Obsah Předmluva...6 Strojírenská metrologie - část 2...7 1 Kolimační měřidla...8 1.1 Autokolimátor...9 2 Integrita povrchu...10 2.1 Makrogeometrie obrobené plochy...10 2.2 Mikrogeometrie obrobené plochy...10 2.3 Zpevnění povrchu při obrábění...11 2.3.1 Kriteria hodnocení zpevnění povrchu a jejich měření...11 2.4 Zbytková napětí pod obrobeným povrchem...13 2.4.1 Metody měření zbytkových napětí...14 2.5 Fyzikálně chemický stav povrchu struktura povrchových vrstev...15 3 Struktura obrobeného povrchu drsnost povrchu...16 3.1 Výškové charakteristiky využívající křivku lineárního materiálového poměru...16 3.2 Parametry metody motif...16 3.3 Pravidla pro hodnocení struktury povrchu...17 4 Kontrola vaček...18 4.1 Posuvná vačka...18 4.2 Rotační vačky...18 4.2.1 Vačky s uzavřenou křivkou...18 4.2.2 Vačky s neuzavřenou křivkou...20 4.2.3 Kontrola inverzních vaček...20 4.3 Kontrola vačkových hřídelů...21 5 Vícerozměrová měřidla...21 6 Sledovací měřidla...23 6.1 Měření a kontrola před obráběním...24 6.2 Měření a kontrola v průběhu obrábění...25 6.3 Měření a kontrola po obrábění...25 6.4 Kombinované měření a kontrola...26 7 Třídicí automaty...27 Základy řízení jakosti...29 1 Pojem jakosti...30 2 Koncepce managementu jakosti...31 2.1 Koncepce ISO...31 2.2 Koncepce TQM (Total Quality Management)...32 2.3 Model EFQM...32 2.3 Podnikové standardy...32 2.4 Procesní přístup...32 3 Politika jakosti...33 3.1 Základní pojmy...33 3.2 Hlavní cíle národní politiky podpory jakosti v České republice...34 3
4 Ekonomické aspekty jakosti...35 4.1 Význam jakosti v tržní ekonomice...35 4.2 Náklady na jakost...35 5 Jakost v předvýrobních etapách plánování jakosti...37 5.1 Plánování jakosti nových výrobků...37 5.2 Vybrané metody zabezpečování jakosti návrhu...38 5.2 1 Hodnotová analýza...38 5.2.2 Metoda FMEA...39 6 Jakost v zásobování...40 6.1 Definování požadavků na jakost dodávek...40 6.2 Posuzování alternativních dodavatelů a jejich výběr...40 7 Jakost ve výrobě...41 7.1 Formy a metody ověřování shody ve výrobě...41 7.2 Samokontrola...43 8 Jakost v povýrobních etapách...44 9 Příručka jakosti...45 10 Řád podnikové metrologie...46 10.1 Postup při zpracovávání řádu podnikové metrologie...48 11 Lidský činitel v systému jakosti...50 11.1 Informovanost - komunikace...50 11.2 Motivace...51 12 Metrologický konfirmační systém...52 12.1 Základní termíny metrologického konfirmačního systému...52 12.2 Určení platnosti norem pro konfirmační systém...52 12.2.1 ČSN ISO 10012-1: Metrologický konfirmační systém pro měřicí zařízení...52 12.2.2 ČSN ISO 100012-2: Směrnice pro řízení procesů měření...55 13 Statistické řízení a regulace výrobního procesu...57 13.1 Zásady systému SPC...57 13.2 Vlivy ovlivňující výrobní proces...57 14 Nástroje řízení jakosti...58 14.1 Kontrolní tabulky a formuláře pro sběr dat (záznamníky)...58 14.2 Histogramy...59 14.3 Vývojový (postupový) diagram...61 14.4 Diagram příčin a následků (diagram rybí kosti, Ishikawův diagram)...62 14.5 Paretův diagram (Paretova analýza)...63 14.6 Bodový (korelační) diagramy...65 14.7 Regulační diagramy...67 14.7.1 Statistická regulace měřením...70 14.7.2 Statistická regulace srovnáváním...72 15 Hodnocení způsobilosti procesů, výrobních zařízení a měřidel...74 15.1 Způsobilost procesu a jeho znaky...74 15.2 Způsobilost výrobního zařízení...78 15.3 Způsobilost měřidel...79 16 Statistická přejímka...80 16.1 Statistická přejímka srovnáváním...81 16.1.1 Základní pojmy...81 16.1.2 Přejímací kriterium:...81 16.1.3 Operativní charakteristika...82 4
16.1.4 Přejímací plán jedním výběrem...82 16.1.5 Přejímací plán dvojím (několikerým) výběrem...83 16.2 Statistická přejímka měřením...84 Literatura:...86 5
Předmluva Tento učební text navazuje na skripta Strojírenská metrologie část 1. Tento studijní materiál je hlavně určen pro posluchače prvního ročníku navazujícího studia oboru strojírenská technologie předmět Řízení jakosti a metrologie, ale nejen pro ně. První část tohoto učebního materiálu rozšiřuje a doplňuje stati uvedené v již vydaných skriptech: Strojírenská metrologie část 1, např. zabývá se problematikou základů hodnocení integrity povrchu, vícerozměrových měřidel a jejích použití pro kontrolu ve velkosériové a hromadné výrobě, metodou motif při hodnocení drsnosti povrchu atd. Druhá rozsáhlejší část předloženého učebního textu je věnována vybraným kapitolám z řízení jakosti. Termín Strojírenská metrologie úzce souvisí s pojmem Jakost výroby, výrobku (služby). Je pravdou, že nejlépe prosperující ekonomiky jsou založeny na základech jakostní produkce při výrobě a poskytování služeb a prací. Má nezastupitelné místo při kvantifikaci vybraných parametrů jakosti, může dlouhodobě sledovat úroveň jakosti hotových výrobků (polotovarů) pomoci metod statistické přejímky, regulovat a řídit výrobní proces tak, aby se předcházelo výrobě nevyhovujících (neshodných) výrobků. Je nutno současně vytvářet dokumenty, které kvantitativním způsobem dokladují úroveň produkce. Dle norem ISO řady 9000 musí výrobce kdykoliv prokázat, že má výrobu stále pod kontrolou (je schopen zaručit požadovanou jakost svých výrobků - služeb). Harmonizace českých právních předpisů a dokumentace v oblasti metrologie s mezinárodními a evropskými standardy klade neustále vyšší nároky na vybavení laboratoří a kontrolních pracovišť. Tento studijní materiál má obohatit znalosti studentů získaných na přednáškách, popř. být doplňkovým materiálem k zvládnutí úkolů na cvičeních a to hlavně v magisterském studijním programu Strojírenská technologie. Považuji za nezbytné, aby absolventi oboru Strojírenská technologie byli seznámeni se základy řízení jakosti jak po stránce teoretické, tak i praktické. 6
Strojírenská metrologie - část 2 7
1 Kolimační měřidla Kolimační měřidla: se používají k měření rovinnosti, přímočarosti (obráběcí stroje) nebo souososti (např. ložisek), se skládají z kolimátoru a dalekohledu (obr. 1.1), ložisko 1 ložisko 2 kolimátor dalekohled Obr. 1.1 Schéma kolimačního měřidla kolimátor se skládá z trubice opatřené na jednom konci spojnou čočkou a v druhém v ohniskové rovině objektivu je osvětlená značka (matná destička s vyrytou stupnici), kolimátor promítá stupnici jako by byla v nekonečnu, proti paprskům vycházejícím z kolimátoru umísťujeme dalekohled zaostřený na nekonečno, kde vidíme osvětlenou značku z kolimátoru bez ohledu na vzdálenost mezi kolimátorem a dalekohledem, je-li kolimátor nakloněn o úhel, přicházejí paprsky k dalekohledu šikmo a obraz stupnice kolimátoru se vysune ze středu nitkového kříže dalekohledu o hodnoty a v úhlových jednotkách (obr. 1.2), např. kontrola souososti ložisek. L f 15 10 5 25 20 15 10 5 5 10 15 10 15 20 25 a) b) Obr. 1.2 Měření sklonu pomoci dalekohledu a kolimátoru a) poloha dalekohledu a kolimátoru, b) zorné pole dalekohledu při měření sklonu hodnoty a a b v délkových souřadnicích vypočteme dle vztahů: a f tg b f tg kde: f ohnisková vzdálenost objektivu dalekohledu,, úhlové odchylky. tam, kde nás nezajímají rozměry, kde potřebujeme jen srovnání, zda leží příslušná součást v jedné ose, používá se místo kolimátoru tzv. cílová značka s dvojitým záměrným křížem, (obr. 1.3) Obr. 1.3 Zorné pole dalekohledu při použití cílové značky 8
1.1 Autokolimátor Autokolimátor (autokolimační dalekohled): chod paprsků v kolimátoru je zrcadlovým obrazem chodu paprsků v dalekohledu, proto lze kolimátor nahradit odrazovým zrcadlem (dalekohled je vhodně upraven, tzv. autokolimační princip), spojuje funkci kolimátoru a dalekohledu je založen na dvou optických principech: na kolimaci světla, které vychází z bodového zdroje v ohniskové rovině a na odrazu rovnoběžného svazku paprsků na rovinné zrcadle (princip autokolimátoru - viz obr. 1.4), Obr. 1.4 Princip autokolimátoru Princip: v autokolimačním dalekohledu je v ohniskové rovině objektivu umístěna skleněná destička s úhlovými stupnicemi, stojí-li odrazové zrcátko kolmo k optické ose dalekohledu, splývá odražený obraz záměrného kříže s vlastní značkou v dalekohledu, vychýlení zrcátka o úhel způsobí posunutí obrazu záměrného kříže o dvojnásobnou hodnotu, tzn. úhel mezi paprskem dopadajícím a odraženým je 2 vzhledem k rovnoběžnému svazku paprsků vycházejících z objektivu, nemá vzdálenost odrazového zrcátka od dalekohledu žádný vliv na měřenou úhlovou hodnotu, používá se také násobná kolimace, u které se vkládá mezi odrazné zrcadlo a objektiv polopropustné zrcadlo, čímž se zvyšuje citlivost, běžné autokolimátory mají rozsah měření závislý na vzdálenosti zrcadla, největší rozsah bývá 6 až 20, nejistota měření 4 až 1 u klidného vzduchu Měření sklonu autokolimátorem viz obr. 1.5 (pro názornost záměrně zvětšeno, tzn. neodpovídá skutečným poměrům) 1 2 3 2 Obr. 1.5 Princip měření sklonu autokolimátorem 1 skleněná destička se stupnici, 2 objektiv, 3 odrazové zrcádlo 9
2 Integrita povrchu Ovlivňování funkčnosti povrchu výrobními metodami je možno vyjádřit pojmem integrita povrchu. Tento pojem zahrnuje jednak podmínky, za jakých byla funkční plocha vytvořena, bere do úvahu technologické metody a jejich vliv na vlastnosti plochy po obrobení a dává do vztahu k funkčním požadavkům na součástku. Nejvýznamnější a nejčastější jakostní ukazatele, které můžeme zařadit do integrity povrchu jsou: makrogeometrie obrobené plochy (odchylky tvaru), mikrogeometrie obrobené plochy (drsnost), změny fyzikálně-mechanických vlastnosti povrchové vrstvy tvrdost (mikrotvrdost), zpevnění, zbytková napětí pod obrobeným povrchem, fyzikálně chemický stav povrchu. Tyto ukazatele vytvářejí předpoklady ovlivnění únavové pevnosti, odolnosti proti opotřebení, protikorozní stability, přesnosti lícování atd. Dále mají velký význam pro dynamicky namáhané součásti a části podléhající opotřebení. 2.1 Makrogeometrie obrobené plochy Makrogeometrii ovlivňuje: nepřesnost obráběcího stroje: geometrická (je dána odchylkami od předepsané vzájemné polohy funkčních částí stroje), kinematická (je charakterizována odchylkami skutečné dráhy mechanismů stroje od jejich ideálních drah), dynamická (je dána odchylkami vzájemné polohy uzlů stroje při zatížení řeznými silami), nepřesnost nástroje (tvar nástroje, opotřebení řezné hrany, řezná geometrie, řezné odpory, nepřesnosti způsobené nepřesným nastavením nástroje na rozměr, atd.), nepřesnost použitých přípravků (nepřesnosti přípravku při vymezení vzájemné polohy nástroje a obrobku, deformace obrobku způsobené upínacímu silami, deformace vlastního přípravku působením řezných sil atd.). Jednotlivým odchylkám makrogeometrie a jejich hodnocení je věnována kap.19 učebního textu Strojírenská metrologie část1.. 2.2 Mikrogeometrie obrobené plochy Obrobená plocha se tvoří jako obálková plocha trajektorie pracovního pohybu řezné hrany nástroje a od základních geometrických ploch určených strojnickým výkresem, tj. od roviny, válcové plochy nebo jiné geometrické plochy se podstatně liší, např. podélně soustružená plocha je šroubovitá, broušenou plochu tvoří rýhy po brusných zrnech apod. Obrobenou plochu charakterizuje mikrogeometrie drsnost povrchu, která významně ovlivňuje funkci součásti. Mikrogeometrii (drsnost) povrchu ovlivňuje: geometrie řezné části nástroje, plastická deformace při tvorbě třísky, řezné podmínky procesu obrábění, tření řezného klínu o obrobenou plochu. Hodnotícím kriteriím mikrogeometrie, metodám a zařízením na měření drsnosti povrchu se věnuje kap. 20 učebního textu Strojírenská metrologie část1. 10
2.3 Zpevnění povrchu při obrábění Zpevnění je vlastně vnější projev plastické deformace. Zpevnění je charakterizováno jako zvýšený odpor krystalické stavby kovové hmoty proti pohybu dislokací jako nositelů plastické deformace. Všechny jevy, které brání pohybu dislokací (hranice zrn, precipitáty, jiné dislokace, apod.), zvyšují zpevnění. Příčiny vzniku deformací pod obrobenými povrchy je možno hledat ve skutečnosti, že řezný klín nástroje není nikdy ideálně ostrý, tzv. průsečnice čelní a hřbetní plochy není ideální hrana, ale přechodová část je definována poloměrem zaoblení řezného klínu r n. Mechanismus tvorby zpevněné vrstvy vychází z mechanismu tvorby třísky. Na zpevnění povrchu má vliv: vlastnosti obráběného materiálu - druh krystalické mřížky: hexagonální mřížka: malý počet kluzových rovin, malá plastická deformace před porušením, kubická plošně centrovaná mřížka: velký počet rovin s možnosti kluzového posunutí, velká plastická deformace před porušením, kubická prostorově centrovaná: tvoří přechod mezi oběma předchozími případy, řezné podmínky (řezná rychlost v c závislost má charakter hyperboly, posuv f velmi významný vliv, stoupající závislost, hloubka řezu a p ovlivnění jen v úzkých mezích, charakteristiky zpevnění s hloubkou a p stoupají) 2.3.1 Kriteria hodnocení zpevnění povrchu a jejich měření Deformace povrchové vrstvy po obrábění vyvolává změnu mikrostruktury a změnu fyzikálněmechanických vlastností, hlavně tvrdosti. Zpevnění obrobené plochy se nejčastěji charakterizuje: stupněm zpevnění, hloubkou zpevnění. Oba tyto parametry je možno zjistit měřením mikrotvrdosti. Dle hloubky ovlivněné vrstvy je možno použít metodu: postupného odleptávání povrchových vrstev, kolmých řezů, šikmých řezů. Metoda postupného odleptávání Metoda postupného odleptávání má řadu nevýhod: nerovnoměrnost odleptávání, obtížnost měření tvrdosti vzhledem na rozleptaný a nerovný povrch, nemožnost opakování měření v již odleptané vrstvě, potřeba drahého zařízení na elektrolytické leptání. Metoda kolmých řezů Tato metoda je jednoduchá, ale je možno ji použít tam, kde zpevnění zasahuje do větší hloubky (0,5 1 mm). Rozhodující je možný počet vpichů při měření hloubky zpevnění. Metoda šikmých řezů Metoda šikmých řezů: se používá tehdy, když zpevnění zasahuje do malé hloubky, 11
pro zvětšení rozsahu měření mikrotvrdosti ovlivněné vrstvy se na zkušebních rovinných površích provede pod úhlem =2 (obr.2.1a), a na zkušebních vzorcích s válcovým povrchem metalografický výbrus (obr. 2.1b), skutečná vzdálenost vpichu h od povrchu u rovinného vzorku se určí ze vztahu: h h1 sin, skutečná vzdálenost vpichu h od povrchu u válcového vzorku se určí ze vztahu: 2 h R R v b v, 2 vpichy se provádějí postupně od povrchu směrem do materiálu v takovém množství, až mikrotvrdost dosáhne hodnoty mikrotvrdosti základního materiálu, b zpevněná vrstva h 1 v h h R zpevněná vrstva a) b) Obr. 2.1 Výbrusy vzorků pro hodnocení zpevnění povrchové vrstvy vpichy se provádějí ve více rovinách vedle sebe a v každé hloubce se vyhodnotí průměrná hodnota mikrotvrdosti, stupeň zpevnění povrchu v % se určí dle vztahu: HV Ms HV HV Mz Mz 100 kde: HV Ms mikrotvrdost na povrchu (zpevnění), HV Mz mikrotvrdost základního materiálu. Nejcharakterističtější průběhy závislosti mikrotvrdosti na hloubce měření viz obr.2.2. mikrotvrdost HVM mikrotvrdost HVM mikrotvrdost HVM hloubka vrstvy h hloubka vrstvy h hloubka vrstvy h a) b) c) Obr. 2.2 Typy závislosti mikrotvrdosti na hloubce povrchové vrstvy 12
průběh obr. 2.2a: mikrotvrdost HV M rovnoměrně klesá ve směru do materiálu, přechod do základního materiálu je plynulý a pomalý, toto svědčí o pevném spojení povrchové vrstvy ze základním materiálem. průběh obr. 2.2b: mikrotvrdost v tenké povrchové vrstvě ke konstantní, pak prudce klesá až na hodnotu mikrotvrdosti základního materiálu, přechod do základního materiálu je náhlý a ostrý, to svědčí o slabém spojení povrchové vrstvy se základním materiálem a napomáhá k loupání povrchu. průběh obr. 2.2c: mikrotvrdost se přechodem do hloubky nejprve zvětšuje, po dosažení maxima pomalu klesá na hodnotu mikrotvrdosti základního materiálu, tento průběh je charakteristický pro broušené povrchy, reprezentuje porušenou krystalickou mřížku na povrchu zpravidla se síti trhlinek. Optická mikroskopie rozlišovací schopnost a maximální zvětšení (asi 1500x) jsou omezeny vlnovou délkou použitého světla, spolehlivost výsledků získaných většinou na kolmých nebo šikmých řezech povrchu vyžaduje výběr vzorků bez vnesených ovlivnění během metalografické přípravy. Elektrónová mikroskopie poskytuje větší rozlišovací schopnost než optická mikroskopie, umožňuje tisícinásobné zvětšení. Řádkovací elektrónové mikroskopy umožňují přímé pozorování morfologie struktury povrchu. Rentgenová difrakce umožňuje strukturální analýzu vrstev, metoda je poměrně rychlá, nedestruktivní a bez zvláštních požadavků na přípravu vzorků, poskytuje mnoho důležitých údajů, např. parametru mřížky, kvantitativní fázovou analýzu, určení velikosti zrna a jejich orientaci, hustotu čárových poruch atd, na vyhodnocení údajů rentgenové difrakce se používá zařízení s počítačovou nebo fotografickou registraci difraktovaného záření. Difrakce (ohyb světla): je projevem vlnových vlastnosti světla v jehož důsledku se světlo nešíří přímočaře, setká-li se vlnění s překážkou, dojde na této překážce k jeho ohybu, vlnění se tak odkloní od přímého směru svého šíření a šíří se i do oblasti tzv. geometrického stínu, pokud je světlo koherentní, pozorujeme ohybový (difrakční) obrazec jako výsledek interference vlnění přicházejících z různých směrů a tedy s různými dráhovými rozdíly. 2.4 Zbytková napětí pod obrobeným povrchem Zbytková napětí jsou jedním z projevu použitých technologii obrábění, zůstávají v součástkách a konstrukcích po výrobním procesu a působí i bez vnějšího zatížení. Zbytková napětí ovlivňují funkčnost obrobených povrchů. Tato napětí můžeme rozdělit dle různých kriterií. 13
Dle příčiny, která napětí vyvolala, rozlišujeme: napětí tahová (+), napětí tlaková (-), vložená (příčinou vzniku je působení vnějších sil nebo momentů), vnitřní (vznikají bez působení vnějších sil, rovnovážný stav způsobí změnu rozměrů - deformaci součásti). Dle doby působení rozlišujeme: napětí okamžité časované (zaniká po odstranění příčin, které jej vyvolaly, např. napětí způsobená rozdílem teplot v různých místech součásti, která zaniknou po vyrovnání teplot), napětí trvalá zbytková (zůstávají v součásti i po odstranění příčin, které je způsobily). Dle objemu, ve kterém vnitřní napětí dosahují rovnováhy, rozlišujeme: napětí I. druhu: zasahují celý objem součásti nebo její podstatnou část, tj. mají makroskopický charakter, porušením celistvosti součásti (např. rozřezáním) dojde ke změně makrogeometrie, napětí II. druhu: zasahují objem několika zrn, jsou podmíněna anizotropií zrn a jsou přibližně homogenní u polykrystalických kovů v objemu jednotlivých zrn, porušení rovnováhy (rozřezáním) nemusí dojít ke změně makrogeometrie, napětí III. druhu: projevují se v objemu několika atomových vzdáleností, porušením rovnováhy nedojde nikdy ke změně mikrogeometrie, V technické praxi se pod pojmem zbytková napětí rozumí napětí I. druhu. Příčiny vzniku zbytkového napětí: nerovnoměrná plastická deformace vyvolaná silovým účinkem řezného klínu, nerovnoměrné teplotní ovlivnění (ohřev nebo ochlazení) obrobku, nerovnoměrná fázová transformace nebo vyloučení nových strukturních složek. 2.4.1 Metody měření zbytkových napětí Mechanické metody za určitých podmínek nejpoužívanější a nejpřesnější, princip těchto metod spočívá v tom, že zbytková napětí se určí na základě deformace vzorku, která nastane po odstranění jeho povrchové vrstvy, hodnota této deformace je úměrná napětí, které bylo v odebrané vrstvě, známe-li hloubku této vrstvy, deformaci vzorku a modul pružnosti materiálu je možno vypočítat napětí v jedné nebo více vrstvách, z hodnot deformací v jednom nebo více směrech je možno určit jedno nebo víceosou napjatost. tyto metody jsou destruktivní, jejich nevýhodou je, že určují jen napětí I. druhu, jejich výhodou je, že umožňují měřit napětí i u materiálů, kde jiné metody nelze použít. Rentgenová tenzometrie dají se identifikovat zbytková napětí I. a II. druhu, jde o metodu povrchové identifikace plastického napětí do efektivní hloubky vnikáním rentgenového záření pro určitý materiál, mezi výhody patří to, že je to nedestruktivní metoda zkoumání limitní povrchové vrstvy, umožňuje zjišťování topografie nebo plošného rozdělení v různých úhlech, umožňuje měření místního napětí (např. v okolí čela únavové trhliny), umožňuje měření napětí na různých materiálech atd. 14
Neutronová tenzometrie metoda je podobná rentgenové tenzometrii, je založena na analýze difraktovaného záření z náhodně orientovaných systémů meziatomových rovin. Ultrazvukové metody jsou založené na vztahu mezi mechanickým napětí, plastickými vlastnostmi a rychlostí nebo útlumem šíření plastických vln. Magnetické metody využívají vlivu zbytkových napětí na tvar magnetické hysterezní smyčky. Nátěry z křehkých materiálů jde o kvalitativní porovnávání vzorků z hlediska zbytkových napětí, např. po vrtání otvorů v součásti v důsledku přestavby zbytkových napětí a tím vzniklých deformací laky praskají, velikost, hustota a směr trhlin na laku slouží jako měřítko na posouzení hodnoty a směru napětí. 2.5 Fyzikálně chemický stav povrchu struktura povrchových vrstev Fyzikálně chemický stav obrobených povrchů má velký význam hlavně pro broušené povrchy a povrchy získané speciálními dokončovacími metodami. Strukturní stavy povrchových vrstev po obrábění jsou různorodé a dosud ještě nedostatečně probádané. Při soustružení, frézování, hoblování, vrtání popř. protahování, tj. při použití nízkých a středních řezných rychlostí, v povrchových vrstvách nedochází k výrazným fázovým změnám. V povrchových vrstvách broušených ploch, tj. při vysokých řezných rychlostech, je možno zaregistrovat fázové změny. I.zóna: V povrchových vrstvách oceli do broušení vznikají tyto zóny: austenitickou-martenzitická nerovnoměrná vrstva, špatně leptatelná zóna, tvoří se při nadkritických rychlostech. II. zóna: přechodná zóna (popuštěný martenzit nebo ferit, austenit, malé množství sekundárního martenzitu), III. zóna: ferit a karbidy, dobře leptatelná zóna, IV. zóna: strukturálně přechodná zóna z vysokého popuštění k základnímu tepelnému zpracování. Vznik těchto zón závisí na řezných podmínkách. Při vysokých řezných poměrech se objevují všechny čtyři zóny. při nížších řezných rychlostech brusného kotouče a malých příčných posuvech vzniká pouze čtvrtá nebo čtvrtá a třetí zóna. 15
3 Struktura obrobeného povrchu drsnost povrchu Táto kapitola navazuje na kapitolu 20 skript Strojírenská metrologie část 1. 3.1 Výškové charakteristiky využívající křivku lineárního materiálového poměru Norma ČSN EN ISO 13565-2 popisuje tyto charakteristiky (obr. 3.1): Jádro profilu drsnosti - profil drsnosti s vyloučením vyčnívajících výstupků a hlubokých prohlubní Hloubka jádra drsnosti Rk hloubka jádra profilu drsnosti Materiálový podíl Mr1 úroveň, vyjádřena v procentech, určená průsečíkem přímky oddělující vyčnívající výstupky od jádra profilu drsnosti Materiálový podíl Mr2 úroveň, vyjádřena v procentech, určená průsečíkem přímky oddělující hluboké prohlubně od jádra profilu drsnosti Redukovaná výška výstupků Rpk střední výška výstupků vyčnívajících nad jádrem profilu drsnosti Redukovaná hloubka prohlubní Rvk střední hloubka prohlubní profilu pod jádrem profilu drsnosti Výpočet parametrů Rk, Mr1, Mr2 se provede pomocí náhradní přímky (ČSN EN ISO 13565-2). Výpočet parametrů Rpk a Rvk daným způsobem jako výška trojúhelníku, který má stejnou plochu jako je plocha výstupků (prohlubní) nad (pod) jádrem profilu (ČSN EN ISO 13565-2). Obr. 3.1 Určení parametrů z křivky lineárního poměru 3.2 Parametry metody motif Pro hodnocení parametrů drsnosti a vlnitosti byla vyvinuta metoda motif. Tato metoda je nezávislá na jakýchkoliv filtrech. Jejich výsledkem jsou parametry založené na hloubce a rozteči prvků motif. Způsob zpracování profilu je analogii mechanické filtrace, která je způsobena konečným poloměrem zaoblení snímacího hrotu nebo je záměrně realizovaná poloměrem opěry snímače. Parametry metody motif pro drsnost (obr. 3.2): průměrná hloubka prvků motif drsnosti R aritmetický průměr hloubek H j prvků motif drsnosti v rozsahu vyhodnocované délky 1 n R H i n i1 největší hloubka profilu nerovnosti Rx největší hloubka H i v rozsahu vyhodnocované délky, průměrná rozteč prvků motif drsnosti AR aritmetický průměr délek AR i prvků motif drsnosti v rozsahu vyhodnocované délky 1 n AR AR i. n i1 16
H1 H2 H3 Hn-1 Hn AR 1 AR n Obr. 3.2 Parametry drsnosti - metoda motif Parametry metody motif pro vlnitost (obr.3.3): průměrná hloubka prvků motif vlnitosti W aritmetický průměr hloubek HW i prvků motif vlnitosti v rozsahu vyhodnocované délky 1 m W HW i m i1 největší hloubka vlnitosti Wx největší hloubka HW i v rozsahu vyhodnocované délky, průměrná rozteč prvků motif vlnitosti AW aritmetický průměr délek AW i prvků motif vlnitosti v rozsahu vyhodnocované délky 1 n AW AW i n i1 celková hloubka vlnitosti Wte vzdálenost mezi nejvyšším a nejnižším bodem horní obálky základního profilu měřená ve směru kolmém na obecný směr základního profilu. Wx HWi Wte horní obálka AW i Obr. 3.3 Parametry vlnitosti metoda motif 3.3 Pravidla pro hodnocení struktury povrchu Pro požadavky specifikované horní mezí parametru jsou povrchy považovány za přijatelné, jestliže hodnotu uvedenou na výrobní dokumentaci přesáhne maximálně 16% všech naměřených hodnot vybraných parametrů zjištěných na vyhodnocované délce. Pro parametry specifikované dolní mezí parametru jsou povrchy přijatelné, jestliže hodnotu uvedenou na výrobní dokumentaci nedosáhne maximálně 16% všech naměřených hodnot vybraných parametrů zjištěných na vyhodnocované délce. Při stanovení horní a dolní meze parametru bude použita značka bez indexu max. Pravidlo maxima Při požadavcích specifikovaných největší hodnotou parametru nesmí v průběhu kontroly žádná z měřených hodnot parametru na celém kontrolovaném povrchu přestoupit hodnotu uvedenou na výrobní dokumentaci. 17
Při stanovení největší dovolené hodnoty parametru se značka parametru doplňuje indexem max (např. Rz1 max). Při prokazování shody nebo neshody se specifikaci se měřené hodnoty parametrů porovnávají se specifikovanými limitními hodnotami s uvážením nejistot měření podle pravidel daných v ISO14253-1. V případě porovnávání výsledků měření s horními a dolními mezemi jsou nejistoty měření odhadovány bez uvážení nehomogenity povrchu, které už jsou započítány přídavkem 16%. 4 Kontrola vaček Vačkovými mechanismy se převádí rotační pohyb na posuvný nebo se vytváří převod mezi dvěma posuvnými pohyby. Mechanismy s vačkou: posuvnou (rovinné tvary), rotační (neokrouhlý kotouč s válcovou činnou plochou). 4.1 Posuvná vačka Posuvná vačka (rovinné tvary) jsou charakteristické na rovinných součástkách, šablonách. Kontrola pomocí šablon pro méně přesné dílce. Kontrola tvaru na mikroskopu obrys tvaru musí být dobře viditelný, postupně se nastavují předepsané souřadnice a kontroluje se odchylka od skutečného profilu, přesnost se pohybuje nad 0,005 mm. Kontrola na profilprojektoru provádí se průsvitem obrysu na matnici profilprojektoru, promítnutý profil se porovnává s profilem zhotoveným na průsvitném papíru, odchylky tvaru se zjistí odměřením pomocí mikrometrických nebo digitálních měřítek (možnost snímat konturu tvaru v ose x popř. y pomocí fotobuňky). Kontrola na souřadnicovém měřicím stroji součást je ustavena v předepsaném souřadném systému, vhodným dotykem je snímán v souřadném systému profil (v CNC režimu), v grafickém záznamu je možno zaznamenat jmenovitou křivku, toleranční pole, skutečnou křivku). 4.2 Rotační vačky Kontrola vaček patří k poměrně pracným kontrolním operacím vačka je definovaná velkou řadou bodů, které je třeba proměřit. Dle konstrukce a velikosti vačky volíme i kontrolní metodu. 4.2.1 Vačky s uzavřenou křivkou Vačky s uzavřenou křivkou: do této skupiny patří vačky, které mají dráhu v rozsahu 360, vačková dráha může být na obvodu kortouče nebo na jeho čele jako drážka, pracují v radiálním směru, 18
do této skupiny je možno zařadit vačkové hřídele a excentry. Kontrola vaček na vačkovém přístroji ke kontrole je používán vačkový přístroj (schéma obr. 4.1), který pracuje v sestavě s optickou dělící hlavou umístěnou na společném loži, přístroj je opatřen doteky, které jsou zakončeny rovnou hranou, přímým břitem nebo kladkou použití doteků závisí na konstrukci vačky ( příklady obr. 4.2), dotek má mít tvar prvku, který je vačkou ovládán (použitý prvek kladka její průměr má být roven tvořícímu průměru vačky). 7 6 3 1 2 4 1 měřicí mikroskop 2 skleněné pravítko 3 měřicí pinola 4 kuličková ložiska 5 protizávaží 6 měřicí nástavec s kladkou 7 - vačka 5 Obr. 4.1 Vačkový přístroj z a) b) c) Obr. 4.2 Doteky dle konstrukce vačky a dotek s kladkou, b dotek s přímým břitem, c dotek s rovnou hranou Postup měření: vyrovnání měřícího přístroje: osa optické měřící hlavy musí být totožná s osou koníku, vačkový přístroj je ustaven kolmo na osu dělící hlavy a koníku, v držáku přístroje je upnuta kladka příslušná kladka, vačka je upnuta na kontrolním trnu popř. na lícní desce dělící hlavy a vystředěna (vliv na přesnost dělení), pořadnice poloměru se nastavují u výchozí polohy koncovými měrkami, kontrolují se hodnoty úhlových pořadnic pro příslušná úhlová pootočení (nejlépe po celých stupních). Kontrola na třísouřadnicovém měřicím stroji nejvhodnější je stroj s plynulým pohybem snímací hlavy, snímač objede obvod vačky a vyhodnotí požadované souřadnice, 19
grafický záznam skutečného profilu je možno porovnat s požadovaným profilem, popř. s tolerančním polem. Kontrola kontrolními šablonami vhodná pro ploché vačky, na vačku je nasunuta šablona zavedená do technologického otvoru, který určuje její polohu, tvar vačky je porovnáván průsvitem na pravítku nebo číselníkovým úchylkoměrem, metoda vhodná pro sériovou výrobu. Kontrola na universálním mikroskopu metoda vhodná pro plochou vačku, tvar vačky je zadán polárními souřadnicemi, k měření se používá otočný dělicí stůl, na kterém musí být vačka přesně vystředěna, úhlové natočení se provede na otočném stole (dělení po 1), poloměr zakřivení je odečítán v délkových jednotkách v osovém systému x a y. 4.2.2 Vačky s neuzavřenou křivkou Vačky s neuzavřenou křivkou: dráha vačka tvoří jen určitou část z plného úhlu 360, zbytek dráhy tvoří část průměru nebo jiného geometrického tvaru. Kontrola: měřená vačka se upne na otočný stůl nebo do dělicí hlavy a vystředí se, vlastní měření se provádí pomocným zařízením (vačkovým přístrojem opatřeným kuličkovým dotekem, popř. jiným dotekem, číselníkovým úchylkoměrem s držákem, který má možnost pohybu jen v potřebných směrech, měřící metoda závisí na konstrukci vačky a na četnosti její výroby, dotek je nutno volit dle specifikace vačky na výkrese. 4.2.3 Kontrola inverzních vaček Inverzní vačky jsou dvojvačky, u kterých jedna dráha zvedá a druhá spouští zvedák. Zvedáky jsou umístěny pod určitým úhlem, který je závislý na jejich rozteči. Princip inverze spočívá v tom, že obě vačky by měly zvedat a spouštět zvedáky o stejnou hodnotu v průběhu celého zdvihu. Vzhledem k výrobním tolerancím dochází k nepřesnostem, které způsobují odchylky ve zdvihu odchylka inverze. Kontrola se provádí na speciálních přístrojích (princip kontroly inverzních vaček viz obr. 4.3). Princip měřidla (obr. 4.3): spočívá v odvalování dvou kladek shodných s kladkami zvedáků po obvodu dvojvačky, kladky jsou otočně uchyceny na výkyvném dvojrameni, na obr. 4.3a je schéma měřidla, které vyhodnocuje polovinu odchylky inverze, na obr. 4.3b je schéma měřidla, které vyhodnocuje celou odchylky inverze, měřidlo se nastavuje etalonem ve tvaru dvou soustředných kruhů, hodnota přípustné odchylky inverze je dána technickou dokumentaci, při měření velmi záleží na čistotě upínacích a měřících ploch a na správném ustavení vačky na trn, který je u měřidla případ a) rozpěrný a u měřidla případ b) pevný, chyba inverze je ovlivněna buď posunutím tvaru vačky nebo překročením tolerance tvaru, vlastní tvar vačky je nutno před započetím výroby zkontrolovat vhodnou metodou (např. na vačkovém přístroji nebo souřadnicovém měřicím stroji). 20
6 4 3 2 1 5 a) b) 1 inverzní vačka 4 vedení výkyvného ramene 2 kladka 5 upínací trn 3 výkyvné rameno 6 číselníkový úchylkoměr Obr. 4.3 Princip kontroly inverzních vaček a pro měřidlo vyhodnocující polovinu inverze vačky b pro měřidlo vyhodnocující celou inverzi vačky 4.3 Kontrola vačkových hřídelů Vačkové hřídele: je možno kontrolovat na přístroji pro kontrolu vaček, popř. speciálními elektronickými přístroji, které provedou najednou vyhodnocení celého vačkového hřídele (vhodné pro sériovou výrobu), je možno kontrolovat na souřadnicovém měřicím stroji vybaveném křivkovými speciálními vačkovými programy včetně grafického záznamu (vhodná pro kusovou a malosériovou výrobu). 5 Vícerozměrová měřidla Při měření se snažíme zmenšit nebo vyloučit chyby, které vznikají rozdíly v poloze součásti k měřidlu nebo k měřícímu přístroji. Zmenšení těchto chyb se provede nuceným vedením měřené součásti nebo kontrolního měřidla vzhledem k zvolené základně nebo použitím souboru kalibrů, které bývají upevněny na společném stojanu. Obou způsobů se používá při měření součástí s větším počtem rozměrů. Vícerozměrovým měřidlem (obr. 5.1) rozumíme zařízení, které umožňuje měřit současně dva a více rozměrů jedné součásti, popř. kontrolovat vzájemnou polohu měřených ploch a odchylky tvaru. Použití těchto měřidel je hlavně v sériové a hromadné výrobě. Kontrola prováděná vícerozměrovými měřidly je rychlá, vylučuje možnost vzniku chyb, přináší velké úspory nákladů na měření. Vícerozměrové měřidlo obsahuje měřicí přípravek a vyhodnocovací zařízení. 21
Obr. 5.1 Vícerozměrové měřidlo kontrola drážkovaného hřídele Přípravek obsahuje: upínací zařízení, sady měřidel, kterými se měří jednotlivé rozměry (měřidla se nastavují na požadovaný rozměr pomocí vzorového kusu nebo měrkami a snímají velikosti jednotlivých odchylek, které jsou zpracovány ve vyhodnocovacím zařízení). Měřicí přípravek má tyto funkce: drží součást v měřicí poloze, zajišťuje její orientaci (popř. otáčení), nese držáky jednotlivých snímačů a měřidel, zajišťuje jejich správnou polohu vůči měřené součásti. Přípravek musí umožnit snadné vložení a vyjmutí měřené součásti (vkládání, vyjímání a otáčení součásti se může provádět ručně, poloautomaticky nebo automaticky). Vícerozměrová měřidla můžeme rozdělit dle rozsahu použitelnosti na: universální, skupinová, stavebnicová. Vícerozměrovými měřidly se nejčastěji kontrolují: hřídele, kola, asymetrické součásti. Při použití vícerozměrových měřidel jde většinou o komparační měření, tj. určují se velikosti odchylek rozměrů od jejich požadovaných hodnot. Dle způsobu vyhodnocování odchylek jde o metodu: jednoduchou, vystačí se s jedním snímačem bez potřeby dalšího přídavného zařízení, naměřené hodnoty je možno přímo odečíst nebo převést na výstupní člen, ustavovací základna musí být totožná s kontrolní, 22
diferenciální, umožňuje určovat jednotlivé relativní rozměry, aniž by na jejich velikost měly vliv odchylky sousedních rozměrů řetězce nebo odchylky tvaru a polohy, potřebují zvláštní vyhodnocovací zařízení a více snímačů. Požadavky na vícerozměrová měřidla: přestavitelnost v širokém rozsahu mezí pro různé typy součástí, velký měřící rozsah, značná tuhost a geometrické přesnost, velký hodinový výkon, nízké pořizovací náklady, možnost použití v automatickém a poloautomatickém provozu, možnost použití různých druhů snímačů. Nedílnou části vícerozměrových měřidel jsou vlastní snímače, indikační zařízení a zařízení pro zpracování dat (každý z nich ovlivňuje celkovou přesnost, rychlost a rovněž cenu měřidla). Snímače se používají mechanické, pneumatické, elektrokontaktní, indukční. Měřicí doteky jsou uspořádány poddajně a jsou upevněny v planžetovém kloubu. Indikační zařízení musí umožňovat přesné a rychle odečtení naměřených hodnot nebo poskytnout optický nebo akustický signál, zda zkoumaný parametr součásti vyhovuje tolerančnímu poli, popř. umožnit třídění součásti do rozměrových skupin. Jedním z nejnaléhavějších úkolů mechanizace kontroly je zavádění vícerozměrových stavebnicových kontrolních měřidel. Měření stavebnicovými vícerozměrovými měřidly má tyto výhody: měření je rychlé a snadné jednotlivé úkony jsou funkčně velmi jednoduché a rychlé, měření je přesné bez osobního vlivu obsluhy, stavebnicová měřidla jsou snadno přizpůsobitelná různým tvarům a rozměrům měřených součástí. Stavebnicová měřidla se skládají z unifikovaných prvků, které jsou navzájem přizpůsobeny a mohou se sestavit do nejrůznějších kombinací. Stavebnicová vícerozměrová měřidla je možno rozdělit na : stavebnice jednoduchých měřidel, možno realizovat jednodušší měření pro všechny tři typy součástí, použití v sériové a malosériové výrobě, rozsáhlé stavebnicové systémy, obsahují velké množství stavebnicových prvků i pro složitější měření, možnost použití poloautomatické nebo automatické obsluhy. 6 Sledovací měřidla Pro výrobu dané součásti je zapotřebí určitého času, který se skládá z času hlavního (soustružení, broušení) a času vedlejšího (čas upínání, spuštění a zastavení stroje, čas pro kontrolu). Automatizace výrobního procesu již dává malý prostor pro zkracování času hlavního, velké rezervy jsou však v oblasti časů vedlejších. Největší úspory času je možno dosáhnout rychlým měřením vyrobených součástí. Poměr mezi časem hlavním a časem nutným pro kontrolu vynikne hlavně u sériové a hromadné výroby. Součásti jsou vyráběny na NC/CNC obráběcích strojích, popř. na jednoúčelových strojích s minimální spotřebou času, kdežto vlastní měření trvá podstatně déle než výroba. Na kontrolu součásti je nutný určitý počet pracovníků, který by měl být optimální. Rozdělení měření v automatickém procesu podle působení na technologický postup: měření a kontrola před obráběním, měření a kontrola v průběhu obrábění, měření a kontrola po obrábění, kombinované měření a kontrola. 23
Celé zařízení pro řízení sledovacím měřidlem se skládá z těchto základních jednotek: obráběcí stroj, nástroje, měřící snímače a zesilovače, nastavovací (přísuvové) převody, vypínací mechanismy. Řízení obráběcího stroje aktivním sledovacím měřidlem je složeno z těchto úkonů: měření hodnot, vyhodnocení naměřených hodnot (např. porovnávání naměřených hodnot s jmenovitými hodnotami nebo s mezními hodnotami příslušného parametru součásti), zesílení signálu (impulsu), reakce na výsledky vyhodnocení (vyjmutí obrobku, vypnutí stroje, korekce nástroje atd.). Podle použitého převodu dělíme sledovací měřidla na: mechanická, opticko-mechanická, pneumatická, elektrická atd. Podle druhu měřicího snímače dělíme sledovací měřidla na: kontaktní, kapacitní, indukční, fotoelektrické atd. 6.1 Měření a kontrola před obráběním Měření a kontrola před obráběním: jde o kontrolu obrobků před vpuštěním na stroj za účelem odstranění možnosti poškození stroje nebo nástroje (mluví se o ochranné cloně princip obr.6.1), snímač 4 měří součást 3, která vstupuje do kontrolních místa, zařízením 5 dochází ke třídění na shodné (vyhovující) a neshodné (nevyhovující) součásti, ke stroji jdou jen shodné součásti. 2 4 shodné součásti 1 obráběcí stroj 2 vyhodnocovací zařízení 3 kontrolovaná součást 4 snímač 5 třídicí zařízení 3 5 + - neshodné součásti 1 Obr. 6.1 Princip měření a kontroly součástí před obráběním 24
6.2 Měření a kontrola v průběhu obrábění Měření a kontrola v průběhu obrábění: měření probíhá v průběhu procesu obrábění, tj. při tvorbě třísky, měřící přístroje zde používané nazýváme měřící a řídicí (sledovací) měřidla, která dále dělíme na: pasivní, aktivní, jsou umístěna přímo na obráběcím stroji princip obr.6.2, u aktivních sledovacích měřidel je součást 3 umístěna do třmenu sledovacího měřidla s měřicím dotekem ovládajícím snímač 4 napojeným na vyhodnocovací zařízení 2, měření probíhá nepřetržitě a stroj je řízen přímo na základě naměřených údajů, provádí-li toto řízení dělník, hovoříme o pasivních měřidlech, provádí-li toto řízení sám stroj, hovoříme o aktivních měřidlech, máme-li aktivní sledovací měřidlo zapojeno na stroji s automatickým cyklem, mohou být provedeny příslušné činnosti např.: automaticky odsune nástroj, je-li dosaženo konečného rozměru, automaticky přisune (odsune) nástroj, když hrozí, že rozměr vyjde z tolerančního pole, automaticky zastaví stroj, když se nástroj opotřebí (poškodí) a obrábění není možno udržet v tolerančním poli. 4 3 2 1 obráběcí stroj 2 vyhodnocovací zařízení 3 vyráběná součást 4 - snímač 5 regulační zařízení 5 1 Obr. 6.2 Princip měření a kontroly součástí v průběhu obrábění 6.3 Měření a kontrola po obrábění Měření a kontrola po obrábění: probíhá po ukončení obrábění, měřidlo je umístěno vedle obráběcího stroje nebo na něm a automaticky kontroluje rozměry každé vyrobené součásti princip obr. 6.3, dle stupně automatizace může dovolit shodným (vyhovujícím) součástem pokračovat v další operaci, může třídit shodné součásti do rozměrových skupin, vyřazuje neshodné (nevyhovující) součásti, při zjištění předem stanoveného počtu nevyhovujících výrobků zastaví stroj, přestavuje nebo kompenzuje odchylku stroje v případě, že jsou překročeny mezní úchylky příslušného parametru součásti, zastaví stroj při poruše nástroje. 25
1 2 5 1 obráběcí stroj 2 vyhodnocovací (regulační) zařízení 3 kontrolovaná součást 4 snímač 5 třídicí zařízení shodné součásti 3 4 + - neshodné součásti Obr. 6.3 Princip měření a kontroly po obrábění 6.4 Kombinované měření a kontrola Kombinované měření a kontrola: spojuje výhody způsobů měření a kontroly v průběhu obrábění a po obrábění viz obr. 6.4, na stroji jsou namontovány dvě měřidla: jedno upravené jako sledovací měřidlo kontroluje součást v průběhu obrábění, druhé proměřuje součásti po obrábění a tím kontroluje práci prvního měřidla a dává impulsy pro případné seřízení (zásahy do chodu) stroje, zjistí-li druhé měřidlo nutnost korekce, signalizuje to sledovacímu měřidlu a to dá impuls k zásahu do výrobního cyklu (stroj provede regulaci - jde o určité samoseřízení), kombinované měření se spojuje se statistickým řízením výroby. 2 1 2 1 obráběcí stroj 2 snímač 3 vyhodnocovací (regulační) zařízení 4 třídicí zařízení 3 4 Obr. 6.4 Princip kombinovaného měření a kontroly Největší uplatnění sledovacích měřidel je u dokončovacích, tj. u brousících strojů do kulata vnějších i vnitřních, brousících strojů rovinných, bezhrotých brusek, honovacích strojů atd. 26
7 Třídicí automaty Důvody pro přesné dodržení rozměrů jsou v řadě případů diktovány požadavky vyměnitelnosti, která je požadována zvláště u náhradních dílů. Vysoká přesnost je u mnoha výrobků nahrazována tříděním vzájemně smontovatelných dílů a ty jsou pak párovány. Vyžaduje to vysoké nároky na třídění. V hromadné nebo velkosériové výrobě se vyskytují případy, že z funkčního hlediska jsou předepsány tak úzké tolerance, že výroba v těchto úzkých tolerancích by byla neekonomická. Součásti se pak vyrábějí v širších tolerancích a pak se třídí do určitých skupin. Výrobní tolerance se tímto rozdělí na řadu užších intervalů (spolupracující vzájemně smontovatelné díly se pak párují). Tento způsob kontroly je požadován např. u tělísek valivých ložisek, těles trysek a jehel vstřikovacích čerpadel dieselových motorů (součásti se třídí do 10 i více skupin v rámci specifikované tolerance např. po 0,001mm). V poslední době přicházejí požadavky na třídění po 0,0005 mm i do užších rozsahů. K tomuto účelu se používají třídící poloautomaty nebo automaty. Třídicí automat je měřící zařízení určené k samočinnému třídění hotových výrobků do jedné nebo více skupin dobrých (shodných - vyhovujících) kusů nebo do jedné nebo několika skupin kusů vadných (shodných vyhovujících).základní schéma třídícího automatu viz obr. 7. Třídicí zařízení s neúplně automatizovaným cyklem se nazývají poloautomaty. zásobník orientační zařízení oddělovač vyhodnocovací zařízení podavač měřicí stanice třídící zařízení zásobníky pohony řízení cyklu Obr. 7 Základní schéma třídícího automatu Výhody třídicích automatů: velký výkon, úspora pracovních sil při kontrole, úspora místa, odstranění osobních chyb pracovníků kontroly. Nevýhody třídicích automatů: poměrně vysoká cena, vysoká náročnost na konstrukci a výrobu, vyšší požadavky na seřizování a údržbu, 27
malý počet vyráběných kusů (třídicí automaty mají velký výkon 10000 až 30000 někdy 50000 kusů za směnu), nízké mzdy kontrolorů, vysoká náročnost na čistotu tříděných součástí a na klimatizaci. Hlavní části třídicích automatů (obr.7): zásobník slouží k vytvoření dostatečné zásoby tříděných součásti tak, aby byl zajištěn plynulý chod automatu, obvykle umístěn v nejvyšším místě stroje ve formě vibračních zásobníků, dráhy spojují jednotlivé prvky automatu, orientační zařízení slouží pro zajištění správné orientace součásti pro měření, oddělovač odděluje jednu součást ze sloupce nebo řady součásti, podavač podává součást do měřící stanice, měřící stanice zajišťuje vlastní měření (kalibry, mechanické snímače, elektrokontaktní hlavice, indukční snímače atd.), třídicí zařízení rozděluje změřené součásti do jednotlivých přihrádek zásobníku tříděných součástí, zásobník tříděných součástí slouží k shromáždění roztříděných součástí, vyhodnocovací zařízení zpracovává údaje měřicí stanice a dává pokyn pro zařazení součásti do příslušné přihrádky, někdy funguje jako kontrolor pravidelnosti chodu třídicího cyklu a při nepravidelnosti cyklus třídicího automatu blokuje). 28
Základy řízení jakosti Vybrané kapitoly z řízení jakosti 29
1 Pojem jakosti Jakost souhrn vlastností a charakteristik výrobku nebo služby podmiňující jeho schopnost uspokojovat stanovené nebo předpokládané potřeby zákazníka, celkový souhrn znaků entity, které ovlivňují schopnost uspokojovat stanovené a předpokládané potřeby spotřebitele (dle ČSN ISO 8402), schopnost entity uspokojovat potřeby spotřebitele je odvozena od úrovně jejich znaků (znaků jakosti). atributem užitné hodnoty (mírou její užitečnosti), není to absolutní veličina (relativnost pramení ze vztahu vlastnosti výrobku, služby nebo procesu k potřebám konkrétního uživatele), podléhá neustálému vývoji, mezi charakteristikami jakosti se prosazují uživatelské definované znaky, tj. nikoliv jen technické parametry, ale přímo jak bude výrobek uspokojovat lidské potřeby, (např. zákazník nekupuje pračku jako takovou, ale kupuje si čistotu prádla, kterou mu pračka zajistí). Znaky jakosti: kvantitativní (tj. měřitelné rozměr, obsah vody, výkon atd.) kvalitativní (nelze popsat číselnou hodnotou, mohou však být rozhodující pro uspokojení potřeb spotřebitele vůně, chuť, vhodné vystupování atd.) technické (fyzikální a chemické vlastnosti), estetické (módnost design, konečná úprava apod.), provozní (znaky působící v provozu spolehlivost, provozuschopnost atd.), ekonomické (náklady na výrobu, provozní náklady, náklady na předání výrobku zákazníkovi apod.), ekologické (recyklace, regenerace, likvidace, vliv na životní prostředí apod.). Má-li být nový výrobek úspěšný na trhu, pak jeho prodejnost ve velké míře závisí na užitné vlastnosti daného produktu. Mezi nejdůležitější užitné vlastnosti výrobku patří : rozumná cena (možnost co nejnižší pořizovací ceny), funkčnost (schopnost výrobku plnit funkci, pro kterou byl vyroben), výkon (schopnost dosahovat maximálního výkonu bez omezení funkčnosti), trvanlivost (schopnost výrobku uchovat si co nejdéle svoji optimální funkčnost), ovladatelnost (schopnost plnit za předpokládaných podmínek s minimálním vynaložením úsilí uživatele), spolehlivost (schopnost výrobku plnit po stanovenou dobu požadované funkce při zachování všech provozních parametrů výrobku daných technickou dokumentaci), udržovatelnost (vlastnost výrobku, spočívající v možnosti předcházení poruch údržbou), bezpečnost (schopnost výrobku neohrozit zdraví uživatele), estetičnost (schopnost uspokojovat estetické potřeby uživatele), ekologická nezávadnost (schopnost výrobku neohrožovat životní prostředí), snadná likvidace (schopnost fyzické a ekonomické likvidace výrobku bez nežádoucího vlivu na životní prostředí). Je nutno si uvědomit, že schopnost uspokojovat potřeby zákazníků není realizována pouhou výrobou nebo poskytováním služeb, ale že tato schopnost vzniká v rámci celého reprodukčního procesu. Pro dosažení lepší jakosti výrobků se veškerá činnost musí vždy opakovat na vyšší úrovni. Toto se nejčastěji zobrazuje ve tvaru tzv. spirály jakosti (obr.1.1). 30
odbyt a servis průzkum trhu výstupní kontrola a uvedení do provozu průzkum trhu výzkum a vývoj výroba příprava výroby výroba prototypů a jejich zkoušky průzkum dodavatelů z hlediska jakosti výroba přípravků zásobování kontrola dokumentace a materiálu Obr. 1.1 Spirála jakosti Zkušenosti ukazují, že zákazníkem vnímaná výsledná jakost je pouze asi 50% ideálu, dalších 50% tvoří ztráty na jakosti. Asi z 80% se o výsledné jakosti rozhoduje v předvýrobních etapách, tj. osud jakosti a tím i prosperity mají ve svých rukou nikoliv dělníci a kontroloři, ale v převážné míře manažeři a technici. Výrobu a využívání výrobků ovlivňují všechny činnosti reprodukčního procesu, od prognózování a plánování přes výrobu, prodej, provoz a údržbu výrobků až po jejich likvidaci a používání ve formě druhotných surovin. Na jakosti výrobků se podílejí všechny útvary a výrobní provozy. Z obr. 1.1 vyplývá, že odpovědnost za jakost musí být rozdělena mezi všechna oddělení podniku. Vychází se od spotřebitele (jeho požadavků, potřeb). Technická příprava odpovídá za řešení vyhovující stanoveným technickým podmínkám. Jsou-li technické podmínky a řešení výrobku málo výhodné, nedosáhneme na základě dalších výrobních etap k výrobku vynikající jakosti (technologičnost, ekonomičnost konstrukce, zbytečně vysoké požadavky na přesnost - příliš úzké tolerance prodražení výroby, zbytečně vysoké požadavky na výrobu). Nákupní oddělení zodpovídá za zajištění vhodných materiálů. Výroba a kontrola zodpovídají za dodržení požadavků výkresové dokumentace. Poškození dobrého výrobku může nastat při balení, dopravě. Jakost může ovlivnit špatný (dobrý) servis. 2 Koncepce managementu jakosti V současné době existuje několik koncepcí budování systému jakosti. Jde o soubor východisek, předpisů a norem, na kterých mohou být systémy jakosti vytvářeny. 2.1 Koncepce ISO V r. 1987 Mezinárodní standardizační organizace ISO zveřejnila soubor norem, které se výhradně zabývaly požadavky na systém jakosti. Původní soubor pěti norem se postupně rozrůstal, v r. 1994 byly revidovány a inovovány. Ale ani tato revize nezaručovala všechny požadavky, hlavně v oblasti monitorování míry spokojenosti a loajality zákazníků. Podstatnou změnu přinesla až revize z konce r. 2000 (revize ISO 9000:2000), kde jsou chybějící problémy ošetřeny. 31