Πρόλογος. Οι συγγραφείς

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Πρόλογος. Οι συγγραφείς"

Μέλαινα Σαμαράς
8 χρόνια πριν
Προβολές:

3 Πρόλογος Οι διαστατικές μετρήσεις είναι ένας ζωτικός κρίκος μεταξύ κατασκευαστικού σχεδίου και προϊόντος. Ο σχεδιαστής μηχανικός δίνει λεπτομερειακές προδιαγραφές σε διαστασιολογημένα σχέδια και ο κατασκευαστής μηχανικός τις προσδίδει στην τελική μορφή του προϊόντος με τη βοήθεια κατάλληλων και ποικίλλων διαστατικών μετρήσεων. Στη συνέχεια ο ελεγκτής ποιότητας πάλι με διαστατικές μετρήσεις με περισσότερο ή λιγότερο σύνθετα όργανα ελέγχει και εξασφαλίζει την απαιτούμενη ποιότητα. Τόσο οι βασικές όσο και οι πιο εξελιγμένες μέθοδοι μετρήσεων στηρίζονται σε παρεμφερείς αρχές όπως: στήριξη και προσανατολισμός τεμαχίων, ορισμός συστήματος συντεταγμένων και στοιχείων αναφοράς, γεωμετρική συσχέτιση κ.λ.π. Στην προσπάθεια να περιληφθεί σε ένα βιβλίο όλο το πεδίο των διαστατικών μετρήσεων καθώς η θεωρία των σφαλμάτων μετρήσεων και οι ανοχές διαστάσεων (με τους κατάλληλους πίνακες), δίνεται έμφαση σε αρχές και γενικά χαρακτηριστικά που εφαρμόζονται σε σύνολο μεθοδολογιών και οργάνων. Το παρόν βιβλίο αφενός καλύπτει διδακτικές ανάγκες της Μετρολογίας και του Ποιοτικού Ελέγχου, αφετέρου είναι χρήσιμο εργαλείο σε όσους ασχολούνται με τις μετρήσεις. Οι συγγραφείς v

4 Περιεχόμενα Kεφάλαιο 1 Γενικά 3 Kεφάλαιο 2 Μονάδες και Πρότυπα 2.1 Γενικά Σύστημα SI Πρωτότυπα και πρότυπα μέτρησης Πρωτεύοντα πρότυπα αναφοράς Ιεράρχηση προτύπων Ελληνικό Ινστιτούτο Μετρολογίας Ορολογία Kεφάλαιο 3 Διαστατική Μετρολογία (DIN 2257 PART I) 3.1 Γενικά Μονάδες Μονάδες μήκους (DIN 1301 Part 1) Μονάδες γωνίας (DIN 1315) Μετρολογικές έννοιες Περιεχόμενα vii

5 Kεφάλαιο 4 Μέτρηση Μήκους 4.1 Βιομηχανικά πρότυπα μέτρησης μήκους Πρότυπα πλακίδια (gage block ή slip gage) Πρότυποι κανόνες Ειδικά πρότυπα (master gage) Πρότυπα ορίου (limit gage) Συνήθη όργανα μέτρησης μηκών Μετρητικοί κανόνες (rules) Όργανα αρχής βερνιέρου Μικρόμετρο (micrometer) Όργανα σύγκρισης μηκών Μετρητικό ρολόι (dial indicator) Μετρητικός βραχίονας (lever gauge) Ηλεκτρομηχανικός και ηλεκτρονικός συγκριτής μηκών (electromechanical and electronic comparator) Οπτικός συγκριτής (optical comparator) Πνευματικοί συγκριτές (air gauges) (DIN 2271, Part1-4) Kεφάλαιο 5 Συμβολομετρία 5.1 Φύση του φωτός Συμβολή φωτεινών κυμάτων Συμβολή κατά την ανάκλαση επί διαφανών πλακιδίων Οπτικά πλακίδια (optical flats) Μέτρηση με οπτικά πλακίδια Έλεγχος μορφής επιφάνειας- μέτρηση επιπεδότητας Μέτρηση παραλληλότητας Συγκριτική μέτρηση μήκους Συμβολόμετρα (interferometers) Συμβολόμετρο Michelson Συμβολόμετρο Hilger για απόλυτη μέτρηση Συμβολόμετρο μεγάλης διαδρομής (long-path interferometer) viii Διαστατική Μετρολογία

6 5.6 Φωτεινές πηγές συμβολομέτρων Ενισχυτές φωτός με εξαναγκασμένη εκπομπή (laser=light amplification by stimulated emission of radiation) Kεφάλαιο 6 Σφάλματα μέτρησης 6.1 Πηγές σφάλματος Τύποι σφαλμάτων Συστηματικά σφάλματα, e s Συστηματικά σφάλματα που μπορούν να προσδιοριστούν (γνωστά), e s,k Συστηματικά σφάλματα που δεν μπορούν να προσδιοριστούν(άγνωστα), e s,u Τυχαία σφάλματα, e r Υπολογισμός τυχαίων σφαλμάτων Αριθμητική μέση τιμή (mean value) Τυπική απόκλιση s n (standard variation) Εύρος R (range), τυπική απόκλιση s R Κανονική κατανομή (Gaussian distribution) Διάστημα εμπιστοσύνης μεμονωμένων τιμών (confidence interval) Διάστημα εμπιστοσύνης μέσης τιμής, VB x Αβεβαιότητα μέτρησης (measurement uncertainty) Υπολογισμός αβεβαιότητας μέτρησης Αποτέλεσμα μέτρησης Αβεβαιότητα αποτελέσματος μέτρησης ενός μεγέθους Αβεβαιότητα αποτελέσματος μέτρησης εξαρτώμενο από περισσότερα μεγέθη Τελικό αποτέλεσμα μέτρησης Εκτίμηση της μεθόδου μέτρησης Παραδείγματα A. Διακρίβωση μικρομέτρου B. Υπολογισμός σφαλμάτων Γ. Αβεβαιότητα αποτελέσματος μέτρησης εξαρτώμενο από ένα μετρημένο μέγεθος Περιεχόμενα ix

7 Δ. Αβεβαιότητα αποτελέσματος μέτρησης εξαρτώμενο από περισσότερα μετρημένα μεγέθη Ε. Εκτίμηση μεθόδων μέτρησης Kεφάλαιο 7 Ανοχές Διατάσεων - Συναρμογές 7.1 Γενικά Ορολογία Συμβολισμός ανοχής Ανοχές-βασικές αποκλίσεις για ονομαστικά μεγέθη έως 3150 mm Γραφική παράσταση πεδίου ανοχών αξόνων και τρυμάτων Πρότυπα ορίου ή ελεγκτήρες ορίου (limit gages) Γενικά Αρχή λειτουργίας προτύπων ορίου Έλεγχος εξωτερικών- εσωτερικών διαστάσεων Ανοχές ελεγκτήρων ορίου Ασκήσεις Εισαγωγικά Παράρτημα 7.Α Βασικά στοιχεία τυποποιημένων ανοχών και ορίων αποκλίσεων του συστήματος I.S.O Α.1 Τυποποιημένες ανοχές Α.2 Τυποποιημένες βασικές αποκλίσεις Α.3 Παραδείγματα χρήσης κανονισμού ISO 286-1, Παράρτημα 7.Β Όρια αποκλίσεων αξόνων a έως zc Όρια αποκλίσεων τρυμάτων Α έως ZC Kεφάλαιο 8 Γεωμετρικά Χαρακτηριστικά Τεχνολογικών Επιφανειών 8.1 Γενικές έννοιες ορισμοί Τυποποίηση τραχύτητας επιφάνειας Α. Σύστημα ανεστραμμένων τριγώνων ( ) Β. Σύστημα Μέσης Γραμμής M (Mean line) Γ. Σύστημα Περιβάλλουσας ή σύστημα E (Envelope) x Διαστατική Μετρολογία

8 8.2.1 Παρατηρήσεις επί των συστημάτων Μ και Ε Χαρακτηριστικές παράμετροι επιφάνειας κατά το σύστημα Μ Γενικά Μήκη μέτρησης Σημασία σωστής επιλογής δειγματοληπτικού μήκους Συμβολισμός παραμέτρων Οι όροι κορυφή (peak) και εσοχή (valley) περιγράμματοςεπιφάνειας Ορισμοί παραμέτρων γεωμετρικών χαρακτηριστικών τεχνολογικών επιφανειών Καθύψος παράμετροι Κατά μήκος παράμετροι Υβριδικές παράμετροι Στατιστική ανάλυση γεωμετρικών χαρακτηριστικών επιφανειών Συμβατική στατιστική ανάλυση Ανάλυση στοχαστικών διαδικασιών Συνάρτηση στατιστικής κατανομής υψών f(z) (Amplitude Density Function, ADF) Συνάρτηση αυτοσυσχέτισης R(λ) (AutoCorrelation Function, ACF) και συνάρτηση φασματικής πυκνότητας S(ω) (Power Spectrum Density Function, PSDF) Συμβολισμός γεωμετρικών χαρακτηριστικώντεχνολογικών επιφανειών Βαθμοί τραχύτητας που επιτυγχάνονται με τις διάφορες κατεργασίες κοπής Επίδραση μεταβλητών κοπής στην τραχύτητα επιφάνειας Συσχέτιση τραχύτητας επιφάνειας-ανοχών-λειτουργίας επιφάνειας-κόστους κατεργασίας Απαιτήσεις τραχύτητας κατά τη σχεδίαση τεμαχίων Μετρήσεις, Έλεγχος και Οργανολογία της τραχύτητας Οπτικά όργανα Μηχανικά όργανα τύπου στυλίσκου (προφιλομετρία) (stylus type) Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των δύο ομάδων οργάνων μελέτης τραχύτητας επιφανειών Κανόνες και μεθοδολογία μέτρησης τραχύτηταςτεχνολογικών επιφανειών με μέθοδο αρχής στυλίσκου (EN ISO 4288 :1997) Σημασία των δηλωμένων τιμών τραχύτητας επί του μηχανολογικού σχεδίου Περιεχόμενα xi

9 Μέθοδοι γρήγορου ελέγχου τραχύτητας επιφάνειας Μέτρηση τραχύτητας επιφάνειας Συνθήκες μέτρησης Κατεύθυνση διαδρομής μέτρησης Μήκη κύματος αποκοπής και δειγματοληπτικά μήκη Ενεργό μήκος Kεφάλαιο 9 Μέτρηση Γωνιών 9.1 Γενικά Συγκριτικές μέθοδοι μέτρησης Άμεση μέτρηση Γωνιόμετρο (bevel protractor) Μέτρηση γωνιακής απόστασης με κυκλικό διαιρέτη (circular dividing) Βαθμονόμηση κυκλικού διαιρέτη οργάνων Σφάλμα ομοκεντρότητας κύκλων Οπτικά όργανα Όργανα με αρχή το φαινόμενο της βαρύτητας Στάθμη (level) Κλινόμετρο (clinometer) Kεφάλαιο 10 Μέτρηση Ευθυγραμμότητας, Επιπεδότητας, Καθετότητας 10.1 Γενικά Οπτική μεθοδολογία Ευθυγραμμότητα Επιπεδότητα Καθετότητα Μηχανικά όργανα για τον έλεγχο καθετότητας Οπτικά όργανα μέτρησης καθετότητας Από την παραλληλότητα στην καθετότητα xii Διαστατική Μετρολογία

10 10.6 Παραδείγματα εφαρμογών οργάνων με αυτοδιευρυντή δέσμης στη διαστατική μετρολογία Kεφάλαιο 11 Σφαιρικότητα - Κυκλικότητα 11.1 Γενικά Ορισμοί- έννοιες (ISO 1101:1983/Ext 1:1983) Μέτρηση κυκλικότητας: πως επιτυγχάνεται Χαρακτηριστικές μορφές σφάλματος κυκλικότητας Λειτουργική ανάγκη μελέτης κυκλικότητας Συστήματα μέτρησης κυκλικότητας Συστήματα μέτρησης κυκλικότητας με αναφορά ως προς εσωτερικά στοιχεία Διαμετρική μέτρηση Μέτρηση με στήριξη σε πρότυπα τύπου-v (V-block) (BS3731:1987) Μέτρηση με στήριξη σε κέντρα Συστήματα μέτρησης κυκλικότητας με αναφορά ως προς εξωτερικά στοιχεία Αρχή λειτουργίας Όργανα μέτρησης Σύγκριση των δύο οργάνων Εκτίμηση γεωμετρίας τεμαχίου Μετρήσεις σε οριζόντιες επιφάνειες Μέτρηση ευθυγραμμότητας Μετρήσεις σε ασυνεχείς επιφάνειες Μορφή στυλίσκου σε όργανα μέτρησης κυκλικότητας Μελέτη πολικού διαγράμματος Αποτίμηση κυκλικότητας από πολικό διάγραμμα Κυλινδρικότητα Μέτρηση κυλινδρικότητας Τεχνική μέτρησης κυλινδρικότητας Επισημάνσεις κατά τη μέτρηση της κυκλικότητας Μέτρηση σφαιρικότητας χωρίς επαφή Συμβολόμετρο σφαιρικότητας Περιεχόμενα xiii

11 Kεφάλαιο 12 Σπειρώματα 12.1 Ιστορικά στοιχεία Γενικά Βασικά χαρακτηριστικά σπειρωμάτων Είδη σπειρωμάτων Προτυποποίηση σπειρωμάτων ανοχές σπειρωμάτων Μετρικό σύστημα σπειρωμάτων γενικής χρήσης κατά ISO Επιλογή διαμέτρου και βήματος (ISO 261:1998) Ανοχές (ISO 965-1) Δομή του συστήματος ανοχών Συμβολισμός Ποιότητα ανοχής Κατηγορία ανοχής Μήκος κοχλίωσης Ανοχές διαμέτρων κορυφής Ανοχές μέσης διαμέτρου Συνιστώμενες κλάσεις ανοχών Τύποι Σφάλματα σπειρωμάτων Σφάλμα βήματος Σφάλμα γωνίας πλευρών Έλεγχος σπειρωμάτων Ελεγκτήρες σπειρωμάτων (Thread Gages) Ελεγκτήρες εσωτερικών σπειρωμάτων (Limit Thread Plug Gages) Ελεγκτήρες εξωτερικών σπειρωμάτων (Thread Ring Gages) Ελεγκτήρες με ένδειξη Εργαλεία χειρός για τη μέτρηση σπειρωμάτων Πρότυποι κανόνες σπειρωμάτων (center gages) Σπειρόμετρα (screw pitch gages) Μικρόμετρο σπειρωμάτων (screw thread micrometer) Μέτρηση χαρακτηριστικών στοιχείων σπειρωμάτων Μέτρηση μέσης διαμέτρου με τη μέθοδο των συρμάτων Μικρή διάμετρος Μέτρηση βήματος Έλεγχος μορφής ελικοειδούς γραμμής xiv Διαστατική Μετρολογία

12 12.13 Έλεγχος σπειρωμάτων με οπτικά όργανα Οπτικός έλεγχος εσωτερικών σπειρωμάτων Προβολή σπειρώματος Αναλυτής ελικοειδούς γραμμής Kεφάλαιο 13 Μηχανές Τρισδιάστατων Μετρήσεων 13.1 Γενικά Αρχή λειτουργίας Τύποι μετρητικών μηχανών CMM Τύποι αισθητήρων Αισθητήρες με επαφή Διακρίβωση κεφαλής αισθητήρα Αισθητήρες χωρίς επαφή CMM καθοδηγούμενες άμεσα με υπολογιστή (Direct Computer Control, DCC) Λογισμικό CMM Διαμόρφωση λογισμικού Συστήματα συντεταγμένων Διαστασιολόγηση Δισδιάστατη διαστασιολόγηση (2D) Τρισδιάστατη διαστασιολόγηση (3D) Μέτρηση ανοχών Μετρολογικά χαρακτηριστικά των CMM Εφαρμογές Έλεγχος διαστάσεων και ανοχών γεωμετρικών χαρακτηριστικών Σάρωση αντικειμένου Βιβλιογραφία Ευρετήριο ελληνικών όρων Ευρετήριο αγγλικών όρων Περιεχόμενα xv

Σχετικά έγγραφα

Πρόλογος. Οι συγγραφείς

Πρόλογος. Οι συγγραφείς Πρόλογος Οι διαστατικές μετρήσεις είναι ένας ζωτικός κρίκος μεταξύ κατασκευαστικού σχεδίου και προϊόντος. Ο σχεδιαστής μηχανικός δίνει λεπτομερειακές προδιαγραφές σε διαστασιολογημένα σχέδια και ο κατασκευαστής