3-1

LUCRAREA 3

VERIFICAREA COMPARATORULUI CU CADRAN CU VALOAREA

DIVIZUINII DE 0.002 mm

1. Consideraţii generale.

Comparatoarele cu cadran sunt aparate de măsurat folosite la verificarea dimensiunilor prin

metoda comparării sau la stabilirea abaterilor de la formă geometrică prescrisă.

Schema cinematică a aparatului de verificat şi instalaţia de măsurare sunt prezentate in figura

1.

Fig.1

a) Schema cinematică a comparatorului cu cadran cu valoarea diviziunii de 0.002 mm; b) Schema de principiu a instalaţiei de măsurare.

2. Descrierea aparatului. Comparatorul cu cadran cu valoarea diviziunii de 0.002 mm prezintă următoarele

caracteristici:

- domeniul de măsurare ….1 mm;

- forţa de măsurare ….70….150cN;

- o rotaţie a acului indicator ….0,2 mm;

- precizia …cl.1, cl.2;

În vederea efectuării măsurătorilor, tija de palpare este acţionată cu ajutorul unei pârghii

care permite introducerea sau scoaterea corectă a piesei de controlat din sistemul de măsurare.

Pentru uşurarea efectuării controlului la un lot mare de piese, pe cadranul aparatului se pot

materializa abaterile admisibile de la dimensiunea de reglaj cu ajutorul a doi indici de

toleranţă.

Aparatul se poate regla la “zero” în orice poziţie a domeniului de măsurare datorită

posibilităţii de a se roti cadranul.

3-2

3. Condiţii tehnice.

Aparatul trebuie să îndeplinească următoarele condiţii tehnice:

- grosimea reperelor 0.15 – 0.20 mm;

- acele indicatoare să se rotească într-un plan paralel cu cel al cadranului, la o distanţă

de cel mult 0.5 mm;

- vârful acului indicator de [µm] să acopere cel puţin 0.5 şi cel mult 0.8 din lungimea

reperelor;

- tija de palpare trebuie să se mişte lin şi uniform, efectul jocului lateral asupra

indicaţiilor când tija este supusă la o forţă laterală de 400 cN trebuie să fie de cel mult

0.4 dintr-o diviziune,fig 2.

- vârful de măsurare, în mod obişnuit sferic, cu o duritate de 55 – 62 HRC;

- braţul de fixare trebuie să aibă diametru de Φ8-0.03 mm şi o lungime de minimum 19

mm;

- câmpul erorii de justeţe a indicaţiilor şi eroarea de fidelitate nu trebuie să depăşească

valorile indicate din tabelul 1.

Tabelul 1.

Valoarea

diviziunii

[mm]

Câmpul erorii de justeţe [mm] Eroarea de fidelitate [mm]

În limitele unei ture Pe întreg intervalul

măsurat

cl.1 cl.2 cl.1 cl.2 cl.1 cl.2

0.002 0.002 0.004 0.005 0.007 `0.0006 0.0012

Câmpul erorii de justeţe se determină ca diferenţa algebrică între eroarea maximă de

justeţe şi eroare minimă de justeţe, obţinute pe intervalul verificat.

3-3

4. Efectuarea verificărilor. Mod de lucru.

4.1. Verificarea forţei de măsurare.

Se va determina forţa de măsurare la începutul, mijlocul şi sfârşitul domeniului de

măsurare. Operaţia se va efectua cu o balanţă, aparatul fiind prins într-un suport cu posibilitati de

deplasare fina pe verticală, fig 3.

Poziţia iniţială corespunde începutului turei a doua din domeniul de măsurare. Rezultatele

experimentale se vor nota în tabelul 2, la rubrica forţă de măsurare şi se vor compara cu cele

prescrise (70..150 cN).

4.2.Verificarea câmpului erorii de justeţe.

Aceasta verificare se execută cu ajutorul unor cale plan-paralele de ordinul III, aparatul

fiind montat într-un suport.

Verificarea trebuie să se execute:

- pe porţiunea primelor + 10 diviziuni faţa de “zero”, diviziune în diviziune, după prima

tură;

- din 10 în 10 diviziuni pe o tură;

- din tură în tură pe întreg intervalul de măsurare.

Rezultatele experimentale se vor nota în tabelul 2.

Pentru efectuarea verificărilor, pe măsuţa suportului se aşează succesiv cale plan – paralele

corespunzătoare intervalelor de măsurare stabilite. Comparatorul cu cadran, suportul şi calele plan

– paralele utilizate la verificare trebuie menţinute la temperatura de lucru (20o

+ 2o C), minim 8

ore.

Abaterile la justeţea indicatiilor se determină prin diferenţa dintre indicaţiile

comparatorului şi mărimile semnalelor de intrare realizate cu ajutorul calelor plan – paralele,

astfel:

εi = ci - di ;

unde:

ci - reprezintă citirea la aparat, valoarea falsă;

di - reprezintă semnalul de intrare, realizat cu ajutorul calelor plan-paralele, valoarea

adevărată.

Citirile la aparat se vor efectua apreciindu-se zecimile de diviziunii.

3-4

Se va studia de asemenea variaţia erorii de indicaţie (pe întreg intervalul de măsurare ) în

jurul punctelor A şi B, de maxim, respectiv de minim, stabilindu-se trepte mai mici de verificare

(de exemplu din 20 in 20 μm), figura 4.. Determinarile se vor efectua in trepte la dreapta si la

stanga punctelor A si B, tabelul 2. Dacă se vor obţine erori mai mari decât cele corespunzătoare

punctelor A şi B, se va ţine seama la calculul erorii de justeţe.

Rezultatele verificărilor se vor compara cu cele recomandate în tabelul 1. În final, se va

trasa o diagramă a variaţiei erorii de indicaţie pe întreg intervalul de măsurare (la dus şi la întors).

Verificarea fidelităţii indicaţiilor se va efectua în doua puncte ale domeniului de măsurare,

la începutul şi la mijloc.

Pentru aceasta se ridică tija de palpare deasupra calei, lăsând-o apoi să cadă la loc. Se

repetă aceasta operaţie de 10 ori. Rezultatele se notează în tabelul 2.

Diferenta maxima dintre indicatiile obtinute nu trebuie sa depaseasca valorile recomandate

in tabelul 1 (corespunzatoare claselor de precizie).

În această situaţie se mai poate calcula abaterea medie pătratică, s.

Pe baza rezultatelor experimentale obţinute se stabileşte în final clasa de precizie a

aparatului verificat.

Observaţie:

În aceasta lucrare se foloseşte un alt tip de aparat care are un şurub micrometric ce

deplasează o tijă ce face legătura cu comparatorul.

Metoda utilizată este de a verifica comparatorul prin intermediul acelui şurub micrometric.

Primul pas este să reglăm comparatorul şi şurubul micrometric la poziţia de “0”, apoi se

deplasează acul indicator cu două ture astfel că acul indicator excentric să indice două ture, se

fixează la zero şi comparatorul şi şurubul.

După aceea se ia cate o valoare din tabel şi se verifica. La verificare se roteşte şurubul

micrometric la valoarea dorită şi se observa indicaţia comparatorului, dacă acul indicator centric

depăşeşte acea valoare, atunci va trebui sa estimăm acea depăşire.

3-5

Estimarea se efectuează în felul următor, se aduce acul indicator centric în poziţia de “0”, se

roteşte şurubul micrometric astfel încât indicaţia aparatului să nu depăşească valoarea dorită şi se

citeşte pe gradaţia tamburului cu câte diviziuni sa depăşit acea valoare. Apoi numărul diviziunilor

se înmulţeşte cu valoare diviziuni şi se trece în tabel luând în considerare semnul abaterii.

Semnul abaterii depinde dacă acul indicatorului la prima măsurare depăşeşte sau nu

valoarea, dacă depăşeşte se ia cu “+” iar dacă este în urmă se ia cu “-“.

3-6

tabelul 2

27.10.2005 Umiditatea =66.5 T = 17.8o C

Pe porţiunea + 0.002

după I tură

cl I 1μm

cl II 2μm

Pe tura de lucru Pe întreg intervalul Fidelitatea

Forţa de

măsurare

70<F<150 cN

observ

atii

Eroarea tolerată:cl I 5μm, cl II 7μm

Eroarea tolerată

cl I 2μm

cl II 4μm

Dus Intors Eroarea tolerată:

cl I 0.6μm

cl II1.2μm

di

[mm]

ci

[μm]

εi

[μm]

di

[mm]

ci

[μm]

εi

[μm]

di

[mm]

ci

[μm]

εi

[μm]

ci

[μm]

εi

[μm]

Poz In

pct

In

pct

Zona

verif

F in

cN

0,020 0 0 1 0 0 0

0,018 0,020 0,1 2 0 0 0,5

0,016 0,040 0,2 3 0 0 1

0,014 0,060 0,3 4 0 0

0,012 0,080 0,4 5 0 0

0,010 0,100 0,5 6 0 0

0,008 0,120 0,6 7 0 0

0,006 0,140 0,7 8 0 0

0,004 0,160 0,8 9 0 0

0,002 0,180 0,9 10 0 0

0 0,200 1

0,002 Nr,

date

ci di εi Nr,

date

ci di εi

0,004 5 5

0,006 4 4

0,008 3 3

0,010 2 2

0,012 1 1

0,014 0 dA 0 dB

0,016 1 1

0,018 2 2

0,20 3 3

4 4

5 5

3-7

Mijloace de masurare cu mecanisme cu roti dintate

La aceasta categorie de aparate transformarea deplasarii lineare a palpatorului intr-o deplasare

unghiulara se realizeaza prin intermediul unui angrenaj pinion-cremaliera, iar amplificarea acesteaia se

face cu ajutorul unui mecanism cu roti dintate, in una sau doua trepte. In aceasta categorie de mijloace

de masurare se incadreaza comparatorul si sublerul cu cadran.

1. Comparatoarele se executa, uzual, in doua variante constructive, dupa diametrul cadranului Φ60,

respectiv Φ40(42) cu valoarea diviziunii 10(5)μm. Domeniul de masurare pentru comparatorul Φ60

este, uzual, 10 mm, iar la varianta cu cursa lunga 25,30,35 mm. Pentru comparatorul Φ40 (42)

domeniul de masurare este, obisnuit, 3(5)mm.

In figura 4.13 a, se prezinta schema cinematica a comparatorului Φ60, iar in figura 4.13 b, a

comparatorului Φ40(42).

In primul caz amplificarea miscarii de rotatie a pinionului 2 se realizeaza intr-o singura treapta, prin

angrenajul 2`-3, cu roata 3 fiind solidarizat acul indicator.

Urmarind schema cinematica din figura 4.13 a, pornind de la deplasarea xi a palpatorului 1, se pot scrie

relatiile evidente:

xi=r2*φ2

r`2*φ2=r3*φ3=r3*φc

3-8

Desen de ansamblu a standului de lucru

3-9

in care, cu r s-au notat razele cercurilor de rostogolire (divizare) ale rotilor dintate cu numerele

corespunzatoare, iar cu φ[rad] unghiurile de rotatie aferente acestora.

Deviatia unghiulara finala a rotii 3 reprezinta chiar unghiul la elementul de redare (indicare) a

informatiei φe.

Din relatia anterioara rezulta:

din care se poate determina relatia de dependenta intre deplasarea varfului acului indicator in raport cu

scara gradata –xe si deplasarea palpatorului –xi, sub forma:

care reprezinta caracteristica statica (liniara) a comparatorului Φ60.

La constructiile uzuale (STAS 4293), parametrii din expresia de mai sus au valorile:

In aceste conditii sensibilitatea (factorul de amplificare) S are valoarea:

Cu lungimea scarii gradate circulare si admitand 100 diviziuni pe

cadran, rezulta distanta dintre doua diviziuni consecutive (lungimea diviziunii) de 1,57 mm.

In acest caz valoarea diviziunii este de 0,01mm=0,1μm.

Intrucat domeniul de masurare este de 10 mm (sau mai mare) este necesara o a doua scara gradata(cea

grosiera) care indica milimetrii (numarul de ture pe scara fina – a sutimilor de mm). Indicatorul de ture

este solidar cu roata 4 care preia miscarea, prin reductie, de la pinionul central 3. La unele constructii

scara grosiera poate fi concentrica cu cea fina, caz in care se mai introduce un angrenaj cu raport de

transmitere unitar.

Anularea (reducerea) histerezei mecanice cauzata de jocurile din cuplele cinematice, in principal a

jocurilor de flanc ale angrenajelor, se realizeaza prin consumarea unisens a acestora prin intermediul

arcului de torsiune aT (obisnuit un arc spiral) montat intre axa rotii 4 si elementul fix.

Forta de palpare se realizeaza prin intermediul arcului elicoidal de tractiune a si are valoarea Fp=1-2N

cu o variatie admisibila de (0,1-0,2)Fp, in domeniul de masurare.

Pentru comoditatea efectuarii unor masurari comparative se asigura punerea la „0” a comparatorului

prin rotirea scarii fine (a sutimilor).

Pentru comparatorul Φ40(42), urmarind schema cinematica din figura 4.13b, se pot scrie relatiile

evidente:

de unde rezulta unghiul de deviatie:

3-10

si deplasarea xe a varfului acului indicator fata de scara gradata:

adica caracteristica statica (liniara) a comparatorului Φ40(42).

La constructiile uzuale, parametrii din expresia de mai sus au valorile:

rezultand, din ecuatia de mai sus, sensibilitate (factorul de amplificare):

Cu dispunerea reperelor pe un cerc de raza 17,9 mm, rezulta o lungime a scarii gradate

Ls=2π*17,9=112,5mm, adik doua rotatii ale acului indicator la o deplasare a palpatorului de 1 mm

(0,5mm/tura).

In aceste conditii scara gradata poate avea 100 de diviziuni spatiale la 1,125 mm si valoarea diviziunii

sau 50 de diviziuni spatiale la 2,25 mm si valoarea diviziunii .

Si in acest caz se utilizeaza indicatorul de ture ( pentru fiecare ½ mm) solidar cu roata dintata 5.

Consumarea unisens a jocurilor din cuplele cinematice se realizeaza cu ajutorul arcului de torsiune aT.

Forta de palpare este si in acest caz 1-2N.

3-11