Wprowadzenie

W produkcji seryjnej i masowej, ze względów technicznych i ekonomicznych stosuje się powszechne sprawdziany będące narzędziami pomiarowymi przeznaczone do ściśle określonych zadań kontrolnych. Służą one do stwierdzenia czy wymiary, kształt lub działanie sprawdzanego przedmiotu nie wykraczają poza granice ustalonych tolerancji.

W zależności od rodzaju zadania sprawdziany dzielą się na sprawdziany wymiaru i kształtu. Do najczęściej stosowanych zalicza się:

• do otworów (tłoczkowy walcowy, tłoczkowy kulisty, łopatkowy walcowy)

• do wałków (pierścieniowy, szczękowy)

• do stożków

• do gwintów

Sprawdziany dwugraniczne odwzorowują zarówno największe jak i najmniejsze wymiary graniczne. Wymagania stawiane sprawdzianom określa Polska Norma.

Ze względu na funkcję sprawdziany dzielimy na:

• robocze – wykorzystywane w produkcji

• odbiorcze – wykorzystywane przez kontrolę techniczną i przy odbiorze

Przyrząd służący do kontroli samych sprawdzianów to „przeciwsprawdzian”.

Sprawdziany dwugraniczne składają się z dwóch stron: przechodniej i nieprzechodniej oznaczonych na sprawdzianie odpowiednio S_p i S_n. Sprawdzanie z użyciem takich narzędzi można uznać za mierzenie polegające na selekcjonowaniu wyrobów na trzy grupy:

• przedmioty wykonane w granicach określonych tolerancją (dobre)

• przedmioty mniejsze od dolnego wymiaru granicznego (złe)

• przedmioty większe od górnego wymiaru granicznego (złe)

Podczas wykonywania pomiaru sprawdzianów dwugranicznych należy brać pod uwagę wartość tolerancji sprawdzianów wynoszącą zwykle poniżej 20µm.

Wykonywanie pomiaru

Do wykonania pomiarów strony przechodniej i nieprzechodniej zastosowano długościomierz poziomy Abbego. Przyrząd jest wyposażony w spiralę Archimedesa mającą na celu zwiększenie dokładności odczytu pomiaru. Aby dany przyrząd mógł zostać użyty do pomiarów musi spełniać tzw. postulat Abbego, który mówi, że: „najkorzystniejsze warunki pomiaru zachodzą, jeżeli wzorzec służący do dokonywania odczytu wyników pomiaru znajduje się na przedłużeniu osi pomiarowej”.

Używany długościomierz posiadał parametry:

• System pomiarowy wzorzec inkrementalny długości 100m i rozdzielczości 1µm

• Zakres pomiarowy: 0÷600 mm (poziomy), 0÷200 mm (pionowy)

• Błąd graniczny: ± 0,4 µm dla całego zakresu pomiarowego, ± 0,3 µm dla zakresu ± 0,1 mm

• Nacisk pomiarowy: 0,5 ÷ 2,5 N

Mierzono odpowiednio stronę nieprzechodnią:

oraz przechodnią.

Aby dokonać prawidłowego pomiaru sprawdzianów dwugranicznych za pomocą długościomierza poziomego Abbego należy umieścić stronę nieprzechodnią (lub przechodnią) mierzonego przedmiotu w kłach stolika pomiarowego. Następnie trzeba odczytać na noniuszu pełne milimetry. Dalej należy obrócić płytkę spirali tak, ażeby wskaz wzorca szklanego znajdował się najbardziej pomiędzy liniami spirali. Osiągniemy wtedy najdokładniejszy odczyt. Dzięki umieszczeniu linii spirali w odległości o 0,012 mm od siebie mamy szansę na odczyt pomiaru z dokładnością do czterech miejsc po przecinku.

Dla uzyskania optymalnych wyników pomiar każdej ze stron należy wykonać 6÷10 razy. Za każdym jednak razem powinno się obrócić badaną próbkę o ok. 30⁰. Zarówno przy pomiarze strony przechodniej jak i nieprzechodniej po przeprowadzonym pomiarze, wyniki należy wyznaczyć z odpowiednich zależności:

Dla strony nieprzechodniej sprawdzianu:

d_ni = W_ni − W₀

oraz dla strony przechodniej sprawdzianu:

d_pi = W_pi − W₀

Wyniki pomiaru

Dane:

T= 21 µm

N= 24,2 mm

z= 3

y= 3

0,5H= 2

B₀ = ES +N

B₀ = 24, 2 + 21 × 10⁻³ = 24, 2 + 0, 021 = 24, 221mm

A₀ = 24,2 mm

Strona nieprzechodnia:

D_nB = 24, 221 + 2 × 10⁻³ = 24, 223 mm

D_nA = 24, 221 −  2 × 10⁻³ = 24, 219 mm

Strona przechodnia:

D_pB = 24, 221 + 3 × 10⁻³ +  2 × 10⁻³ = 24, 226 mm

D_pA = 24, 221 + 3 × 10⁻³ − 2 × 10⁻³ = 24, 222 mm

D_pmin = A₀ – y =24, 2 − 3 × 10⁻³ = 24, 197 mm

Zestawienie wyników przeprowadzonych pomiarów.

Kolejność pomiarów	Strona nieprzechodnia [mm]	Strona przechodnia [mm]
	34,2022	34,2164
	34,2019	34,2160
	34,2021	34,2182
	34,2023	34,2161
	34,2017	34,2172
	34,2019	34,2240

Dokładny wynik pomiaru długości:

L = 34a_w + 0a_n + Ka_s

a_w =1 mm

a_s = 0,0022 mm

k = 5

L = 34 × 1 + 5 × 0, 0022 = 34, 011 mm

Ocena dokładności pomiarów

Dokładność wskazania:

δW = ±(0,3+10⁻⁶L)      [um]

δW = ±(0,3+10⁻⁶×34,011)µm

δW = ±0, 300034011 um

Dokładność pomiaru:

δP = |δW| + |a_s|     [um]

δP = 0, 300034011 + 0, 2 = 0, 500034011 um

Ocena właściwości metrologicznych sprawdzianu

Strona nieprzechodnia:

d_nBS = B₀ + 0, 5H − δP [µm]

d_nBS = 24, 221 + 2 − 0, 500043011 = 25, 720965989 µm

d_pBS = B₀ − 0, 5H + δP [µm]

d_nAS = 24, 221 − 2 + 0, 500034011 = 22, 721034011 um

Strona przechodnia:

d_pBS = A₀ + z + 0, 5H − δP [µm]

d_pBS = 24, 2 + 3 + 2 − 0, 500034011 = 28, 699965989 um

d_pmin = A₀ − y + δP [um]

d_pmin = 24, 2 − 3 + 0, 500034011 = 21, 700034011 um

d_ni = W_ni − W₀

d_ni = 34, 20202 − 10 = 24, 20202 mm

d_pi = W_pi − W₀

d_pi = 34, 21798 − 10 = 24, 21798 mm

Wyniki pomiaru średnicy nieprzechodniej (1) i przechodniej (2).

1. d_nBS ≥ d_ni ≥ d_nAS

2. d_pBS ≥ d_pi ≥ d_pmin

Jeżeli spełnione są warunki 1 i 2, to oznacza, że sprawdzian spełnia wymagania przepisów metrologicznych i może być dopuszczony do użytkowania.

Wnioski

W naszym przypadku spełnione są oba warunki, więc pozostaje nam stwierdzić, że sprawdzian został wykonany poprawnie i może być bez żadnych zastrzeżeń oddany do stosowania.