Geometrická přesnost Schlesingerova metoda

Transkript

1 TECHNIKU A TECHNOLOGII České vysoké učení technické v Praze, fakulta strojní Horská 3, Praha 2, tel.: , fax: metoda Pavel Bach 2009

2 2 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 B A Měřicí trn Číselníkový indikátor, hodinky Vřeteno, konec vřetena

3 3 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.

4 4 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 , 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 , Podmínky zkoušek pro obráběcí centra Část 7: Přesnost dokončovaného zkušebního obrobku

5 5 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

6 TECHNIKU A TECHNOLOGII metoda přesnost Historický vývoj přesnosti 1.E E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 pracovní přesnost [mm] 1756 Vyvrtávací stroj na válce 1769 Parní stroj 1794 Kovoobráběcí soustruh se suportem 1814 Hoblovka 1818 Frézka 1832 Bruska na kulato 1850 Začátek výzkumu obrábění v Německu 1889 Elektromotor použit na soustruhu 1900 Rychlořezná ocel 1907 Pásová výroba 1923 Transferová linka 1953 NC obráběcí stroje 1975 Řezná keramika 1960 Laser 1992 Lineární motory 2002 Laserscale Zdroj:WZL RWTH

7 7 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)

8 8 Hlavní zkoušky Přímost (přímočarost) Rovinnost Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností a souosost Kolmost Otáčení

9 9 Přístroje Mechanické Číselníkové úchylkoměry Měřicí trny Vodováhy Pravítka a úhelníky (litinové) Granitové hranoly Přípravky (např. můstky) Optické Laserové interferometry Elektronické Vodováhy

10 10 Měření přímosti vodováhami Vlevo: definice přímosti v rovině Vpravo definice přímosti v prostoru Vždy se měří maximální vzdálenost (přímek nebo rovin)

11 11 Příklad použití laseru k měření přímosti

12 12 Příklad naměřených hodnot - přímost

13 13 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

14 14 Měření přímosti a rovinnosti vodováhami Vodící plocha Překrytí vodováh zaručuje návaznost dílčích sklonů vedení a vykreslení diagramu

15 15 Příklady měření na stroji

16 16 Výsledek (přímost) je obdobný jako při použití laserinterferometru

17 17 Měření přímosti pomocí granitového pravítka a indikátoru, foto O.Svoboda

18 18 Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností a souosost

19 19 Měření přímosti dvoupaprskovým laserem Optická metoda

20 20 Měření přímosti dvoupaprskovým laserem Optická metoda

21 21 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 malérozdíly 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.

22 22 Vztah pro výpočet malé změny vzdálenosti Stínítko počet proužků N d. N 2 K kompenzace drah paprsků D planparalelní destička C spojka (optika) Z2 pevné zrcadlo Λ = 652 nm Interferogram Pohyblivé zrcadlo, změna vzdálenosti d

23 23 Princip měření odchylek přímosti dvoupaprskovým interferometrem Měřená odchylka délky Laserová hlava s interferometrem Známá vzdálenost paprsků Správná poloha stolu Např. stůl stroje Tangenta tohoto úhlu určuje odchylku natočení pohybujícího se dílu stroje (např. stolu) Zrcadlo (odražeč) spojené s pohybující se částí stroje

24 24 Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností, házení, souosost

25 25 Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností, házení, souosost

26 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

27 27 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.

28 28 Přesnost strojů podle zkušebního obrobku

29 29 Přesnost strojů podle zkušebního obrobku

30 30 Děkuji za za pozornost