Efectuarea măsurărilor (X). Aparatură utilizată (II)

Masini-Unelte

de Corneliu Gornic

Efectuarea măsurărilor (X). Aparatură utilizată (II)

La verificarea maşinilor-unelte, o activitate din ce în ce mai complexă, mai detaliată, se utilizează o gamă tot mai diversă de aparate şi instrumente de măsurare. Având în vedere faptul că maşina-unealtă are în structură numeroase componente mecanice a căror funcţionare implică măsurarea unor parametri mecanici, la evaluarea, măsurarea, acestora se utilizează aparatura care permite efectuarea mai multor tipuri de verificări. Înainte de a aborda măsurările propriu-zise, consider utilă prezentarea câtorva din instrumentele cele mai utilizate la verificarea maşinilor-unelte, dar şi la verificarea unor componente, a montajului unor ansambluri etc.

Pentru fiecare din mijloacele de măsurare pe care le voi pune în discuţie voi prezenta o serie de aspecte care să-l ajute pe utilizator la:

  • alegerea mijlocului potrivit scopului
  • utilizarea corectă
  • evitarea unor erori de manipulare, folosire.

 

1. Comparatorul cu cadran

De la început consider că trebuie specificat faptul că acest mijloc de măsurare este un aparat care măsoară variaţia unei cote, a unei poziţii, a unei curse, etc, şi nu valoarea reală a acesteia. El măsoară „relativ” sau „faţă de”, nu valori absolute, deşi este etalonat în unităţi de lungime.

Din punctul de vedere al principiului de măsurare, comparatoarele pot fi:

- mecanice, cu indicarea analogică a variţiei măsurandului

- electronice, cu afişarea numerică directă a variţiei măsurandului.

Notă: Marele avantaj pe care îl reprezintă utilizarea comparatoarelor elecronice (şi, în general, a tuturor aparatelor de măsurare electronice) este posibilitatea citirii la distanţă a indicaţiilor, posibilitatea înregistrării automate a datelor măsurate (inclusiv datele de referinţă, originea măsurării şi alte date utile), prelucrarea automată a datelor, inclusiv reprezentarea lor grafică, după mai multe criterii, în funcţie de dorinţă sau necesităţi.

Din punct de vedere constructiv, al caracteristicilor, al posibilităţilor de utilizare există o gamă foarte variată de comparatoare:

  • în funcţie de tipul palpatorului
    • cu tijă
    • cu pârghie
  • după modul de fixare
    • pe parte cilindrică
    • cu consolă(ureche)
    • cu coadă de rândunică
  • după tipul scalei gradate
    • cu scală completă (360°) şi cu cadran suplimentar pentru indicarea numărului de ture
    • cu scală parţială, pentru măsurări de precizie
  • după valoarea diviziunii/incrementului
    • în unităţi metrice (de la 0,0001 la 0,01mm)
    • în unităţi britanice(de la 0.0001 la 0.005in)
  • după sistemul de deplasare a palpatorului/pârghiei
    • cu cremalieră şi pinioane pretensionate
    • cu arc lamelar.

 

„Citirea” indicaţiei comparatorului înseamnă transformarea poziţiei indicelui pe scala gradată în valoarea măsurandului [1], sau citirea directă a variţiei măsurandului pe afişajul electronic al aparatului.

Efectuarea propriu-zisă a măsurării implică mai multe faze:

1.1. Alegerea aparatului

  • valoarea minimă a diviziunii de pe cadran, sau incrementul minim măsurabil, trebuie să fie de cca 10 ori mai mic decât toleranţa de măsurat[3];
  • dimensiunea aparatului, care se referă la mărimea cadranului (analogic sau numeric).

 

Se au în vedere:

  • spaţiul disponibil pentru efectuarea verificării
  • distanţa de la care se poate citi indicaţia[3]
  • domeniul de măsurare [3]
    • la o deplasare a indicelui (acul arătător, numai în cazul aparatelor analogice) pe întreaga scală sau la o rotaţie completă.  Câmpul toleranţei de măsurat trebuie să ocupe 1/10 până la 1/4 din totalul indicaţiei cadranului
    • domeniul total de măsurare este distanţa maximă care poate fi parcursă de palpator. În general, indicele parcurge 2,5 rotaţii complete, dar există comparatoare care permit un număr mai mare de ture complete.
  • suprafaţa de măsurat (de contact), accesul la aceasta, tipul de verificare.

 

Tijele comparatoarelor au un vârf demontabil, folosindu-se tipul cel mai convenabil (figura 1).

Figura 1

 

Printre tipurile cele mai uzuale de vârfuri amintesc:

  • cele cu bilă din oţel aliat, foarte dur (bila poate avea diverse diametre)
  • cele cu sferă din rubin (sau diverse secţiuni de sferă) - creşte rezistenţa la uzură, durează mai mult, îşi menţine forma sferică - foarte importantă la maşinile de măsurat în coordonate, pot verifica şi pe corpuri magnetizate
  • tip baionetă, pentru acces la suprafeţe înguste amplasate între umeri înalţi
  • tip disc (palpator plan), pentru verificări pe suprafeţe sferice, cilindrice etc.

 

1.2 Verificarea prealabilă a aparatului

Înainte de măsurarea propriu-zisă a unei deplasări relative, a variaţiei unei cote cu comparatorul (indiferent de tipul acestuia), operatorul trebuie să se convingă „la faţa locului” (adică după efectuarea montajului de măsurare real) că aparatul funcţionează corect. Tipurile de erori care pot apărea, cauzele acestora şi modul de evidenţiere sunt prezentate în cele ce urmează [1,2]:

 

1.2.1. Curba de răspuns (valoarea măsurată raportată la variaţia reală a măsurandului) trebuie să fie liniară (o linie dreaptă), caracterizată ca liniaritatea aparatului. Ea poate varia în timp şi, de aceea, aparatul trebuie verificat şi metrologic înainte de efectuarea verificării.

Cea mai simplă metodă este următoarea: în poziţia de măsurare (reală sau similară), se stabileşte originea măsurării cu palpatorul aparatului tensionat (încărcat), în limitele domeniului de măsurare şi în contact cu o cală plan-paralelă. Se repetă de 2-3 ori verificarea cu cale având grosimea în domeniul de variaţie a parametrului de măsurat. Indicaţia comparatorului trebuie să corespundă variaţiei grosimii calelor plan-paralele.

1.2.2. Eroare de histerezis intern

Efectul acestei erori este că la măsurarea aceleiaşi mărimi, la deplasarea în sensuri diferite ale tijei comparatorului, se obţin citiri diferite. Cauzele sunt jocuri şi uzuri în mecanismele comparatorului.

Acest tip de eroare poate fi evidenţiat efectuând verificarea de la punctul 1.2.1. în ambele sensuri (mărind şi micşorând grosimea calelor plan-paralele).

1.2.3. Eroarea de histerezis extern

Aceasta se datorează unei rigidităţi scăzute a suportului comparatorului (elasticitatea componentelor, a articulaţiei, a fixării suportului pe partea fixă). Din practică rezultă că suportul comparatorului trebuie să asigure o deplasare de max. 1-2μm a indicelui la o forţă de 150 g aplicată suportului.

Chiar dacă aceste tipuri de erori nu sunt prezente, în timpul măsurării mai pot apărea erori şi din alte cauze, cum ar fi:

a. influenţe magnetice

Dacă măsurandul generează un câmp magnetic (prin construcţia sa sau ca urmare a prelucrării pe platou magnetic), palparea cu un palpator de oţel poate distorsiona valorile măsurate. Prima măsură este de a utiliza în aceste cazuri un palpator de rubin.

b. erori dinamice

Dacă mărimea de măsurat variază cu o frecvenţă prea mare, viteza de urmărire insuficientă a mecanismelor comparatorului (inerţia mecanică) şi inerţia de citire a ochiului vor genera erori de citire.

Un caz specific este verificarea bătăii radiale a unui corp (organ de maşină), care se roteşte. La verificarea cu un comparator cu contact rotirea trebuie să se facă la turaţia minimă, care nu trebuie să depăşească 10 rot/min.

c. erori de montare, care pot fi:

  • fixare nerigidă a comparatorului în suport, a suportului pe bază fixă sau a bazei fixe însăşi;
  • poziţia incorectă a tijei comparatorului. Trebuie verificat ca tija să fie perpendiculară pe suprafaţa corpului de măsurat în două planuri, reciproc perpendiculare.
  • contact incorect între palpator şi suprafaţa de măsurat.

 

Un caz specific este verificarea în lungul unui cilindru. Dacă deplasarea reală verificată nu este paralelă cu axa cilindrului (etalonul de verificare) şi palparea se face cu un vârf sferic, rezultă erori de măsurare.

Ele se evita prin utilizarea unui ,,vârf” plan. Acesta poate exista în trusa comparatorului (palpator tip taler) sau se demontează „vârful” sferic şi se palpează suprafaţa de măsurat cu suprafaţa frontală a palpatorului.

d. tensionarea incorectă a sistemului elastic, în funcţie de variaţia domeniului erorii:

  • dacă sistemul este prea puţin tensionat se poate ca eroarea de măsurat să nu mai poată fi măsurată, prin limitarea cursei indicatorului;
  • dacă sistemul este prea tensionat se poate bloca de la o anumită valoare a erorii.

 

1.3. Verificarea propriu-zisă

După parcurgerea etapelor de mai sus, se trece la verificarea propriu-zisă. Indiferent de tipul verificării, înainte de a înregistra valorile abaterilor se efectuează câteva „verificări de probă”, pentru a urmări:

  • domeniul de variaţie a indicaţiilor comparatorului
  • reproductibilitatea citirilor.

La citirea indicaţiei:

  • se determină valoarea aproximativă a limitelor domeniului de variaţie, prin identificarea

reperelor de pe cadran între care este plasat indicele

  • se identifică reperul cel mai apropiat şi valoarea corespunzătoare a acestuia
  • se face interpolarea faţă de reperele din vecinătatea indicelui.

La reglarea preîncărcării (pretensionării) sistemului elastic trebuie avut în vedere ca măsurarea să nu se facă în zonele extreme ale scalei indicatoare, unde erorile de măsurare sunt maxime.

Pentru evitarea influenţei neregularităţilor suprafeţei corpului de măsurat (în general, în cazul suprafeţelor plane) se recomandă ca măsurarea să se facă prin intermediul unei cale plan-paralele sau a unui bloc metalic din oţel de nitrurare [5], având aceleaşi caracteristici (rugozitate, planitate, paralelismul feţelor) cu ale calelor plan-paralele. Prin această metodă se realizează integrarea vârfurilor (înfăşurătoarea asperităţilor-microgeometria şi a ondulaţiilor-macrogeometria).

La efectuarea oricărei verificări este foarte important să se stabilească corespondenţa dintre sensul abaterii şi sensul deplasării indicelui pe cadranul comparatorului. La evaluarea erorii măsurandului este foarte important să se înregistreze atât valoarea, cât şi sensul abaterii măsurate faţă de originea stabilită.

 


Bibliografie

1. MILLEA, Aurel-Cartea metrologului; Metrologie generală; Ed.Tehnică 1985, Bucureşti

2. ***Recueil de normes francaisesdes condition de reception des machine-outils; 3me edition(1980), Ed. par AFNOR

3. ***MAHR-EXACTLY-Catalog; Dimensional Metrology; E 05 V1,2005

4. ***SR ISO 230-1: Cod de verificare pentru masini-unelte; Partea 1: Precizia geometrică a maşinilor funcţionând în gol sau în condiţii de finisare

5. MOORE,R.Wayne-Foundations of mechanical accuracy; The Moore Special Tool Company; Bridgeport, Connecticut, 1970

6. ***PREISSER Messtechnik Gmbh& Co KG, catalogue 2000

7. ***Talyvel/clinometers-Angular measurement from Taylor Hobson

8. ***FECU/PREISSER-Praezisions Messzeuge, Catalog 1994 se evită prin utilizarea unui „vârf” plan.


Corneliu Gornic este inginer, Director Ştiinţific Profex Consult



Corneliu Gornic

Inginer, specialitatea Maşini-Unelte şi Scule, promoţia 1968

Activitate:

- cercetare maşini-unelte din 1968 până în 1992, de la simplu inginer la cercetător ştiinţific principal gr. I şi director ştiinţific, în cadrul Institutului de Cercetări şi Proiectări Maşini-Unelte (ICPMUA, ICSIT-TITAN, acum SIMTEX);

- marketing, AQ, CTC, proiectare (fostul ARMUS);

- dezvoltare, tehnologii de montaj şi reglaj, încercări şi diagnoză, tehnologii de prelucrare (PROFEX CONSULT)

Accept cookie

Acest site web utilizează module cookie în scopuri funcţionale, de confort şi statistică.

Dacă sunteţi de acord cu această utilizare a modulelor cookie, faceţi clic pe "Da, sunt de acord". Termeni si conditii

Nu sunt de acord Accept doar cookie functional Da, sunt de acord