MĂSURAREA DIMENSIUNILOR LINIARE UTILIZÂND ȘUBLERUL ȘI MICROMETRUL
Cuprins 1. Scopul lucrării .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................. ........................... .... 2 2. Considerații teoretice .......................................... ................................................................ ............................................ ...................................... ................ 2 ................................................................. ............................................. ............................................ .............................. ........ 2 2.1. Șublerele .......................................... ............................................ ...................................... ................ 5 2.2. Părțile componente ale șublerului................... șublerului ......................................... 2.3. Principiul vernierului ........................................................ ............................................................................... .......................................... ................... 6 ................................................................... ............................................. .............................. ........ 9 2.4. Măsurarea cu șublerul ............................................ 2.5. Micrometrul ............................................. ................................................................... ............................................ ........................................... ..................... 10 ............................................................... ............................................ ......................... ... 13 2.6. Măsurarea cu micrometrul ......................................... 3. Rezultate și modul de lucru ............................................ ............................................ ............................................ ......................... ... 13 lucru...................... Bibliografie ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................ ............................ ...... 14
1
MĂSURAREA DIMENSIUNILOR LINIARE UTILIZÂND ȘUBLERUL ȘI MICROMETRUL 1.
Scopul lucrării
Lucrarea urmărește familiarizarea şi formarea deprinderilor studenților cu lucrul şi mânuirea diferitelor tipuri de șublere şi micrometre. Utilizând aceste instrumente de măsură se vor verifica dimensiunile diferitelor repere puse la dispoziția studenților în cadrul laboratorului unde se va desfășura lucrarea. 2.
Considerații teoretice
2.1. Șublerele
Șublerele şi micrometrele sunt cele mai răspândite instrumente pentru măsurarea și verificarea verificarea dimensiunilor liniare. Principiul constructiv, al șublerului mecanic, este cel al vernierului. Vernierul este o scară gradată ajutătoare care serveşte pentru mărirea preciziei de gradat ă principală principală. citire a fracţiunilor de diviziuni de pe scara gradată Șublerele sunt instrumente universale simple utilizate pe scară largă în industrie, având câteva avantaje evidente: simplitatea construcției; utilizare ușoară; ușoară; dimensiuni de gabarit reduse; posibilități de măsurare măsurare multiple; preț de cost cost redus; instrumente de măsură şi control pentru determinarea Șublerele sunt instrumente determinarea dimensiunilor liniare. Acestea se pot clasifica după mai multe criterii: după destinație: șublere universale, șublere de interior-exterior, trasaj, adâncime sau de construcții speciale; după precizia de citire: citire: de 0.1, 0.05 şi 0.02 mm; după limita de măsurare (L), L=150, L=150, 200, 300, 500, 1000, 1500, 2000; Foarte des întâlnite sunt șublerele clasice cu vernier (figura 1) sau cele cu cadran gradat (figura 2), având avantajul unei construcții solide, rezistente la medii industriale ostile. Există şi şublere digitale (figura 5) la care afişajul, cu două zecimale, se face electronic. În plus acestea pot fi conectate la un computer în scopul prelucrării statistice a rezultatelor măsurării [LIV 00]. 2
Figura 1. Șubler universal cu vernier [MIT 12]
Figura 2. Șubler Șubler universal cu cadran [MIT 12]
Figura 3. 3. Șubler de adâncime [MIT 12]
3
Figura 4. 4. Șubler de trasaj [MIT 12] surare Variantele moderne ale șublerelor sunt echipate cu afișaj digital. Atât sistemul de mă măsurare cât şi afișajul digital au numeroase avantaje [LIV 00]: precizie de citire citire mai bună: 0,01 mm; mm; indicații ușor de citit, eliminândueliminându-se erorile de paralaxă prezente la celelalte șublere; valoarea măsurată este un semnal care poate fi înregistrat, stocat, transmis la distanţă, și folosit pentru analiza statistică etc. posibilitatea efectuării efectuării unor măsurări comparative comparative (relative), având având în vedere că că indicația poate fi resetată la 0, 0 , în orice poziție a cursorului. posibilitatea efectuării efectuării de măsurători î n treaptă.
4
Figura 5. Șublerul cu afișaj digital [MIT 12] 2.2. Părțile componente ale șublerului
Figura 6. Componentele unui șubler universal cu vernier[ISO 11] În figura 6 sunt indicate părțile componente ale șublerului universal, unde: 1- rigla gradată; gradată; 2- cursorul; 3,4- ciocurile pentru măsurarea dimensiunilor interioare, respectiv r espectiv interioare; 5- suprafețele de măsurare a dimensiunilor exterioare; 6- suprafețele de măsurare a dimensiunilor interioare; 7- șurubul de fixare a dispozitivului de avans fin; 8- ciocurile pentru ciocurile pentru măsurarea dimensiunilor exterioare; exterioare; 5
9- șurubul de fixare a cursorului; 10- dispozitiv de avans fin; 11- vernierul; 12- scara gradată principală; principală; la- lungimea ciocurilor pentru interior/exterior; lb- lungimea suprafețelor de măsurare a dimensiunilor interioare; lc- grosimea ciocurilor de interior/exterior. 2.3. Principiul vernierului
Vernierul este o scară gradată cu ajutorul căreia se mărește precizia de citire a fracțiunilor de diviziuni de pe p e scara gradată principală. În figură 7 este prezentat vernierul șublerului cu precizie de măsurare măsurare de 0.1mm. Acesta Acesta are o lungime lungime de 19 mm.
Figura 7. Poziția de 0 a șublerelor mecanice cu precizia de 0.1mm Vernierul prezentat în figura 8 are o lungime d e 19 mm şi permite o precizie de citire de 0.05 mm.
Figura 8. Poziția de 0 a șublerelor mecanice cu precizia de 0,05 mm
6
Figura 9. Poziția de 0 a șublerelor mecanice cu precizia de 0,02 mm Vernierul prezentat în figura 9 are o lungime de 49 de mm şi o precizie p recizie de citire de 0.02 mm. Valoarea diviziunii vernierului V d se poate determina cu relaţia [AL 11]: Unde: Vi - reprezintă distanța dintre dintre două repere consecutive de pe scara riglei, (V i = 1 mm); Nd- reprezintă numărul de diviziuni de pe vernier. De exemplu, pentru şublerul cu vernier la care V i= 1 mm și Nd = 50 diviziuni, precizia de citire este:
.
Vm), se poate stabili cu ajutorul relaţiei: Valoarea dimensiunii măsurate în mm ((V Vm=Nr*Vi+nr*Vd, unde: Nr- reprezintă numărul reperului de pe riglă, riglă , indicat de poziţia reperului zero al vernierului, care, în caz general, se află între două repere ale scării riglei ri glei (în figur a 10, Nr=24). Vi = 1 mm - reprezintă distanța dintre dintre două repere consecutive de pe scara riglei; nr - numărul de diviziuni de pe vernier pană la reperul care se află în prelungirea unui reper pe scara riglei gradate principale, (în figura 10, nr=14); Vd – precizia de citire: 0.1; 0,05; sau 0,02 mm, (în exemplul din figura 10 Vd=0.05mm). Astfel valoarea măsurată prezentată în exemplul de citire din figura 10 va fi: Vm=24*1+14*0.05=24.7mm. 7
Figura 10. Exemplu de citire În figura 11, 11, dimensiunea în milimetri este indicată de gradația zero a vernierului şi anume 40mm. Zecimile și sutimile de milimetru sunt indicate de celelalte repere de pe vernier. Astfel, unde reperul de pe vernier care este perfect aliniat (se suprapune) cu oricare dintre reperele de pe rigla gradată principală gradată principală,, se face citirea. În exemplul prezentat in figura 11, cel de-al treilea reper de pe vernier se află în prelungirea unuia de pe scara princ ipală. ipală. Dimensiunea măsurat măsurată fiind de 40.15mm. În figura 12 sunt prezentate posibilitățile de măsurare cu șublerul.
Figura 11. Exemplu de citire
8
Figura 11. 11. Posibilități ublerelor: a) măsurarea grosimii unei piese, b) Posibilități de măsurare cu ajutorul șublerelor: interior, c) măsurarea diametrului interior, d) măsurarea în trepte, e) măsurarea diametrului interior, adâncimea unui canal. 2.4. Măsurarea cu șublerul
Înainte de efectuarea măsurătorilor propriu-zise propriu-zise se va verifica: aspectul exterior al șublerului; șublerului; atunci când reperul zero de pe vernier corespunde cu reperul zero de pe scara gradată principală, principală, nu trebuie să existe fantă de lumina între suprafețele de măsurarea a dimensiunilor exterioare. Măsurarea propriupropriu-zisă [AL 11]: se deblochează atât șurubul cursorului cât şi șurubul dispozitivului de avans fin (dacă este cazul), se depărtează ciocurile de exterior aducând în contact suprafețele de măsurare ale șublerului cu piesa de măsurat (de văzut figura 11); 11); se blochează cursorul prin acționarea șurubului cursorului. se efectuează efectuează citirea conform indicaţiilor de la punctul 2.3; 2. 3; pentru a evita erorile grosolane se vor executa măsurări în secţiuni diferite.
9
2.5. Micrometrul
Micrometrele sunt instrumente standard, utilizate în industrie. Acestea sunt foarte ușor de folosit, având o precizie p recizie ridicată. Micrometrele de exterior au o precizie de 0.01 respectiv 0.001 mm. Precizia de 0,001 mm este realizată de variantele cu afișaj digital (figura 15). Micrometrele se realizează în variante constructive diverse, fiind adaptate măsurărilor exterioare, exterioare, interioare, adâncimilor şi măsurărilor speciale.
Figura 12. Părţile componente ale micrometrului de exterior [MIT 12] Valoarea diviziunii micrometrului, V d, se poate determina cu relaţia: unde: p - pasul - pasul şurubului regulă p= 0,5 mm; şurubului micrometric în mm; de regulă Nd - număr ul ul diviziunilor de pe tambur; N d = 50 diviziuni. Astfel:
.
Figura 13. Principiul de funcționare al micrometrului [MIT 12]
10
Constructiv micrometrele se bazează pe principiul transformării mișcării de rotație în mișcare de translație. În figur a 13 este prezentat principiul de funcționare al micrometrului m icrometrului prezentat în figura 12. Pentru a se efectua citirea corectă trebuie să se cunoască bine sistemul gradaţiilor de pe braţul cilindric cât şi de pe tamburul conic (Figura 14 a)). Pe braţul cilindric cilin dric se deosebesc două scări gradate, gradate, şi anume: scara milimetrilor, cu diviziuni din milimetru în milimetru mil imetru numerotate din 5 în 5 mm; scara jumătăţilor de milimetru, nenumerotată, cu diviziuni din milimetru în milimetru. Pe întreaga circumferinţă a tamburului tamburului conic sunt trasate 50 de diviziuni, la intervale egale, numerotate din 5 în 5. În figurile 14a), 15b), respectiv 15c) sunt prezentate exemple de citire cu micrometrul.
a)
Figura. 14 a), b), c). Exemple de citire cu micrometrul de exterior 0-25mm
11
Figura 15. Micrometrul cu afișaj digital [MIT 02] Micrometrele se pot clasifica în: Micrometre de exterior; Micrometre de interior (Figura 16): cu fălci, fălci, cu tija sau cu contact în 3 puncte; Micrometre de adâncime (Figura 17).
Figura 16. Micrometre de interior: a.,b. cu fălci; fălci; c. cu tija; d. cu contact în trei puncte[LIV 00].
Figura 17. 17. Micrometre de adâncime cu afișaj digital [MIT 12] 12
2.6. Măsurarea cu micrometrul
Măsurarea cu micrometrul de exterior: rotind tamburul, se deplasează axial tija şurubului micrometric până în poziţia în care piesa de măsurat se poate introduce comod între suprafeţele de măsurare ale tijei şurubului micrometric şi a nicovalei; după obţinerea contactului cu piesă, se deplasează în continuare tija, prin intermediul dispozitivului de limitare a forței; acesta asigură o forţă de strângere relativ constantă, constantă, reducând erorile datorate neuniformităţii acestei forţe; acţionând pârghia dispozitivului de fixare, se blochează tija şurubului micrometric; mi crometric; se execută citirea. 3. Rezultate și modul de lucru
Se va compara dimensiunea măsurată (efectivă) cu dimensiunile limită prescrise, trăgândutrăgându-se concluzii cu privire la precizia dimensională a elementului măsurat. Piesa se consideră bună (din punctul de vedere al dimensiunii care se măsoară), dacă dimensiunea măsurată se înscrie în limitele câmpului de toleranţă prescris. Măsurătorile se vor efectua atât cu șublere cât şi cu micrometre. micrometre . Se vor verifica toate dimensiunile indicate pe desenul din Anexa 1, iar rezultatele se vor nota în tabelul 1.1. Tabelul 1.1 Număr identificare cotă
Dimensiune a nominală [mm]
Abaterea inferioară inferioară ei, Ei
Abaterea superioară es, Es
[mm]
[mm]
Dimensiunea minimă minimă
Dimensiunea maximă
[mm]
[mm]
13
Dimensiune efectivă (măsurată) (măsurată)
Observații
Bibliografie
[AL 11]
Alexandru POTORAC, Dorel PRODAN,
DIMENSIONAL DIMENSIONAL
[ISO 11]
TOLERANŢE ŞI CONTROL
(Îndrumar de laborator) Universitatea "Ştefan cel Mare" Suceava;
International Standard, ISO 13385-1, Geometrical Product Specification (GPS)
– Dimensional measuring equipment, Part1: Callipers; Design and metrological
characteristics,
[LIV 00]
2011
Liviu Crisan, Metode Moderne de Masurare, ISBN 973-35-1840-9, Editura
Dacia [MIT 12]
http://www.mitutoyo.com.sg/documents/manuals;
[TOL 91]
Traian Itu, Liviu Crisan, Eugen Breazu, Codruta Pavel, Tolerante si Masurari
Tehnice,
aparut in hartie in 1990, C.Z.U. C.Z.U. 621.753.1/3 (076.5), publicat publicat de Atelierul Atelierul de
multiplicare al Institutului Politehnic [UL 12]
www.ultrapraezision.de;; www.ultrapraezision.de
[WEK 99] Wekkemmann, A., Gewande, B.- Koordinatenmesstechnik-Munchen, Carl Hanse, 1999.
14
