11.8. Controlul abaterilor de la forma geometrică.

Aprecierea mărimii abaterii de la forma geometrică presupune materializarea suprafeţei sau profilului adiacent ceea ce nu este întotdeauna posibil. Şi măsurarea directă a distanţelor dintre suprafaţa sau profilul adiacent materializat si suprafaţa, respectiv profilul efectiv este o operaţie complexă. De multe ori nu este necesară cunoaşterea mărimii abaterii de formă, ci numai poziţia ei fata de abaterea limită. In aceste cazuri sunt suficiente verificările abaterilor prin metoda fantei sau prin metoda contactului. Profilele adiacente sunt materializate pe rigla de verificare, şabloane, placi de control, placi de verificare din sticla etc.

Fig. 22.Şablon. Fig. 23. Rigla de control.

Prin metoda fantei pot fi depistate abateri de formă până la 0.03 mm, din care cauză este recomandată pentru abateri limită mai mari de 0.06 mm.

Şabloanele, figura 11.22 şi riglele de verificare, figura 11.23 se utilizează de obicei la verificarea profilelor.

Plăcile de control sunt placi rigide turnate din fontă ce au o suprafaţă plană foarte fin si precis prelucrată. Suprafaţa plană se acoperă cu un strat foarte subţire de colorant (indigo, vopsea) şi se aşează peste suprafaţa de verificat astfel încât colorantul se imprimă pe aceste pe porţiunile cu care vine în contact. Petele de contact dau informaţii asupra punctelor tangente la planul adiacent. Aceasta metoda este o pseudoverificare întrucât nu dă nici o informaţie asupra mărimii abaterilor de forma. Totuşi, metoda este foarte des utilizată, mai ales la prelucrarea suprafeţelor plane atunci când acestea trebuie să aibă o portanţa sporită. In acest caz aprecierea abaterilor de formă se face prin numărul de pete de vopsea pe suprafaţa de referinţa de 25 x 25 mm2.

Verificarea abaterilor de la forma dată a suprafeţelor se face cu modele. Modelele se aseamănă cu plăcile de control doar că suprafaţa adiacentă materialului nu este plană. Metoda de verificare şi de apreciere a abaterilor de la forma dată este similară cu cea descrisă la plăcile de control.

Pentru verificarea abaterii de la planeitate a suprafeţelor de dimensiuni mici se folosesc plăcile de verificare din sticlă (calibrele optice). Placa se aşează în contact cu suprafaţa de verificat. Datorita diferenţelor de drum dintre raza incidentă si raza reflectată apar benzi de interferenţă determinate de puncte de aceeaşi depărtare fată de planul adiacent, figura 11.24. Cum benzile de interferenţa se închid in jurul petelor de contact (epicentre), iar diferenţa de drum se modifica intre doua franje alăturate cu jumătăţi de lungimi de undă, λ rezultă că distanţa dintre planul adiacent si suprafaţa efectivă este proporţională cu numărul de franje, k numărate de la epicentru. Ţinând cont ca diferenţa de drum este dublul distantei h dintre planul adiacent si suprafaţă şi că franjele

1

corespund diferenţei de drum reprezentând multiplii impari ai jumătăţii lungimii de unda, rezultă relaţia de calcul a distantei, hk din dreptul franjei de ordinul k:

hk = ( 2 K – 1 ) λ/4 (11.1)

Pentru punctele de contact; y = 0. Dacă verificarea se face la lumina zilei ,cu λ = 0.6 μm franjele întunecate se obţin pentru distante : 0.15, 0.45, 0.75, 1.05, 1.35, … , (2k – 1) 0.15 μm.

Fig. 11.24. Placă optică.

Abaterea de la planeitate se consideră distanţa hk corespunzătoare ordinului celui mai mare de franje. Metoda este foarte precisă şi se utilizează de obicei la verificarea calelor plan paralele.

In practică se întâlnesc destul de frecvent situaţii în care este necesară măsurarea abaterii de formă mai ales la operaţiile de recepţie la maşini – unelte. Măsurarea abaterii de la rectilinitate se face de obicei indirect prin prelucrarea datelor obţinute pe un profil efectiv reprezentat grafic la o scară mult mărită. Poziţiile punctelor profilului efectiv se stabilesc în funcţie de o dreaptă de referinţă si se reprezentată grafic în raport cu o abscisă Ox. Dreapta de referinţă poate fi: muchia unei rigle de control, un fir întins privit in plan vertical, o rază de lumină, axa de rotaţie a unui dorn fixat între vârfuri, direcţia orizontului, etc. .

2

O metodă simplă de verificare a rectilinităţii faţetei de sprijin a ghidajului unui strung folosind nivela cu bulă de aer este prezentată în figura 11.25.

Fig. 11.26. Rectilinitatea deplasării căruciorului unui strung.

Lungimea faţetei se împarte intr-un număr întreg de segmente egale. Echilibrând nivela pe prima porţiune se vor măsura înclinaţiile, dI (in diviziuni) pe celelalte porţiuni. Diagrama I se obţine aşezând segmentele cu înclinaţiile corespunzătoare, în ordine, cap la cap. Ordonatele, y’ I se vor calcula ,în ordinea indicelui, cu relaţia:

y 'n = y 'n-1 d i . l . p . (11.2)

În care s-a notat cu l, lungimea unui segment şi cu p, precizia de citire a înclinaţiei nivelei.

Unind extremităţile diagramei 1 cu o linie dreaptă se obţine diagrama II şi în care, ordonatele y”I sunt calculabile cu relaţia;

y"i = y 'n .i / n . (11.3)în care n reprezintă numărul total de segmente.Diagrama III obţinută cu ordonatele yI = y’I – y”I pentru i = 0,1, …, n reprezintă profilul

efectiv al faţetei. Întrucât profilul este de regulă concav este evident că dreapta ce uneşte extremităţile este dreaptă adiacentă, iar cota maximă yI luată în modul, reprezintă abaterea de la rectilinitate.

3

Se întâlnesc în practică şi cazuri în care se cere verificarea rectilinităţii traiectoriei vârfului sculei sau punctelor unor organe mobile. În cele ce urmează se va prezenta o metodă de verificare a rectilinităţii deplasării căruciorului unui strung, ca în figura 11.26. Dreapta de referinţă este o paralelă la axa de rotaţie a dornului cilindric de control AB. Pentru a elimina erorile datorate curbării generatoarelor dornului citirile se fac in poziţii diametral opuse prin rotirea dornului cu 1800

. Valorile medii obţinute pentru diferitele poziţii în lungul dornului y’I se reprezintă grafic în diagrama 1. Prelucrarea diagramei pentru obţinerea traiectoriei efective precum si determinarea abaterii de la rectilinitate se face ca şi în exemplul precedent.

Pentru că traiectoria efectivă este o curbă spaţială va fi necesară verificarea rectilinităţii şi într-un plan orizontal. Toleranta în astfel de cazuri va fi spaţiul din interiorul unei prisme dreptunghiulare cu secţiunea: abaterea limită în plan orizontal abaterea limită în plan vertical.

Măsurarea abaterii de la planeitate se reduce la măsurarea rectilinităţii după două direcţii concurente. Se poate face fata de un plan adiacent materializat prin mai multe poziţii unghiulare a unei rigle de control sprijinită pe cale plan paralela egale sau faţă de orizontul geografic prin folosirea nivelei cu bulă de aer.

Fig.11.27.Abaterea de la circularitate sub formă de spirală arhimedicăIn figura 11.27. se prezintă profilograma unui arbore rectificat, trasată pe aparatul profilograf

TALYROND. Raportul de amplificare a fost reglat la 2000. Reperele radiale pot servi la aprecierea poziţiei cercului adiacent si deci a mărimii abaterii de la circularitate. Profilul prezentat in figura 11.27 este o spirală asimetrică cu abaterea la circularitate, AFc = 0.004 mm. Se observă foarte bine poligonalitatea si ovalitatea profilului efectiv.

4

Măsurarea razelor de curbură pentru profile sau suprafeţe incomplete se poate face prin măsurarea înălţimii segmentului de cerc, b utilizând o coarda constanta, 2a ca în figura 11.28.

Fig.11.28. Măsurarea razei de curbură.

Se observă că triunghiul este dreptunghic fiind înscris în semicerc. Aplicând teorema înălţimii se obţine:

a2 = b ( 2R – b) sau (11.4.)

R = ( a2 + b2 ) / 2b. (11.5.)

Abaterea razei de curbură în diferite poziţii de măsurare nu este egală cu abaterea de la circularitate. Dacă mărimea coardei este convenabil aleasă şi poziţiile de măsurare sunt apropiate, abaterea razei de curbură poate fi aproximată cu variaţia cotei b şi cu abaterea de la forma dată a profilului în arc de cerc.

11.9. Controlul abaterilor ;de orientare, de poziţie şi de bătaie.

Măsurarea abaterilor de poziţie în practică este o operatei destul de complexa. Metoda de măsurare trebuie sa înlăture influentele exterioare si imperfecţiunile dispozitivelor pentru a nu se denatura rezultatul.

5

Fig. 11.29 Măsurarea paralelismului Fig. 11.30 Măsurarea paralelismului la. la maşina de frezat. căruciorul strungului

Măsurarea abaterilor de la paralelism între axa de rotatei a arborelui principal si suprafaţa superioară a mesei maşinii de frezat este prezentata schematic în figura 11.29. In arborele principal 5 se montează dornul de control 4. Dacă diametrul porţiunii cilindrice este constant pe toată lungimea, generatoarea medie va fi paralelă cu axa de rotaţie. Cu ajutorul ceasului comparator cu suport 3 se măsoară distanta minimă între partea inferioară a dornului şi suprafaţa superioară a mesei 2. Măsurarea se face intre două puncte A si B aflate la distanţă egală cu lungimea de referinţă. Pentru a elimina efectul bătăii radiale a dornului măsurătorile se repetă pentru o poziţie a arborelui rotit cu 1800. Abaterile de la distanta reglată pe comparator se socotesc ca medii aritmetice între cele două măsurători în fiecare din punctele A si B, rezultând abaterile YA si YB. Diferenţa algebrică a celor două abateri este egală cu abaterea de la paralelism.

In figura 11.30 este schematizată metoda de măsurare a abaterii de la paralelism între axa de rotaţie a arborelui principal 5 si deplasarea longitudinală a căruciorului strungului, 1. Cele două drepte sunt oarecare în spaţiu, din care cauză se vor alege două plane de măsurare perpendiculare: orizontal si vertical.

Vârful comparatorului cu suport 3 reglat la zero materializează, în deplasarea sa, o dreaptă paralelă cu direcţia de deplasare a căruciorului. Excentricitatea dornului de control, 4 se elimină prin măsurarea în două poziţii rotite cu 1800 . Valorile medii ale abaterilor citite se înscriu in diagramele din figura 11.30,b.

Abaterile de la paralelism determinate în fiecare plan determină precizia strungului. Pentru piesele strunjite, abaterea în plan orizontal, APY determină abaterile la cilindricitate sub formă de conicitate, iar abaterea în plan vertical, APl2 este cauza abaterii sub formă de “şa”.

Un caz de abatere de la perpendicularitate între o dreaptă şi un plan se întâlneşte la verificarea perpendicularităţii între axa de rotaţie a arborelui principal şi suprafaţa mesei la maşina de găurit, reprezentat în figura 11.31. Pe arborele principal 3 se montează comparatorul cu suport, 2 al cărui vârf urmăreşte suprafaţa mesei, 1 sau a unei placi cu feţele paralele ce materializează un plan paralel cu planul adiacent. Vraful comparatorului materializează, în rotirea sa solidară cu arborele principal, un cerc de diametru egal cu lungimea de referinţă al cărui plan este perpendicular pe axa de rotaţie. Valorile abaterilor înregistrate de comparator se vor nota in dreptul poziţiilor corespunzătoare pe cerc, figura 11.31, b.

6

Fig.11.31.Vverificarea perpendicularităţii la maşina de găurit.

Ca reper se vor se vor fixa poziţiile coloanei 4. Există un diametru pe care valorile notate sunt extreme. Diferenţa acestor valori este abaterea de la perpendicularitate. Direcţia din planul mesei perpendiculară pe diametrul valorilor extreme este direcţia de perpendicularitate a mesei, pentru că este perpendiculară pe axa de rotaţie. Diametrul cu aceasta orientare va conţine obligatoriu valorile egale pentru abaterile măsurate la comparator. Unghiul maxim (mai mare de 900) între axa arborelui principal şi masă se va realiza pe direcţia diametrului cu valori extreme de partea valorii minime.

La verificarea abaterilor de la înclinare, unghiul nominal αN se materializează de obicei cu rigla sinus, figura 11.32.

Fig.11.32. Rigla sinus. Fig.11.33. Măsurarea bătăii radiale şi frontale

Rigla sinus, 1 se aşează pe masa de control, înclinată cu unghiul αN datorită blocului de cale,4. Cu ajutorul comparatorului 3 se determina abaterea maximă a distanţei dintre masă şi partea superioară a piesei 2. Diferenţa dintre abaterile extreme măsurate in limitele lungimii de referinţă va fi egală cu abaterea de la înclinare, APi .

7

Măsurarea bătăii radiale şi frontale a părţii de fixare a arborelui principal a unui strung normal, (SNA) este reprezentată în figura 11.33. Diferenţa între valorile extreme înregistrate la comparator pe parcursul unei rotaţii complete este egală cu bătaia radiala, ABr, respectiv frontal ABf

..Abaterea de la concentricitate se poate măsura, dacă se asigură rotirea piesei in jurul uneia din

axele de simetrie, asemănător cu bătaia radială Se are in vedere faptul că distanţa între axe, (excentricitatea) este jumătate din bătaia radială.

Din cele prezentate mai sus reiese că piesele corespund calitativ dacă abaterea de formă de orientare , de poziţie sau de bătaie este mai mică decât abaterea limită. In desenele de execuţie sunt notate întotdeauna simbolurile toleranţelor geometrice şi valorile abaterilor limită. Pentru a ne pronunţa asupra calităţii pieselor ,din acest punct de vedere, va trebui analizată legătura între abaterea limită şi toleranţă.

8