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 metoda Pavel Bach 2009
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 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 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
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
TECHNIKU A TECHNOLOGII metoda 6 1750 přesnost - 2002 Historický vývoj přesnosti 1.E+00 1750 1800 1850 1900 1950 2000 1.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 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 Hlavní zkoušky Přímost (přímočarost) Rovinnost Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností a souosost Kolmost Otáčení
9 Přístroje Mechanické Číselníkové úchylkoměry Měřicí trny Vodováhy Pravítka a úhelníky (litinové) Granitové hranoly Přípravky (např. můstky) Optické Laserové interferometry Elektronické Vodováhy
10 Měření přímosti vodováhami Vlevo: definice přímosti v rovině Vpravo definice přímosti v prostoru Vždy se měří maximální vzdálenost (přímek nebo rovin)
11 Příklad použití laseru k měření přímosti
12 Příklad naměřených hodnot - přímost
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 Měření přímosti a rovinnosti vodováhami Vodící plocha Překrytí vodováh zaručuje návaznost dílčích sklonů vedení a vykreslení diagramu
15 Příklady měření na stroji
16 Výsledek (přímost) je obdobný jako při použití laserinterferometru
17 Měření přímosti pomocí granitového pravítka a indikátoru, foto O.Svoboda
18 Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností a souosost
19 Měření přímosti dvoupaprskovým laserem Optická metoda
20 Měření přímosti dvoupaprskovým laserem Optická metoda
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 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 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 Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností, házení, souosost
25 Rovnoběžnost, shodnost vzdáleností, házení, souosost
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 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 Přesnost strojů podle zkušebního obrobku
29 Přesnost strojů podle zkušebního obrobku
30 Děkuji za za pozornost