MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2012
MICHAL GRACIAS
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Kontrola rozměrů ve strojírenské praxi Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Jiří Votava, Ph.D.
Vypracoval: Michal Gracias
Brno 2012
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Kontrola rozměrů ve strojírenské praxi“ vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne………………………………. podpis ……………………………
PODĚKOVÁNÍ Rád bych poděkoval vedoucímu své bakalářské práce Ing. Jiřímu Votavovi Ph.D. za odborné vedení, cenné rady a užitečné připomínky při zpracovávání této bakalářské práce.
ABSTRAKT Tato bakalářská práce se zabývá kontrolou rozměrů ve strojírenské praxi. Hlavním záměrem této práce je seznámení s měřicími přístroji, popsání jejich funkcí a způsobu používání při kontrole rozměrů ve strojírenském průmyslu. Dále jsou v této práci zviditelněny souřadnicové měřící stroje, které v dnešní době nabývají svého využití ve strojírenství. Jako posledním větším tématem, kterému je tato práce věnována, je soustava tolerancí, lícování a typy uložení. Klíčová slova: kontrola, měření, měřící stroj, přesnost měření
ABSTRACT This thesis deals with the measurement of dimensions in engineering practice. The main of this paper is to introduce measuring instruments, describe their functions and how they are used for the checking of dimensions in the engineering industry. The thesis further focuses on coordinate measuring machines, which today find their use in engineering. The last major theme of the thesis is a system of tolerances, engineering fits and their types. Keywords: checking, measuring, measuring device, accuracy of measurement
OBSAH 1 ÚVOD............................................................................................................................ 8 2 CÍL PRÁCE.................................................................................................................. 8 3 DRUHY KONTROL ................................................................................................... 9 3.1 Subjektivní kontrola ................................................................................................ 9 3.2 Objektivní kontrola ................................................................................................. 9 4 ROZDĚLENÍ NÁSTROJU PRO MĚŘENÍ DÉLKOVÝCH ROZMĚRŮ............. 9 4.1 Porovnávací měřidla.............................................................................................. 10 4.1.1 Kalibry............................................................................................................ 10 4.1.2 Základní měrky............................................................................................... 11 4.2 Mechanická měřidla .............................................................................................. 12 4.2.1 Posuvná měřidla ............................................................................................. 12 4.2.2Mikrometrická měřidla.................................................................................... 13 4.2.3 Číselníkové úchylkoměry............................................................................... 15 4.3 Speciální měřidla................................................................................................... 16 4.3.1Pneumatická měřidla ....................................................................................... 16 4.3.2Elektronická měřidla ....................................................................................... 17 4.3.3Optoelektronická měřidla ................................................................................ 18 5 SOUŘADNICOVÉ MĚŘÍCÍ STROJE.................................................................... 19 5.1 Měřící proces souřadnicového měřícího stroje ..................................................... 19 5.2 Konstrukce souřadnicových měřících strojů ......................................................... 20 5.3 Konstrukční části souřadnicových měřících strojů ............................................... 22 5.4 Snímače a další příslušenství souřadnicových měřících strojů ............................. 23 6 CHYBY PŘI MĚŘENÍ.............................................................................................. 27 6.1 Druhy chyb............................................................................................................ 27 6.2 Korekce chyb měření ............................................................................................ 28 7 SOUSTAVA TOLERANCÍ, LÍCOVÁNÍ A TYPY ULOŽENÍ............................. 29 7.1 Tolerance............................................................................................................... 29 7.2 Lícování................................................................................................................. 33 7.3 Typy uložení.......................................................................................................... 33 8 ZÁVĚR ....................................................................................................................... 35 9 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...................................................................... 36 10 SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK..................................................................... 37
1 ÚVOD Kontrola rozměrů ve strojírenské praxi představuje zpravidla zjišťování, zda kontrolovaný materiál či obrobek je rozměrově i tvarově shodný s předepsanými podmínkami. Během výroby jakéhokoliv výrobku ve strojírenství rozeznáváme tři druhy těchto kontrol. První vstupní kontrola je při dodání materiálu nebo nářadí, jako druhá je výrobní kontrola, kdy se kontroluje rozměrová správnost již během výroby a závěrem je výstupní kontrola hotového výrobku. Kontrolní pracovní činnost je měření, kterým se zjišťuje velikost rozměru, a to buď přímo měřidlem nebo je součást porovnávána kalibrem, což je nazýváno jako nepřímé měření. Pro kontrolu rozměrů přímo měřidlem je k dispozici široká škála měřících přístrojů. Tyto přístroje jsou vyráběny v různém provedení podle jejich použití. Nejuniverzálnějším a základním měřidlem je posuvné měřidlo, kterým lze měřit jak vnější tak i vnitřní rozměry. Také je vybaveno hloubkoměrem pro měření hloubky dutin. Dalším aspektem rozdělující měřicí přístroje je jejich přesnost měření. Za účelem přesného měření jsou vyráběny mikrometrická měřidla s přesností měření na tisícinu milimetru. Pro jejich využití na měření jakéhokoliv rozměru jsou konstruovány v mnoha provedeních, jako třmenové mikrometry, dvoubodové a tříbodové dutinoměry, atd. Dnešní moderní technologie nám nabízí měřící techniku s odečítáním naměřené hodnoty v digitální podobě, což zjednodušuje a zpřesňuje práci s těmito měřidly. Nejpřesnějších hodnot měřených rozměrů však dosáhneme souřadnicovým měřením, což je měření prostorových souřadnic prostřednictvím souřadnicového měřícího stroje.
2 CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce na téma „Kontrola rozměrů ve strojírenské praxi“ je shrnutí informací a provedení základního rozdělení nástrojů používaných ke kontrole rozměrů ve strojírenské výrobě. Je věnována především nástrojům pro kontrolu délkových rozměrů a souřadnicovým měřícím strojům. Závěr práce by měl objasnit lícovací soustavu a vzájemné typy uložení hřídele a díry.
8
3 DRUHY KONTROL Základní druhy kontroly výrobku ve strojírenské praxi po stránce rozměrové, ale i tvarové či po stránce jakosti povrhu se dělí na kontrolu subjektivní a objektivní. Každá z těchto metod má odlišné využití a přesnost měření. (Dillinger, 2007)
3.1 Subjektivní kontrola Subjektivní kontrola je základní a nejméně přesnou kontrolou založena na smyslových orgánech pracovníka. Kontrolor za pomoci zraku či hmatu zjišťuje výšku otřepů, jakost povrchu a podobné nedostatky výrobku bez jakýchkoliv měřících pomůcek. (Dillinger, 2007)
3.2 Objektivní kontrola Objektivní kontrola je založena na použití měřících prostředků. Tyto prostředky jsou vyráběny v různých přesnostech a různém provedení, jako porovnávací, mechanická a speciální měřidla. (Dillinger, 2007)
4 ROZDĚLENÍ NÁSTROJU PRO MĚŘENÍ DÉLKOVÝCH ROZMĚRŮ Pro kontrolu a měření délkových rozměrů rozdělujeme měřidla na porovnávací, mechanická a speciální. Porovnávacími měřidly jsou například kalibry a základní měrky. Práce s těmito měřidly spočívá v porovnávání jejich přesného rozměru s rozměrem kontrolované součásti. Jejich rozměr je reprezentován u měrek vzdáleností ploch, u kalibrů průměrem. Mezi hlavní představitele mechanických měřidel patří posuvná měřidla, mikrometrická měřidla a číselníkové úchylkoměry. S těmito měřidly přímo měříme kontrolovaný rozměr, jehož velikost se promítá na analogovém nebo digitálním ukazateli. Provedení těchto ukazatelů je formou noniusu, stupnicí s ručičkou nebo digitálním displejem. Poslední větší kapitolou v rozdělení měřidel délkových rozměrů jsou měřidla speciální. Hlavními představiteli jsou pneumatická měřidla, elektronická měřidla a optoelektronická měřidla. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007) 9
4.1 Porovnávací měřidla 4.1.1 Kalibry Kalibry, jako pevná měřidla jsou ve strojírenské výrobě používány k zjištění skutečného rozměru vyráběné součásti v tolerančním poli. Jsou konstruovány s dobrou a zmetkovou stranou, přičemž dobrá strana odpovídá rozměrům ideální součásti a zmetková strana má rozměr, který překračuje toleranční pole. Způsob kontroly s těmito měřidly lze popsat tak, že dobrá strana měřidla by měla jít na daný rozměr kontrolované součásti lehce nasunout, popřípadě našroubovat, zatímco zmetková strana by na tento rozměr měla jít nasadit maximálně jen na okraj. Kalibry se ve výrobě používají jen do doby, než jejich opotřebení dosáhne poloviny jejich dovoleného opotřebení, poté se z výroby stáhnou a používají se pouze ke konečné kontrole do jejich úplného dovoleného opotřebení. Ve strojírenské praxi jsou nejčastěji používány ke kontrole vnějších rozměrů kalibry třmenové (Obr. 1) a ke kontrole rozměrů vnitřních kalibry válečkové (Obr. 2). (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
Obr. 1 Třmenový kalibr [13]
Obr. 2 Válečkový kalibr [12]
Ve strojírenské výrobě se používá více provedení kalibrů, jako jsou ploché, čtyřhranné, šestihranné a závitové kalibry. Kalibry se vyrábějí kováním v zápustkách, po kterém se zakalí. Výroba kalibru je ukončena broušením a lapováním měřících ploch. Některé speciální válečkové kalibry se také mohou vyrábět ze skla. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007) 10
4.1.2 Základní měrky Základní měrky představují svůj rozměr vzdáleností dvou rovnoběžných ploch. Měrky jsou hranolového tvaru vyráběny z uhlíkové, speciálně legované oceli s rozměrovou přesností 0,0002 mm. Tento materiál zaručuje velmi dobrou odolnost proti opotřebení a vysokou tvrdost okolo 64 HRC. Základní měrky jsou také vyráběny v různých třídách přesnosti, jako jsou třídy 0, 1, 2 a nebo takzvaná třída kalibrační K, která je spíše pro laboratorní účely. Měřící plochy jsou rovné a jemně lapované, což umožňuje jejich spojení při přiložení dvou základních měrek přilnavostí k sobě. Přiložením několika základních měrek k sobě docílíme jakéhokoliv rozměru. Při sestavování postupujeme tak, že rozměrově větší měrky leží vně a rozměrově menší základní měrky mezi nimi jak je graficky znázorněno na obr. 3. Požadovaný rozměr je složen z co nejmenšího počtu základních měrek. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
Obr. 3 Složený rozměr základních měrek [14]
Před spojením musíme měrky pečlivě očistit čistou textilií či vatou a omýt technickým benzínem, aby na nich nezůstaly nečistoty. Tímto zabráníme poškození lapovaných ploch. Základní měrky v přiloženém stavu by neměli zůstávat delší dobu, jinak by mohlo dojít ke nežádoucímu spojení za studena. Oddělují se od sebe opatrným odsouváním. Po použití měrky opět očistíme, natřeme mazacím tukem a uložíme zpět do sady. Měřící plochy ocelových základních měrek jsou ochráněny proti opotřebení pochromováním na tvrdo, popřípadě osazeny tvrdokovem. Kontrola rozměrů s použitím základních měrek se provádí buď přímo dotykem měřící plochy, nebo pomocí speciálního držáku. V praxi se měrky hlavně požívají jako etalony délky za účelem nastavování a kontroly měřidel a kalibrů. Základní měrky jsou vyráběny v různých velikostech a prodávány v sadách. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
11
4.2 Mechanická měřidla
4.2.1 Posuvná měřidla Posuvná měřidla jsou velmi jednoduchá a snadno ovladatelné měřidla délky ve strojírenské praxi. Používají se pro měření vnějších a vnitřních rozměrů ale i hloubek. Klasické posuvné měřidlo se skládá z milimetrové stupnice, nonia, měřících ramen pro měření vnějších rozměrů, pomocných měřících ramen pro měření vnitřních rozměrů a hloubkoměru obr. 4. Pří měření posuvnými měřidly se naměřená hodnota přímo odečítá na milimetrové stupnici a pro zvýšení přesnosti naměřené hodnoty nám slouží nonius. Podle provedení nonia jsou posuvná měřidla schopna měřit s přesností 0,1 mm, 0,05 mm nebo 0,02 mm. Z důvodu zjednodušení odečítání rozměru se vyrábějí i posuvná měřidla s kruhovým číselníkem. Toto zařízení nahradí funkci nonia. Jedna otáčka ručičky kruhového číselníku odpovídá jednomu milimetru na milimetrové stupnici. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
Obr. 4 Posuvné měřidlo [14] Další nejmodernější variantou posuvného měřidla je digitální posuvné měřidlo. V současné době se velmi často používá díky svému pohodlnému odečítání naměřené hodnoty z digitálního displeje v číslicovém tvaru. Dokáže měřit s přesností až 0,01 mm. Integrovaná mikroprocesorová technika má mnoho výhod oproti klasickému provedení, jako je například zapamatování si naměřené hodnoty po odsunutí pohyblivého ramene měřících čelistí. Další výhodnou schopností tohoto měřidla je nastavení nulového bodu v libovolném měřícím rozsahu stupnice. Digitální posuvné měřidlo nejen že pracuje samostatně, ale také jej můžeme připojit k vyhodnocovací jednotce, popřípadě k PC kde je možnost naměřená data statisticky zpracovat za pomoci příslušných programů. Připojení měřidla k PC a přenos dat do PC se provádí pomocí USB rozhraní nebo bezdrátovým přenosem. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007) 12
4.2.2Mikrometrická měřidla Mikrometrická měřidla neboli mikrometry jsou velmi často používané měřící nástroje ve strojírenství. Jsou konstruovány na měření vnějších i vnitřních rozměrů s přesností měření od 0,01 mm až do 0,001 mm. Vyrábějí se v různých měřících rozsazích. Základní částí měřidla je bubínek s přesně broušeným mikrometrickým šroubem, který je umístěn ve válcovém pouzdře měřidla. Po pouzdře se stupnicí se posouvá otočný pohyblivý bubínek se stupnicí. Otáčením mikrometrického šroubu dochází k zasouvání nebo vysouvání měřícího vřetene. Naměřená hodnota se ze stupnice odečítá velmi jednoduše. Na pouzdře se nachází milimetrová stupnice a na pohyblivě otočném bubínku je stupnice nonia. Nonius má stupnici rozdělenou podle stoupání mikrometrického šroubu, které bývá 0,5 mm na otáčku bubínku. Na přesnost měření s mikrometrickým měřidlem má vliv spousta faktorů, jako jsou stav povrchů měřících doteků, stav mikrometrického šroubu a jeho závitu a síla přítlaku měřící plochy k měřené ploše, což je zajištěno pomocí řehtačky. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
Obr. 5 Třmenový mikrometr [12] Dalším modernější provedení tohoto měřidla je digitální mikrometr. Naměřená hodnota je odečítána přímo z digitálního displeje a svojí technologií umožňuje posunutí nulového bodu na libovolné místo měřícího rozsahu, uložení a zapamatování si naměřené hodnoty i po odsunutí měřícího vřetene od pevného dotyku měřidla. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
13
Při měření vnějších rozměrů mikrometrickými měřidly se upevňuje měřený objekt mezi pevný dotek, který je pevně přidělán na třmenu a posuvný dotek na měřícím vřetenu. Pro dosažení co nejmenší chyby se před měřením oba doteky i měřený objekt pečlivě očistí. Během měření by obsluha měla třmen držet v místech, kde je nanesena tepelná izolační hmota, aby se vlivem doteku třmen neohříval a tím neovlivnila přesnost měření. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007) Pro měření vnitřních rozměrů máme speciální mikrometrická měřidla děleny podle počtu doteků na dvojbodové obr. 6 a tříbodové. Dvoubodová mikrometrická měřidla jsou určena pro měření otvorů o větších rozměrech. Na rozdíl od měřidel vnějších rozměrů, u kterých se měřený objekt vkládá mezi dotykové části měřidla, se měřidlo vnitřních rozměrů vkládá do dutiny otvoru. Pevný doraz měřidla, který je umístěn za otočnou částí se opře o jednu stranu měřeného otvoru a otáčením válcového bubínku se za pomoci mikrometrického šroubu posunuje druhý měřící dotek, který se opře o protilehlou stěnu otvoru. Abychom mohli stejné měřidlo požívat pro širší rozsah otvorů, tak jsou k němu dodávány prodlužovací části, kterými se zvýší měřící rozsah. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
Obr. 6 Dvoudotekový dutinový mikrometr [12] Tříbodové mikrometrické měřidlo je používáno pro měření menších otvorů. Vysouvání tří měřících doteků, které jsou vzájemně posunuty o 120° , je ovládáno pomocí mikrometrického šroubu. Na trhu jsou k dispozici i digitální provedení tříbodového mikrometrického měřidla. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007) V dnešní době jsou vyráběny i speciální mikrometrická měřidla pro měření jen určitého druhu výrobku jako měřidla na závity, ozubená kola, tloušťky stěn trubek, tabulového plechu, atd. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
14
4.2.3 Číselníkové úchylkoměry Číselníkové úchylkoměry se používají pro měření úchylek rozměru. Jeho hlavní části je pohyblivý dotek, který snímá tvar povrchu, nerovnosti nebo zakřivení měřené plochy. Pohyb tohoto doteku se přenáší přes hřebenový převod na ručičku úchylkoměru, která nám na stupnici zobrazuje naměřenou úchylku. Jsou konstruovány s přesností 0,01 mm až 0,001 mm s měřícím rozsahem od 0,5 mm do 100 mm. Dalším provedením tohoto měřidla je páčkový číselníkový úchylkoměr, který je od předchozího provedení rozdílný přenosem pohybu na ručičku ukazatele. Výhodou tohoto druhu číselníkového úchylkoměru je menší měřící síla. Nevýhodou je menší měřící rozsah, který u tohoto typu je maximálně 1 mm. V dnešní době jsou vyráběny digitální úchylkoměry. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
Obr. 7 Číselníkové úchylkoměry [15]
Další uplatnění těchto měřících přípravků najdeme u speciálních měřících přístrojů s číselníkovým úchylkoměrem. Jejich hlavními představiteli jsou tloušťkoměry, dutinoměry a nastavitelné třmenové kalibry, u nichž je použito úchylkoměrů kvůli zjištění nerovností povrchu. (Bumbálek, 2009; Dillinger, 2007)
15
4.3 Speciální měřidla 4.3.1Pneumatická měřidla Pneumatická měřidla jsou bezdotyková měřící zařízení používaná pro kontrolu hřídelů, otvorů a kuželů za pomocí stlačeného vzduchu. Měřící systém těchto měřidel je složen ze snímačů vybavenými tryskami pro proudění stlačeného vzduchu a tlakoměru. Při měření se do měřící hlavice (snímače) vhání stlačený vzduch, který poté uniká mezerami mezi měřící hlavicí a měřeným obrobkem. Při změně mezery se změní také únik vzduchu, což se projeví zvýšením či snížením tlaku vzduchu. Tuto informaci o změně tlaku vyhodnotí pneumatický nebo pneumaticko-elektronický měřící systém, který
obsluze
sdělí
naměřenou
hodnotu
prostřednictvím
ručičkového
nebo
elektronického tlakoměru. Proto jsou pneumatická měřidla vhodná spíše do sériové výroby, kde se kontroluje více tvarově stejných obrobků. (Dillinger, 2007) Výhodami pneumatických měřidel je rychlost, přesnost a nenáročnost měření, a také díky proudění stlačeného vzduchu velice dobře čistí měřený povrch od nečistot. Nevýhodami je velká náchylnost na drsnost povrchu a nepoužitelnost pro měření tenkostěnných nebo elastických dílů z důvodu práce se stlačeným vzduchem. (Dillinger, 2007) Pneumatické snímače Jelikož jsou pneumatické měřící stroje konstruovány pro měření válcových ploch, jsou k tomu přizpůsobeny také jejich snímače. Pro měření kratších otvorů nebo kuželů se používá měřící trn s dvěma tryskami umístěnými proti sobě, kterými lze měřit nejen velikost otvoru ale i kruhovitost. Při měření delších otvorů, abychom zjistili jejich válcovitost, je třeba zvolit delší trn s větším počtem měřících trysek. Pro měření válcového hřídele se používají měřící prstence opět se dvěma měřícími tryskami. (Dillinger, 2007) Tlakoměry Jak již bylo řečeno, u pneumatických měřidel se setkáváme s ručičkovým nebo elektronickým tlakoměrem. Ručičkový tlakoměr je umístěn v tlakovzdušném přívodu pneumatického snímače, kde snímá hodnotu tlaku, kterou za pomocí ručičkového 16
ukazatele vyhodnocuje na měřící stupnici. Elektronický tlakoměr naměřenou hodnotu ukazuje prostřednictvím displeje, nebo v podobě sloupu s prosvětlovanou stupnicí. (Dillinger, 2007) 4.3.2Elektronická měřidla
Elektronická měřidla pracují na principu indukčního snímání. Hlavními částmi stroje jsou měřící tyč procházející cívkou viz obr. 8 a vyhodnocovací měřicí přístroj. Práce tohoto měřidla spočívá na změně polohy měřící tyče v cívce, čím se mění i indukčnost cívky a výstupní napětí elektronického obvodu, které poté zpracovává a vyhodnocuje měřicí přístroj. (Dillinger, 2007)
Obr. 8 Indukční snímač Elektronická měřidla s indukčním snímačem se díky svým vlastnostem používají pro velmi přesná měření, jako například ke kalibraci mechanických měřidel a základních měrek. (Dillinger, 2007) Elektronické měření může být uskutečňováno jedním snímačem, popřípadě i dvěma a to součtově nebo rozdílově. (Dillinger, 2007) Jedním snímačem Tato metoda je používána pro měření tloušťky, kruhovitosti, a podobně. Při zasunutí měřící tyčinky vznikne kladná polarita signálu, což značí zvětšení rozměru a naopak záporná polarita signálu značí zmenšení rozměru vlivem vysunutí měřící tyčinky z cívky například při měření tloušťky. (Dillinger, 2007)
17
Dvěma snímači součtově Při této metodě měření mají oba snímače stejnou polaritu, čehož se využívá například při měření tloušťky vlnitého plechu, kdy jsou snímače umístěny naproti sobě. Kontrolují pouze tloušťku plechu bez ohledu na jeho zvlnění. (Dillinger, 2007)
Dvěma snímači rozdílově U této metody mají oba snímače opačnou polaritu. Snímače jsou při měření nejčastěji řazeny za sebou, a vyhodnocují rozdíl výšek měřeného povrchu mezi sebou. Používají se například při kontrole konstantního sklonu u kuželů, což značí konstantní výchylka mezi měřícími snímači. (Dillinger, 2007)
4.3.3Optoelektronická měřidla Optoelektronická měřidla pracují na principu elektronického zpracovávání optického záření vysílaného na měřený objekt, čili se jedná o bezdotykové měření. Vysílané optické záření je většinou infračervené nebo ultrafialové. Pro vyhodnocení tohoto záření nám slouží snímače v konstrukčním provedení jako fotodiody, fototranzistory nebo CCD snímače. (Dillinger, 2007) Měření hřídelů optoelektronickými měřidly Při tomto měření se na hřídel vysílá optické záření, vlivem čehož dochází k vytvoření stínového obrazu, a tento obraz je poté snímán řádkovým CCD snímačem. S těmito měřicími přístroji také můžeme kontrolovat přímost nebo kruhovitost hřídele. Přesnost měření se pohybuje od 2µm do 6µm. (Dillinger, 2007) Laserové měřící skenery Laserové měřící skenery pracují s laserovým paprskem, který měří svoji dráhu a při tom za pomocí osmibokého nebo šestnáctibokého hranolu mění směr své dráhy. Zjištění velikosti rozměru měřené součásti je na základě doby dopadu paprsku na snímač, která závisí na šířce stínu měřené součásti. Přesnost měření u tohoto řešení optického měřidla je v rozsahu 2µm až 10µm. (Dillinger, 2007) 18
5 SOUŘADNICOVÉ MĚŘÍCÍ STROJE Souřadnicové měřící stroje (SMS) spadají do nejvýznamnějších inovací v oblasti kontroly rozměrů ve strojírenství. Souřadnicové měřící stroje se začali konstruovat a vyrábět z důvodu potřeby měření karosérií v automobilovém a leteckém průmyslu a z důvodu potřeby měření u NC strojů ve strojírenské výrobě. Zpravidla je to zařízení pro měření geometrických vlastností různě tvarovaných objektů. Princip práce souřadnicového měřícího stroje spočívá ve stanovení základního bodu v prostoru, od kterého se měří formou souřadnicových rozměrů polohy dalších bodů na měřené součásti v osách X, Y, Z. Pro zjišťování polohy dalších bodů nám slouží sonda, která je řízena buď ručně obsluhou stroje, nebo plně automaticky prostřednictvím PC. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
5.1 Měřící proces souřadnicového měřícího stroje Proces měření pomocí souřadnicového měřícího stroje jak je znázorněno na obr. 9 se skládá ze tří hlavních částí: V první části jde o definici bodů v prostoru. V této části vybereme způsob měření, měřící prostředky a stanovujeme průběh měření tak, aby bylo měření nejpřesnější a nejvýhodnější. V druhé části jde o měření polohy bodů v prostoru. Nejprve se měřená součást správně uloží a nastaví na měřící stůl měřícího zařízení. Po té je realizován měřící proces. Nakonec dochází k ukládání souřadnic bodů v prostoru. V poslední třetí části procesu měření jde o vyhodnocení naměřených hodnot a k využití získaných informací. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
19
Obr. 9 Měřící proces SMS [10]
5.2 Konstrukce souřadnicových měřících strojů Základem souřadnicového měřícího stroje po stránce konstrukční je příměrná deska (měřící stůl) doplněna měřícím mechanizmem. Měřící mechanizmus je vybaven měřícím dotekem, pomocí kterého na základě doteku kontrolujeme měřenou součást a jehož polohu jsme schopni identifikovat buď opticky, nebo častěji na číslicovém ukazateli. Souřadnicových měřících strojů je vyráběno více druhů, především z důvodu maximální přístupnosti do měřícího prostoru. Dnes jsou na trhu k dispozici tyto provedení: -
Mostové
-
Pinolové
-
Výložníkové
-
Stojanové (sloupové)
-
Speciální
Dále podle hmotnosti měřeného objektu jsou konstruovány souřadnicové měřící stroje s: -
Pohyblivým stolem
-
Pevným stolem
-
Pevnou deskou na úrovni podlahy
(Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) 20
Konstrukce mostová -
Je nejvíce používanou konstrukcí SMS ve strojírenském a automobilovém průmyslu, kde je vyžadována velká kapacita měřícího prostoru a tuhost konstrukce měřícího stroje. Dále mostové provedení SMS umožňuje měření na pěti stranách měřeného objektu při jednom upnutí na měřící stůl. (Obr. 10)
Obr. 10 Mostová konstrukce SMS [11] Pinolová konstrukce -
Také nazývána jako konstrukce vodorovných vyvrtávaček je především používána pro kontrolu objektů s průchozími otvory. Pří upínání na měřící stůl musí být osy otvorů umístěny vodorovně.
Výložníková konstrukce -
Je využívána pro kontrolu objektů o menších rozměrech, především z důvodu menší kapacity měřícího prostoru. Výhodou tohoto provedení je dobrý přístup k měřené součásti.
Stojanová (sloupová) konstrukce -
Používají se pro měření s vysokou přesností, čehož jsou schopny docílit díky své tuhé konstrukci.
Speciální konstrukce -
jsou vyvinuty pouze na měření určitého obrobku, jako například speciální souřadnicové měřící stroje pro měření ozubených kol, a podobně. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) 21
5.3 Konstrukční části souřadnicových měřících strojů Pracovní deska Na SMS je nejčastěji použita granitová nebo litinová deska, jejichž horní plocha je broušena, kvůli co nejpřesnějšímu dosednutí měřeného obrobku. Pro upnutí měřeného obrobku jsou v pracovní desce zhotoveny díry se závitem popřípadě drážky tvaru T nebo tvaru rybinovitého. Na okrajích pracovní desky se nachází vedení pro pojezd mostu. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) Most Je konstrukce hranolového tvaru zhotovena z tenkostěnných ocelových profilů obdélníkového tvaru. Vrchní část mostu slouží jako vedení příčných saní. Vedení Vedení SMS je jednou z hlavních částí která může ovlivnit přesnost měření. Proto jsou kladeny vysoké nároky na jeho výrobu a konstrukci. Musí být tedy konstruováno tak, aby i při minimálních rychlostech posuvu byla jeho přesnost maximální. Mezi základní typy konstrukčních provedení vedení patří: -
Kluzná vedení, která však v dnešní době ztrácejí své uplatnění u SMS z důvodů špatného odvodu tepla, svodu oleje, nebo z důvodu složitosti výroby, která vede ke vzrůstající pořizovací ceně SMS.
-
Aerostatická vedení jsou častěji používaným vedením u SMS hlavně díky svým přednostem jako jsou nízké tření, či dobrý odvod oleje. Ovšem u tohoto vedení jsou kladeny vysoké nároky na čistotu vzduchu, což může způsobovat problémy.
Valivá vedení představují nejvíce používané a nejvhodnější vedení pro SMS. Vyrábějí se v kuličkovém nebo válečkovém provedení. Valivá vedení jsou u SMS používány hlavně díky svým výborným schopnostem, které zajišťují dobré podmínky pro přesné měření, a to především malé tření, plynulost pohybu a vysokou tuhost. Mazání tohoto typu vedení slouží za účelem ochrany proti korozi a nemá žádný vliv na přesnost měření. Mezi hlavní nevýhodu valivých vedení patří náročnost výroby. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
22
5.4 Snímače a další příslušenství souřadnicových měřících strojů Každý SMS je dodáván se základním vybavení a na přání zákazníka se dá rozšířit podle jeho požadavků. Většina prodávaných SMS obsahují toto příslušenství: -
Měřící sondy s mnoha variantami měřících doteků
-
Zařízení a příslušenství pro upnutí měřeného obrobku
-
Programovým vybavením (software)
Měřící sondy Měřící sonda za pomocí dotykového ústrojí slouží k předávání základních informací během průběhu měření. Během let dochází k vývinu a modernizaci SMS což má za následek i vývin měřících sond a jejích doteků. V dnešní době jsou nejčastěji používány dotykové spínací sondy a sondy skenovací. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) Dotykové spínací sondy Problematika dotykových snímacích sond byla vynalezena již v 70 letech minulého století, ale teprve rozvojem řídících systémů začaly nabývat na svém uplatnění a použití u SMS. Jejich funkce spočívá na principu optickém, elektronickém nebo tenzometrickém. U optické snímací sondy dojde při styku dotyku sondy s měřenou součástí k vychýlení světelného paprsku v soustavě zrcadel. Tuto změnu zaznamená optické čidlo a zjištěnou informaci předá dál. Při elektronickém neboli elektrokontaktním snímání je měřící dotek pevně spojen s rameny, na jejichž koncích jsou kuličky, které zapadají do drážek v tělese sondy. Jakmile dojde k vychýlení koncové kuličky z drážky vlivem styku dotyku s měřeným obrobkem, přeruší se elektrický kontakt a nastane vyslání signálu do řídicího systému. Tenzometrické sondy mají v tělese sondy umístěny tenzometry, které snímají změnu povrchového napětí. K této změně dojde při střetu měřícího dotyku sondy s měřeným obrobkem.
Tenzometry
zachytí
signál
a
(Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
23
zjištěnou
informaci
předají
dál.
Skenovací sondy Skenovací sondy jsou měřicí přístroje s vysokou rychlostí snímání měřeného povrchu, což umožňuje nejen měření velikosti ale také velmi rychlé a přesné určení tvaru součásti. Skenovací sondy pracují tak, že při své činnosti poskytují nepřerušovaný tok naměřených informací, jež je velmi prospěšné pro přesné stanovení tvaru povrchu. Skenování není bezdotykový proces, takže při něm dochází ke styku měřícího doteku sondy s měřeným povrchem. Čili je po ploše posouván tak, aby neztratil kontakt s měřeným povrchem. Rychlost skenování se mění podle tvarové složitosti měřené součásti. Skenovací sondy jsou schopny pracovat s rychlostí měření 2000-7000 bodů za sekundu. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
Typy měřících doteků Měřící doteky slouží k prvotnímu přenosu informace u měřících sond. Jsou vyráběny v různém délkovém i tvarovém provedení. Na volbu měřících doteků jsou kladeny vysoké nároky, protože již volbou můžeme výrazně ovlivnit přesnost měření. Pro dosažení nejpřesnějších výsledků měření bychom měli zvolit měřící dotek co nejkratší a s nejmenším počtem spojů, protože čím delší a členitý měřící dotek použijeme, tím v jeho konstrukci vznikají větší deformace při styku s měřenou součástí, z čehož plynou větší nepřesnosti měření. V současnosti je vyráběno mnoho konstrukčních uspořádání měřících doteků pro měření různě tvarovaných objektů. Jejich hlavními představiteli jsou přímé dotykové, hvězdicové, válcové, diskové a doteky se špičkou nebo doteky tvaru duté keramické polokoule. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) Doteky přímé Tyto doteky je možné použít pro většinu měřících aplikací. Jejich hlavní části jsou stopka vyrobena z nerezoceli, na jejichž jednom konci je metrický závit různé velikosti, pro spojení měřícího doteku s měřící sondou, na druhém konci je doteková kulička. Kulička je vyrobena z tvrdých keramických materiálů kvůli dobré odolnosti proti opotřebení. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
24
Hvězdicové doteky Svým konstrukčním uspořádáním jsou vhodné pro měření dutin otvorů a složitěji tvarovaných měřených prvků. Jejich základem je středový nerezocelový dílec ke kterému jsou kolmo připevněny hroty ukončeny dotykovými kuličkami. Díky použití hvězdicových doteků jsme schopni výrazně snížit dráhu pohybu sondy, čímž se i zkrátí doba měření. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) Válcové doteky Jsou používány spíše pro měření speciálních prvků, jako jsou tenké plechy, závity a podobně. Válcová dotyková část je ukončena kuličkou pro měření ve všech třech osách. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) Diskové doteky Jsou vyvinuty pro měření rozměrů s obtížným přístupem, kde nelze použít hvězdicového typu doteku, jako například měření zápichů a drážek v otvorech. Pracovní část doteku je velmi přesně vyrobený tenký plátek diskového tvaru. Tato měřící část je vyměnitelná a je k dispozici v širokém rozměrovém rozsahu. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
Obr. 11 Diskový měřící dotek SMS [11] Doteky se špičkou (hrotem) Jejich hlavní použití je na měření tvaru závitů nebo měření rysek. Díky svému zaoblenému dotykovému hrotu získali uplatnění při měření nejmenších rozměrů, jako například lokace malých otvorů, a podobně. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
25
Dotyky s dutou keramickou polokoulí Doteky s dutou keramickou polokoulí jsou určeny zejména pro měření hlubokých otvorů. Díky velikosti snímací keramické polokoule jsou schopny zprůměrovat vliv nerovností, což je vlastnost velice žádaná u měření velmi drsných povrchů. Jsou vyráběny ve velikostech o průměru 18 nebo 30 mm. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) Zařízení a příslušenství pro upnutí měřeného obrobku Správné upnutí a seřízení měřeného obrobku je jedním z hlavních faktorů ovlivňující přesnost měření na SMS. Obrobek je upevňován do požadované polohy za pomoci upevňovacích prvků a příslušného nářadí, které výrobce prodává v sadách typizovaných na určitou řadu SMS. Tato sada většinou obsahuje upevňovací prvky, jako jsou: upínací desky, profilové upínací tyče, spojovací prvky, poziční a fixační prvky. (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007)
Obr. 12 Upínání obrobků na SMS [16] Programovým vybavením (software) Softwarový systém slouží u SMS pro profesionální řízení, měření a vyhodnocení. Ke každému SMS je při nákupu dodán softwarový balíček vyvinut pro nejefektivnější a co možná nejjednodušší řízení. Softwarový balíček se skládá s doplňujících modulů, kterých je široká škála. Mezi hlavní představitele patří: - modul pro statické vyhodnocení naměřených hodnot - geometrický modul pro vytváření měřících programů - modul pro měření a skenování konstrukce obrobku (Bumbálek, 2009; Dolák, 2010; Dillinger, 2007) 26
6 CHYBY PŘI MĚŘENÍ Chyby při měření vznikají vlivem mnoha rušivých elementů. Hlavními příčinami vzniku chyb při měření jsou: -
Nepřesnost měřících přístrojů
-
Nespolehlivost lidských smyslů
-
Použití špatné metody měření
-
Okolní vlivy prostředí působící na měření
6.1 Druhy chyb Systematické chyby měření – vznikají nejčastěji z důvodů rozlišné teploty měřené součásti a měřidla, tlakem měřících doteků na měřenou součást, a podobně. Při rozlišné teplotě měřené součásti a měřidla dojde u obou k ovlivnění délkových rozměrů o rozdílnou velikost vlivem tepelné roztažnosti materiálu, z kterého jsou vyrobeny, což způsobí chybu měření. Proto by měření mělo probíhat při stejné teplotě měřené součásti a měřidla. Tato teplota je stanovena na 20°C, protože při této teplotě by měřidla měla být v předepsaných tolerancích. (Dillinger, 2007; Palenčár, 2001)
» Obr. 13 Chyby měření způsobené teplotou [9]
Také tlak měřících doteků na měřenou součást může velice ovlivnit přesnost měření tím, že dojde k elastické deformaci měřené součásti nebo měřidla. Tato deformace je příčinou naměření chybného rozměru. Z tohoto plyne, že systematické chyby lze při měření předvídat, a tím je i korigovat nebo zcela odstranit. (Dillinger, 2007; Palenčár, 2001)
27
Náhodné chyby – jsou spíše nepředvídatelné chyby. Vyloučíme-li při měření chyby systematické a provedeme více měření jednoho rozměru, tak zjistíme, že se naměřené hodnoty i když jen nepatrně, ale stále liší, což je příčinou právě náhodných chyb. Tyto chyby jsou způsobeny náhodnými vlivy, jako například otřesy, náhlými změnami teploty, nečistotami, kolísáním měřící síly, a podobně. Jelikož je nemůžeme v danou chvíli měření předvídat, nelze je korigovat. (Dillinger, 2007; Palenčár, 2001)
6.2 Korekce chyb měření Korekci systematické chyby měření lze popsat na třmenovém mikrometru (Obr. 14). Chyby měření třmenového mikrometru se zjišťuje pomocí základních měrek, u kterých známe jejich přesný rozměr. Základní měrku vložíme mezi doteky mikrometru a změříme ji. Pokud se naměřený rozměr liší od rozměru základní měrky, vypočítáme si chybu neboli odchylku rozměrů. Pokud se naměřený rozměr od rozměru základní měrky neliší, píšeme nulovou chybu. Toto měření provedeme v celém měřícím rozsahu mikrometru s požadovaným krokem. Závěrem z naměřených chyb sestavíme takzvanou korekční křivku. (Dillinger, 2007; Palenčár, 2001)
»
Obr. 14 Systematické chyby třmenového mikrometru [9]
U náhodných chyb korekci provádíme opakováním měření a poté statistickým zpracováním. Měřený rozměr vícekrát za co možno stejných podmínek změříme, a poté za pomoci statistických metod vyhodnotíme. (Dillinger, 2007; Palenčár, 2001)
28
7 SOUSTAVA TOLERANCÍ, LÍCOVÁNÍ A TYPY ULOŽENÍ 7.1 Tolerance Sestavy jsou konstruovány z různých dílů, u kterých je v dokumentaci požadovaná určitá tolerance rozměrů, z důvodu nezávislé zaměnitelnosti dílů. Tato tolerance se může vztahovat jak k délkovým rozměrům, tak i k tvaru nebo k uložení daného dílu. Hlavním účelem tolerance rozměrů je zajištění správné smontovatelnosti dílů do sestav. V dokumentaci se můžeme setkat u děr nebo hřídelů s třemi typy zápisů tolerančního pole: -
Jmenovitý rozměr s úchylkami
-
Všeobecné tolerance
-
Tolerance ISO
(Dillinger, 2007; Řasa, 2003) Jmenovitý rozměr s úchylkami Jmenovitý rozměr JR udává základní rozměrovou velikost daného hřídele či díry. Toleranční pole tohoto rozměru je stanoveno pomocí horní úchylky (es) a dolní úchylky (ei). V grafickém znázornění jsou veškeré úchylky a rozměry pro díru označovány velkými písmeny, pro hřídel jsou označovány písmeny malými. Pomocí těchto úchylek jsme schopni stanovit celkovou toleranci rozměru: Tolerance díry:
TD=ES – EI
Tolerance hřídele:
Th=es - ei
Horní a dolní rozměry se také určují jako mezních rozměry, které jsou nazývány horní mezní rozměr (hmr) a dolní mezní rozměr (dmr). Jejich výpočty jsou: Horní mezní rozměr: díry
HMR = JR + ES
hřídele hmr = JR + es Dolní mezní rozměr:
díry
DMR = JR + EI
hřídele dmr = JR + ei (Dillinger, 2007; Řasa, 2003) 29
Obr. 15 Základní pojmy lícování a jmenovitý rozměr s úchylkami [9] Všeobecné tolerance Některé rozměry součástí na výkrese nemají předepsanou toleranci nebo lícování, ale musí být vyráběny s určitou přesností. Tohoto je docíleno stanovením třídy přesnosti podle normy ČSN ISO 2768-1. Tato norma udává nepředepsané mezní úchylky délkových a úhlových rozměrů. U délkových rozměrů se skládá ze čtyř tříd přesnosti, a to jemná (f), střední (m), hrubá (c) a velmi hrubá (v). Základní rozsah rozměrů je rozdělen do 8 skupin. (Dillinger, 2007; Řasa, 2003) Tab. 1 Mezní úchylky pro základní rozsah rozměrů Třída přesnosti
označení
název
0,5 do 3
f m c v
jemná střední hrubá velmi hrubá
±0,05 ± 0,1 ± 0,2 --
Mezní úchylky pro základní rozsah rozměrů přes přes přes přes přes přes 3 6 30 120 400 1000 do do do do do do 6 30 120 400 1000 2000 ±0,05 ± 0,1 ±0,3 ±0,5
± 0,1 ± 0,2 ± 0,5 ±1
30
±0,15 ± 0,3 ± 0,8 ± 1,5
± 0,2 ± 0,5 ± 1,2 ± 2,5
± 0,3 ± 0,8 ±2 ±4
± 0,5 ± 1,2 ±3 ±5
přes 2000 do 4000 -±2 ±4 ±8
Dalšími rozměry, co nemusí mít na výkrese předepsanou toleranci, jsou geometrické rozměry. V tomto případě se tolerance řídí podle tříd přesnosti, které stanovuje norma ČSN ISO 2768-2. Tato norma udává nepředepsané úchylky geometrických rozměrů, jako jsou přímost a rovinnost, kolmost, souměrnost, kruhovitost, rovnoběžnost a kruhové házení. Skládá se ze tří tříd přesnosti H, K a L. Pokud je na výkrese uvedena některá z těchto norem, vztahují se na ni všechny netolerované rozměry. V případě požadavku všeobecné tolerance délkové a současně geometrické je třeba do výkresu napsat společnou normu, např. ČSN ISO 2768-mK. (Dillinger, 2007; Řasa, 2003)
Tolerance ISO Soustava tolerancí ISO obsahuje 20 tříd přesnosti a 28 základních úchylek, jejichž spojením vznikají toleranční třídy. Tyto toleranční třídy jsou do dokumentace (výkresu) zadávány v podobě alfanumerického kódu. Příkladem může být např. H6, kde H značí základní úchylku a číslice 6 udává třídu přesnosti. (Dillinger, 2007; Řasa, 2003) Šířka tolerančního pole Třída přesnosti neboli stupeň přesnosti představuje šířku tolerančního pole vzhledem k jmenovitému rozměru. Velikost tolerančního pole je závislá na stupni přesnosti a velikosti jmenovitého rozměru. Tolerance ISO osahují 20 stupňů přesnosti počínaje 01, 1, 2 ,…, až 18. (Dillinger, 2007; Řasa, 2003) Tab. 2 Toleranční stupně ISO Toleranční stupně ISO Stupeň přesnosti
Výrobky
01
1
2
3
4
měřidla, kalibry, měrky
5
6
10
11
7
8
9
části mechanizmů,
12
13
14
16
17
18
15
odlitky, polotovary
motorů a strojů Výrobní technologie
lapování, honování
frézování, soustružení,
válcování, kování,
broušení
lisování
31
Poloha tolerančního pole vzhledem k nulové čáře Základní úchylka udává polohu tolerančního pole vzhledem k nulové čáře jmenovitého rozměru. Značení základních úchylek je formou písmen, kde velká písmena značí díru (H6) a malá písmena hřídel (h6). Soustava tolerancí ISO obsahuje 28 základních úchylek označována písmeny A až Z. Písmena I, L, O, Q a W se pro zapisování základních úchylek nepoužívají z důvodu nebezpečí záměny s jinými již používanými znaky. (Dillinger, 2007; Řasa, 2003)
Obr. 16 Poloha tolerančního pole vzhledem k nulové čáře [18]
32
7.2 Lícování Pokud je hřídel o určitém jmenovitém rozměru vsunut do díry o témže jmenovitém rozměru, hovoříme o lícování. Z praktických důvodů jako jsou levná výroba a zkoušení dílů je v praxi používáno dvou lícovacích soustav, a to lícovací soustava jednotné díry a lícovací soustava jednotného hřídele. (Dillinger, 2007; Linkeová, 2004; Řasa, 2003) Lícovací soustava jednotné díry U této lícovací soustavy je díra vždy vyrobena s úchylkou H a podle požadovaného uložení je lícována s hřídelí o stejném jmenovitém průměru. Čili požadovaného uložení dosáhneme volbou tolerance hřídele. V praxi je lícovací soustava jednotné díry nejčastěji používaná. (Dillinger, 2007; Linkeová, 2004; Řasa, 2003) Lícovací soustava jednotného hřídele Tato lícovací soustava má úplně opačný charakter oproti lícovací soustavě jednotné díry. Hřídel je vyráběn s polohou tolerančního pole h, který je podle požadovaného uložení lícován s dírou o stejném jmenovitém rozměru, ale s různou úchylkou. Tento způsob lícování je méně často v praxi používaný z důvodu složitosti a prodražování výroby. (Dillinger, 2007; Linkeová, 2004; Řasa, 2003)
7.3 Typy uložení Uložení je spojení dvou součástí (díry a hřídele). Vlivem vzájemné polohy tolerančního pole díry a hřídele a vlivem toleranční třídy mohou vzniknout tři typy uložení, a to uložení s vůlí, uložení s přesahem a přechodná uložení. (Dillinger, 2007; Linkeová, 2004; Řasa, 2003) Uložení s vůlí Uložení s vůlí vznikne, je-li horní mezní rozměr hřídele (hmr) menší nebo roven dolnímu meznímu rozměru díry (DMR). Mezi hřídelí a dírou tedy vznikne vůle. Maximální vůle:
Vmax = HMR – dmr
Minimální vůle:
Vmin = DMR – hmr
(Dillinger, 2007; Linkeová, 2004; Řasa, 2003) 33
Obr. 17 Uložení s vůlí [17]
Uložení s přesahem K uložení s přesahem dojde, je-li horní mezní rozměr díry (HMR) menší nebo rovem dolnímu meznímu rozměru hřídele (dmr). Jde o nehybné uložení hřídele a díry. Maximální přesah:
Pmax = DMR – hmr
Minimální přesah:
Pmin = HMR – dmr
(Dillinger, 2007; Linkeová, 2004; Řasa, 2003)
Obr. 18 Uložení s přesahem [17] Přechodná uložení U přechodného uložení může nastat jak vůle, tak i přesah v závislosti na rozměrech díry a hřídele. Toto uložení se používá při nasazování řemenic nebo ozubených kol, které se popřípadě zajistí perem proti otočení. (Dillinger, 2007; Linkeová, 2004; Řasa, 2003)
Obr. 19 Uložení přechodná [17]
34
8 ZÁVĚR Tato práce se zabývá kontrolou rozměrů ve strojírenské praxi. Je zaměřena na rozdělení a popsání funkcí nástrojů pro měření délkových rozměrů ve strojírenství. Dále se zabývá souřadnicovými měřícími stroji, chybami při měření a jako posledním tématem zahrnutým v této práci je lícovací soustava a typy uložení. Nástroje pro měření délkových rozměrů jsou zde rozděleny do skupin jako porovnávací, mechanická a speciální měřidla. Hlavními představiteli porovnávacích měřidel jsou základní měrky a kalibry. Mezi mechanická měřidla jsou zařazeny posuvná měřidla,
mikrometry
a
číselníkové
úchylkoměry.
Pneumatická,
elektronická
a optoelektronická měřidla tvoří skupinu speciálních měřidel. Dalším větším tématem jsou souřadnicové měřící stroje, které představují nejvýznamnější inovaci v oblasti kontroly rozměrů ve strojírenství. Je zde především popsán jejich proces měření, konstrukční provedení a příslušenství používané u těchto strojů, jako např. druhy snímačů, příslušenství pro upnutí měřené součásti a softwarové vybavení. Také jsou zde popsány chyby při měření, které vznikají vlivem mnoha rušivých elementů, a kterých je třeba se vyvarovat z důvodu přesného a bezchybného měření. Posledním tématem je soustava tolerancí, lícování a typy uložení. Toto téma popisuje způsoby tolerance, jako jsou tolerance všeobecná, ISO nebo jmenovitý rozměr s úchylkami. Dále popisuje lícovací soustavu jednotné díry a jednotného hřídele. A poslední částí tohoto tématu jsou způsoby uložení rozdělené na uložení s vůlí, uložení s přesahem a přechodná uložení.
35
9 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1]
BUMBÁLEK, L. Kontrola a měření.1. vyd. Praha: Informatorium, 2009. ISBN 978-80-7333-072-9
[2]
DOLÁK, David. Rešerše souradnicových merících stroju CMM a merících ramen CMMs. Brno, 2010. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně.
[3]
DILLINGER, J. Moderní strojírenství pro školu i praxi. Praha: Europa Sobotáles, 2007. 612 s. ISBN 978-80-86706-19-1.
[4]
LINKEOVÁ, Ivana; NOVÁK, František. Kvalitativní parametry v obrazové dokumentaci. Praha: Gradient 2004. ISBN 80-86786-01-3
[5]
PALENČÁR, Rudolf. Systém riadenia merania. Bratislava: 2001. ISBN 80968449-7-0
[6]
ŠČERBEJOVÁ, M. Strojírenská technologie. Brno: Vysoká škola zemědělská v Brně, 1993. 132 s. ISBN 80-7157-083-4.
[7]
ŘASA, J. -- ŠVERCL, J. Strojnické tabulky : pro školu a praxi. Materiály, polotovary, technologie, upínání, měření . 2. 1. vyd. Praha: Scientia, 2007. 586 s. ISBN 978-80-86960-20-3
[8]
ŘASA, J.; HANĚK, V.; KAFKA, J. Strojírenská technologie 4.: Návrhy nástrojů, přípravků a měřidel. Zásady montáže. 1. vyd. Praha: Scientia 2003. ISBN 80-7183-284-7
[9]
http://www.tch.estranky.cz/
[10]
http://www.wzl.rwth-aachen.de/
[11]
http://www.kvs.tul.cz/
[12]
http://eshop.lutoma.cz/
[13]
http://www.natis.cz/
[14]
http://strojirenstvi-frezovani.blogspot.com/
[15]
http://www.kovonastroje.cz/
[16]
http://www.mitutoyo.com/
[17]
http://javvi.webzdarma.cz/
[18]
http://www.wingsign.ic.cz/
36
10 SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK Obr. 1 Třmenový kalibr [13]...........................................................................................10 Obr. 2 Válečkový kalibr [12]...........................................................................................10 Obr. 3 Složený rozměr základních měrek [14]................................................................11 Obr. 4 Posuvné měřidlo [14]...........................................................................................12 Obr. 5 Třmenový mikrometr [12] ...................................................................................13 Obr. 6 Dvoudotekový dutinový mikrometr [12]...............................................................14 Obr. 7 Číselníkové úchylkoměry [15] .............................................................................15 Obr. 8 Indukční snímač ...................................................................................................17 Obr. 9 Měřící proces SMS [10]........................................................................................20 Obr. 10 Mostová konstrukce SMS [11]............................................................................21 Obr. 11 Diskový měřící dotek SMS [11]..........................................................................25 Obr. 12 Upínání obrobků na SMS [16] ...........................................................................26 Obr. 13 Chyby měření způsobené teplotou [9] ...............................................................27 Obr. 14 Systematické chyby třmenového mikrometru [9] ...............................................28 Obr. 15 Základní pojmy lícování a jmenovitý rozměr s úchylkami [9] ...........................30 Obr. 16 Poloha tolerančního pole vzhledem k nulové čáře [18] ....................................32 Obr. 17 Uložení s vůlí [17] .............................................................................................33 Obr. 18 Uložení s přesahem [17] ....................................................................................34 Obr. 19 Uložení přechodná [17] .....................................................................................34 Tab. 1 Mezní úchylky pro základní rozsah rozměrů .......................................................30 Tab. 2 Toleranční stupně ISO..........................................................................................31
37
