Témata
Reklama

Objektivní měření kruhovitosti

Kontrola technických parametrů předpokládá nejen využití vhodných přístrojů a metod měření, ale i optimálních postupů provádění, které zajistí maximální věrohodnost získaných výsledků. I při měření kruhovitosti se vyskytuje řada faktorů, které ovlivňují objektivnost a přesnost výsledků kontroly.

Při přípravě a vlastním měření kruhovitosti i dalších úchylek tvaru a polohy, např. válcovitosti, je nezbytné zvažovat a respektovat působení následujících faktorů, které mohou ovlivnit reálný výsledek kontrolní operace.

Reklama
Reklama
Seřizovací standard pro nastavování správné polohy měřicího doteku přístroje

Volba referenční kružnice

Často je při kontrole kruhovitosti vhodné využít střed měřené součásti jako výchozí základnu. Při výběru z referenčních kružnic MC, MZ nebo MI jako seřizovací základny je třeba zvažovat, že větší nerovnosti na povrchu mohou výrazně ovlivnit polohu středu referenční kružnice. Není-li např. na povrchu nerovnost, potom referenční kružnice MC zahrnuje všechna data kruhového profilu. Větší nerovnost na povrchu změní polohu středu referenční kružnice. Změna polohy středu (základny) negativně ovlivní opakovatelnost a způsobí nestabilitu při následném hodnocení soustřednosti, excentricity nebo házení. Proto je doporučováno za základnu volit kružnici, která je definována s využitím polohy výstupků a prohlubní profilu, např. referenční kružnice pásmového typu.

Ilustrace vlivu nerovnosti na posun středu referenční kružnice, což zhorší nestabilitu a opakovatelnost hodnocení úchylek soustřednosti nebo házení.
Úhlová chyba, která ovlivní výsledek měření, je způsobena tím, že středy dotyku a součásti nejsou v rovině se směrem měření.
Schéma měření při posunutí doteku do polohy 45°. V tomto případě bude dráha doteku rovna úchylce profilu povrchu x cos 45°.
Nastavování výchozí (vrcholové) polohy doteku s využitím seřizovacího standardu

Předností aplikace metody nejmenších čtverců při určení referenční kružnice LS je, že zahrnuje velikost hodnocené plochy. Takže objeví-li se na povrchu nerovnost, která je výškově velká, jeví se v plošném vyjádření „malá“, a proto má malý vliv na polohu středu referenční kružnice. Proto je využití kružnice LS pro hodnocení kruhovitosti stabilnější. Pro praxi je nejlepší, když není hodnocení ovlivňováno žádnou nerovností. Proto se doporučuje před měřením ověřovat, zda a jaké nerovnosti se na kontrolovaném povrchu vyskytují.

Úhlové nepřesnosti měření

Pro kontrolu kruhovitosti je základem uspořádání, při kterém středy snímacího doteku a kontrolované součásti leží v rovině směru měření. Pokud není tato podmínka splněna, je výsledek měření ovlivněn úhlovou (kosinovou) úchylkou. Na rozdíl od předpokládané měřicí polohy doteku v 0° je skutečná poloha doteku několik stupňů mimo střed, což způsobuje řadu problémů. Při středění součásti je třeba zjišťovat její excentricitu a při seřizování ji odstraňovat. Většinou je vhodné stanovovat excentricitu v úhlových jednotkách, zejména když je měřicí přístroj vybaven automatickým systémem, který určuje a odstraňuje excentricitu. Výškové úchylky vrcholu ztěžují středění součástí. Prakticky je výhodné odstraňovat excentricitu mechanickým způsobem, což není vždy možné. Proto je zbytková excentricita zpravidla odstraňována matematicky. Při velkých výškových úchylkách mohou být ovšem i tyto výpočty nepřesné.

Schéma posunu kontaktního bodu svislého raménka způsobený tvarem součásti

Velikost úhlových nepřesností souvisí i s velikostí kontrolované součásti. U povrchů menších průměrů se zaznamenává větší úhlová chyba, zatímco u větších součástí má úchylka polohy vrcholu menší vliv. Další chyba, která se díky nepřesné poloze doteku může objevit, je způsobena skutečnou amplitudou (roztečí) měření. Bude-li poloha doteku posunuta např. o 45°, potom dané úchylce profilu součásti bude odpovídat menší dráha (odchylka) doteku ve směru měření. Tento vliv může být zejména nepříznivý při měření rozměrově omezených povrchů, např. u úzkých dosedacích čel vstřikovacích trysek.

Změna délky měřicího raménka změní polohu dotykového bodu snímání.

Pro posunutou polohu doteku na 45° bude poměr dráhy doteku k velikosti úchylky profilu určen hodnotou cos 45°. Takže dráze doteku 2 μm bude odpovídat velikost nerovnosti povrchu 2,83 μm, tedy rozdíl téměř 1 μm. V určité situaci může být tato chyba významná, např. při měření kruhovitosti a souososti kuželových povrchů vstřikovacích ventilů nebo dosedacích sedel. I tento mimořádný případ dokumentuje významnost správného seřizování a přesné polohy měřicího doteku.

Nastavení doteku přesně do vrcholové polohy lze provádět přímo na součásti, pokud má vhodný tvar a velikost. Pokud to součást neumožní, např. je-li příliš rozměrná, nabízí firma Taylor Hobson k nastavení vrcholu seřizovací standard, který představuje válcové těleso umístěné na stavitelné základně. Standard uložený na stolek přístroje se vystředí. Průběh středění lze buď sledovat přímo vizuálně, nebo odečítáním na přístroji, který umožní nastavení polohy maximální výchylky, která odpovídá poloze vrcholu.

Úchylky způsobené tvarem součásti

Tvar součásti může v některých případech vyvolat úchylky způsobené chybnou polohou vrcholu nebo změnou polohy kontaktního bodu doteku. Při měření raménkem ve svislé poloze, při průchodu výstupku profilu dotekovým bodem se mění jeho poloha na povrchu. To ovlivní výsledek měření podobně, jak bylo již uvedeno u úchylek polohy vrcholu.

Při měření raménkem ve vodorovné poloze může vzniknout další chyba vyvolaná změnou délky raménka, která se mění vykyvováním vzhledem k ose součásti. Výsledkem je plynulá změna vrcholu. I když se opět jedná o extrémní případ, může být někdy vliv významný, např. při měření kruhovitosti pláště pístů, které charakterizuje velká hodnota oválnosti.

Vlivy přesnosti ustavení součásti

Nedostatečné středění a vyrovnání součásti před měřením může být dalším zdrojem chyb. Např. měření vnitřního válcového vývrtu se skloněnou osou se provádí ve dvou výškových rovinách. Díky sklonění osy bude úhlová poloha každé roviny vzhledem k ose součásti při vertikálním pohybu doteku posunuta. Uvedená nepřesnost středů v rovinách měření povede k nepřesnosti stanovení polohy a sklonu osy válcového otvoru. Třeba poznamenat, že popsaný vliv bude větší při kontrole otvorů menších průměrů. I proto při přesných měřeních zejména malých součástí, např. palivových trysek, je třeba středění a vyrovnání věnovat mimořádnou pozornost.

Při měření v otvoru se skloněnou osou dochází ke vzájemnému posunutí rovin měření a nepřesnému stanovení osy otvoru.

Vliv kontaktní síly doteku

Nastavení nepřiměřené kontaktní síly snímacího doteku může způsobit vysokofrekvenční úchylky na záznamu profilu. Vliv velké síly doteku se může projevit především při měření vysoce přesných a jemných povrchů. Působení uvedeného efektu je závislé i na použité filtraci dat, aplikací vhodné filtrace lze tyto úchylky zcela eliminovat. Při opakovaném měření stejné součásti, s velkým přítlakem, se zaznamená změněný tvar profilu povrchu, poněvadž projev vysokofrekvenčního efektu je náhodný. Podobně se změní tvar profilu i po filtraci. Popsané úchylky se obvykle mohou objevit např. u velmi jemných povrchů otvorů palivových trysek. Těmto nedostatkům se nejlépe zamezí snížením kontaktní síly snímače na minimálně možnou velikost.

Záznamy měření jemných otvorů palivových trysek, kdy lze snížením kontaktní síly doteku potlačit působení vysokofrekvenčního efektu.

Závěrem úvah o objektivnosti měření kruhovitosti lze konstatovat, že k dosažení konsistentních a přesných výsledků kontroly je třeba věnovat zvýšenou pozornost následujícím úkonům:

- zajištění dokonalé čistoty měřeného povrchu,
- volbě vhodné referenční kružnice s ohledem na funkci kontrolovaného povrchu,
- přesnému nastavení snímacího doteku do výchozí (vrcholové) polohy,
- dokonalému provedení středění a vyrovnání součásti před měřením, které odpovídá předpokládané funkci součásti,
- nastavení vhodné kontaktní síly doteku zajišťující omezení vlivu vysokofrekvenčního šumu, příp. jiného ovlivnění povrchu.

Ing. Zdeněk Novák

Zpracováno s využitím materiálů Taylor Hobson Ltd.

novakzdene@seznam.cz

Reklama
Vydání #12
Firmy
Související články
Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Akademici a (nejen) technika

Spolupráce akademické a komerční sféry. Těchto pět slov v sobě bez nadsázky zahrnuje budoucí prosperitu naší země. Akademická sféra, včetně univerzit, totiž disponuje vynikajícími mozky, jejichž práce však byla v minulosti často „jen“ výzkumem pro poznání. Přitom na kvalitní výzkum je potřeba stále větší množství financí a těch se dnes často nedostává. Komerční sféra naopak financemi disponuje, ale aby ustála zesilující tlak konkurence, potřebuje získávat další a další know-how čili právě výsledky výzkumu. V čem je úhel pohledu na tuto problematiku z obou stran stejný a v čem se liší?

Přesné upínání pro měřicí techniku

Měřicí technika je jednou ze základních součástí průmyslových výrobních procesů, výzkumu a vývoje i mnoha dalších aplikací. Kromě řídicí technologie patří mezi další klíčové požadavky možnost automatizace a vhodnost pro Průmysl 4.0.

Související články
Multisenzorová souhra - měřicí stroje s pevným portálem

Po mnoho let se souřadnicové měřicí stroje společnosti Werth Messtechnik GmbH osvědčují při měření s více snímači umístěnými na dvou nezávislých osách. Nebezpečí kolize mezi snímačem a obrobkem se tak podstatně sníží, protože senzory, které nejsou používány, jsou zasunuty.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Expimer - expresní zařízení pro rychlé stanovení materiálových vlastností

Expimer, prezentovaná instrumentovaná měřicí soustava pro stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou, může být alternativním způsobem, jak rychle definovat materiálové vlastnosti. Celý proces spočívá v tom, že na základě parametrů získaných v průběhu makroprocesu automatizovaného vtlačovaní indentoru kulového tvaru (ABI) do povrchu materiálu bez porušení konstrukce, lze rychle zjistit požadované materiálové vlastnosti. Tato metoda je jedinečná vzhledem k jednoduchosti, rychlosti vyhodnocení, manipulovatelnosti a užitečnosti pro stanovení mechanických vlastnosti materiálů během jejich vývoje, výroby a zejména v pracovních podmínkách provozu.

Měřicí technika na Control 2015

Letošního stuttgartského mezinárodního veletrhu Control 2015, zaměřeného na problematiku kvality, se účastnilo na 917 vystavovatelů. Jejich setkání s návštěvníky dokumentovalo novinkami a inovovanými technologiemi současnou úroveň dané oblasti, ale bylo inspirativní také pro další rozvoj oboru.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Multisenzorová technologie a počítačová tomografie

Výběr vhodného měřicího přístroje pro účely rozměrové kontroly je velmi důležitý. Běžný přístup je takový, že daná aplikace určí vhodný typ senzoru. Pro správné rozhodnutí potřebuje vzít uživatel v úvahu několik aspektů.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Snímač polohy do drsného prostředí

Podobně jako Yeti, vyznačuje se i nový lineární snímač LMA nenápadností a schopností odolávat nejdrsnějším podmínkám. Ne trh je uváděn odolný snímač polohy, který bez bez problému přežije olej, prach, vibrace i zasypání pilinami.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit