewien mechanizm , przeznaczony do przetwarzania jednej wielkości w drugą , zwiększenia dokładności odczytywania , regulowania wskazań , kompensacji błędów itp. Oparte są na różnych zasadach działania (przyrządy mechaniczne , optyczne , elektryczne ) i mają różny stopień skomplikowania konstrukcyjnego.

Ze względu na zakres zastosowania niekiedy określa się przyrządy pomiarowe jako uniwersalne ( np. uniwersalny mikroskop pomiarowy , suwmiarka , mikrometr ) bądź też jako specjalne - o węższym , specyficznym przeznaczeniu ( np. suwmiarka modułowa do kół zębatych , mikrometr do pomiaru grubości blachy , mikroskop do pomiaru małych otworów , kątomierz narzędziowy ).

Zależnie od charakteru dostarczanego zbioru wskazań można rozróżnić przyrządy pomiarowe analogowe , gdzie wartość wielkości mierzonej odczytuje się na skali przyrządu według położenia wskazówki ( lub podnoszonego wskaźnika umożliwiającego odczyt wskazania ) , bądź też rzadziej jako zmianę długości ( prostolinijnej podziałki skali ). Ostatnio coraz szersze zastosowanie znajdują przyrządy z odczytem cyfrowym . Wyniki pomiarów tymi przyrządami , przedstawione w postaci liczb gotowych do zapisu czy przeliczeń tworzą zbiór dyskretny.

2.3.2. Wzorce miary.

Wzorce miary są to narzędzia pomiarowe określające jedną lub kilka wartości wielkości mierzonej. Należą do nich : wzorce kreskowe , wzorce końcowe , wzorce kątów .

Podstawowym wzorcem kreskowym jest przymiar (rys. 1.0 ) . Ma on postać pręta lub taśmy , na której znajduje się podziałka . Wartość podziałki elementarnej wynosi zwykle 1 mm , a zakres pomiarowy 0 - 1 m . W przypadku przymiarów wstęgowych zwijanych , stosowanych w warsztatach mechanicznych lub elektrotechnicznych , zakres pomiarowy wynosi 0 - 2 m .

rys. 1.0. Przymiar kreskowy.

Wzorcami końcowymi są narzędzia pomiarowe , w których ograniczenia miary stanowią

końcowe powierzchnie. Do tej grupy narzędzi należą m. in. szczelinomierze i płytki wzorcowe .

rys. 1.2 Szczelinomierz

Szczelinomierz ( rys. 1.2 ) to komplet płytek o zróżnicowanych grubościach , służących do sprawdzania szerokości szczelin i luzów między częściami maszyn i urządzeń. Zakresy pomiarowe szczelinomierzy wynoszą zwykle 0,05 - 1,00 mm.

Płytki wzorcowe (rys. 1.3. ) są wykonane ze stali hartowanej w postaci prostopadłościanów , których dwie ściany przeciwległe są dokładnie szlifowane i następnie docierane. Te dwie płaszczyzny powinny być równoległe względem siebie i ponadto oddalone o ściśle określoną odległość , stanowiącą wymiar nominalny płytki. Gładkość i płaskość powierzchni pomiarowych jest tak wielka , że dwie płytki wzorcowe podczas równoległego przesuwania się po powierzchniach pomiarowych przywierają do siebie . W taki sposób tworzy się wymiar sumie grubości płytek przywartych do siebie w stosie (rys. 1.2.1. ) .

Płytki wzorcowe są kompletowane tak , aby można było ułożyć z nich stos o dowolnym wymiarze. W normie PN - 83/M - 53101 podano wymiary nominalne L płytek :

* 1,0000 - 1,0010 mm, stopniowane co 0,0005 mm

* 0,990 - 10,10 mm , stopniowane co 0,001mm

* 0,5 - 10,10 mm , stopniowane co 0,01 mm

* 0,5 - 25,0 mm , stopniowane co 0,5 mm

* 10 - 100 mm , stopniowane co 10 mm

* 25 - 200 mm , stopniowane co 25 mm

* 50 - 300 mm , stopniowane co 50 mm

* 100 - 1000 , stopniowane co 100 mm

rys. 1.3 Płytki wzorcowe

W celu dokonania pomiaru przedmiotu składa się płytki w stos o odpowiednim wymiarze. Następnie ustawiony na płaskiej płycie stos porównuje się za pomocą liniału krawędziowego ( rys 1.4) z mierzonym przedmiotem.

rys 1.4 Liniał krawędziowy.

rys 1.5 Wymiar złożony z kilku płytek. rys 1.6 Pomiar średnicy otworu za pomocą płytek wzorcowych.

Jeżeli szczelina światła utworzy się między a powierzchnią stosu , będzie to oznaczało , że stos płytek jest niższy od mierzonego przedmiotu , należy więc jedną z płytek stosu zastąpić większą. Jeżeli natomiast szczelina świetlna powstanie między liniałem a przedmiotem będzie to oznaczało , że stos jest wyższy ; należy więc jedną z płytek stosu zastąpić mniejszą.

Do mierzenia otworów za pomocą płytek wzorcowych (rys.1.6.) używa się specjalnego przyrządów (4) zaopatrzonych w szczęki (2) . Szczęki stanowiące wyposażenie kompletu uchwytów różnej długości mają w części pomiarowej kształt połowy walca o średnicy wykonanej z taką samą dokładnością jak płytki wzorcowe , gdyż tworzą część stosu pomiarowego . Pomiaru średnicy otworu przedmiotu (1) dokonuje się wymieniając kolejne płytki (3) aż do uzyskania stosu , który umożliwia jeszcze wprowadzenie szczęk do otworu , lecz ma wymiar tak zbliżony do wymiaru średnicy , że wymiana jednej płytki na większą , np. o 0,01 mm , już uniemożliwi wprowadzenie stosu pomiarowego do mierzonego otworu.

W celu zestawienia stosu płytek na żądany wymiar należy wybrać z kompletu najcieńszą płytkę , której wymiar odpowiada końcowej cyfrze żądanego wymiaru , po czym składa się z nią taką płytkę , która łącznie z pierwszą umożliwia uzyskanie dwóch końcowych cyfr składanego wymiaru . Postępując dalej w taki sposób przy wyborze kolejnych płytek , dobiera się trzy i następnie wszystkie dalsze cyfry składanego wymiaru.

Wzorce kątów to : kątowniki 90 , wzorce kątów często stosowanych oraz płytki kątowe ,

zależnie od kształtu powierzchni tworzących kąt prosty rozróżniamy kątowniki powierzchniowe krawędziowe ( rys. 1.7.a) i walcowe ( rys. 1.7.b) .Wzorce często stosowane w praktyce warsztatowej przedstawiono na rys. 1.7a i b oraz 1.8.a i b. Są one przydatne przy sprawdzaniu kątów niektórych narzędzi skrawających.

a) b) a) b)

rys. 1.7 Kątowniki. rys. 1.8. Wzorce kątów.

Płytki kątowe odwzorowują wzorce wartości wymiarów kątowych . Są to płaskie wieloboki mające powierzchnie pomiarowe nachylone pod określonym kątami . W użyciu są dwie odmiany wzorcowych płytek kątowych : Johanssona (rys . 1.9.a) i Kusznikowa (rys. 1.9.b) .

a) b)

Sposoby kompletowania wzorcowych płytek kątowych przedstawia poniższy rysunek :

tu rys.

a) b)

W wielu przypadkach można wykonać pomiar kąta ostrza za pomocą bardzo prostych przyrządów , w których wykorzystano trygonometryczne zależności trójkąta prostokątnego , tj. zależności wartości kątów od stosunku przyprostokątnej do przeciwprostokątnej . Przykładem działającym na tej zasadzie jest liniał sinusowy ( sinuśnica ) , przedstawiony ma rys. 2.0. Ma on postać płytki (1) , do której po obu stronach są umocowane wałeczki (2) i (3) o jednakowych średnicach , tworzące jakby nóżki przyrządu . Odległość L osi tych wałeczków jest ściśle określona i wynosi zwykle 100 mm , co znacznie upraszcza obliczenie kąta , którego

sin a = h/R

gdzie:

h - wysokość stosu płytek

L - odległość osi wałeczków sinuśnicy

Do pomiaru za pomocą liniału sinusowego niezbędne są płytki wzorcowe (4) , a do wyznaczania kąta - tablice funkcji kątowych. Pomiaru kątów dokonuje się na płaskiej płycie za pomocą płytek wzorcowych oraz jeszcze innych przyrządów pomocniczych , jak np. liniału krawędziowego lub czujnika zegarowego na postumencie. Liniał sinusowy może służyć do pomiaru kątów rozmaicie usytuowanych względem płyty pomiarowej .

Na rysunku 2.1.a przedstawiono sposób określania wartości kąta przedmiotu przez ustawienie go na sinuśnicy i wypoziomowanie . W celu wypoziomowania przedmiotu podstawia się pod jeden z wałków sinuśnicy płytki wzorcowe aż do uzyskania poziomu górnej płaszczyzny przedmiotu , co można stwierdzić za pomocą czujnika , który - przesuwany wzdłuż przedmiotu - nie wykaże żadnych odchyleń .

rys. 2.0 Liniał sinusowy.

Wartość zmierzonego kąta oznaczmy z tablic funkcji kątowych , przyjmując , że wartość sinusa kąta jest równa jednej setnej wysokości stosu płytek ( wyrażonej w mm ) .Na rysunku 2.1.b przedstawiono również sposób wyznaczania wartości kąta przez ustawienie sinuśnicy na pochyłej powierzchni przedmiotu i wypoziomowanie jej w podobny sposób . Stos płytek dobieramy tak długo aż powierzchnia sinuśnicy zajmie położenie poziome , czyli równoległe do płyty pomiarowej , na której dokonuje się pomiaru.

rys. 2.1 Sposoby wykorzystania liniału sinusowego do pomiaru kątów :

a) b)

3. Przyrządy suwmiarkowe.

Przyrządy suwmiarkowe tworzą grupę najbardziej rozpowszechnionych przyrządów pomiarowych - stosowanych bezpośrednio przez pracowników przy wymiarowej kontroli drobnych części maszyn.

Przyrządem suwmiarkowym nazywa się przyrząd , w którym po prowadnicy zaopatrzonej w podziałkę kreskową przesuwa się suwak , często z urządzeniem zwanym noniuszem , służącym do zwiększania dokładności odczytywania pomiaru.

Najbardziej charakterystycznym reprezentantem tej grupy jest suwmiarka (rys. 2.2) .Składa się ona zawsze z prowadnicy (1) wraz ze szczęką stałą (2) i szczęki przesuwnej (3) wraz z suwakiem (4) .Na prowadnicy umieszczono milimetrową podziałkę kreskową , na suwaku - podziałkę noniusza . Suwak może być unieruchomiony w dowolnym położeniu prowadnicy za pomocą urządzenia zaciskowego (5) wykonanego np. w postaci śruby . Przy dociśnięciu do zetknięcia obu szczęk (2) i (3) zerowa kreska noniusza powinna znaleźć się na przedłużeniu zerowej kreski podziałki milimetrowej prowadnicy.

rys. 2.2 Suwmiarka

widok ogólny: 1 - prowadnica, 2 - szczęka stała, 3 - szczęka przesuwna, 4 - suwak, 5 - urządzenie zaciskowe

Jeśli między wewnętrznymi powierzchniami pomiarowymi znajdzie się przedmiot mierzony , to jego wymiar można odczytać według położenia pokrywających się kresek podziałki milimetrowej i noniusza . Przy pomiarze otworów zewnętrznymi , cylindrycznymi , powierzchniami szczęk wprowadzonych w otwór ( do zetknięcia się tych powierzchni z powierzchnią otworu ) , do odczytanej za pomocą noniusza wartości średnicy należy dodać łączną grubość suwmiarki , wynoszącą zazwyczaj 10 mm , aby otrzymać wymiar średnicy otworu. Posługując się elementami uproszczonego schematu suwmiarki można odczytać schematy innych typowych przyrządów suwmiarkowych , do których zalicza się suwmiarki jednostronne i dwustronne ( uniwersalne , z głębokościomierzem ), wysokościomierze i głębokościomierze suwmiarkowe. Należy tu zwrócić uwagę na to , że nawet w tak prostych przyrządach pomiarowych jak suwmiarki , obserwuje się przejawy współczesnych tendencji w kierunku przyspieszania , ułatwiania i podwyższania dokładności wskazań . Przykładem tego są podjęte również przez przemysł krajowy nowe asortymenty przyrządów suwmiarkowych .

Charakterystycznym , wspólnym elementem przyrządów suwmiarkowych jest noniusz , umożliwiający zwiększenie dokładności odczytywania wyników pomiaru . Podziałka noniusza współpracuje z podziałką stanowiącą wzorzec miary o działce elementarnej długości a . Podziałka noniusza o całkowitej długości L zawiera określoną liczbę n działek elementarnych o długości działki a" . Długość noniusza ł jest tak dobrana , że stanowi zawsze całkowitą wielokrotność długości działki elementarnej a wzorca miary , spełniając warunek równania :

L= na" = ( yn+1 )a

gdzie : y - jest całkowitą liczbą nieujemną , nazwaną modułem noniusza

rys. 2.3 Noniusz liniowy 0,1.

W suwmiarkach zazwyczaj y = 1 , w noniuszach optycznych urządzeń odczytowych przyjmuje się również y = 0 ( noniusz o module zerowym ) Dla noniusza o module zerowym przyjmuje się zazwyczaj n = 10 . Z powyższej zależności wynika , że długość działki noniusza

a" = L/n = ya ( ) a/n

dla y = 1 długość działki elementarnej noniusza różni się od długości działki elementarnej wzorca o :

i = a / n

Wartość działki elementarnej noniusza i stanowi jego cechę znamionową .Gdy mówimy np. "noniusz 0,02 mm " znaczy to , że działka elementarna tego noniusza ma wartość i = 0,02 mm i zarazem, że niedokładność odczytania za pomocą tego noniusza wynosi i = ( ) 0,02 mm. W noniuszach przyrządów suwmiarkowych wartość L, n , i , zazwyczaj wynoszą :

- dla prostoliniowych noniuszy metrycznych :

L = 9 mm n = 10 i = 0,1 mm

L = 19 mm n = 20 i = 0,05 mm

L = 49 mm n = 50 i = 0,02 mm

- dla prostoliniowych noniuszy calowych :

L = 7 /16 cala n = 8 i = 1 /28 cala

L = 11 / 16 cala n = 12 i = 1 / 192 cala

Przy jednakowej liczbie x działek noniusza i wzorca różnica długości wyniesie xi . Przy odczytywaniu miary mierzonego wymiaru długości liczbę pełnych milimetrów odczytuje na podziałce milimetrowej , umieszczonej na prowadnicy suwmiarki , według kresek tej podziałki poprzedzającej kreskę zerową noniusza . Pozostały ułamek milimetra określa iloczyn xi , gdzie x - liczba działek noniusza , wskazanych przez tę kreskę , która pokrywa się z dowolną kreską podziałki milimetrowej na prowadnicy suwmiarki.

W uniwersalnym mechanicznym kątomierzu suwmiarkowym mierzony kąt a odczytuje się za pomocą noniusza kątowego . Podziałka główna znajduje się na tarczy (1) z podziałką (współpracującej z ramieniem ruchomym (4) ), natomiast podziałka noniusza związana jest z ramieniem stały (30 . Długość podziałki noniusza określa wzór :

L = p ( yn -1 ) (aR / 180 )

gdzie :

a - wartość działki elementarnej podziałki kątowej kątomierza w stopniach ,

R - promień łuku koła, na którym to spoczywają wewnętrzne końce kresek podziałki w mm .

W kątomierzach tego typu jest zalecany noniusz o module y = 2 i wartości działki elementarnej 5' , w którym 23 działki podziałki kątowej , każda o wartości a = 1 stopień podzielono na 12 działek elementarnych noniusza ( po 12 w lewo i prawo od środkowej kreski noniusza.

rys. 2.4 Noniusz kątowy.

Sposób odczytywania wskazań kątomierza jest identyczny z wcześniej opisanym odczytywaniem wskazań suwmiarki , niedokładność odczytywania wskazań wynosi 5. Odczytywania minut według liczby działek noniusza należy dokonać z tej strony podziałki noniusza , której oznaczenia liczbowe rosną zgodnie ze wzrostem podziałki kątowej na okręgu stałego ramienia kątomierza .

Uniwersalny kątomierz zwany optycznym ma wziernik z noniuszem zerowym ( stosowany również w okularach mikroskopów pomiarowych ). Noniusze zerowe do podziałek kątowych mają zwykle liczbę działek elementarnych n = 6 ( np. uniwersalnego kątomierza optycznego ) , lub n = 60 przy wartości działki elementarnej noniusza odpowiednio 10' lub 1' . Długość noniusza jest równa długości działki elementarnej wzorca .

Mikrometr (rys. 2.5) jest zbudowany w następujący sposób :w kabłąku 1 z jednej strony jest zamocowane kowadełko 3 , a z drugiej tulejka 4 , zakończona nakrętką współpracującą z gwintem wrzeciona 2 . Do zgrubnego przesuwania wrzeciona służy bębenek 5 , a do dokładnego - sprzęgiełko 6 . Zacisk 7 służy do unieruchomiania wrzeciona w określonym położeniu . Tuleja 4 w części gwintowanej jest przecięta i ponadto zaopatrzona w wewnętrzny gwint stożkowy , na który jest nakręcona nakrętka 8 . W miarę nakręcania tej nakrętki na gwint stożkowy następuje ściskanie gwintu wewnętrznego , a tym samym kasowanie luzów , które mogą powstać wskutek długotrwałej pracy przyrządu.

rys. 2.5 Mikrometr.

Śruba wrzeciona ma zwykle skok wynoszący 0,5 mm , wobec tego jeden obrót śruby przesuwa

kowadełko wrzeciona o 0,5 mm . Na tuleje mikrometru nacięta jest podziałka w odstępach co 0,5 mm . Bębenek powodujący przesuwanie się wrzeciona jest podzielony na swym obwodzie na 50 części . Zatem obrócenie bębenka o 1 / 50 część obrotu przesuwa kowadełko wrzeciona o 1 / 100 część mm , czyli 10 mm . Wartość zmierzonego wymiaru określa się najpierw odczytując na podziałce tulei liczbę pełnych milimetrów i połówek milimetrów odsłoniętych przez brzeg bębenka ; następnie odczytuje się setne części milimetra na podziałce bębenka . Wskaźnikiem dla podziału bębenka jest linia podziałki na tulei mikrometru. Kilka przykładów położenia bębenka przedstawia poniższy rysunek (rys. 2.6) Na rysunku a jest ustawiony wymiar 10 mm. Krawędź bębenka znajduje się tutaj na dziesiątej kresce tulei. Na rysunku b jest ustawiony wymiar 14,28 mm. Rysunek c przedstawia ustawienie podziałki na wymiar 21,5 mm ,a na podziałce bębenka - 0,14 mm, gdyż oś skali milimetrów wskazuje na czternastą kreskę bębenka. RAzem wyniesie to: 21,15 + 0,14 = 21,64 mm.

rys. 2.6. Wskazania mikrometru

Do pomiarów gwintów używa się mikrometrów wyposażonych w wymienne kowadełka . Poniższy rysunek przedstawi taki mikrometr , który jest wyposażony w trzy komplety kowadełek wymiennych .

rys. 2.7 Mikrometr do pomiaru gwintów.

Do pomiaru średnic niewielkich otworów służy mikrometr przedstawiony na poniższym rysunku 2.8 . Ma on dwustronne szczęki pomiarowe . Grubość tych szczęk jest różna , dzięki czemu można rozszerzyć zakres pomiarowy przyrządu . Jeżeli suma grubości szczęk po stronie A wynosi np. 10 mm , a po stronie B - 20 mm, to takim przyrządem można mierzyć otwory o średnicy 10 - 35 mm po stronie A 20 - 45 mm po stronie B ( przy założeniu , że zakres pomiarowy samego mikrometru wynosi 0 - 25 mm ) .

rys. 2.8. Mikrometr do mierzenia otworów.

Większe otwory mierzy się za pomocą tzw. średnicówek mikrometrycznych ( rys.2.9) . Zasada pomiaru jest taka sama jak innych mikrometrycznych przyrządów pomiarowych . Średnicówka jest zwykle wyposażona w komplet przedłużaczy , umożliwiających pomiar otworów o szerokim zakresie . Przedłużacze w postaci prętów odpowiedniej długości wkręca się zamiast jednej z końcówek pomiarowych 1 lub 2 . Oprócz przedłużaczy w skład wyposażenia średnicówek wchodzi pierścień nastawczy o znanej średnicy , który umożliwia sprawdzenie prawidłowości wskazań przyrządu . Dzięki zastosowaniu przedłużaczy można wykorzystać jedną średnicówkę mikrometryczną do pomiaru odległości między powierzchniami wewnętrznymi w zakresie od 50 do 900 mm .

rys. 2.9 Średnicówka mikrometryczna.

Do pomiaru głębokości otworów służy głębokościomierz mikrometryczny ( rys . 3.0) Stopa głębokościomierza 1 jest połączona z tuleją mikrometryczną 2 , na której znajduje się gwint prowadzący wrzeciono 3 .Podobnie jak w mikrometrze zwykłym , do wysuwania wrzeciona służą bębenek 4 oraz sprzęgło 5 . Pomiaru dokonuje się po ustawieniu stopy głębokościomierza na krawędzi otworu . Podczas pomiaru należy dociskać stopę przyrządu do krawędzi otworu , tak silnie , żeby uniesienie jej nad wykręcane wrzeciono nie było możliwe w chwili , gdy oprze się ono o dno otworu. W ostatniej fazie wysuwania wrzeciona należy posługiwać się sprzęgiełkiem , aby nacisk pomiarowy wrzeciona na dno otworu był przy każdym pomiarze jednakowy .

rys. 3.0 Głębokościomerz mikrometryczny

Przyrządy mikrometryczne umożliwiają najczęściej pomiar z dokładnością odczytu do 0,01 mm. W niektórych przypadkach są stosowane noniusze , które umożliwiają zwiększenie dokładności odczytu do 0,001 mm . Noniusz taki jest wykonany na odpowiednio dużej tulei mikrometru . Zasada jego działania jest taka sama jak noniuszy suwmiarek .

Czujniki to przyrządy pomiarowe , służące najczęściej do określania odchyłek od wymiaru nominalnego . Zakres pomiaru czujników nie przekracza 1 mm , często zamyka się w granicach kilku dziesiątych części milimetra . Wszystki czujniki , niezależnie od rozwiązania konstrukcyjnego , są wyposażone w urządzenia które zamieniają ruch końcówki pomiarowej na ruch wskazówki przyrządu w taki sposób , aby niewielki ruch końcówki pomiarowej powodował znaczne przesunięcie wskazówki . Stosunek przesunięcia końca wskazówki do przesunięcia końcówki pomiarowej nazywa się przełożeniem przyrządu i . W czujnikach przełożenie jest zwykle bardzo duże i wynosi od 100 - 10000 .

Zależnie od rodzaju przekładni rozróżnia się czujniki mechaniczne , pneumatyczne , optyczne i elektryczne . Spośród wielu rozwiązań konstrukcyjnych w praktyce warsztatowej stosuje się najczęściej tylko kilka typów tych przyrządów . Są one wygodne w użyciu , zwłaszcza do kontroli dużych partii takich samych przedmiotów .

Wśród czujników mechanicznych najprostszy jest czujnik dźwigniowy . Rysunek 3.1 wyjaśnia zasadę pracy tego przyrządu . Zależnie od wymiaru mierzonego przedmiotu końcówka pomiarowa 1 działa na dźwignię 2 wspartą na nożu pryzmatycznym . Pod wpływem działania tej końcówki wskazówka 3 przyrządu wychyla się . Jeżeli uprzednio końcówka przyrządu była ustawiona według wzorca o znanym wymiarze w położeniu zerowym , to teraz przy pomiarze przedmiotów o wymiarach większych od wymiaru nominalnego wskazówka przyrządu wychyli się na prawo od punktu zerowego . W przeciwnym przypadku wskazówka wędrująca od lewej od prawej strony podziałki nie osiągnie punktu zerowego .

Na takiej zasadzie jest zbudowany czujnik przedstawiony z prawej strony na rys. 3.2. Przesuwny trzpień 1 jest zakończony wymienną końcówką pomiarową 2 . Od góry trzpień 1 jest zakończony ostrzem , które naciska dźwignię 3 napiętą sprężyną 4 .

rys. 3.1 Czujnik dźwigniowy.

Dźwignia ta , wyposażona z drugiej strony w oporę 6 , wspiera się o oporę 8 za pośrednictwem noża 7 . Na dźwigni jest umocowana wskazówka 5 wskazująca odchylenie wymiaru mierzonego przedmiotu od wymiaru nominalnego , na który czujnik jest ustawiony (położenie 0 ) . Czujnik jest zmontowany na pionowej kolumnie i po niej może byś przesuwany w górę lub w dół . Mierzony przedmiot 10 ustawia się na stoliku pomiarowym tak . aby końcówka pomiarowa 2 wspierała się na powierzchni przedmiotu . Na rysunku wysokość mierzonego przedmiotu odpowiada ściśle wymiarowi , na który czujnik został ustawiony . Zakres pomiarowy tego przyrządu wynosi zaledwie 0,2 mm.

rys. 3.2 Zasada działania czujnika dźwigniowego.

Szerokie zastosowanie w pomiarach warsztatowych , zwłaszcza przy odbiorze i kontroli maszyn , znalazły czujniki zegarowe . Jeden z najczęściej stosowanych czujników zegarowych przedstawiono na rys. 3.3. Wrzeciono przyrządu 1 jest zakończone wymienną końcówką 2 . Środkowa część wrzeciona zaopatrzona jest w zębatkę współpracującą z kołem zębatym 3 , które następnie napędza koła 4,5 i 6 . Na osi koła 5 jest umocowana duża wskazówka 9 , wskazująca setne części milimetra , a na osi koła 3 - wskazówka mała , wskazująca całkowite milimetry . Koło 6 służy do kompensacji luzów w zazębieniach . Powrót wrzeciona do położenia wyjściowego zapewnia sprężyna 8 , która za pośrednictwem dźwigni 7 naciska na wrzeciono w kierunku przeciwnym do ruchu spowodowanego naciskiem mierzonego przedmiotu . Wskazówki przesuwne 10 i 11 służą do ustawiania wartości odchyłek górnej i dolnej .

rys. 3.3 CZujnik zegarowy a) widok b) przekrój.

Przyrządy do pomiaru kątów .W praktyce warsztatowej do mało dokładnych pomiarów kątów jest stosowany uniwersalny kątomierz nastawny (rys. 3.4) . Korpus przyrządu składa się z ramienia stałego 1 , uchwytu 2 i tarczy 3 . Na trzpieniu 4 może się obracać część ruchoma , do której jest umocowana podziałka noniusza 5 oraz uchwyt 6 . W uchwycie 6 - po zwolnieniu zacisku - można przesuwać ramię 7 wzdłuż jego osi głównej i ustawić w dowolnym położeniu . Za pomocą kątomierza uniwersalnego można zmierzyć kąty z dokładnością 5' .

rys. 3.4 Uniwersalny kątomierz nastawny.

Wskazania przyrządu odczytuje się podobnie jak na suwmiarce . Liczbę stopni wskazuje kreska zerowa noniusza , a liczbę minut - jedna z kresek podziałki głównej , pokrywająca się z podziałką noniusza .

Sprawdziany . Zastosowanie sprawdzianu nie pozwala na określenie rzeczywistego wymiaru , lecz na stwierdzenie , czy sprawdzany wymiar jest prawidłowy czy nieprawidłowy . W zależności od rodzaju zadania sprawdziany można podzielić na sprawdziany wymiaru i kształtu . Do najczęściej stosowanych sprawdzianów wymiaru zalicza się sprawdziany do otworów , do wałków , do stożków i do gwintów . W tej grupie sprawdzianów można wyodrębnić sprawdziany jednograniczne i dwugraniczne . Sprawdziany jednograniczne odwzorowują jeden z granicznych wymiarów : największy lub najmniejszy . Sprawdziany dwugraniczne odwzorowują oda wymiary graniczne . Niektóre rodzaje powszechnie stosowanych sprawdzianów wymiarów przedstawia poniższy rysunek . Z lewej strony przedstawiono sprawdzian kształtu - wzornik .

rys. 3.5 Typowe sprawdziany wymiarów.

rys. 3.6 Sprawdzian kształtu.

4. KONSERWACJA NARZĘDZI I PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH .

Narzędzia i przyrządy pomiarowe zarówno w czasie użytkowania jak i magazynowania , powinny znajdować się pod szczególną ochroną . Chronić je trzeba przed uszkodzeniami mechanicznymi i korozyjnym wpływem warunków atmosferycznych . Niewłaściwe i niestaranne obchodzenie się ze sprzętem pomiarowym powoduje jego przedwczesne mechaniczne zużycie lub uszkodzenie . Z tych powodów nie należy w czasie eksploatacji przetrzymywać narzędzi pomiarowych razem z narzędziami obróbkowymi lub w miejscach zanieczyszczonych albo wilgotnych . Należy również nie dopuszczać , by podlegały one wpływom pola magnetycznego lub ulegały nagrzewaniu . Sprzęt pomiarowy należy magazynować w stanie zakonserwowanym . Konserwacja polega na umyci sprzętu benzyną oczyszczoną , bezwodnym alkoholem etylowym , acetonem lub eterem . Przemyte powierzchnie wyciera się do sucha miękką lnianą ścierką i pokrywa równomiernie cienką warstwą bezwodnej i bezkwasowej wazeliny. Przed rozpoczęciem eksploatacji wazelinę należy usunąć środkiem zmywającym.

Temat: Pomiar wałków.

I. Cel ćwiczenia .

Zapoznanie się ze sposobami pomiaru średnic oraz ze sprawdzaniem błędów kształtu wałka , a także przyswojeniu umiejętności posługiwania się stosowanymi narzędziami pomiarowymi.

II. Wyposażenie .

- przedmioty mierzone :

wałek toczony o chropowatości 2,5 mm

wałek szlifowany ( z zachowaniem określonej tolerancji )

- suwmiarka uniwersalna

z noniuszem 0,1 MAUb

z noniuszem 0,05

- suwmiarka jednostronna z noniuszem 0,05

- mikrometry o zakresie pomiarowym 0 - 25 mm MMZb

- transametr o zakresie pomiarowym 0 - 25 mm

- przyrząd kłowy

- czujnik zegarowy

- podstawka do czujnika

- płytki wzorcowe MLAa

- optimetr

- sprawdziany do wałków MSLa

II. Wiadomości uzupełniające .

Średnice wałków mierzy się najpierw za pomocą suwmiarki uniwersalnej z noniuszem 0,1 mm. Pomiaru dokonuje się przy obu końcach wałka oraz po środku . Następnie w tych samych miejscach mierzy się średnice za pomocą suwmiarki z noniuszem 0,05 mm oraz mikrometru . Jeśli mikrometr jest cięższy od wałka należy go zamocować w specjalnym uchwycie .Wałek podtrzymuje się lewą ręką , a prawą wolno obraca pokrętło sprzęgła .Jeśli wałek jest cięższy od mikrometru należy przedmiot położyć na stole , lewą ręka trzyma się wówczas kabłąg mikrometru , a prawą obraca pokrętkę sprzęgła .Średnicę wałka można mierzyć dokładniejszymi przyrządami pomiarowymi np. transametrem .Znając średnicę wałka ustawia się zestaw płytek wzorcowych na ten wymiar. Następnie wg. zestawu ustawia się przesuwne wrzeciono transametru , po czym wsuwa mierzony wałek pomiędzy kowadełko i wrzeciono. Wychylająca się wskazówka na podziałce wyznacza wartość odchyłki wykonania wałka. Podobnie przeprowadza się pomiar średnicy za pomocą każdego dowolnego przyrządu czujnikowego np. za pomocą mikrokatora lub ortotestu tj. czujnika mechanicznego o przekładni dźwigniowo - zębatej. Korzysta się tu również z zestawu płytek wzorcowych ustawionego na wymiar nominalny . Stos płytek ustawi się na stoliku przyrządu . Po zetknięciu trzpienia pomiarowego z zestawem wzorcowym ustawia się urządzenie odczytowe na zero . Następnie płytki zastępuje się mierzonym wałkiem i na podstawie odchylenia wskazówki wyznacza jest odchyłka średnicy wałka od wartości nominalnej .

A . WYZNACZANIE BŁĘDÓW KSZTAŁTU WAŁKA

Najczęściej występujące błędy kształtu powierzchni walcowej to :

- w przekroju poprzecznym

a) odchyłka kołowości (to największa odległość między kołem rzeczywistym a kołem przylegającym )

rys. 1.0

Odmiany odchyłek kołowości :

- owalność

rys. 1.1

- graniastość

rys. 1.2

- spłaszczenie

rys. 1.3

- w przekroju wzdłużnym - odchyłka walcowości

( to największa odległość między walcem rzeczywistym, a walcem przylegającym)

rys. 1.4

Odmiany odchyłek walcowości:

- baryłkowatość

rys. 1.5

- zwężkowatość (siodłowość)

rys. 1.6

- stożkowość

rys. 1.7

- wygięcie

B. POMIAR KOŁOWOŚCI.

Kołowość można mierzyć następującymi metodami:

- metodą odniesienia polegającą na ocenie położenia rozpatrywanych punktów od jednego lub kilku innych punktów zarysu.

- metoda bezpośrednia polegającą na ocenie różnicy odległości poszczególnych punktów zarysu od środka.

Owalność można zmierzyć metodą dwupunktową przy użyciu czujnika zamocowanego w podstawie przez obracanie wałka na płaskim stoliku odczytywaniu wskazań czujnika. Sposób ten nadaje się też do wykrywania graniastości parzystokątnej, obracając wałek na stoliku o bardzo małej powierzchni na specjalnej podstawie. Pomiaru owalności można także dokonać w przyrządzie kłowym.

rys. 1.9

- wykrywanie owalności

rys. 2.0

- wykrywanie graniastości

C. POMIAR WALCÓW.

Pomiar baryłkowatości lub siodłowości przeprowadza się wg. rysunku:

W podstawie 1 jest zamocowany czujnik 2. Przedmiot 3 ustawia się na dwóch płytkach wzorcowych 4 o tej samej wysokości. Ustawienie zerowe czujnika, przed pomiarem dokonuje się na liniale płaskim ułożonym po obu stronach płytek.

rys. 2.1

Pomiar wygięcia:

rys. .2.2

Pomiar wygięcia można przeprowadzać za pomocą czujnika 3 zamocowanego w statywie 4. Przedmiot 2 obraca się na płycie pomiarowej - o pełny obrót, ustalając największe i najmniejsze wskazania czujnika. Różnica tych wskazań jest miarą wygięcia przedmiotu.

Pomiar stożkowości:

Należy zmierzyć dwie średnice wałka położone w odległości L od siebie oraz tą odległość

IV. Przebieg ćwiczenia.

1. Przygotowanie pomiaru:

- sprawdzić stan techniczny narzędzi i przyborów, oczyścić z powłoki ochronnej części robocze przyrządów, o ewentualnych usterkach powiadomić nauczyciela

- sprawdzić wskazania zerowe suwmiarek i mikrometrów

- przygotować stanowisko pomiarowe do pomiaru

2. Pomiar wałków:

- zmierzyć średnicę wałków za pomocą suwmiarki, pomiaru dokonać suwmiarkami o różnych dokładnościach w dwu prostopadłych do siebie płaszczyznach i trzech różnych przekrojach, wyniki pomiaru wpisać do karty pomiarowej.

- zmierzyć wałki mikrometrem - również w dwu płaszczyznach i trzech różnych przekrojach - na końcach wałka i pośrodku zwracając uwagę, aby powierzchnie pomiarowe przylegały do wałka dokładnie na średnicy, wyniki pomiaru wpisać do karty pomiarowej,

- zmierzyć wałki jak poprzednio za pomocą transametru, wyniki wpisać do karty pomiarowej,

- zmierzyć średnicę szlifowanego wałka przyrządem czujnikowym np. ortotestem i zestawem płytek wzorcowych

- wyznaczyć wygięcie wałka za pomocą czujnika zegarowego zamocowanego w podstawie,

- określić stożkowość wałka przez pomiar za pomocą transametru

- określić graniastość przekroju walka z użyciem pryzm i czujnika

- wyznaczyć owalność przekroju walka za pomocą przyrządu kłowego i czujnika

3. Czynności po zakończeniu ćwiczenia:

- po starannym oczyszczeniu narzędzi pomiarowych i przyborów zakonserwować je dokładnie i ułożyć w przeznaczonym na nie miejscu

Wzorcowa tabela wyników:

Przyrząd	Początek (I poł)	Początek (II poł)	Środek (I poł)	Środek (II poł)	Koniec (I poł)	Koniec (II poł)
suwmiarka z noniuszem 0,1
suwmiarka z noniuszem 0,05
mikrometr
transametr
mikroskop warsztatowy
czujnik

V. Uwagi do sprawozdania:

- Zestawić wyniki pomiarów

- Podać charakterystyki stosowanych metod pomiaru

- Podać własne wnioski spostrzeżenia dotyczące przeprowadzonych pomiarów oraz opracować wnioski.

VI. Pytania kontrolne:

1. Jakie zasady obowiązują podczas doboru narzędzi pomiarowych (patrz J. Malinowski "Pasowania i pomiary")?

2. Co to jest wymiar nominalny, górny i dolny wymiar graniczny?

3. Na czym polega pasowanie wg. stałego wałka i stałego otworu?

4. Jakie znasz błędy wykonania wałków oraz sposoby ich pomiaru (przedstaw szkicami).

Temat : Pomiar otworów.

I. Cel ćwiczenia :

Zapoznanie się z metodami pomiarów otworów oraz stosowaniem przyrządów służących do tych pomiarów.

II. Wyposażenie :

Suwmiarka uniwersalna MAUa

Mikrometr wewnętrzny szczękowy MMWd/A

Mikrometry zewnętrzne MMZb / A; MMZh / A

Głębokościomierz mikrometryczny MMSd ; MMSe

Średnicówka mikrometryczna MMWa ; MMWe

Średnicówka czujnikowa

Kulki łożyskowe o różnych średnicach

Komplet płytek wzorcowych

Uchwyt do płytek

Para wkładek płasko - równoległych

Para wkładek płasko - walcowych

Sprawdziany do otworów :

- jednograniczny jednostronny łopatkowy MSDb

- jednograniczny jednostronny prętowy MSEb

- dwugraniczny dwustronny tłoczkowy MSLa

III. Wiadomości uzupełniające :

1. Pomiar otworu suwmiarką

- uniwersalną : dokonuje się pomiaru średnic na głębokość do 15 mm

- jednostronną : dokonuje się pomiarów otworów o średnicach większych od 10 mm

2. Pomiar otworu mikrometrem wewnętrznym szczękowym.

Mikrometrem szczękowym mierzy się otwory o średnicach 5 - 30 mm i 30 - 55 mm.

Graniczny błąd wskazań mikrometrów szczękowych wynosi ± 4 mm i ± 3 mm

3. Pomiar otworów za pomocą klinów i mikrometru :

rys. 1.0

Kliny do pomiaru średnic otworu charakteryzują się jednakowymi kątami pochylenia płaszczyzn, dzięki czemu przeciwległe powierzchnie cylindryczne zachowują równoległość przy przesuwaniu klinów względem siebie.

Parę klinów po włożeniu w otwór mierzony należy przesunąć wzajemnie tak, by właściwe pod względem nacisku zetknięcie ich powierzchni cylindrycznych z powierzchniami otworu.

Mikrometrem dokonujemy pomiaru szerokości wystających końców klinów, których wymiar będzie odpowiadał średnicy mierzonego otworu. Błąd graniczny pomiaru tą metodą wynosi ± 5 - 8 mm.

4. Pomiar średnic otworów za pomocą kulek .

rys. 1.1

W celu wyznaczenia średnicy otworu należy zmierzyć średnicę kulek d₁ i d₂ mikrometrem. Wysokość A i B mierzymy głębokościomierzem . Wymiar M jest ich różnicą. Średnicę otworu odlicza się w/g wzoru :

d = (d₁ + d₂) / 2 + M_x ( d₁ + d₂ - M )

5. Pomiar średnic otworów średnicówką mikrometryczną :

Metodą tą dokonuje się pomiarów średnic otworów większych (50 - 200 mm ). Średnicówkę ustawia się w mierzonym otworze tak, aby w płaszczyźnie przekroju poprzecznego wymiar największy. W celu prawidłowego usytuowania średnicówki w płaszczyźnie przekroju poprzecznego otworu należy narzędzie pomiarowe jednym końcem stopniowo przemieszczać zachowując to położenie, w którym będzie możliwe maksymalne odkręcenie bębna mikrometrycznego, a więc uzyskanie wymiaru największego. Graniczny błąd wskazania wynosi ± 8 mm.

rys. 1.2

6. Pomiar otworu średnicówką czujnikową :

Średnicówkę czujnikową ustawia się na wymiar nominalny w uchwycie ze stosem płytek wzorcowych lub w otworze pierścienia wzorcowego. Następnie średnicówkę wkłada się do mierzonego otworu i odczytuje wskazania czujnika.

rys. 1.3

Średnicę otworu D oblicza się jako sumę wymiaru nominalnego N i różnicę wskazań czujnika O₁ i O₂:

D = N + ( O₁ i O₂)

O₁ - wskazanie czujnika przy wymiarze nominalnym

O₂- wskazanie czujnika przy pomiarze średnicy otworu

IV. Przebieg ćwiczenia.

1. Przygotowanie ćwiczenia.

- Sprawdzić stan przyrządów pomiarowych, oczyścić powierzchnie pomiarowe narzędzi oraz powierzchnie przedmiotów przeznaczone do mierzenia. Sprawdzić punkty zerowe mikrometrów.

2. Pomiar średnic otworów.

- Zmierzyć średnice otworów suwmiarką uniwersalną

- jw. średnicówką mikrometryczną

- jw. mikrometrem wewnętrznym szczękowym

- Zmierzyć średnice z użyciem klinów pomiarowych; zsunąć kliny do przylegania w otworze, zewnętrzne zaokrąglone powierzchnie klinów zmierzyć mikrometrem

- Zmierzyć średnice płytkami wzorcowymi długości. Zestawić w uchwycie płytki wraz z wkładkami płasko - walcowymi na wymiar otworu (zmierzyć uprzednio mikrometrem szczękowym) i sprawdzić, jak wchodzi w dany otwór

- Wykonać pomiar średnicy jednego otworu za pośrednictwem kulek; zmierzyć średnice wybranych kulek, zmierzyć wysokość zestawu głębokościomierzem mikrometrycznym

- Wykonać pomiar i sprawdzenie otworu średnicówką czujnikową. Wymiar zmierzyć mikrometrem szczękowym, nastawić średnicówkę na ten wymiar, a następnie - wykonując ruchy wahadłowe w otworze - wyznaczyć odchyłkę (wartość odchyłki odczytywać przy najmniejszym wskazaniu czujnika) zmieniając oś pomiaru w płaszczyźnie poprzecznej otworu - sprawdzić owalność. Przesuwając miejsce pomiaru wzdłuż osi otworu sprawdzić błędy walcowości otworu (stożkowość, baryłkowatość, siodłowość). Podać wyniki sprawdzenia wymiaru oraz wartości owalności i błędów walcowości. Wszystkie wyniki wpisać do karty pomiarowej.

3. Opis czynności po zakończeniu ćwiczenia.

Przyrządy pomiarowe i przedmioty pomiaru oczyścić i zakonserwować, a następnie ułożyć w przeznaczonych na nie miejscach.

V. Uwagi do sprawozdania.

- Zestawić wyniki wszystkich pomiarów oraz różnice między wynikami otrzymanymi w poszczególnych pomiarach

- Podać własne wnioski i spostrzeżenia.

Wzorcowa tabela wyników.

Lp.	Przyrządy pomiarowe	Przedmiot mierzony (poł I)	Przedmiot mierzony (poł II)
1.	suwmiarka
2.	mikroskop warsztatowy
3.	kulki łożyskowe
4.	mikrometr wew. szczękowy
5.	średnicówka mikrometryczna

VI. Pytania kontrolne.

- Ile jest klas dokładności wykonania wałków i otworów ?

- Na czym polega tolerowanie symbolowe ? Zmień tolerowanie symbolowe na liczbowe (np. 50f, 30 HG, 80 s6, 25 c6, 60 e7)

- W jaki sposób wykonujemy pomiar średnicy wewnętrznej metodą pośrednią za pomocą kulek?

- Objaśnij sposób pomiaru średnicówką czujnikową.

- Jakie znasz, oraz jak się posługujemy przyrządami mikrometrycznymi do średnic wewnętrznych ?

- Jakie znasz sprawdziany do otworów oraz jak się nimi posługujemy ?

Temat : Pomiary kątów i stożków.

I. Cel ćwiczenia :

Opanowanie umiejętności posługiwania się kątomierzem i odczytywanie jego wskazań, opanowanie zastosowania liniału sinusowego, zapoznanie się z metodą pomiaru stożków za pośrednictwem wałeczków i kulek.

II. Wyposażenie :

1. Przedmioty mierzone :

- wałek zakończony stożkowo (sprawdzian stożkowy )

- stożkowa tulejka redukcyjna PTPK

- płytka stalowa skośnie ścięta

2. Przyrządy pomiarowe :

- suwmiarka uniwersalna MAUb

- płyta pomiarowa MLFa

- 2 mikrometry zewnętrzne o zakresach pomiarowych 0 -25 i 25 - 50 (MMZb i MMZh)

- głębokościomierz mikrometryczny MMSe

- liniał sinusowy

- kątomierz uniwersalny

- kątomierz optyczny

- komplet płytek wzorcowych klasy 1

- czujnik zegarowy

- wałeczki łożyskowe

- kulki łożyskowe

III. Wiadomości uzupełniające.

A. Pomiar kątów kątomierzem uniwersalnym i optycznym :

Pomiar kątomierzem polega na przyłożeniu bez szczelin, obu ramion kątomierza do boków mierzonego kata. Wskazania kątomierzów optycznych odczytuje się z podziałki kreskowej, przez wbudowaną w przyrząd lupę, natomiast w kątomierzach uniwersalnych bezpośrednio z podziałki. Zarówno jedno jak i drugie kątomierze mają noniusze zwiększające dokładność odczytywania wskazań. Noniusz kątomierza uniwersalnego jest dwukierunkowy. Przy odczytywaniu wskazania należy posługiwać się tą częścią noniusza, którego kierunek rosnących wartości podziałki jest zgodny z kierunkiem podziałki głównej.

rys. 1.0

Pomiar kątomierzem uniwersalnym

1 - ramię stałe

2 - uchwyt

3 - tarcza z podziałką kątową

4 - trzpień

5 - noniusz

6 - uchwyt

7 - ramię przesuwne

Przykłady zastosowań kątomierza uniwersalnego do pomiaru różnych kątów :

rys. 1.1

B. Pomiar kątów liniałem siunusowym.

Liniał sinusowy składa się z liniału opartego na dwóch wałkach, jednakowej średnicy, których osie są równoległe do siebie i leżą w płaszczyźnie równoległej do górnej płaszczyzny liniału. Odległość między osiami wałków wynosi zazwyczaj 100 lub 200 mm.

rys. 1.2

sina= h/l

LIniał ustawia się na kąt a, mierzony uprzednio kątomierzem. Pod jeden wałek liniału ustawia się stos płytek wzorcowych o wysokości obliczonej w/g wzoru h= 100 x sina ( przy czym 100 jest wartością L liniału, a sina wyznacza się z tablic trygonometrycznych ). Po ustawieniu liniału sinusowego należy na nim umieścić przedmiot sprawdzany, a następnie za pomocą czujnika sprawdzić równoległość górnej krawędzi przedmiotu do płaszczyzny. Różnicę d między kątem ustawienia liniału, a rzeczywistym kątem a przedmiotu oblicza się wg. wzoru :

d_a=( d_n/L ) x 3438

d_n - odchyłka czujnika w ( mm )

L - odległości między skrajnymi położeniami czujnika w mm

3438 - współczynnika wynikający z przeliczenia radiana na minuty ( d_a jest wyrażona w minutach kątowych )

C. Pomiar kąta stożka zewnętrznego parą wałeczków i mikrometrem. Podczas pomiaru kąta stożka zewnętrznego stożek ustawia się pionowo na podstawce z zaciskiem. Po obu stronach jego pobocznicy układa się wałeczki o równych średnicach d_w , a następnie taką samą parę wałeczków opiera się na dwóch stosach płytek wzorcowych o równych wysokościach. Odległość wałeczków M₁i M₂ mierzy się mikrometrem zewnętrznym.

rys. 1.3

Kąt a oblicza się w/g wzoru :

tg (a/2)= ( M₁- M₂)/( 2l_s)

M₁- mniejsza odległość wałeczków

M₂- większa odległość wałeczków

l_s - długość płytek wzorcowych

D. Pomiar kąta stożka wewnętrznego kulkami i głębokościomierzem.

Pomiar wykonuje się metodą pośrednią dwiema, różnymi metodami, odpowiednio dobranymi kulkami pomiarowymi oraz głębokościomierzem mikrometrycznym.

rys. 1.4

Kąt stożka a oblicza się w/g wzoru :

sin ( a/2 )= [ (d₂ - d₁ )/2( ( M₁- M₂)- (d₂ - d₁ )]

gdzie :

d₂ i d₁ - średnice kulek pomiarowych

M₁i M₂- wielkości zmierzone głębokościomierzem mikrometrycznym

IV. Przebieg ćwiczenia :

1. Pomiar kątów kątomierzem uniwersalnym i optycznym.

2. Pomiar kątów liniałem sinusowym.

3. Pomiar kątów MWM.

4. Pomiar kątów płytkami wzorcowymi kątowymi.

V. Uwagi do sprawozdania :

- Zestawić wyniki pomiarów

- Wykonać wymagane obliczenia i podać wyniki

- Podać krótką charakterystykę stosowanych metod pomiarów oraz własne spostrzeżenia dotyczące tych metod.

VI. Zestawienie i interpretacja wyników pomiarów :

Lp.	Pomiar kątownikiem uniwersalnym	Pomiar mikroskopem warsztatowym	Pomiar liniałem sinusowym
a₁
a₂
a₃
a₄

VI. Pytania kontrolne :

1. Jakie znasz metody pomiaru kątów ?

2. Naszkicuj pomiar kąta liniałem sinusowym w przypadku, gdy kąt ten jest nieznany.

3.W jaki sposób posługujemy się płytkami wzorcowymi kątowymi przy pomiarze kątów ?

4. W jaki sposób dokonujemy pomiaru kąta MWM ?

5. W jaki sposób dokonujemy pomiaru kątów za pomocą poziomnic ?

Temat : Sprawdzenie prostoliniowości, płaskości i położenia

płaszczyzny

I. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się ze sposobami sprawdzania prostoliniowości, płaskości i położenia płaszczyzn; przyswojenia umiejętności posługiwania się stosowanymi przyrządami pomiarowymi

II. Wyposażenie :

a) przedmioty kontrolowane :

- skrzynka traserska

- płytka żeliwna I o wymiarach ok. 80 x 150 mm z jedną płaszczyzną szlifowaną, a drugą skrobaną

- płytka żeliwna II o podobnych wymiarach z jedną płaszczyzną gładko struganą, drugą frezowaną

- płytka stalowa o wymiarach ok. 40 x 40 mm z jedną płaszczyzną polerowaną lub gładko szlifowaną

b) przyrządy pomiarowe :

- płyta do tuszowania MLFa 500 x 500

- 3 podstawki traserskie

- poziomica linowa o działce elementarnej 0,1 / 1000

- poziomica liniowa o działce elementarnej 0,02 / 1000

- poziomica ramowa o działce elementarnej 0,1 / 1000

- kątownik krawędziowy MKSg

- liniał krawędziowy MLWa - 160

- szczelinomierz MSWSb

- czujnik zegarowy z podstawką

- płasko - równoległa płytka interferencyjna

- farba drukarska

III. Wiadomości uzupełniające :

Sprawdzanie prostoliniowości :

Sprawdzanie prostoliniowości można wykonać wieloma metodami. Wybór metody zależy od długości sprawdzanej płaszczyzny. Przy dużych długościach stosuje się np. strunę stalową i lunetę z okularem mikrometrycznym. Przy małych długościach stosuje się sprawdzanie "na szczelinę " między liniałem , a płaszczyzną sprawdzaną.

rys. 1.0

Na mierzoną powierzchnię przedmiotu 1 ustawia się liniał płaski 2 podparty na dwóch płytkach wzorcowych 3 o jednakowej wysokości. Wsuwając pod liniał możliwie największe stosy płytek wzorcowych 4, dokonuje się pomiaru odchyłek prostoliniowości w ustalonych punktach pomiarowych.

Mierząc prostoliniowość płaszczyzn w co najmniej trzech kierunkach, można określić jej płaskość. Równoległość dwu płaszczyzn sprawdza się czujnikiem zegarowym w podstawce. Pomiar równoległości polega na zmierzeniu wzajemnej odległości między dwoma sprawdzanymi elementami w dwóch miejscach oddalonych od siebie o możliwie dużą odległość L. Położenie poziome lub pionowe płaszczyzny sprawdza się poziomicą liniową lub ramową. Wartość działki elementarnej poziomnicy jest wyrażona w jej oznaczeniu, np. 0,1 / 1000 - oznacza , że jeśli poziomica zostanie ustawia na liniale o długości 1000 mm, którego jeden koniec znajduje się 0,1 mm niżej od drugiego, to wykaże przesunięcie pęcherzyka gazowego o 1 działkę elementarną.

Używając poziomnicy z działką 0,02 / 1000 pomiar jest możliwy, tylko na betonowy cokole lub co najmniej na sztywnym, ciężkim stole ustawionym na posadzce ( nigdy na drewnianej podłodze). Przy odczycie nie wolno opierać się o mierzonym układzie, ani go dotykać.

Sprawdzanie płaskości metodą farbowania, wykonuje się następująco :

Płytkę pomiarową powleka się bardzo cienką warstewką farby ( farba drukarska, farba do powielaczy, lub inny tłusty barwnik ). Nakłada się ją szmatką i rozprowadza płytką metalową. Tą samą płytką zbiera się nadmiar farby. Sprawdzaną powierzchnię przedmiotu, przykłada się do powierzchni wzorcowej i przesuwa kilkakrotnie w różnych kierunkach ( farba powinna pokryć wszystkie wypukłe miejsca powierzchni sprawdzanej ). Na tak przygotowaną płaszczyznę kładziemy płytkę z wyciętym kwadratem o boku 25 mm. Liczy się zafarbowane miejsca, będące punktami styku badanej powierzchni z wzorcową. Liczba zafarbowanych, mieszczących się w kwadracie określa błąd płaskości sprawdzanej powierzchni. Im więcej punktów przylegania w kwadracie 25 x 25 tym powierzchnia jest bardziej płaska. Do kontroli płaskości i równoległości mniejszych powierzchnio o dużej dokładności wykorzystuje się zjawisko interferencji światła.

rys. 1.1

Na sprawdzaną powierzchnię przedmiotu 2 nakłada się szklaną płytkę płasko - równoległą 1 w taki sposób, że między przyległymi płaszczyznami pojawią się prążki interferencyjne. Ciemne prążki są wynikiem zanikania fali świetlnej, które występuje, gdy odbity promień świetlny spotyka się i interferuje z promieniem padającym o fazie przeciwnej ( przesuniętej o pół długości fali świetlnej ). W klinie powietrznym ciemne prążki powstają tam, gdzie odległość między obu płaszczyznami klina jest równa nieparzystej wielokrotności ćwiartek długości fali świetlnej /4, (3/4) , ( 5/4 ) , ( 7/4 ) przy prostopadłym kierunku padania światła. Oznacza to, że między jednym, a drugim prążkiem grubość klina powietrznego zmienia się o /2

( - długość fali użytego przy pomiarze światła )

Wystąpienie klina powietrznego można wywołać naciskając mimośrodowo palcem na płytkę szklaną leżącą na badanej powierzchni. Jeśli powierzchnia ta jest idealnie płaska, prążki są prostoliniowe i równoległe. Jeśli powierzchnia ta, nie jest płaska, prążki są krzywoliniowe. Pomiar najlepiej przeprowadzić przy świetle jednobarwnym ( np. przy lampie z ciemni fotograficznej ).

IV. Przebieg ćwiczenia :

- Sprawdzić stan techniczny wyposażenia, oczyścić przyrządy z tłuszczu konserwacyjnego

- Wyregulować ustawienie płyty traserskiej, używając poziomnicy. Na płycie ustawić poziomnice 0,1 / 1000 równolegle do dwóch punktów podparcia na śrubowych podstawkach 1i 2

rys. 1.2

Przez pokręcanie śrub dwu podstawek na linii ustawienia poziomnicy doprowadzić powierzchnie do poziomu ( poziomnice obracać o 180 stopni dla wyeliminowania jej błędu systematycznego ). Następnie ustawić poziomnice prostopadle do poprzedniego kierunku. Pokręcać podstawkę 3 ,aż do zerowego wskazania poziomnicy ( nie zmieniać ustawienia podstawek 1 i 2 ).

- Sprawdzić poziome ustawienie płyty traserskiej, za pomocą poziomnicy o działce 0,02/1000. Poziomnice ustawić kolejno, po środku i przy końcach płyty, a wyniki wpisać do karty ćwiczeń.

- Na płycie postawić skrzynkę traserską. Do pionowej płaszczyzny przykładać poziomnice ramową ( w kilku miejscach odpowiednio wybranych ) Zmierzyć odchylenie obu płaszczyzn od prostopadłości

- Sprawdzić prostopadłość płaszczyzny kątownikiem krawędziowym, obserwując pod światło, a wyniki wpisać do karty ćwiczeń .

- Sprawdzić prostoliniowość liniałem krawędziowym. Liniał Przykłada się do sprawdzanej płytki i obserwuje pod światło szczelinę między krawędzią liniału ,a powierzchnia płytki.

Powtórzyć pomiar na powierzchniach obrabianych innymi rodzajami obróbki. Przy większych szczelinach próbować usunąć szczelinę jedną z płytek szczelinomierza. Wyniki obserwacji wpisać do kary ćwiczeń. Płaskość płytki o powierzchni struganej i frezowanej sprawdzić przykładając liniał krawędziowy w kilku miejscach równoległych do jednego boku, następnie do drugiego boku oraz do obu przekątnych.

- Sprawdzić prostoliniowość oraz płaskość płytki czujnikiem. Na płycie traserskiej położyć sprawdzaną płytę, obok ustawić podstawkę z zamocowanym czujnikiem, końcówkę pomiarową oprzeć na sprawdzanej powierzchni. Podstawkę czujnika przesuwać równolegle do dłuższego boku płytki. W równych odległościach odczytywać odchyłki na podziałce czujnika. Czujnik prowadzić wzdłuż paru równoległych linii przy krawędzi płytki i po środku. ( Przy przesuwaniu czujnika jego końcówka pomiarowa nie powinna zsuwać się poza krawędź mierzone płytki). Pomiary dokonać dla powierzchni struganej, frezowanej i skrobanej. Wyniki nanieść na odpowiednie punkty rzutu powierzchni płytek. Z pomiaru wyciągnąć wnioski co do płaskości sprawdzanej powierzchni.

- Sprawdzić płaskość "na farbę". Mały odcinek płyty pokryć farbą. Sprawdzaną powierzchnię przesunąć po zafarbowanej. Nie stosować docisku i wielokrotnego tarcia. Farbowanie wykonać dla płaszczyzn o różnych rodzajach obróbki. Narysować rozkład i kształt powstałych plan na sprawdzanych powierzchniach. Określić liczbę plam w kwadracie 25x25 mm.

- Określić niepłaskość powierzchni metodą interferencyjną. Do płaszczyzny płytki stalowej (polerowanej) położyć płytkę interferencyjną, nacisnąć ją lekko i obserwować kształt powstających prążków. Określić miejsca wypukłe i wklęsłe.

- Oczyścić przyrządy pomiarowe oraz przedmioty mierzone. Powierzchnie robocze natłuścić wazeliną techniczną. Narzędzia ułożyć w przeznaczonych na nie miejscach.

V. Uwagi do ćwiczenia:

- Zestawić wyniki wszystkich pomiarów, wykonać potrzebne rysunki i nanieść na nie wyniki pomiarów.

- Podać własne spostrzeżenia, uwagi dotyczące ćwiczenia.

Temat: Pomiar promieni, łuków kołowych i owali.

I. Cel ćwiczenia :

Zapoznanie się z pomiarem łuków i promieni za pomocą promieniomierzy, mikroskopu i projektora.

II. Wyposażenie :

1. Przedmioty mierzone :

- 2 płytki o grubości 1 mm , 1 kołowa o średnicy 20-30 mm, druga owalna o średnicy max. 30 mm.

2. Narzędzi pomiarowe :

- mikroskop,

- projektor,

- wzorce promieni

III. Wiadomości uzupełniające :

Mikroskop warsztatowy wyposażony jest w okular rewolwerowy z zarysami łuków.

rys. 1.0 Pomiar promienia łuku z użyciem głowicy profilowej do luków

1 - pole powierzchni

2 - przedmiot sprawdzany

Promienie można także mierzyć za pomocą okularu goniometrycznego, w ten sposób, że przesuwając stolik ustawia się na środkowy punkt okularu kolejno na trzy punkty krzywizny i odczytuje odpowiadające im współrzędne.

rys. 1.1 Trójpunktowy pomiar promienia łuku na mikroskopie.

Na podstawie tych wartości oblicz się długość cięciwy łuku c oraz długość strzałki 3 . Promień r oblicza się wg. wzoru

(pomiar ten można również wykonać suwmiarką modułową)

Sprawdzanie za pomocą projektora polega na obserwacji pokrywania się zarysu przedmiotu z zarysem wykonanym na rysunku. Dokładność sprawdzania zależna jest głównie od dokładności wykonania rysunku.

IV. Przebieg ćwiczenia :

- Sprawdzić stan techniczny sprzętu pomiarowego ( o ewentualnych usterkach powiadomić nauczyciela )

- Dokonać pomiaru łuku za pomocą rewolwerowego okularu mikroskopu. Założyć okular rewolwerowy z wzorami łuków, na stoliku pomiarowym ustawić sprawdzany przedmiot, tak ,aby najwyższy punkt łuku znajdował się w środku pola widzenia i przymocować przedmiot do stolika. Następnie łuk wzorcowy doprowadzić do pokrycia się z łukiem badanego przedmiotu. Odczytać i zanotować wartości promienia

- Dokonać pomiaru łuku metodą współrzędnych. Przesunięciami stolika zmierzyć długość cięciwy ( posuwem wzdłużnym ) oraz wysokość strzałki posuwem poprzecznym ). Obliczyć promień łuku.

- Dokonać sprawdzenia łuku na projektorze. Umocować na projektorze rysunek w odpowiednim powiększeniu ustawić sprawdzany przedmiot na stoliku projektora i doprowadzić zarys sprawdzanego przedmiotu do pokrycia się z zarysem rysunku sprawdzając, czy dany przedmiot jest wykonany w określonej tolerancji.

- Określić wartość promienia za pomocą promieniomierza. Wzorzec promienia obracać tak, aby między zarysami nie występowała szczelina świetlna. Pomiar wykonać dla wszystkich promieni. Wyniki pomiarów wpisać do karty ćwiczeń.

- Narzędzia pomiarowe i modele starannie oczyścić, zakonserwować i ułożyć w przewidzianych dla nich miejscu.

V. Uwagi do sprawozdania :

- Wyniki pomiarów ująć w tabelkach.

- Podać własne uwagi, wnioski i spostrzeżenia na temat metod pomiarowych.

Temat: Pomiar gwintów i sprawdzianów do gwintów.

I. Cel ćwiczenia :

Zapoznanie się ze sposobami mierzenia gwintów i posługiwaniem się stosowanymi w tych czynnościach narzędziami. Poznanie konstrukcji sprawdzianu do gwintu.

II. Wyposażenie :

1) przedmiot mierzony,( śruba lub wałek z końcówką gwintowaną )

2) przyrządy pomiarowe :

- suwmiarka uniwersalna MAUa

- mikrometr do gwintów MAGe

- komplet wzorców gwintów MMGa, MWGb

- podstawka do mikrometru

- wałeczki pomiarowe MLDa, MLDf

- dwugraniczny sprawdzian tłoczkowy do gwintu metrycznego MSBf

III. Wiadomości uzupełniające:

1)Pomiar skoku gwintu:

A . Przez porównanie go z wzorcem zarysu gwintu MWGa lub MWGb. Wzorce MWGa są przeznaczone do sprawdzania gwintów metrycznych o skokach od 0,4 do 6 mm, wzorce MWGb - do gwintów calowych o liczbie skoków na długość cala od 28 do 4

B . Przez pomiar za pomocą płytek wzorcowych i wkładek ostrzowych.

rys. 1.0

Pomiar ten polega na określaniu odległości zwojów gwintu za pomocą wkładek ostrzowych i płytek wzorcowych zamocowanych w uchwycie MLUb a następnie podzieleniu tej odległości przez liczbę zwojów. W przypadku gwintów calowych ustawia się w uchwycie wkładki ostrzowe na odległość 25,4mm i liczy się liczbę zwojów przypadających na tę odległość.

C . Pomiar skoku gwintu na mikroskopie warsztatowym.

Podczas pomiaru skoku gwintu na mikroskopie doprowadza się do pokrycia przerywanej linii okularu głowicy goniometrycznej z zarysem gwintu. Punkt przecięcia kreski siatki okularu powinien leżeć w przybliżeniu w połowie długości boku zarysu gwintu. Odczytu dla położenia 1 dokonuje się na bębnie mikrometrycznym przesuwu wzdłużnego. Następnie przesuwa się gwint o jeden zwój - do pokrycia się sąsiedniego, jednoimiennego zarysu z przerywaną kreską okularu (położenie 2 ) i ponownie dokonuje się odczytania na bębnie. Różnica odczytań odpowiada skokowi gwintu.

rys. 1.1

W celu wyeliminowania wpływu niesymetrii kąta rozwarcia zarysu oraz wpływu błędów ustawienia gwintu, względem osi wzdłużnego przesuwu mikroskopu na dokładność wyniku pomiaru, należy dokonać pomiaru dla prawej i lewej strony zarysu (położenia 1i 2 oraz 3 i 4 ). Skok gwintu określa się średnicą arytmetyczną z takich dwóch pomiarów. Chcąc zwiększyć dokładność pomiaru można mierzyć odległość kilku zwojów, a otrzymany wynik podzielić przez ich liczbę. Graniczny błąd pomiaru skoku na dużym mikroskopie warsztatowym wynosi :

S_max= ± (2,5 +1/cos + 1/16 ) mm

L - mierzona długość w mm

2)Pomiar kąta gwintu, za pomocą mikroskopu warsztatowego.

Pomiar kąta gwintu na mikroskopie dokonuje się przy użyciu głowicy goniometrycznej. Ustawia się środkową przerywaną linię głowicy goniometrycznej tak, aby pokrywała się z bokiem sprawdzanego zarysu. Wartość kąta odczytuje się bezpośrednio w okularze głowicy goniometrycznej. W celu wyeliminowania wpływu błędu ustawienia gwintu względem osi przesuwu mikroskopu, pomiary wykonuje się po obu stronach osi gwintu.

rys. 1.2

Kąty a₁ i a₂określa się z sum wartości kątów zarysu zmierzonych po obu stronach osi :

a₁= (1+2)/2 a₂= (2+2)/2

Graniczny błąd pomiaru kąta w minutach :

S_max= ± 2,5 + ( 1,2 )/F

3. Pomiar średnicy podziałowej gwintu.

3.1. Pomiar średnicy podziałowej mikrometrem do gwintów MMGe

Mikrometr do gwintów wyposażony jest w komplet wymiennych końcówek pomiarowych o określonym kształcie. Końcówkę stożkową osadza się we wrzecionie, a końcówkę pryzmatyczną w kowadełku mikrometru. Parę końcówek dobiera się dla mierzonego gwintu w zależności od jego skoku i kąta 2. Każda para końcówek jest przeznaczona dla pewnego zakresu skoków. Mikrometry do pomiaru gwintów są przeznaczone do mierzenia średnic podziałowych od 2 do 100 mm gwintów metrycznych. Pomiar przeprowadza się tak samo, jak przy użyciu mikrometru, ogólnego przeznaczenia. Dokładność pomiaru waha się w granicach 0,04 - 0,15 mm

rys. 1.3

3.2.Pomiar średnicy podziałowej gwintu metodą trójwałeczkową .

Trójwałeczkowa metoda pomiaru średnicy podziałowej gwintu polega na pomiarze rozstawienia M trzech wałeczków pomiarowych o jednakowej średnicy umieszczonych w odpowiednich bruzdach gwintu. Średnicę wałeczków dobiera się w zależności od skoku P i kąta 2a. Stosuje się wałeczki pomiarowe z zaczepami MDDa lub MLDf. Rozstawienie wałeczków M mierzy się uniwersalnymi przyrządami pomiarowymi, jak mikrometr, transametr, opotimetr i inne. Mikrometr mocuje się w podstawie, a wałeczki z zaczepami zawiesza się na wieszakach.

rys. 1.4

Średnicę podziałową d₂mierzonego gwintu oblicza się z zależności :

d₂= M - d_w [1+ (1/sina)] + (P/2tga ) - A₁ -A₂

M - mierzone rozstawienie wałeczków

d_w - średnica wałeczków

a - kąt boku zarysu

P - skok gwintu

A₁- poprawka na skręcenie wałeczków

A₂ - poprawka na sprężyste odkształcenia powierzchniowe pod wpływem nacisku pomiarowego

A₁= 0,07599 *d_w[(P/d₂)]²

IV. Przebieg ćwiczenia :

1. Sprawdzić stan techniczny sprzętu pomiarowego

2. Dokonać pomiaru skoku gwintu za pomocą :

a) suwmiarki przez n zwojów

b) małego warsztatowego mikroskopu MWM

V. Uwagi do sprawozdania :

Zestawienie i interpretacje wyników (wzorce , tablice)

Lp.

Pomiar suwmiarką

śruba

średnica zewnętrzna

skok gwintu przez n- zwojów

Lp.	Pomiar mikrometrem	śruba
1.	średnica zewnętrzna
2.	skok gwintu
3.	średnica podziałowa

C. Pomiar sprawdzianu gwintowego mikroskopem.

Lp.	Sprawdzian	Wyniki
1.	skok gwintu
2.	średnica podziałowa
3.	średnica zewnętrzna
4.	średnica rdzenia
5.	kąt profilu gwintu

D. Pomiar sprawdzianu metodą trójwałeczkową

Lp.	Sprawdzian	Wyniki
1.	pomiar wartości M
2.	średnica podziałowa

Porównanie wyników pomiarów przy pomoc mikroskopu i metodą trójwałeczkową.

VI. Pytania końcowe:

1. Jaki znasz rodzaje gwintów, podaj gdzie są zastosowane ?

2. W jaki sposób toleruje się gwinty ?

3. Naszkicuj i opisz sposób pomiarów średnicy podziałowej gwintu za pomocą :

3.1. mikrometru do gwintów

3.2.MWM

3.3. trzech wałeczków

4. Jakie znasz rodzaje sprawdzianów do gwintów, omów sposób posługiwania się nimi ?

5. W jaki sposób oznacza się gwinty na rysunku technicznym ?

Temat: Pomiar kół zębatych.

I. Celem ćwiczenia jest zapoznanie z metodami wyznaczenia parametrów koła zębatego w celu wykonania takiego samego nowego koła.

II. Wyposażenie: przedmioty mierzone (dwa koła zębate walcowe o zębach prostych - jedno z zębami normalnymi zerowymi, drugie z zębami korygowanymi), przyrządy pomiarowe: suwmiarka uniwersalna MAUf, suwmiarka modułowa MAZc, mikrometr do kół zębatych MMSw 0 - 25 lub 25 - 50, przyrząd czujnikowy do pomiaru podziałki przyporu Maaga lub Zeissa, wzorce do nastawienia przyrządu czujnikowego, lupa, instrukcja obsługi przyrządu czujnikowego.

III. Wiadomości uzupełniające.

Aby móc przystąpić do ćwiczenia należy przypomnieć sobie z części maszyn wiadomości o kołach zębatych, a w szczególności pojęcia:

- podziałka

- moduł

- koło zasadnicze

- ewolwenta

- kąt przyporu

- wysokość zęba

- korekcja P-O oraz P

- średnica podziałowa

- wierzchołków i dna wrębów zębów

rys. 1.0

W kołach zębatych walcowych o zębach prostych obwód koła podziałowego wynosi:

p * d_{p = Z *}t_o

gdzie:

d_p- średnica koła podziałowego

Z - liczba zębów

t_o - podziałka obwodowa; podziałka obwodowa wynosi

t_o = m_o*p , gdzie m_o- moduł,

Stosuje się następujące moduły znormalizowane:

1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,75; 3; (3,25); 3,5; (3,75); 4; (4,25); 4,5; 5; 5,5; 6; (6,5); 7; 8

Liczby podane w nawiasach dopuszczalne są tylko wyjątkowo.

Wysokość zęba:

h_{z =}h_g
*h_s

_{gdzie :}

_{- hg}_{- wysokość głowy zęba}

- _h_s_{- wysokość stopy zęba}

_{Pod względem wysokości zęby
mogą być normalne} (y=1), niskie (y<1) lub (y>1), gdzie jest współczynnikiem wysokości zęba:

h_{z = 2 *
y *}m_{o +}l_w

gdzie:

- l_{w - luz
wierzchołkowy. Zwykle wynosi on} l_w = 0,2 * m_o.

Odróżniamy zęby zerowe (h_s - h_g= l_w), zęby korygowane (h_s - h_g = /l_w), oraz zęby dzikie.

Dla zębów zerowych h_g = y * m_o; h_s = y * m_o + l_w

_{Dla zębów korygowanych} h_gk = (y + x) * m_o; h_sk = (y - x) * m_o + l_w

_{Dla zębów dzikich}h_gd = (y + x - k) * m_o ;h_sd= h_sk

gdzie x - współczynnik korekcji ( przesunięcia zarysu )

Średnice w kole zębatym:

- podziałowa d_p = Z * m_o

- wierzchołkowa d_w = d_p + 2h_g

_{- dna wrębów}d_s = d_p - 2h_s

- koła zasadniczego d_z = d_p* cosa_o

gdzie cosa_o - kąt przyporu ( kąt zarysu zęba). Znormalizowany nominalny kąt zarysu wynosi a_o = 20 (w starszych konstrukcjach wynosi a_o =15 , można również spotkać a_o =14 30`; 17 30`; 20 30`; 25 ; 30 )

rys. 1.1

Podziałka zasadnicza t_z jest odmierzana na obwodzie koła zasadniczego, podziałka przyporu t_p - na stycznej do koła zasadniczego. Wstępne sprawdzanie koła zębatego polega na oględzinach stanu powierzchni zębów. Stwierdzamy, czy są uszkodzenia; możemy również na podstawie oględzin określić sposób wykończenia powierzchni zębów, a na podstawie kształtu zębów - stwierdzić, czy są to zęby zerowe czy korygowane, normalne czy wysokie lub niskie.

Dla wyznaczenia modułu liczymy ilość zębów, mierzymy średnicę dna wrębu i średnicę wierzchołkową.

Gdy liczba zębów jest nieparzysta, średnice te mierzymy pośrednio, tj. mierzymy wymiar od wierzchołka zęba czy też od powierzchni otworu, mnożymy przez 2 i dodajemy średnicę otworu.

Zakładając, że mamy zęby normalne i zerowe, moduł obliczamy wg wzoru:

Wynik powinien być bliski wartości modułu znormalizowanego.

Wysokość zęba obliczamy wg wzoru:

i sprawdzamy zależność h_z= 2,2 * m_o.

Gdy wartość wyliczona modułu odbiega od wartości znormalizowanej, świadczy to o tym, że zęby są korygowane lub nienormalne. Gdy h_z zmierzone różni się od h_z wyliczonego, świadczy to o tym że zęby są nienormalne.

Przy zębach nienormalnych przypuszczalną średnicę podziałową można określić na połowie wysokości zębów; moduł obliczamy wówczas wg wzoru:

dla l_w= 0,2m_o ( wzór nieistotny dla zębów korygowanych)

Przy zębach korygowanych m obliczamy wg wzoru:

Przy korekcji dodatnie wyliczoną wartość zaokrąglamy w dół, dla korekcji ujemnej - w górę.

Dla wyznaczenia kąta przyporu dokonujemy pomiaru podziałki przyporu t_p. Pomiar przeprowadzamy mikrometrem talerzykowym MMSw. Pomiarem obejmujemy n zębów. Liczbę n wyznaczamy z tablic (podręcznik "Pracownia techniczna" str. 277). Dokonujemy dwu pomiarów przez n zębów mierzymy Mn, przez n+1 zębów mierzymy M_n+1. Podziałka przyporu jest różnicą dwu pomiarów

t_p= M_n+1 - M_n

Kąt przyporu :

gdzie: t₀= m_n * p

Do sprawdzania równomierności podziałki użyjemy specjalnego przyrządu czujnikowego Maaga lub Zeissa. Szczęki przyrządu nastawiamy na wartość teoretyczną (wzorcem lub płytkami wzorcowymi)

t_p= t_o * a_o

Podziałkę tę sprawdzamy co kilka zębów.

rys. 1.2 Pomiar podziałki przyporu mikrometrem talerzykowym

Przy pomiarze suwmiarką modułową należy określić wysokość h_p, na jakiej dokonywać będzie się pomiaru grubości g. Wysokość h_pjest większa od h_g , gdyż ząb mierzony jest na cięciwie wspierającej się na kole podziałowym. Przy pomiarze zębów normalnych zerowych korzystamy z tabel (Pracownia techniczna - s.281). Wartości z tej tablicy h_p i g należy pomnożyć przez moduł m_o. Dla zębów zerowych nienormalnych wartość g nie zmienia się, zmienia się natomiast h_p. Dla zębów wysokich h_pw=[h+(y - 1)] m_o_,dla zębów niskich h_pm=[h - (1 - y)]m_o.

Dla zębów korygowanych nienormalnych grubość zęba w kole podziałowym (mierzoną po łuku) oblicza się wg wzoru:

rys. 1.2 Przyrząd czujnikowy Maaga do pomiaru podziałki przyporu (1 - szczęka stała, 2 - szczęka pomiarowa, 3 - szczęka nastawna pomocnicza.

Wysokość głowy zęba korygowanego wynosi:

h_gk = (y + x)m_o

Wysokość pomiarowa:

h_pk = h_gk + (d_p/4) * (g_k/d_p)²

Grubość pomiarowa (wzór uproszczony):

g_pk= g_k[1-(1/6)*(g_k/d_p)²]

rys. 1.3 Pomiar podziałki przyporu za pomocą urządzenia pomiarowego wchodzącego w skład uniwersalnego przyrządu do pomiaru kół zębatych (1 - szczęka stała, 2 - szczęka pomiarowa, 3 - czujnik, 4 - koło zębate

a) b)

rys. 1.4 a) Pomiar grubości zęba suwmiarką modułową (1 - wysuwka, 2 - suwak wysuwki, 3 - szczęka stała, 4 - szczęka przesuwna, 5 - urządzenie do dokładnego ustawiania szczęki przesuwnej); b) Grubość zęba.

IV. Przebieg ćwiczenia.

- Sprawdzić stan techniczny sprzętu pomiarowego (o usterkach informować nauczyciela). Oczyścić przyrządy i przedmiot mierzone.

- Przeprowadzić wstępne oględziny kół zębatych (ew. uszkodzenia, kształt zębów). Określić wysokość zębów (normalne, nienormalne). Stwierdzić, czy zęby są zerowe czy korygowane, z korekcją dodatnią (wąskie zaostrzone wierzchołki) czy ujemną (wąskie stopy zębów).

- Wyznaczyć wymiary zębów. Policzyć liczbę zębów sprawnych kół zębatych, zmierzyć średnice wierzchołków i średnice dna wrębów, obliczyć wysokość zębów

wyznaczyć moduł kół zębatych, obliczyć średnice podziałowe (d_p = Z * m_o ), obliczyć wysokość głów zębów

obliczyć współczynnik wysokości zęba

obliczyć współczynnik korekcji (przesunięcia zarysu zęba) dla zębów korygowanych

obliczyć podziałkę obwodową t_o= m_op

Pomiary i wyniki wpisać do karty ćwiczeń.

- Wyznaczyć kąt przyporu. Określić liczbę zębów do pomiaru mikrometrem talerzykowym, dokonać pomiaru mikrometrem wartości M_n i M_n+1, obliczyć podziałkę przyporut_p= M_n+1 - M_n oraz kąt przyporu cosa= tp / to. Zaokrąglić do wartości znormalizowanej.

- Zmierzyć równomierność podziałki przyporu. Nastawić szczęki pomiarowe przyrządu czujnikowego na wartość teoretyczną podziałki przyporu obliczoną z wzoru t_p= m_opcosa_o

dla a_o= 15 pcosa_o=3,034545

dla a_o= 20 pcosa_o= 2,952131

- Dokonać pomiaru w kilku miejscach na obwodzie koła zębatego, a odczytane odchyłki wpisać do karty ćwiczeń.

- Dokonać pomiaru grubości zęba, Obliczyć wysokość pomiarową h_p na podstawie tablicy (Pracownia techniczna VI-3) lub wzorów, na obliczoną wysokość nastawić wysuwkę suwmiarki modułowej, zmierzyć grubość zęba, zmierzoną wartość porównać z wartością teoretyczną obliczoną z wzorów lub wziętą z tablicy. Pomiary wykonać w kilku miejscach koła zębatego, a wyniki wpisać do karty ćwiczeń.

- Sprzęt pomiarowy oczyścić, zakonserwować i ułożyć w przeznaczonym dla niego miejscu.

V. Uwagi do sprawozdania.

- Zestawić wyniki pomiarów oraz wszystkie obliczenia z podaniem stosowanych wzorów.

- Wykonać rysunek przekroju osiowego mierzonych kół zębatych z naniesieniem zmierzonych i obliczonych parametrów.

- Podać własne wnioski i spostrzeżenia.

Temat: Pomiar dokładności kół zębatych.

I. Cel ćwiczenia: zapoznanie się z pomiarami dokładności wykonania koła zębatego i nabycie umiejętności posługiwania się stosowanymi przyrządami pomiarowymi.

II. Wyposażenie: przedmioty mierzone (koła zębate walcowe o zębach prostych szlifowanych), przyrządy pomiarowe - suwmiarka uniwersalna MAUb, mikrometr do kół zębatych MMSw o zakresie pomiarowym 0 - 25 mm lub 25 - 50 mm albo mikrometr czujnikowy Zeissa z końcówkami talerzykowymi, przyrząd kłowy MRSb, czujnik zegarowy MDAa z podstawką MDZe, wałeczki pomiarowe (łożyskowe), trzpień tokarski PTTa, przyrządy czujnikowe do pomiaru obwodowej podziałki Mahra lub Maaga, przyrząd do sprawdzania obustronnej współpracy zębów, ewolwentomierz uniwersalny, koło wzorcowe dostosowane do sprawdzanego, instrukcje obsługi przyrządów.

III. Wiadomości uzupełniające:

Przy zastosowaniu coraz to wyższych prędkości obwodowych kół zębatych wzrastają wymagania odnośnie ich dokładności. Błędy wykonania powodują bowiem drgania kół zębatych w czasie pracy. Koła zębate wykonywane są w 12 klasach dokładności. Stosowanie odpowiedniej klasy dokładności zależne jest od prędkości obwodowej koła w czasie pracy. Przy sprawdzaniu dokładności kół zębatych będziemy mierzyć: zmiany w grubości zębów, bicie promieniowe uzębienia względem osi obrotu, nierównomierności podziałki obwodowej, dokładność kształtu ewolwentowego zarysu zębów, równomierność współpracy z kołem wzorcowym.

rys. 1.0 Pomiar przez n zębów mikrometrem talerzykowym

Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy przypomnieć sobie wiadomości z części maszyn o kołach zębatych. Pomiar przez n zębów mikrometrem talerzykowym jest pospolicie stosowany przy sprawdzaniu kół zębatych. Łączy bowiem pomiar grubości zębów oraz równomierności podziałki obwodowej. Liczbę zębów objętych pomiarem możemy wyznaczyć wg tabeli lub wyliczyć wg wzoru:

(Wynik zaokrągla się do całości)

gdzie:

z - liczba zębów koła sprawdzanego,

a_o - nominalny kąt przyporu

tabela 1.

a_o

inv= tga - a

1430

1730

2230

0,005545

0,006150

0,009866

0,014904

0,021514

0,029975

0,053751

rys. 1.1 Pomiar bicia promieniowego uzębienia (1 - podstawa, 2 - urządzenia kłowe, 3 - trzpień tokarski, 4 - koło sprawdzane, 5 - wałeczek pomiarowy, 6 - czujnik zegarowy, 7 - tarcza czujnika)

Dla zębów zerowych (x=0) odpada ostatni człon wzoru. Współczynnik wysokości zęba y nie wpływa na zmianę n i M. Pomiaru bicia uzębienia dokonuje się czujnikiem zegarowym na przyrządzie kłowym. Ważną rzeczą jest dobór odpowiedniej średnicy wałeczka d_k wkładanego w poszczególne wręby.

Przyrządy czujnikowe do pomiaru podziałki obwodowej są wyposażone w dwie pomocnicze końcówki wspornikowe, które opieramy albo na dnach wrębów (przyrząd czujnikowy C. Mahra), albo na wierzchołkach zębów (przyrząd czujnikowy Maaga - rys. 1.2). Jeżeli mierzymy tylko odchyłki podziałki obwodowej, a nie jej wartość, nie jest konieczne nastawianie przyrządu na wymiar podziałki.

rys. 1.2 Pomiar równomierności podziałki obwodowej przyrządem czujnikowym Maaga (1 - końcówka stała, 2 - końcówka pomiarowa, 3 - końcówka pomocnicza, 4 - końcówki wspornikowe)

W większości przyrządów do sprawdzania ewolwenty oprócz koła zębatego mierzonego trzeba również założyć na przyrząd krążek o średnicy koła zasadniczego mierzonego koła. W ewolwentomierzach uniwersalnych nie ma takiej konieczności. Przez poprzeczne przesunięcie sanek promieniowych n możemy nastawić dowolny promień koła zasadniczego z dokładnością do 0,001 mm. Przyrząd ten wskazuje na czujniku odchyłki ewolwenty oraz wykonuje wykres mierzonych odchyłek w powiększeniu 500:1. Przez przesuwanie listwy a w kierunku wzdłużnym napięte taśmy stalowe powodują obrót sprawdzanego koła, a dźwignia g przesuwa trzpień czujnika wzdłuż odtaczanej stycznej koła zasadniczego. Wypadkową tych ruchów jest ślizganie się końcówki czujnika wzdłuż powierzchni roboczej zęba.

Dokładność koła zębatego możemy sprawdzić przez badanie współpracy z kołem zębatym wzorcowym z użyciem odpowiedniego przyrządu. W przyrządzie tym na wspólnym wałku zamocowane są wzorcowe koła zębate i krążek o średnicy równej średnicy podziałowej koła zębatego. Na drugim wałku są osadzone: współśrodkowe koło zębate sprawdzane i drugi krążek równy średnicy podziałowej koła sprawdzanego, dociśnięty obwodem do pierwszego krążka. Obracając pierwszy wałek, porównujemy płynność ruch obrotowego drugiego krążka i sprawdzanego koła. Przy sprawdzaniu otrzymujemy wykres kołowy, z którego doświadczony pracownik może określić przyczyny i rodzaje błędów.

IV. Przebieg ćwiczenia.

- Sprawdzić stan techniczny sprzętu pomiarowego. Przyrządy pomiarowe oczyścić. Sprawdzić temperaturę otoczenia. Ustalić zasadnicze parametry mierzonego koła zębatego: z, m_o, a_o, x, y.

- Dokonać pomiaru koła zębatego mikrometrem talerzykowym. Sprawdzić punkt zerowy mikrometru. Wyznaczyć liczbę n zębów, które należy objąć pomiarem. Odpowiednio rozsunąć talerzyki pomiarowe mikrometru, mikrometr nałożyć na zęby mierzonego koła, wykonać pomiar ( przy pomiarze poruszać mikrometr lekkim ruchem wahadłowym, aby talerzyki ślizgały się po powierzchni roboczej skrajnych zębów). Pomiar powtarzać co pewien odcinek na całym odwodzie mierzonego koła. Mierzone wartości porównać z wartością teoretyczną z tablicy "Pracownia techniczna" tabela VI-1 lub VI-2.

Wyniki wpisać do karty ćwiczeń.

- Dokonać pomiaru bicia uzębienia. Dobrać odpowiednią średnicę d_k wałeczka pomiarowego. Koło mierzone osadzić na trzpieniu tokarskim i wraz z trzpieniem umieścić w kłach przyrządu kłowego. Ustawić czujnik z podstawką tak, aby trzpień pomiarowy czujnika leżał w płaszczyźnie pionowej przechodzącej przez oś kół. Wałeczki pomiarowe wkładamy następni w kolejne wręby koła zębatego i obracając koło podprowadzamy wałeczek pod końcówkę pomiarową czujnika. Na każdym wrębie odczytuje się największe wychylenie wskazówki czujnika. Biciem promieniowym jest różnica między największym a najmniejszym odczytem czujnika. Wyniki pomiaru wpisać do karty ćwiczeń.

- Dokonać pomiaru nierównomierności podziałki obwodowej. Nastawić końcówki wspornikowe oraz końcówki pomiarowe przyrządu w trzech miejscach na obwodzie koła. Przestawiając przyrząd co jeden ząb odczytywać kolejne odchyłki. Wyniki wpisać do karty ćwiczeń. Wykonać wykres nierównomierności podziałki obwodowej.

- Sprawdzić koło za pomocą ewolwentomierza. Na trzpień ewolwentomierza nałożyć sprawdzane koło zębate. Przesunięciem poprzecznym sanek nastawić promień koła zasadniczego.

r_z= 0,5 * z * m_ocosa_o

Doprowadzić trzpień czujnika do styku z powierzchnią roboczą zęba. Przesuwając sanki w kierunku wzdłużnym odczytać największe odchyłki oraz sporządzić wykres odchyłek. Pomiar powtórzyć w kilku miejscach obwodu sprawdzanego koła. Wyniki wpisać do karty ćwiczeń. Z wykresów wyciągnąć wnioski.

- Sprawdzić współpracę z kołem wzorcowym. Na przyrząd nałożyć koło wzorcowe i koło sprawdzane. Nałożone koła wprowadzić w zazębienie bez luzu międzyzębnego. Obracając koła wykonać wykres współpracy. Opisać wykres i wyciągnąć wnioski.

- Rozbroić przyrządy pomiarowe, oczyścić je, zakonserwować i umieścić w przeznaczonych na nie miejscach.

V. Uwagi do sprawozdania:

- Zestawić wyniki pomiarów.

- wykonać wykresy na podstawie pomiaru nierównomierności podziałki.

- Do sprawozdania dołączyć wykres z pomiarów ewolwentomierzem oraz wykres współpracy kół zębatych.

- Podać własne wnioski i spostrzeżenia.

Temat: Pomiar chropowatości.

I. Cel ćwiczenia.

Zapoznanie się z metodami badania chropowatości powierzchni za pomocą wzorców użytkowych, mikroskopu Schmaltza, profilografometru.

II. Wyposażenie.

1. Przedmioty mierzone:

płytki stalowe lub żeliwne - strugane, frezowane, szlifowane, odcinki wałków toczonych

2. Przyrządy pomiarowe.

- wzorce chropowatości typ WG - 3

- mikroskop podwójny Schmaltza

- profilografometr

- instrukcja obsługi

III. Wiadomości uzupełniające.

Chropowatość powierzchni ocenia się ilościowo za pomocą zdefiniowanych parametrów chropowatości.

Średnie arytmetyczne odchylenie R_a - jest to średnia wartość odległości punktów y₁, y₂ ....y_n profilu zaobserwowanego od linii średniej m na długości odcinka elementarnego l_e.

rys 1.0

Wysokość nierówności R_z - jest to średnia wartość pięciu najwyżej położonych punktów zarysu od pięciu punktów położonych najniżej na odcinku elementarnym l_e mierzona od linii odniesienia równoległej do linii średniej.

rys. 1.2.

Dla określenia chropowatości, należy stosować gównie parametr R_a, zaś R_z wówczas, gdy nie dysponuje się środkami do pomiaru parametru R_a (brak dostatecznego odcinka pomiarowego). Parametr R_max odgrywa rolę parametru pomocniczego. Użytkowe wzorce chropowatości, służą do porównywania powierzchni badanej z powierzchnią wzorcową. Wzorce chropowatości mają kształt płaski, wypukły lub wklęsły. Posługując się nimi, można porównywać chropowatość wzrokowo lub dotykowo, przesuwając palcem lub blaszką kolejno po obu powierzchniach. Jest to ocena mało dokładna. Z użyciem wzorców można określić chropowatość w zakresie R_a od 0,32 do 80 mm. Dokładniejsze wyniki uzyskuje się stosując do sprawdzania chropowatości komparatory optyczne, które umożliwiają jednoczesną obserwację powierzchni wzorca i powierzchni sprawdzanej. Komparator dwugraniczny umożliwia równoczesne porównywanie powierzchni z dwoma wzorcami o mniejszej i większej chropowatości. Można również stosować metodę porównawczą, za pomocą komparatora pneumatycznego. Metoda ta polega na pomiarze czasu przepływu jednakowej ilości powietrza po powierzchni wzorca i po powierzchni badanej. Wymienione przyrządy służą do porównawczej oceny chropowatości.

Do badania bezpośredniego wyznaczania chropowatości w zakresie R_a lub R_z służą mikroskopy. Pomiar na mikroskopie Schmaltza polega na tym, że wiązka promieni świetlnych przechodzi przez obiektyw i pada na badaną powierzchnię, pod kątem 45. Odbija się od niej i przechodzi do okularu, gdzie jest widoczny cień odwzorowanej powierzchni. W okularze obserwuje się chropowatość R w stosunku do rzeczywistej wysokości R chropowatości

gdzie:

a - powiększenie mikroskopu

Stąd:

rys. 1.3.

Interferometr służy do pomiaru mikronierówności o wartościach 0,03 - 1,5 mm. Największe uzyskiwane powiększenie wynosi 400. Pomiar oparty jest na interferencji światła i może być wykonywany przy świetle dziennym lub jednobarwnym (monochromatycznym). Wysokość mikronierówności określa się na podstawie wartości ugięcia ciemnych prążków w stosunku do odległości między nimi. Wysokość mikronierówności R oblicza się wg wzoru:

l/2 - odstęp między prążkami mm

k - największe ugięcie prążka wyrażone ułamkiem odległości między prążkami

l - długość światła użytego do pomiaru (dla światła dziennego l = 0,6 mm)

IV. Przebieg ćwiczenia.

1. Sprawdzić stan techniczny sprzętu pomiarowego o ewentualnych usterkach powiadomić nauczyciela.

2. Przygotować do pomiaru podwójny mikroskop. Założyć odpowiedni obiektywy do tubusa oświetlacza, tubusa obserwacyjnego. UStawić na stoliku badany przedmiot (wałek w pryźmie). Dosunąć głowicę mikroskopu do badanego przedmiotu i ustawić ostrość widzenia.

3. Przygotować wzorce chropowatości.

4. Sprawdzić chropowatość badanej powierzchni z użyciem wzorców chropowatości - gołym okiem i za pomocą lupy porównując wzorce z badaną powierzchnią. Badaną powierzchnię sprawdzić, przesuwając po niej paznokciem lub cienką blaszkę. To samo powtórzyć dla wzorca. Porównanie wykonać dla powierzchni toczonych, frezowanych, struganych i szlifowanych, a wyniki zanotować.

5. Zmierzyć chropowatość mikroskopem Schmaltza. Wyniki zanotować.

6. Dokonać pomiaru chropowatości przyrządem mierniczym szczelinowo - świetlnym.

7. Przyrządy pomiarowe rozbroić, starannie oczyścić, zakonserwować i ułożyć w przewidzianych dla nich miejscach.

V. Zestawienie i interpretacja wyników.

VI. Uwagi do sprawozdania.

1. Sprawozdaniu opisać sprzęt pomiarowy, dokonać charakterystyk badanych powierzchni.

2. Wyniki pomiarów ująć w tabelach oraz podać własne wnioski.

3. Badaną chropowatość próbki określić znakiem w/g PN - 74/M - 01146.

Tabela wyników.

Lp.	Parametr Ra (część I)	Parametr Ra (część II)
1.
2.
3.

VII. Pytania kontrolne.

1. Co to jest chropowatość powierzchni ? Zdefiniuj parametr: R_a i R_z.

2. Ile jest klas chropowatości ?

3. Omów sposób pomiaru chropowatości za pomocą:

a) płytek wzorcowych chropowatości,

b) mikroskopu Schmaltza,

c) profilografometru,

4. Omów zasady umieszczania znaków chropowatości na rysunku technicznym.

Temat: Sprawdzanie dokładności geometrycznej narzędzi skrawających.

I. Cel ćwiczenia: Zapoznanie się ze sprawdzaniem narzędzi skrawających.

II. Wyposażenie:

1. Przedmioty mierzone:

- dwa noże tokarskie NNZa i NNZb

- wiertło NWKc z chwytem stożkowym Nr 2 (o średnicy 15 - 22 mm)

2. Przyrządy pomiarowe:

- kątomierz stolikowy i uniwersalny

- promieniomierz MWKc 1 - 7

- wielowymiarowy wzorzec kątowy do wierteł

III. Wiadomości uzupełniające.

Dla scharakteryzowania geometrycznego kształtu noża leżącego w płaszczyźnie poziomej wykonuje się trzy rzuty i przekroje ostrza (rys. 1.0). Na rysunku tym widać położenie głównej krawędzi ostrza W - U i pomocniczej krawędzi ostrza W - V oraz kąty: przystawienia c, wierzchołkowy e, oraz pomocniczy przystawienia c₁. Płaszczyzny przekrojów są płaszczyznami przechodzącymi prostopadle do krawędzi: głównej W - U i pomocniczej ostrza W - V. Występują tam kąty: przyłożenia - a, a₁, ostrza - b, b₁, natarcia - g, g₁. Sprawdzanie noży tokarskich w czasie eksploatacji ma wykazać, czy na skutek ostrzenia nie została zmieniona geometria ostrzy.

rys. 1.0 Rzuty i przekroje ostrza noża tokarskiego.

Wielkościami charakteryzującymi wiertła są kąty (rys. 1.1) : w pochylenia rowka wiórowego względem osi wiertła, zależny od średnicy wiertła i rodzaju obrabianego materiału (dla żeliwa i stali 20 - 30) oraz kąt wierzchołkowy 2c (dla żeliwa i stali 118). Kąt natarcia g jest zależny od wymienionych kątów w i 2c oraz odległości od osi wiertła. Kąt przyłożenia a zmienia się, rośnie wzdłuż ostrza w kierunku do osi od 8 - 14 przy narożu ostrza, do 20 - 25 przy ścinie. Wartość kąta przyłożenia a stanowi o łatwości wchodzenia wiertła w materiał przy wierceniu.

rys. 1.1 Ostrze wiertła.

IV. Przebieg ćwiczenia.

- Sprawdzić stan techniczny przyrządów pomiarowych i oczyścić je.

- Sporządzić szkic sprawdzanych noży. W tym celu należy:

- zmierzyć w płaszczyźnie poziomej kąty c , c₁ , e (c + c₁ + e = 180)

zmierzyć w płaszczyźnie pionowej prostopadle do krawędzi ostrza kąty a ,b ,g , oraz a₁ ,b₁ ,g₁ (a +b +g = 90; gdy a +b >90, g ma wartość ujemną)

- zmierzyć w płaszczyźnie pionowej przechodzącej przez krawędź ostrza kąt l , a na pomocniczej krawędzi ostrza l₁ ,

- zmierzyć promieniomierzem promień zaokrąglenia wierzchołka ostrza.

- Sprawdzić kąty wiertła. Wykonać rysunek wiertła w płaszczyźnie pionowej i sprawdzić kąty a ,b ,g wzorcem kątowym.

- Przyrządy pomiarowe oczyścić i zakonserwować. Ułożyć sprzęt pomiarowy w przewidzianym dlań miejscu.

V. Uwagi do sprawozdania.

- Zestawić wyniki pomiarów i porównać je z normą.

- Wykonać rysunki narzędzi mierzonych i zamieścić na nim wielkości zmierzone.

- Podać własne wnioski i spostrzeżenia.