Efectuarea măsurărilor (XI).

Masini-Unelte

de Corneliu Gornic

Efectuarea măsurărilor (XI).

Aparatura utilizată (III)

La verificarea maşinilor-unelte, o activitate din ce în ce mai complexă, mai detaliată, se utilizează o gama 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.

2. Nivela

În secţiile de producţie, în spaţiile de control, nivelele sunt utilizate în timpul montării, verificării şi instalării maşinilor-unelte sau a altor echipamente de precizie[7].

În funcţie de modul de construcţie nivelele pot fi:

- cu bulă, absolute, având două bule cu aer: în direcţie longitudinală, utilizată pentru efectuarea măsurării şi în direcţie transversală, utilizată pentru a verifica dacă suprafaţa de măsurat este în plan orizontal şi după o direcţie perpendiculară faţă de direcţia de măsurare;

- cu bulă, relative - sunt dotate cu şurub micrometric; se mai numesc şi „nivele de coincidenţă” (fig.2)

- electronice, cu pendul, care măsoară

  • în plan orizontal

  • în plan vertical şi orizontal

şi care pot fi

→ţinute manual

→fixate magnetic.

Pentru a putea efectua verificări atât în plan orizontal cât şi vertical, nivela propriu-zisă, cu bulă sau cu pendul, este fixată într-un cadru nedeformabil (rigid), ale cărui laturi verticale sunt perpendiculare pe suprafaţa de reazem orizontală. Valoarea abaterii de perpendicularitate diferă de la un producător la altul.

Suprafeţele de reazem ale nivelelor pot fi:

- plane, cu o degajare între zonele plane de la capete

- în formă de prismă V pe întreaga lungime a nivelei sau doar la capete.

Lungimea zonelor de reazem la capete reprezintă cca 1/4 din lungimea totală a nivelei. Forma de prismă în V a suprafeţei de reazem permite utilizarea nivelei şi pe suprafeţe cilindrice. Pentru obţinerea de rezultate corecte ale măsurărilor, eroarea de planitate a suprafeţelor de reazem, atât orizontale cât şi verticale sunt de ordinul a 0,005mm[4]. Lungimile cele mai uzuale ale laturilor nivelelor sunt 165 mm sau 250-300 mm.

Nivelele măsoară variaţii ale unghiurilor de înclinare faţă de orizontala sau verticala locului. De aceea ele sunt gradate în mm/mm. De exemplu, la nivelele cu bulă uzuale valoarea unei gradaţii este de 0,020mm/1000mm, ceea ce înseamnă un unghi de 4sec.arc(1 sec.arc=0,005mm/1000mm).

Există şi nivele (în special electronice) a căror sensibilitate poate fi de până la 1sec.arc(0,005mm/1000mm)şi, în acelaşi timp, poate fi reglabilă. La verificarea cu nivele electronice se recomandă începerea verificării cu valori mici ale sensibilităţii (de ex.0,10mm/1000mm) şi doar după convingerea (prin verificări) că suprafaţa de măsurat are abateri în limite rezonabile (în câmpul de măsurare al nivelei) se poate trece la sensibilităţi mai mari. La anumite valori ale «zgomotului de fond» (vibraţii,curenţi de aer etc) se poate întâmpla ca măsurarea cu sensibilitate mare (de ex.0,005mm /1000mm) să nu poată fi posibilă (nivelul «zgomotului» este mai mare decât cel al semnalului util).

Nivelele electronice

Avantajele nivelelor electronice sunt:

- permit citirea directă pe afişaje analogice sau numerice

- permit achiziţionarea şi înregistrarea valorilor măsurate, cu diferite sisteme, inclusiv PC-uri, cu software corespunzător. Ele sunt foarte utile.

- se pot utiliza la ,,citirea” la distanţă, deoarece acceptă cabluri de legătură (nivelă-sistem de citire/achiziţie/înregistrare) de 100m şi, în cazuri speciale, chiar mai lungi;

- se pot utiliza la verificări în timp/spaţiu a variaţiei poziţiei unor piese, ansambluri.

NOTĂ: nivelele - cu bulă de aer sau electronice cu pendul se pot folosi numai static, după încetarea deplasării corpului de verificat sau a nivelei însăşi. Ele nu pot măsura dinamic, adică variaţia orizontalităţii sau verticalităţii unui corp în mişcare.

Nivelele cu bulă de aer sunt instrumente absolute, ele indicând abateri de la orizontala/verticala locului. Cele electronice şi cele relative («de coincidenţă» sau cu şurub micrometric) pot fi absolute dacă se verifică/reglează indicaţia zero a scalei conform cu orizontala/verticala locului.

Pentru că nivelele, în întregul lor, sunt sensibile la variaţia de temperatură, sunt prevăzute cu materiale izolante în zona de contact cu mâna operatorului şi se recomandă efectuarea verificărilor într-un timp cât mai scurt posibil, iar măsurările să fie repetate şi în sens opus, pentru a ţine cont de variaţiile de temperatură care pot apare între citirile finale şi iniţiale.

Înainte de începerea oricărei verificări trebuie verificată precizia nivelei:

- este inadmisibil ca, după aşezarea, rezemarea, nivelei pe o suprafaţă plană ea să poată oscila fie stânga/dreapta (axa longitudinală), fie faţă/spate (axa transversală). În ambele cazuri este prezentă o abatere de planitate - de tip convexitate în primul caz, iar în al doilea este o răsucire a suprafeţei de reazem. Nivela trebuie recondiţionată în ambele cazuri;

- la rotirea nivelei cu 180° indicaţia nivelei trebuie să fie aceeaşi (rezemarea se face exact în acelaşi loc). O citire diferită necesită trimiterea nivelei pentru recalibrare.

În general, nivelele se utilizează la verificarea:

- rectilinităţii unei suprafeţe (plane, cilindrice) sau a unei deplasări (vezi NOTA de mai sus!)

- planităţii unei suprafeţe

- poziţiilor relative a două sau a mai multor suprafeţe - în plan orizontal sau vertical - sau a variaţiei acestora în timp şi spaţiu

- răsucirii unor suprafeţe.

Prelucrarea datelor se poate face manual (durează mult, pot apărea erori de calcul, de sens a abaterii etc) sau automat, cu programe speciale, care permit şi reprezentarea grafică a formei suprafeţei măsurate (rectilinitate, planitate, răsucire). La utilizarea oricărui tip de nivelă (în special electronică sau relativă cu bulă) este important ca operatorul să se instruiască cu privire la modul de utilizare, de citire şi de interpretare a valorilor măsurate.

La «citirea» oricărei nivele este foarte important să se ataşeze valorii măsurate şi sensul abaterii şi, totodată, să se menţină convenţia acestui semn (sensul înclinării).

3.Cale plan-paralele

Una din cele mai mari contribuţii la conceptul de interschimbabilitate -calea spre producţia de serie - o constituie calele plan-paralele, create la sfârşitul sec.XIX de către suedezul C.E.Johansson. În prezent, termenul de „cală plan-paralelă” este aproape sinonim cu „măsurarea”[5].

Calele plan-paralele sunt unul din cele mai utile instrumente de măsurare a lungimii, fiind «reprezentantul» prim şi direct al etalonului de lungime oficial (metrul etalon)[3,5]. Ele sunt utilizate la verificarea diverselor calibre şi a unor instrumente de măsurare şi folosesc la reglarea unor dispozitive de măsurare a lungimilor. De asemenea, pot fi utilizate individual sau în combinaţii (blocuri de cale plan-paralele)[3]. Se pot executa din oţel inoxidabil sau din materiale ceramice.

NOTĂ: Coeficientul de dilatare termică diferă pentru cele două tipuri de materiale.Din această cauză, trebuie acordată o mare atenţie atunci când ele se utilizează la alte temperaturi decât 20°C.

Fiecare cală plan-paralelă are marcată pe ea cota exactă. Ele se execută în mai multe clase de precizie, ceea ce determină locul şi modul lor de utilizare. Cele mai precise se utilizează în laboratoarele metrologice, iar cele mai puţin precise în secţiile de producţie. Pentru fiecare domeniu de lungimi de cale şi pentru fiecare clasă de precizie se prevăd toleranţe de grosime. Acestea au valori mai mici de 1µm. Calele plan-paralele se livrează în truse (seturi), care pot avea un număr variabil de cale.

Principiile de realizare a truselor de cale (între 32 şi 121 cale în trusă) sunt următoarele :

- cota minimă măsurabilă este de 1,000mm(unele truse au o cală de 0,500mm)

- grosimile calelor variază cu un increment de

.0,001mm de la 1,000 la 1,010mm

.0,010mm de la 1,010 la 1,490mm

.0,100mm de la 1,100 la 1,900mm

.1,000mm de la 1,000 la 9,000mm

.10,000mm de la 10,000 la 100,000mm.

Pot exista şi alte grosimi de cale(de ex.mai multe cale de 2,000mm)

- ele trebuie să permită realizarea rapidă a unui «etalon» de verificare cu rezoluţia de 0,001mm.

Toate trusele de cale plan-paralele sunt certificate metrologic, dar trebuie verificate periodic.

Printre calităţile calelor plan-paralele se pot enumera :

- rezistenţă la impact şi spargere

- au durabilitate mare, durată de serviciu lungă şi, de aceea, intervalul dintre două verficări metrologice este mare

- sunt rezistente la coroziune (în special cele ceramice)

- cele din oţel au acelaşi coeficient de dilatare termică cu al oţelurilor şi fontelor; utilizarea lor corectă înseamnă aducerea calelor şi a obiectului de măsurat la aceeaşi temperatură şi protecţia lor în timpul verificării (surse de căldură, inclusiv mâna operatorului)

- sunt foarte uşor de «asamblat» în blocuri, calitatea (rugozitate, planitate) suprafeţelor asigurând o foarte bună aderenţă

- calele din materiale ceramice nu sunt influenţate de câmpuri magnetice, sunt antistatice, insensibile la praf sau alte impurităţi, nu sunt bune conducătoare de electricitate, sunt uşoare, nu trebuie protejate prin gresare, sunt rezistente la zgâriere, dar mai scumpe decât cele din oţel.

La utilizarea calelor plan-paralele din oţel se recomandă respectarea câtorva reguli:

- calele se păstrează în casetele originale, fiecare la locul ei (marcat) şi gresate cu vaselină neutră (de obicei vaselină siliconică)

- după utilizare, calele se şterg cu cârpă curată, care nu lasă scame (uneori cu «piele de căprioară»), după care se gresează cu vaselină neutră

- trebuie evitată ţinerea îndelungată în mână a calelor din două motive

  • modificarea dimensiunii din cauza transferului căldurii corporale

  • posibila corodare din cauza acidităţii excesive a transpiraţiei operatorului.

Pentru a evita aceste incoveniente, producătorii de cale plan-paralele oferă accesorii speciale.

- trusa de cale plan-paralele nu trebuie expusă surselor de căldură (lumină solară, radiatoare etc).

După cum s-a specificat mai sus, una din aplicaţiile frecvente ale calelor plan-paralele esta calibrarea, verificarea diverselor dispozitive de măsurare/verificare(micrometre, comparatoare etc). Regula fundamentală în aceste cazuri, indiferent de locul în care are loc verificarea, măsurarea, este ca elementele lanţului de măsurare, adică măsurandul (obiectul de măsurat,de verificat), aparatul de verificare (de măsurare) şi sistemul de etalonare (în acest caz calele plan-paralele), să stea în acelaşi mediu (dar în lipsa surselor de căldură concentrate) până la atingerea aceleiaşi temperaturi de către toate cele trei componente.În general, se consideră că acest interval de timp este de min. 4 ore (pentru piese masive, la care se cere o precizie ridicată - câmp de eroare de ordinul µm - acest interval poate fi de până la 24 ore).

La formarea blocului de cale plan-paralele se procedează ca în exemplul de mai jos :

Se presupune că trebuie verificată o cotă nominală de 36,456mm.

Întotdeauna formarea blocului de cale plan-paralele începe cu o cală plan-paralelă care include valoarea cea mai mică semnificativă. În cazul de faţă aceasta este cala de 1,006mm. Se trece la următoarea valoare şi rezultă cala de 1,050mm şi, similar, 1,400mm. Până acum blocul este format din următoarele cale :

1,006+1,050+1,400=3,456mm.

Celelalte două cale vor fi una de 3mm, iar cealaltă de 30mm.

Pentru verificare :

1,006+1,050+1,400+3+30=36,456mm

Ca observaţie, un bloc de cale plan-paralele poate fi realizat în mai multe variante (în funcţie de calele plan-paralele aflate la dispoziţie).

În numerele viitoare urmează să prezentăm calele speciale.

_____________________________________________________________________________________________________________

CORNELIU GORNIC, Director Ştiinţific - PROFEX CONSULT

______________________________________________________________________________________________________________

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


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