Geometrická přesnost Schlesingerova metoda

VÝZKUMNÉ CENTRUM PRO STROJÍRENSKOU VÝROBNÍ TECHNIKU A TECHNOLOGII České vysoké učení technické v Praze, fakulta strojní Horská 3, 128 00 Praha 2, tel.: +420 221 990 900, fax: +420 221 990 999

www.rcmt.cvut.cz

Geometrická přesnost – Schlesingerova metoda Pavel Bach 2009

Pavel Bach

Geometrická přesnost – Schlesingerova metoda

VÝZKUMNÉ CENTRUM PRO STROJÍRENSKOU VÝROBNÍ TECHNIKU A TECHNOLOGII

Příklad měření geometrické přesnosti – klasická metoda, mechanické přístroje  Rovnoběžnost vedení saní s plochou stolu.  Saně se přesunou z polohy A do polohy B (např. 300 mm) a měří se vzájemná odchylka.  Výsledek se porovná s dovolenou tolerancí  Toleranci určuje norma nebo výrobce stroje

Měřicí trn

B

Číselníkový indikátor, „hodinky“

A

Vřeteno, konec vřetena

2

Pavel Bach



Historie  Dr. Schlesinger, německý technik zavedl systematické posuzování přesnosti obráběcích strojů za účelem jejich přejímky zákazníkem. První aplikace: dodávky německých strojů do Ruska, 30 léta 20. stol.  Stal se ředitelem pro výzkum Institutu výrobních inženýrů a navrhl, vyrobil a publikoval soubor nástrojů a měřicích přístrojů a přípravků k měření geometrické přesnosti obráběcích strojů.  Vytvořil standardní, jednoduché postupy testů přesnosti včetně dovolených tolerancí odchylek.  Zavedl praxi, kdy musela být zkontrolována geometrická přesnost každého vyrobeného stroje.

3

Pavel Bach



Normy ČSN ISO (EN)  ČSN ISO 230-1:1996/1998, Mezinárodní norma.  Název normy: Zásady zkoušek obráběcích strojů, část 1: Geometrická přesnost strojů pracujících bez zatížení nebo za dokončovacích podmínek obrábění.  Descriptory: machine tools, tests, acceptance testing, measurement, geometric characteristics, accuracy  Příklady dalších norem:  ČSN ISO 10791-6, Podmínky zkoušek pro obráběcí centra - Část 6:

Přesnost posuvů, frekvence otáčení a interpolací  ČSN ISO 6155, Obráběcí stroje – Podmínky zkoušek pro revolverové a jednovřetenové automatické soustruhy s vodorovnou osou vřetena – Zkoušky přesnosti  ČSN ISO 10791-7, Podmínky zkoušek pro obráběcí centra – Část 7: Přesnost dokončovaného zkušebního obrobku

4

Pavel Bach



Tolerance přesnosti  Záleží na:  typu stroje  velikosti stroje  Tolerance vzájemných odchylek pohybů jsou řádu SETIN mm  Tolerance odchylek rozměrů zkušebních obrobků jsou řádu SETIN mm

5

pracovní přesnost [mm]

1.E+00 1750

1.E-01

1.E-02

1.E-03

1.E-05 1769 Parní stroj

Zdroj:WZL RWTH

1889 Elektromotor použit na soustruhu

1850 Začátek výzkumu obrábění v Německu

1832 Bruska na kulato

1992 Lineární motory

1960 Laser

1975 Řezná keramika

1953 NC obráběcí stroje

1923 Transferová linka

1900 1950

2002 Laserscale

1850

1907 Pásová výroba


1900 Rychlořezná ocel

1800

1818 Frézka

1814 Hoblovka

1794 Kovoobráběcí soustruh se suportem

1.E-04 1756 Vyvrtávací stroj na válce

Pavel Bach VÝZKUMNÉ CENTRUM PRO STROJÍRENSKOU VÝROBNÍ TECHNIKU A TECHNOLOGII

6

1750 – přesnost - 2002 Historick ý vývoj přesnosti

2000

Pavel Bach



Přípravná činnost před měřením

 Stroj se ustaví do vodorovné polohy  Je-li to nutné, demontují se některý kryty (přístup k vedení)  Stroj se zahřeje na svou obvyklou provozní teplotu (postup se dohodne mezi výrobcem a uživatelem)  Stroj se zkouší buď za klidu nebo při chodu naprázdno  Těžké stroje se obvykle zatíží zkušebním(-i) obrobkem (-y)

7

Pavel Bach



Hlavní zkoušky  Přímost (přímočarost)  Rovinnost  Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností a souosost  Kolmost  Otáčení

8

Pavel Bach


Přístroje  Mechanické  Číselníkové úchylkoměry  Měřicí trny  Vodováhy  Pravítka a úhelníky (litinové)  Granitové hranoly  Přípravky (např. můstky)  Optické  Laserové interferometry  Elektronické  Vodováhy


9

Pavel Bach



Měření přímosti vodováhami  Vlevo: definice přímosti v rovině  Vpravo definice přímosti v prostoru  Vždy se měří maximální vzdálenost (přímek nebo rovin)

10

Pavel Bach



Příklad použití laseru k měření přímosti

11

Pavel Bach



Příklad naměřených hodnot - přímost

12

Pavel Bach



Příklad uvádění výsledků – přímost vedení brusky

 Maximální zjištěné odchylky přímosti (z pěti měřících cyklů):  Vodící plocha u stolu 7,1 ± 2,1 mm  Protilehlá vodící plocha 10,3 ± 2,1 mm

13

Pavel Bach



Měření přímosti a rovinnosti vodováhami

 Překrytí vodováh zaručuje návaznost dílčích sklonů vedení a vykreslení diagramu Vodící plocha

14

Pavel Bach



Příklady měření na stroji

15

Pavel Bach



Výsledek (přímost) je obdobný jako při použití laserinterferometru

16

Pavel Bach



Měření přímosti pomocí granitového pravítka a indikátoru, foto O.Svoboda

17

Pavel Bach



Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností a souosost

18

Pavel Bach



Měření přímosti dvoupaprskovým laserem  Optická metoda

19

Pavel Bach



Měření přímosti dvoupaprskovým laserem  Optická metoda

20

Pavel Bach



Princip Laserového interferometru  Interference světla: vektorová superpozice elektromagnetických vln o stejné fázi.  Paprsek: Hélium – Neon o známé vlnové délce!  Zdroj světla: speciální lampa se stabilizovanou vlnovou délkou.  Vlastnosti světelného paprsku: monochromatický (jednobarevný, tj. s jednou vlnovou délkou), v čistém a klidném vzduchu se nerozbíhá.  Interferometr měří malé rozdíly délek ve směru paprsku (d) na základě změny počtu interferenčních proužků (N) a známé vlnové délce laserového světla (λ). Viz další snímek.  Dosahovaná opakovatelná přesnost: 0,5 mikrometrů za podmínek kompenzovaných odchylek teploty, tlaku a vlhkosti prostředí.

21

Pavel Bach



 Vztah pro výpočet malé změny vzdálenosti

d

22

 Stínítko – počet proužků N

 .N 2

 K kompenzace drah paprsků  D planparalelní destička  C spojka (optika)  Z2 pevné zrcadlo  Λ = 652 nm

 Interferogram

 Pohyblivé zrcadlo, změna vzdálenosti d

Pavel Bach



Princip měření odchylek přímosti dvoupaprskovým interferometrem  Měřená odchylka délky Laserová hlava s interferometrem

 Známá vzdálenost paprsků

 Tangenta tohoto úhlu určuje odchylku natočení pohybujícího se dílu stroje (např. stolu)

NSprávná poloha stolu apř. stůl stroj e

 Zrcadlo (odražeč) spojené s pohybující se částí stroje

23

Pavel Bach



Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností, házení, souosost

24

Pavel Bach



Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností, házení, souosost

25

Pavel Bach



26

Měření kolmosti dvou pohybů nebo vedení k ploše

 Měření kolmosti za pomoci granitového hranolu a indikátoru  Indikátor je upevněn magnetem na čele vřetena  Vřeteno se posouvá ručně podél stěny hranolu  Hranol je ustaven ve vodorovné poloze pomocí vodováhy vřeteno

Pavel Bach



Další způsoby měření kolmosti  Nahoře: kolmost osy k vedení pomocí úhelníku nebo hranolu  Dole totéž, ale pomocí indikátoru upevněného stojánkem na vřeteno. Je-li vedení kolmé k ose vřetena, musí indikátor po otočení o půl otáčky ukázat stejnou hodnotu.

27

Pavel Bach



Přesnost strojů podle zkušebního obrobku

28

Pavel Bach



Přesnost strojů podle zkušebního obrobku

29

Pavel Bach


Děkuji Děkujiza zapozornost pozornost


30

Geometrická přesnost Schlesingerova metoda

Recommend Documents