CONTROLUL DIMENSIONAL AL PIESELOR

11.1. Clasificarea mijloacelor şi metodelor de măsurat

Prin mijloace de măsurat se înţeleg acele mijloace cu ajutorul cărora se determină cantitativ parametrii preciziei de prelucrare obţinuţi la diferite piese şi se clasifică în:

mijloace pentru măsurarea şi controlul preciziei dimensionale; mijloace pentru măsurarea şi controlul preciziei formei geometrice a suprafeţelor pieselor

prelucrate; mijloace pentru controlul preciziei de poziţie reciprocă a suprafeţelor.

La rândul lor, mijloacele de măsură şi control se clasifică, în funcţie de modul de evidenţiere a mărimii sau abaterii de la mărimea căutată, în:

măsuri, care pot fi de lungime sau de unghi, cu sau fără repere; instrumente de măsurare; maşini şi agregate de măsurare.

După destinaţie, mijloacele de măsurare şi control se clasifică în: mijloace pentru controlul pieselor cilindrice şi prismatice; mijloace pentru controlul unghiurilor şi al conicităţilor; mijloace pentru controlul filetelor; mijloace pentru controlul roţilor dinţate şi altele.

Metodele de măsurare se clasifică în funcţie de modul de obţinere a valorii numerice în: metode directe; metode indirecte.

Metodele de măsurare directe se caracterizează prin determinarea directă a mărimii căutate şi cuprind metoda evaluării directe sau absolute şi metoda diferenţială sau relativă. Metoda evaluării directe este metoda prin care întreaga mărime se măsoară, se compară sau se evaluează cu măsuri, instrumente sau aparate de măsură (de exemplu: măsurarea cu şublerul, micrometrul etc.). Metoda diferenţială este metoda prin care cu ajutorul instrumentului de măsurat se determină diferenţa dintre mărimea căutată şi o cotă de reglaj (de exemplu: aparatele comparatoare se reglează la cota nominală sau medie).

Metoda de măsurare indirectă se caracterizează prin determinarea mărimii căutate sau a abaterilor de la aceasta, prin măsurarea altor mărimi, legate de cea căutată printr-o relaţia oarecare.

11.2. Principalii indicii metrologici ai mijloacelor de măsurare şi control

Mijloacele şi metodele de măsurare şi control se aleg în funcţie de scopul urmărit, cu ajutorul indicilor metrologici, astfel încât să corespundă cât mai bine scopului propus. Instrumentele şi aparatele de măsură şi control sunt prevăzute cu scări gradate.

Scara gradată cuprinde totalitatea reperelor aşezate de-a lungul unei linii drepte sau curbe, care reprezintă valori ale mărimii măsurate şi pot avea reperul zero dispus astfel:

la unul din capete, în cazul şublerului, micrometrului etc.; la mijloc, în cazul folosirii optimetrului, minimetrului etc.; în afara scării gradate, la termometre, când ne interesează numai o porţiune din scară.

Scara gradată se caracterizează prin următorii indici de precizie:Diviziunea, care este intervalul dintre axele, respectiv centrele a două repere consecutive ale

scării gradate;Valoarea diviziunii, este dată de valoarea mărimii măsurate corespunzătoare deplasării

indicelui (care poate fi ac indicator, vernier), cu o diviziune;Domeniul de măsurare, este intervalul cuprins între reperele extreme ale scării gradate şi

reprezintă valorile minime şi maxime ale mărimii măsurate, mărimi ce pot fi determinate cu ajutorul instrumentului sau aparatului de măsurare;

1

Precizia citirii, reprezintă precizia cu care se face citirea indicaţiilor date de acul indicator pe scara gradată, precizie care poate fi 0,1 din valoarea diviziunii în condiţii de laborator sau 0,5 din valoarea diviziunii, în condiţii de atelier;

Raport de amplificare, este raportul dintre deplasarea liniară sau unghiulară a acului indicator şi variaţia mărimii măsurate care determină această deplasare;

Forţa de măsurare, este forţa cu care elementul de control al aparatului sau instrumentului acţionează asupra piesei controlate;

Pragul de sensibilitate, este dat de valoarea minimă a mărimii măsurate capabilă să provoace o variaţie sesizabilă a indicaţiilor aparatului;

Eroarea de indicaţie, este dată de diferenţa dintre indicaţia aparatului şi valoarea efectivă a mărimii măsurate;

Constanta aparatului, este dată de raportul dintre valoarea citirii şi valoarea mărimii măsurate;

Erori de măsurare, sunt determinate de următorii factori: erori de indicaţie, la care intră şi eroarea de citire (eroarea de paralaxă); eroarea mijloacelor de etalonare cu care se face reglarea aparatului de măsurat (cale plan-

paralele, piese-etalon etc.); eroarea provocată de forţa de apăsare; eroarea provocată de abaterile de la temperatura standard de 20 0C.

11.3. Alegerea metodelor şi mijloacelor de măsurare şi control

Se face în funcţie de criterii şi indici metrologici (valoarea diviziunii, limitele de măsurare, forţa de măsurare etc.) şi de criterii şi indici economici (preţul mijloacelor de măsurare, timpul de efectuare a reglării aparatului şi de prelucrare a datelor, productivitatea etc.).

Indicii metrologici au o pondere mai mare în cazul în care precizia prescrisă la piesele de măsurat necesită acest lucru. Mijloacele de măsură şi control se aleg în funcţie de eroarea limită a acestora, corespunzător câmpului de toleranţă prescris pentru piesa de măsurat.

11.4. Măsuri terminale

Din această grupă fac parte calele plan – paralele, calibrele de interstiţii (lere sau spioni), măsurile cu repere şi calibre, grupă din care se vor trata în continuare numai calele plan-paralele şi lerele.

Calele plan – paralele (fig.11.1), sunt măsuri de lungime terminale, în formă de paralelipiped dreptunghic sau bare, utilizate pentru verificarea şi reglarea mijloacelor de măsurare şi pentru măsurări directe, utilizând o singură cală sau un bloc de cale. Ele sunt executate din oţel aliat cu o duritate minimă de 62 HRC şi o rugozitate Ra=0,012 μm. Calele plan-paralele se livrează în truse, având cinci clase de precizie notate cu 00; 0; 1; 2; şi 3. O trusă este prevăzută cu cale de protecţie, care se aşează la capătul blocului de cale în scopul micşorării uzurii calelor de bază. La formarea blocului de cale, se recomandă să se folosească un număr cât mai mic de cale plan-paralele, pentru a se evita uzura şi erorile de măsurare. Calele plan-paralele sunt utilizate la verificarea şi etalonarea diferitelor aparate de măsurare, la reglarea maşinilor-unelte etc., şi au ca parametru de bază lungimea nominală ln, impusă de standard, care dă dimensiunea calei plan-paralele sau l a calei de tip bară.

2

Fig.11.1. Cale:a) plan-paralele; b) bare.

Lere de grosime, numite şi sondă sau spion (fig.11.2), au formă de lame, rotunjite la capăt, şi sunt utilizate la stabilirea distanţelor dintre două suprafeţe (jocurilor). Dimensiunea caracteristică a unei lere (spion) este cuprinsă între 0,03 şi 1 mm, cu trepte de 0,01 mm şi 0,25 mm.

11.5. Instrumente de măsurare cu scară gradată şi vernier

Şublerul este instrumentul utilizat pentru măsurarea dimensiunilor liniare ale pieselor prin compararea acestora cu o lungime cunoscută, marcată pe rigla gradată a şublerului. După forma lor constructivă,

şublerele se clasifică în: şublere de exterior; şublere de exterior şi

interior; şublere de trasaj.

Şublerele sunt prevăzute cu o riglă gradată pe care sunt marcate diviziunile din mm în mm. Fracţiunile de diviziuni se citesc pe vernierul şublerului, care permite mărirea preciziei de citire a fracţiunilor de diviziuni ale scării riglei gradate. Şublerele se pot clasifica: după limita superioară de măsurare în şublere de 150; 200; 500;

800; 1000; 1500 şi 2000 mm; după valoarea diviziunii vernierului cu valoarea diviziunii vernierului de 0,1; 0,05 şi 0,02 mm.Şublerul de exterior şi interior se execută în mai multe variante constructive şi anume:

şubler cu două ciocuri de măsurare (fig.11.3); şubler cu patru ciocuri de măsurare (fig.11.4); şubler cu două ciocuri normale pentru exterior şi două ciocuri inverse pentru interior

(fig.11.5).Aceste şublere se compun din: rigla gradată 1 şi cu diviziunea de 1 mm; cursorul 2;

vernierul 3 cu diviziunea de 0,1mm, 0,05 mm sau 0,02 mm; şurub de fixare 4; ciocurile 5 şi 6; mecanismul de avans fin al cursorului 7; şurub de blocare în poziţie 8; ciocuri 9 şi 10.

Şublerul de exterior şi interior are ciocurile 5 şi 6 pentru măsurarea dimensiunii exterioare I, ciocurile inverse 9 şi 10 cu ajutorul cărora se măsoară dimensiunea interioară II şi tija 11 pentru măsurarea adâncimii III. La măsurarea dimensiunilor interioare, cu ajutorul şublerelor de exterior şi

3

Fig.11.2. Leră de grosime.

Fig.11.3. Şublerul de exterior şi interior cu două ciocuri.

Fig.11.4. Şubler de exterior şi interior cu patru ciocuri.

interior din figurile 11.3 şi 11.4., se adaugă la citirea efectuată pe vernier 10 mm, valoarea ce reprezintă grosimea ciocurilor 5 şi 6.

Dimensiunea efectivă a piesei măsurate se citeşte pe scara riglei în dreptul reperului zero al vernierului, pentru un număr întreg de milimetrii. La acesta se adaugă numărul de fracţiuni de milimetrii, de ordinul 0,1; 0,05 sau 0,02 mm, în funcţie de valoarea diviziunii vernierului, câte diviziuni sunt de la reperul zero al vernierului până la reperul de pe vernier care se găseşte în prelungirea unui reper de pe riglă (fig. 11.7.a). În figura 11.7.b se redă modul de citire al unei dimensiuni măsurate cu şublerul cu precizia de 0,1 mm. Când suprafeţele de măsurare ale ciocurilor sunt în contact cu pisa diviziunile de pe riglă şi vernier se găsesc în continuare la valoarea citită de 81+0,8=81,8mm. Indicii metrologici ai şublerului se găsesc în următoarele relaţii:

Vv = γVr-i; (11.1)

; (11.2)

l = nVv = n(γVr-i) (11.3)în care:

Vr-este valoarea diviziunii de pe riglă, [mm];i-precizia şublerului, [mm];Vv-valoarea diviziunii de pe vernier, [mm];l-lungimea vernierului, lv=1 mm, în funcţie de numărul de diviziuni (10, 20 sau 50) de unde

rezultă precizia şublerului, [mm];

γ-modulul vernierului.

Şublerul de adâncime (fig.11.6), este utilizat pentru măsurarea adâncimii unor cavităţi, a unor găuri înfundate etc. şi se compune din: rigla 1, cursorul 2, vernierul 3 şi şurubul de blocare 4.11.6. Instrumente de măsurare cu şurub micrometric

Aceste aparate, numite micrometre, sunt aparate universale de măsurare, care transformă deplasările unghiulare în deplasări liniare cu ajutorul unei îmbinări filetate micrometrice. Aceste aparte se clasifică în:

4

Fig.11.5. Şubler de exterior, interior şi adâncime.

Fig.11.6. Şubler de adâncime.

Fig.11.7. Exemplu de măsurare a unei dimensiuni cu ajutorul şublerului cu precizia de 0,1 mm.:a)-şublerul se găseşte în poziţia zero;b)-valoarea citită cu şublerul

a)

b)

micrometre de exterior; micrometre de interior; micrometre de adâncime;

micrometre speciale.Micrometrul de exterior (fig.11.8), se foloseşte la măsurarea dimensiunilor exterioare şi

este format din: corpul sau potcoava 1, nicovala 2, tija micrometrică 3, dispozitivul de blocare 4, tamburul gradat 6 şi mecanismul de limitare a forţei de măsurare 7. Pe bucşa 5 sunt trasate două scări alternativ de-o parte şi de alta a unei linii de pe generatoare. Scara de deasupra generatoarei reprezintă scara milimetrilor cu valoarea diviziunii de 1 mm, iar scara de sub generatoare reprezintă scara zecimilor cu valoarea unei diviziuni de 1 mm decalată cu 0,5 mm faţă de scara mm. Pe marginea porţiunii conice a tamburului 6 sunt trasate 50 de diviziuni, care formează scara gradată circulară. Pasul şurubului

micrometric fiind de 0,5 mm, rezultă că la o rotaţie completă a tamburului 6 şi a şurubului micrometric, acesta se deplasează axial cu 0,5 mm., de unde rezultă că valoarea unei diviziuni de

pe scara circulară a tamburului 6 este de 0,5:50=0,01 mm.

La măsurare, citirea milimetrilor şi jumătăţilor de milimetri se face pe scara longitudinală, folosind ca indici marginea tamburului 6, iar pe scara circulară se citesc fracţiunile de milimetri până la 0,01 mm, folosind ca indice linia

scării gradate longitudinale. În figura 11.9 a şi b se dau exemple de citire cu micrometrul. În figura 11.9. a, valoarea citită este 10+0,36=10,36 mm; iar în figura 11.9. b, valoarea citită este 8+0,5+0,32=8,82 mm.

Pentru a se evita erorile de măsurare ce pot apărea datorită variaţiei forţei de măsurare, se recomandă să se folosească dispozitivul de limitare a forţei de măsurare, din momentul în care tija micrometrului intră în contact cu piesa de măsurat.

Micrometrele de exterior se execută în următoarele game de dimensiuni: 0-25 mm; 25-50 mm; 50-75 mm; 75-100 mm; 100-125 mm; 125-150 mm; 150-175 mm; 175-200 mm. Valoarea diviziunii la micrometrele executate în prezent este de 0,001; 0,002

şi 0,005 mm.

5

Fig.11.18. Micrometrul de exterior.

Fig.11.20. Micrometru de interior cu fălci.

Fig.11.19. Valoarea citită cu micrometrul.

Micrometrul de interior cu fălci (fig.11.20), se foloseşte la măsurarea dimensiunilor interioare mai mari de 10 mm. Se compune din falca fixă 1, falca mobilă 2, solitară cu bucşa gradată 3, tamburul gradat 4 şi mecanismul de limitare a forţei de măsurare 5 şi se execută în două trepte de precizie, cu valoarea diviziunii de 0,01 mm. Se deosebeşte de micrometrul de exterior prin faptul că scara gradată este aşezată invers, iar suprafeţele active de măsurare au forma unor fălci cu dimensiunea de 5 mm pentru limita de măsurare de la 5 la 30 mm şi de 10 mm pentru limite de măsurare peste 30 mm.

Micrometrul de adâncime (fig.11.21), se utilizează la măsurarea dimensiunilor dintre două suprafeţe frontale şi se compune din talpa 1 (cu suprafaţa inferioară de măsurare), bucşa gradată 2, tija şurubului micrometric 3 şi mecanismul de blocare 4.

11.7. Aparate comparatoare mecanice cu cremalieră şi roţi dinţate

Comparatorul cu cadran (fig.11.22), (comparatoare cu cadran circular) sunt construite cu valoarea diviziunii de 0,01 mm. Cele mai des utilizate comparatoare sunt cele normale cu două ace

indicatoare, dintre care unul indică sutimile de mm şi celălalt milimetrii. Principiul de funcţionare al comparatorului mai sus menţionat este

redat în figura 11.23. Pe tija palpatoare 1 este executată o cremalieră, iar mişcarea ei în sus şi în jos se realizează prin intermediul pinionului 2 al roţii dinţate 3. Roata dinţată 3 angrenează pinionul 5 pe care este fixat acul indicator 7 care va indica valoarea mărimii măsurate pe cadranul 8. Roata dinţată 4 şi arcul spiral 9 au rolul de a elimina erorile datorate

jocului în angrenare. Comparatorul de interior (fig.11.24), este un dispozitiv de

control folosit în special pentru măsurarea abaterilor efective ale diametrelor alezajelor. Comparatorul 7 se fixează în carcasa 5 a dispozitivului cu ajutorul şurubului 13. Legătura dintre capul de măsurare 4 şi carcasa 11 este asigurată de prelungitorul 6. Abaterile dimensionale se transmit prin palpatorul 2, bila 8, pârghia 1 şi tija 9 la tija comparatorului. Arcul 12 creează forţa necesară de măsurare.

6

Fig.11.21. Micrometrul de adâncime.

Fig.11.22. Comparator cu cadran:1-tija palpatorului;2-cadran; 3-şurub pentru

ridicarea palpatorului.

Fig.11.23. Schema cinematică de principiu a comparatorului cu valoarea diviziunii de 0,1 mm.

Pentru mărirea domeniului de măsurare, trusa aparatului este prevăzută cu prelungitoare. Pentru centrarea capului de măsurare în alezajul de măsurat se folosesc lamelele 14 şi arcul 15.

Reglarea se face cu ajutorul uni bloc de cale sau după un calibru inel, la care se cunoaşte dimensiunea nominală. Pentru reglarea aparatului cu ajutorul blocului de

cale (fig.11.25), calele 7 sunt introduse împreună cu vârfurile 2 şi 3 în jugul 4 şi strânse cu ajutorul şuruburilor 5 şi 6. Pentru reglare, aparatul comparator 1 se roteşte în planul vârfurilor 2 şi 3 până se obţine o valoarea minimă, după care se reglează comparatorul în poziţia zero. La reglare aparatul se roteşte uşor în plan vertical până se obţine un minim şi în plan orizontal până se obţine un maxim, după care se citeşte abaterea faţă de cota de reglaj. Acest aparat mai poate fi reglat cu ajutorul calelor care pot fi introduse între ciocurile şublerului de exterior sau între nicovala şi tija micrometrului de exterior.

Pasametrul (fig.11.26), are forma unei potcoave şi este un aparat comparator care se utilizează la măsurarea dimensiunilor exterioare. El are tija mobilă 1, tija fixă 2, pârghia de transmisie 8 şi pinionul 9 prin intermediul cărora se transmite mişcarea la acul indicator 11. Arcul 10 are rolul de a înlătura jocul din angrenaj, menţinând contactul pe un singur flanc.

Aparatul mai conţine şurubul de blocare 3, tija gradată 4, bucşa 5, butonul pentru retragerea pârghiei 6 şi 11, scara gradată cu acul indicator 7, scara gradată 12, arcurile 14 şi 15. Dimensiunea de măsurat se reglează cu ajutorul calelor plan-paralele. La introducerea şi scoaterea calei de reglaj sau a piesei, în scopul micşorării uzurii suprafeţelor active ale tijelor 1 şi 2, se apasă butonul 6 pentru scoaterea tijei. În interiorul corpului pasametrului se găseşte mecanismul de poziţionare a celor doi indici de toleranţă. Pasametrele sunt construite cu domeniul de măsurare de ± 0,08 mm, pentru cele cu limită de măsurare de până la 100 mm şi ± 0,16 mm pentru cele cu limita de măsurare mai mare de 100 mm. Pasametrele au valoarea unei diviziuni de 0,002 mm sau 0,005 mm.

7

Fig.11.24. Comparatorul de interior.

Fig.11.25. Schema de reglare a comparatorului de interior.

8

Fig.11.26. Pasametrul:a) schema de principiu; b) vedere generală.

schema de principiu

a)

b))