POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji

Transkrypt

1 POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji Ćwiczenie nr TEMAT: SPRAWDZANIE SPRAWDZIANU DWUGRANICZNEGO TŁOCZKOWEGO DO OTWORÓW ZADANIA DO WYKONANIA:. przeprowadzić kontrolę wymiarową sprawdzianu dwugranicznego tłoczkowego do sprawdzania otworu φ... i orzec czy badany sprawdzian nadaje się do stosowania. ZAŁĄCZNIKI: PN-7/M-040 Tolerancje i pasowania wałków i otworów, Tolerancje sprawdzianów, PN-89/M-00 Podstawy zamienności, Układ tolerancji i pasowań, Tolerancje i odchyłki podstawowe wymiarów do 350 mm. M. Bartoszuk, Z. Zalisz, Opole, 00 r.

2 I. WPROWADZENIE W produkcji seryjnej i masowej, ze względów technicznych i ekonomicznych, stosuje się powszechnie sprawdziany będące narzędziami pomiarowymi przeznaczonymi do ściśle określonych zadań kontrolnych. Służą one do stwierdzania czy wymiary, kształt lub działanie sprawdzanego przedmiotu nie wykraczają poza granice ustalonych tolerancji. Ze względu na rodzaj sprawdzanego wymiaru sprawdziany dzieli się na: sprawdziany wymiarów zewnętrznych (np. sprawdziany do wałków), sprawdziany wymiarów wewnętrznych (np. sprawdziany do otworów), sprawdziany wymiarów mieszanych (np. sprawdzian do kontroli wysokości uskoku powierzchni), sprawdziany wymiarów pośrednich (np. sprawdzian odległości między osiami otworów), sprawdziany kształtu, służące do kontrolowania kształtu wyrobu na podstawie oceny prześwitu między powierzchniami przedmiotu oraz sprawdzianu. Wśród wymienionych grup narzędzi rozróżnia się (ze względów konstrukcyjnych) sprawdziany: stałe - dostosowane do sprawdzania tylko jednego wymiaru tolerowanego, bądź też do sprawdzania jednego elementu konstrukcyjnego (np. gwintu), nastawne - dające się nastawiać w określonym wąskim zakresie na kilka różnych wymiarów (np. sprawdziany nastawiane za pomocą stosu płytek wzorcowych), czujnikowe - posiadające czujnik jako element mierzący wartość odchyłki sprawdzanego wymiaru lub sygnalizujący przekroczenie granic tolerancji sprawdzanego wymiaru. Sprawdziany stałe i nastawne wykonywane są jako jednograniczne lub (częściej) jako dwugraniczne. Te ostatnie pozwalają ustalić czy mierzony wymiar zawiera się w określonym polu tolerancji. Składają się one z dwóch stron: przechodniej i nieprzechodniej, oznaczonych na sprawdzianie odpowiednio symbolami S p i S n. Przy użyciu takich narzędzi proces sprawdzania można więc uznać za mierzenie polegające na selekcjonowaniu wyrobów na trzy grupy: przedmioty wykonane w granicach określonych tolerancją (dobre), mniejsze od dolnego wymiaru granicznego (złe) oraz większe od górnego wymiaru granicznego (złe).

3 Sprawdziany znajdują zastosowanie w kontroli produkcji części maszyn wykonywanych w klasach dokładności IT6 IT6 według układu tolerancji średnic. W zależności od klasy dokładności wykonania przedmiotu ustalono wymagania dokładnościowe sprawdzianów tak, że tolerancja sprawdzianu ma wartość wielokrotnie niższą od tolerancji sprawdzanego wymiaru (3 0 razy). Wartości tolerancji sprawdzianów wynoszą zwykle poniżej 0 µm (PN-7/M-040). W związku z tym do kontroli sprawdzianów należy stosować te spośród narzędzi i przyrządów pomiarowych, które charakteryzują się odpowiednio małą wartością działki elementarnej wzorca oraz wysoką dokładnością. Sprawdziany do wałków i otworów Wśród wymiarów liniowych najczęściej kontrolowanych za pomocą sprawdzianów wyróżnić można średnice wałków i otworów. Sprawdziany do wałków są przykładem narzędzi pomiarowych mających dokładnie wykonane wymiary wewnętrzne. Grupa ta obejmuje sprawdziany: szczękowe (stałe i nastawne) oraz pierścieniowe (rys..). Rys.. Sprawdzian szczękowy dwugraniczny dwustronny Sprawdziany szczękowe nastawne ustawiane są na określony wymiar za pomocą płytek wzorcowych i w związku z tym nie podlegają dodatkowej kontroli. Natomiast sprawdziany szczękowe stałe jak i sprawdziany pierścieniowe kontrolowane są okresowo. Wśród sprawdzianów do otworów wyróżnić można sprawdziany: tłoczkowe, łopatkowe i średnicówkowe (rys..). Wszystkie wymienione sprawdziany stanowią przykłady narzędzi z dokładnie wykonanymi wymiarami zewnętrznymi, a do ich kontroli używa się czujników o działce elementarnej µm (długościomierzy pionowych lub poziomych). 3

4 a) b) c) d) e) Rys.. Sprawdziany do otworów a) tłoczkowy przechodni, b) tłoczkowy nieprzechodni, c) tłoczkowy dwugraniczny, d) średnicówkowy nieprzechodni, e) łopatkowy przechodni Sposób tolerowania sprawdzianów do wałków i otworów określa norma PN-7/M-040. Położenia pól tolerancji przedstawiono na rys. 3 stosując następujące oznaczenia: D - wymiar nominalny przedmiotu, A - dolny wymiar graniczny przedmiotu, B - górny wymiar graniczny przedmiotu, T - tolerancja przedmiotu. S min - minimalny wymiar sprawdzianu (przechodniego do otworów, nieprzechodniego do wałków), S max - maksymalny wymiar sprawdzianu (nieprzechodniego do otworów, przechodniego do wałków), G z - wymiar granicy zużycia sprawdzianu przechodniego S min do tworów lub S max do wałków, H - tolerancja sprawdzianu do otworów o walcowej powierzchni pomiarowej, 4

5 Rys. 3. Położenie pól tolerancji sprawdzianu tłoczkowego do otworów y - różnica pomiędzy wymiarem dolnym A otworu i wymiarem granicy zużycia G z sprawdzianu przechodniego S min do otworów, z - odległość pomiędzy osią symetrii pola tolerancji sprawdzianu przechodniego S min do otworów i linią odpowiadającą wymiarowi dolnemu A otworu. Norma PN-7/M-040 podaje również: - tolerancje wykonania sprawdzianów, - wielkości określające położenie pól tolerancji sprawdzianów, - wzory do obliczania wymiarów sprawdzianów do otworów i do wałków. W normie PN-89/M-00 zawarto tolerancje i odchyłki podstawowe wymiarów do 350 mm. Wymiary sprawdzianów obliczone według norm zaokrągla się do tysięcznych części milimetra zwiększając je w przypadku sprawdzianów do otworów, a zmniejszając je w odniesieniu do sprawdzianów do wałków. Obliczone wymiary granic zużycia zaokrągla się również do tysięcznych części milimetra zwiększając je w odniesieniu do sprawdzianów do otworów, a zmniejszając w przypadku sprawdzianów do wałków. W razie potrzeby sprawdzania wałków i otworów o 5

6 wymiarach tolerowanych swobodnie, mających tolerancje różne od swobodnych, wartości z, y i 05. H przyjmuje się jak dla klasy o najbliższej większej tolerancji. Zasada pomiaru optimetrem pionowym Kontrolę sprawdzianu tłoczkowego przeprowadza się zwykle za pomocą czujnika mechaniczno-optycznego zwanego optimetrem pionowym. Optimetr jest przyrządem pomiarowym do pomiarów metodą różnicową niewielkiej różnicy r = W - x p pomiędzy wartością wielkości mierzonej W a wartością porównawczą (wzorcową) x p. Pomiar wymiaru W polega więc na odczytaniu wartości odchyłki α od wymiaru porównawczego x p, dla którego wskazanie przyrządu zostało wcześniej wyzerowane. Zakres pomiarowy optimetru wynosi z p = ± 0.00 mm, a więc wymiar porównawczy x p nie może różnić się od spodziewanej wartości wymiaru mierzonego o więcej niż z p. Wymiar porównawczy x p jest wymiarem wzorcowym i musi być odtworzony bardzo dokładnie przez stos płytek wzorcowych złożony według zalecanej procedury (w razie potrzeby wyjaśnień udzieli prowadzący zajęcia). Po dokonaniu pomiarów konieczne jest ponowne sprawdzenie zerowego ustawienia optimetru. II. Wykonanie zadania pomiarowego - kolejność czynności:. Obliczyć wymiary graniczne sprawdzanego otworu φ... (odczytać z tablic PN-93/M-00 odchyłkę podstawową i tolerancję T o otworu i wyliczyć:) odchyłka podst....= T o =... A o =... B o =.... Obliczyć wymiary graniczne strony przechodniej Sp sprawdzianu (tłoczka dłuższego) i strony nieprzechodniej Sn (tłoczka krótszego) oraz granicę zużycia Gz strony przechodniej. (odczytać z tablic Polskiej Normy PN-93/M-040 klasę dokładności sprawdzianu i odpowiednio tolerancję H sprawdzianu, odczytać z tablic wartości y, z, α i wyliczyć ze wzorów wymiary graniczne Sp B, Sp A i granicę zużycia Gz oraz wymiary graniczne Sn B i Sn A ) 6

7 H =... y =... z =... =... SpB = Ao + z + H SpA = Ao + z H Gz = A y +α o Sn Sn B A = B = B o o + H α H α Podstawić odpowiednie wartości do powyższych wzorów i wyliczyć: Strona przechodnia Sp Strona nieprzechodnia Sn Sp B =... Sn B =... Sp A =... Sn A =... Gz = Sprawdzić i przygotować przyrząd do pomiarów. - oczyścić ze smaru ochronnego, - zainstalować potrzebne elementy wyposażenia, - ustawić wskazanie zerowe optimetru dla wartości wzorcowej x p złożonej z płytek wzorcowych spełniającej warunek W- 0.5*Z p < x p < W+ 0.5*Z p, gdzie W - to wymiar mierzony a z p - to zakres pomiarowy optimetru (z p = ± 0.00 mm) - przystąpić do mierzenia elementów sprawdzianu zgodnie z pkt Położyć przedmiot mierzony na płaskiej powierzchni stolika optimetru, podnieść dźwignią końcówkę pomiarową, wsunąć przedmiot pod płaską końcówkę pomiarową i opuścić ją do zetknięcia z przedmiotem a następnie zwolnić dźwignię całkowicie. Przesuwać delikatnie (± 0.5 mm) przedmiot pod końcówką pomiarową obserwując wskazanie przyrządu. W punkcie zwrotnym ruchu obserwowanego wzorca dokonać odczytu odchyłki α i (wraz ze znakiem - lub +). Poszukiwany wymiar surowy dla powtórzenia i-tego w i = x p + α i. Pomiary wykonać zgodnie z planem poniższy szkic pomiarowy + tabelka, co umożliwi analizę niepewności pomiaru a następnie analizę błędów kształtu sprawdzanych przedmiotów - odchyłkę okrągłości w przekrojach poprzecznych i odchyłki walcowości. 7

8 a I II I a b b Strona przechodnia Sp sprawdzianu Strona nieprzechodnia Sn sprawdzianu Rys.4. Szkic pomiarowy Tabela pomiarowa ( odchyłki α i lub wyliczone wymiary w i podane w milimetrach ) L.p Sp Sn I II I a-a b-b a-a b-b a-a b-b w a, b w I,II, ws p, ws n UWAGA. W tabeli należy umieszczać albo wartości odczytanych (z dokładnością odczytu /0 działki elementarnej wzorca) odchyłek α i podając je w milimetrach, albo obliczanych sukcesywnie wymiarów w i, także podawanych w milimetrach W pierwszym przypadku wymiary będą dopiero wyliczane dla wypełnienia dolnych pól tabeli o pogrubionych liniach. 5. Opracować wyniki pomiarów: 8

9 - obliczyć średnie arytmetyczne w a i w b - wyników z odczytów dla kierunków a i b, w przekrojach I i II i ostatecznie w p dla Sp i w n dla Sn (wpisać w odpowiednie miejsca w tabeli). - obliczyć wartości średniego odchylenia Sr średniej arytmetycznej przyjmując jako liczbę powtórzeń w serii wartości: n = 6 dla kierunków a i b (t 0.05, 5 =.57) n = dla przekrojów I i II (t 0.05, =,0) n = 36 dla Sp (t 0.05, 35 =.000) n = dla Sn (t 0.05, =.0) - wyliczyć niepewności pomiarowe e = t α,k * Sr dla otrzymanych wartości średnich w a, w b, w I,, w II, oraz w Sp i w Sn. - porównać otrzymane wyniki ostateczne z wymiarami granicznymi sprawdzianu, aby dowiedzieć się czy są spełnione warunki poprawnego stanu technicznego sprawdzianu: -. Sp A < w Sp ± e p < Sp B,. Gz < w Sp ± e p, 3. Sn A < w Sn ± e n < Sn B - porównać odpowiednie przedziały niepewności pomiarowych ±e p, ±e n z tolerancją sprawdzianu H, i ocenić czy spełnione są warunki optymalnego wyboru przyrządu pomiarowego i metody pomiarowej. - zapisać wynik poprawiony i sformułować wnioski końcowe w kontekście treści zadania pomiarowego: Sp = w Sp ± e p Sn = w Sn ± e n 9