Metrologia wielkości geometrycznych

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Wstęp

Utrzymanie błędów wykonania

oraz błędów montażu

we właściwych granicach

pozwala na uzyskanie

w pełni funkcjonalnego wyrobu

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Definicja

Zbiór wymagań dotyczących geometrii części

lub zespołu zmontowanych elementów

nosi nazwę:

Specyfikacji Geometrii Wyrobu

ang.

Geometrical Product Specifications

GPS

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Funkcjonalność

Przykład:

Jeżeli  elementy  obrabiarki  nie  spełniają
określonych  tolerancji  geometrycznych  (np.
prowadnice  nie  są  prostoliniowe)  jej
działanie jest nieprawidłowe

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Bezpieczeństwo

Przykład:

Jeżeli

czop

wału

korbowego

został

oszlifowany  zgodnie  z  wymaganiami  i
posiada  odpowiednią  chropowatość,  nie
grozi  pęknięcie  zmęczeniowe  i  zniszczenie
silnika

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Niezawodność

Przykład:

Poprawnie dobrane tolerancje geometryczne
(np.

okrągłość

cylindrów

sprężarki)

zapewniają długi okres eksploatacji maszyny
bez konieczności wykonywania remontów

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Cel stosowania

Zamienność

Przykład:

Możliwość

montażu

bez

konieczności

indywidualnego

dopasowania

seryjnie

produkowanych

części,

znaczenie

podczas montażu nowej maszyny jak i
podczas jej naprawy

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Norma ISO 8015 wyróżnia 13 zasad

stosowania norm ISO GPS

Najważniejsze z nich, to:

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada powołania

Uznaje cały system ISO GPS za domyślny –
jeżeli w dokumentacji nie wskazano inaczej,
użycie dowolnej specyfikacji ISO GPS jest
równoznaczne z powołaniem całego systemu
ISO GPS

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada hierarchii norm GPS

Ustala  4  poziomy  norm,  zgodnie  z  planem
głównym  GPS  (Masterplan)  –  reguły  podane
w  danym  poziomie  hierarchii  stosowane  są
na  wszystkich  poziomach  niższych,  jeśli  nie
postanowiono inaczej

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada definitywnego rysunku

Uznaje  „rysunek”  (rozumiany  szeroko  jako
ogół  dokumentacji)  za  jedyne  miejsce
umieszczania wszystkich specyfikacji GPS, a
także  dodatkowych  reguł  oraz  powołań
dokumentów (np. norm innych niż ISO)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada elementów geometrycznych

Przedstawia  przedmiot  jako  złożony  z
określonej  liczby  elementów  geometry-
cznych  (walców,  płaszczyzn,  sfer,…).  Każda
specyfikacja dotycząca danego elementu alo
zależności  między  elementami  odnosi
domyślnie do całego elementu (elementów),
chyba, że inaczej zaznaczono na rysunku

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada niezależności

Mówi  o  wzajemnej  niezależności  różnych
specyfikacji  GPS  odniesionych  do  tego
samego  przedmiotu  (np.  niezależność
tolerancji  średnicy  i  prostoliniowości  osi
wałka).

Jest to prawdopodobnie najważniejsza

z zasad GPS

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada domyślności

Mówi  o  tym,  że  normy  ISO  GPS  definiują
specyfikacje  w  najprostszej  formie  i  są  domyślne.
Można  je  zmieniać  korzystając  z  modyfikatorów.
Np. Ø36H6 oznacza użycie operatora domyślnego –
definicji  wymiaru  lokalnego  wg  ISO  14450-1.
Dodając modyfikatory, można uzyskać specyfikację
specjalną,  np.  z  zastosowaniem  operatora
definiującego największy wymiar wpisany

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada dwoistości

Dotyczy relacji specyfikacji i weryfikacji –
operatora

(procedury)

specyfikacji

operatora weryfikacji. Operator specyfikacji
definiuje wielkość mierzoną, niezależnie od
jakichkolwiek procedur pomiarowych i
sprzętu pomiarowego.

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zasady stosowania

Zasada specyfikacji ogólnej

Specyfikacja  ogólna  jest  zbiorem  specyfikacji
indywidualnych  odniesionych  do  charakterystyk
elementów  geometrycznych,  dla  których  nie
zdefiniowano

rysunku

specyfikacji

indywidualnych.  Na  rysunku  należy  zaznaczyć,  że
stosowane  są  specyfikacje  ogólne  wg  ISO  2768.  W
przeciwnym  przypadku  są  stosowane  tylko
specyfikacje indywidualne

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Przywołanie specyfikacji ISO

Specyfikacje domyślne

Jeśli  nie  wskazano  żadnej  specyfikacji  domyślnej
zmienionej, to operator specyfikacji jest zgodny z
aktualną normą definiującą specyfikację (ISO 1101
w przypadku tolerancji geometrycznych, ISO 286-1
w  przypadku  tolerancji  wymiarów  liniowych,  czy
ISO  1302  w  przypadku  struktury  geometrycznej
powierzchni, itd.)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zmiana specyfikacji ISO

Specyfikacje domyślne zmienione

Operator  specyfikacji  domyślny  (także  specyfikacji
ogólnej)  może  być  zmieniony  z  powołaniem  na
odpowiedni  dokument,  który  powinien  zawierać
kompletną,  jednoznaczną  definicje  operatora.  Zmiana
jest  sygnalizowana  zapisem  przy  tabliczce  rysunkowej
oznaczeniem  zmienianej  specyfikacji  uzupełnionej  o
modyfikator      AD      (skrót  od

ltered

efeault -

zmieniony domyślny) i oznaczenie innej niż zgodna z
ISO specyfikacji

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Zmiana specyfikacji ISO na inną

Tolerowanie ISO 8015 AD – XYZ 12345

Oznaczenie  na  rysunku  zmiany  specyfikacji  ogólnej
domyślnej  (na  co  wskazuje  zmiana  normy  ISO  8015,
jako  podstawy  całego  GPS)  na  operator  zgodny  z
innymi  normami  niż  ISO  (przykładowe  oznaczenie
„XYZ 12345”)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy podstawowe GPS

Normy podstawowe GPS

Do grupy należą tylko dwie normy:

ISO 8015:2013

–

Specyfikacje Geometrii Wyrobów

(GPS) - Podstawy - Pojęcia, zasady i reguły

ISO 14638:2015

–

Specyfikacje Geometrii

Wyrobów (GPS) - Model macierzowy

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy podstawowe GPS

Normy podstawowe GPS

ISO 14638:2015

–

Specyfikacje Geometrii

Wyrobów (GPS) - Model macierzowy

W  normie  wyjaśniono  koncepcję  specyfikacji  geometrii
wyrobów  (ISO  GPS)  oraz  zobrazowano  w  zarysie  ramowym
jak  obecne  i  przyszłe  normy  ISO  są  ukierunkowane  na
wymagania  systemu  ISO  GPS.  Zarys  ramowy  ma  być
przydatny  dla  użytkowników  norm  ISO  GPS  poprzez
pokazanie  zakresu  różnych  norm  i  przedstawienie  ich
wzajemnych relacji.

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy globalne GPS

Normy globalne GPS

Ściśle powiązane z wieloma innymi normami
GPS. Wpływają na łańcuch norm ogólnych
GPS bezpośrednio (przez powołania w
normach) lub jako dokumenty domyślne.

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy globalne GPS

Normy globalne GPS

Przykładowe normy:

ISO 1:2002

–

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

(GPS)  –  Standardowa  temperatura  odniesienia  dla
geometrycznej specyfikacji wyrobu i sprawdzania
(…)
VIM  –  Międzynarodowy  słownik  podstawowych  i
ogólnych  terminów metrologii
GUM – Wyrażanie niepewności pomiaru Przewodnik
ISO

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy uzupełniające GPS

Normy uzupełniające GPS

Zawierają reguły techniczne dotyczące
oznaczeń rysunkowych, definicji, podstaw
kontroli

dla

niektórych

elementów

geometrycznych,  np.  w  zależności  od
rodzaju  zastosowanej  obróbki  czy  też
typowych  elementów  maszyn:  gwintów,
wielowypusty, uzębienia,…

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Łańcuch norm GPS – normy uzupełniające GPS

Normy uzupełniające GPS

Przykładowe normy

ISO 8062-2 - Specyfikacja Geometrii Wyrobów (GPS) -
Wymiary i tolerancje geometryczne dla części formowanych
- Cz.2 Wymiary, tolerancje geometryczne i naddatki na
obróbkę mechaniczną dla odlewów

ISO-14532-2  -  Specyfikacje  Geometrii  Wyrobów  (GPS)  -
Kontrola  wyrobów  i  sprzętu  pomiarowego  za  pomocą
pomiarów  -  Część  2  Wytyczne  szacowania  niepewności
pomiarów  w  GPS,  przy  wzorcowaniu  sprzętu  pom.  i
sprawdzaniu wyrobów

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

Ogniwo 1 - Kodowanie

W  normach  ogniwa  zawarto  symbole
rysunkowe  (kody)  i  oznaczenia,  ustalono
reguły  ich  stosowania  i  wyjaśniono  jak
czytać i interpretować specyfikacje

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

Ogniwo 2 – Określenia tolerancji

W  normach  ogniwa  zawarto  teoretyczne
definicje  tolerancji  a  także  ich  wartości
liczbowe  („przetłumaczone”  z  oznaczeń
kodowych)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

Ogniwo 3 – Określenia charakterystyk
elementów rzeczywistych

W  normach  ogniwa  zawarto  informacje
pozwalające  jednoznacznie  zdefiniować
geometrię  rzeczywistego  (nie  idealnego)
wyrobu  w  relacji  do  symboli  (kodów)
tolerancji na rysunku.

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

Ogniwo 4 – Oszacowanie odchyłek wyrobu
– porównanie z wartościami granicznymi

W normach ogniwa zawarto informacje jak
orzekać

zgodność

lub

niezgodność

rzeczywistego wyrobu ze specyfikacją,
uwzględniając

niepewność

procedur

kontrolnych

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

Ogniwo 5 – Wymagania dotyczące sprzętu
pomiarowego

W  normach  ogniwa  zawarto  informacje  o
właściwościach  (zwłaszcza  metrologicznych)
różnych  typów  przyrządów  pomiarowych.
Podano  w  nich  definicje  maksymalnych
dopuszczalnych  błędów  (MPE  –  ang.
Maximum Permissible Error)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny GPS – łańcuch norm

Ogniwo 6 – Wymagania odnośnie do
wzorcowania – wzorce miar

W normach ogniwa zawarto informacje o
właściwościach wzorców stosowanych w
procedurach

wzorcowania

sprzętu

pomiarowego opisanego w ogniwie 5. Należy
zawsze zapewnić spójność pomiarową
względem jednostki długości SI (metr)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni

Charakterystyka

geometryczna

Ogniwo

Profil
chropowatości

ISO
1302

ISO
4287
11562
12085
13565-1
13565-2
13565-3

ISO
4287
11562
12085
13565-2

ISO
4288
12085

ISO
3274
11562

ISO
5436
12179

Profil
falistości

ISO
1302

ISO
4287
11562
12085

ISO
11562
12085

ISO
4288
12085

ISO
3274
11562

ISO
5436
12179

Profil
pierwotny

ISO
1302

ISO
4287
11562

ISO
4288

ISO
3274
11562

ISO 1302 – GPS - Oznaczanie struktury geometrycznej
powierzchni w dokumentacji technicznej wyrobu

ISO 4287 - GPS - Struktura geometryczna powierzchni
metoda profilowa - Terminy, definicje i parametry
struktury geometrycznej powierzchni

ISO 11562 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa - Charakterystyki metrologiczne filtrów z
korekcją fazy

ISO 12085 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa - Parametry metody motywów

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni

ISO 1302 – GPS - Oznaczanie struktury geometrycznej
powierzchni w dokumentacji technicznej wyrobu

ISO 4287 - GPS - Struktura geometryczna powierzchni
metoda profilowa - Terminy, definicje i parametry
struktury geometrycznej powierzchni

ISO 11562 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa - Charakterystyki metrologiczne filtrów z
korekcją fazy

ISO 12085 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni:
metoda profilowa - Parametry metody motywów

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni

ISO 13565-1 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni -
Metoda profilowa - Powierzchnie o warstwowych
właściwościach funkcjonalnych - Filtrowanie i ogólne
warunki pomiaru

ISO  13565-2  -  GPS  -  Metoda  profilowa  -  Powierzchnie  o
warstwowych  właściwościach  funkcjonalnych  -  Opis
wysokości  za  pomocą  linearyzacji  krzywej  udziału
materiałowego

ISO 13565-3 - GPS - Metoda profilowa - Struktura
geometryczna powierzchni: metoda profilowa - Opis
wysokości za pomocą dystrybuanty udziału materiałowego

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni

ISO 4288 – GPS - Struktura geometryczna powierzchni -
Metoda profilowa - Zasady i procedury oceny struktury
geometrycznej powierzchni metodą profilową

ISO 3274 - GPS - Metoda profilowa - Charakterystyki
nominalne

przyrządów

stykowych

ostrzem

odwzorowującym)

ISO 5436 - GPS - Metoda profilowa - Struktura
geometryczna powierzchni - Wzorce - Wzorce materialne

ISO 12179 - GPS - Metoda profilowa - Wzorcowanie
przyrządów stykowych (z ostrzem odwzorowującym)

Geometryczna Specyfikacja Wyrobu

Model ogólny – przykład - struktura geometryczna powierzchni