METROLOGIE pracovní sešit

Transkript

1 Název projektu: Sbližování teorie s praxí Datum zahájení projektu: Datum ukončení projektu: Obor: SM, MS Ročník: 1; 2; 3; 4 Zpracovali: Ing. Helena Jagošová, p. Lubomír Petrla Modul: METROLOGIE pracovní sešit 1

2 OBSAH 1. ŘÍZENÍ JAKOSTI VE STROJÍRENSKÉ VÝROBĚ A URČOVÁNÍ NEJISTOT MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A ZÁVITŮ KALIBRACE MĚŘIDEL MODERNÍ TRENDY VE STROJÍRENSKÉ METROLOGII

3 1. ŘÍZENÍ JAKOSTI VE STROJÍRENSKÉ VÝROBĚ A URČOVÁNÍ NEJISTOT VSTUPNÍ TEST Téma management řízení jakosti (písemka) Objasněte pojem management jakosti a popište důvody jeho zavádění do výroby Vypište základní principy managementu jakosti Napište význam zavedení managementu jakosti podle ISO 9001 Téma chyby a nejistoty (test) Měřením získáme: Správnou hodnotu veličiny Hodnotu veličiny s chybou Nesprávnou hodnotu veličiny 2) Nejistota je: Výsledek Velikost naměřené veličiny Parametr připojený k výsledku Nejistoty jsou: Typu A, B, C Typu A, hrubé, relativní Typu A, průměrná, nahodilá 4) Chyby jsou: Velké, malé, nahodilé Systematické, absolutní, nahodilé Malé, hrubé, nahodilé 5) Pro efektivní je nejlépe veličinu měřit: Pětkrát Desetkrát Patnáctkrát 6) přepočet nejistot se používá pro zajištění: 95% pravděpodobnosti výsledku 62,8% pravděpodobnosti výsledku 100% pravděpodobnosti výsledku 3

4 7) Standardní nejistoty typu A odpovídají: Nahodilé chybě pro jednotlivá Hrubé chybě Systematické chybě 8) Nejistoty typu B ovlivňuje: Nahodilá a systematická chyba Hrubá a relativní chyba Různé zdroje nejistot 9) maximální dovolenou chybu měřidla zjistíme: Výpočtem nejistoty Z normy nebo údajů výrobce měřidla Opakovaným m 10) výsledek : Zaokrouhlíme na dvě desetinná místa Zapíšeme společně s nejistotou Vznikne připočtením nejistoty k aritmetickému průměru 4

5 PRAKTICKÁ ČÁST ÚLOHA MĚŘENÍ (NÁZEV) (zpráva z č. ) : URČOVÁNÍ NEJISTOTY MĚŘENÍ PŘI MĚŘENÍ DÉLEK Vnější podmínky Místo Datum školní laboratoř Použitá měřidla a pomůcky Jméno a příjmení žáka / třída Jméno vyučujícího Teplota v učebně 20 C Druh měřidla posuvka Rozsah Přesnost dle daného měřidla a citlivost Název školy: SOŠT Uherské Hradiště Hodnocení práce Zadání práce: Proveďte kontrolu délky zadané součásti a určete nejistotu proveďte stručný popis (měřicí metodu, narýsujte měřenou součást, postup ), proveďte zpracování výsledků (matematické či grafické zpracování), a výsledky vyhodnoťte 5

6 VYPRACOVÁNÍ Popis použité metody posuvným měřítkem V určitém rozsahu lze s nimi měřit vnitřní i vnější délky. Jejich měřící plochy jsou rovinné a rovnoběžné, na hlavním pevném měřítku má hlavní milimetrovou a palcovou stupnici. Na pomocném posuvném měřítku má nonius. Přesnost je určen noniovým dělením, je to poměr velikosti jednoho dílku hlavního měřítka, k celkovému počtu dílků noniové stupnice. Při se nejprve odečte velikost v celých mm k počátku nuly nonia, dále se zjistí, který dílek nonia se kryje s dílkem na hlavní stupnici, ten pak udává zbývající desetinnou část měřeného rozměru. Měření Měřidlo: posuvka Měřená hodnota: Číslo Naměřená hodnota x i 1 76,5 délka 76,6mm Aritmetický průměr x Odchylka průměru x i x od Čtverec odchylky x 2 i x -0,08 0, ,6 0,02 0, ,55 76,58-0,03 0, ,6 0,02 0, ,65 0,07 0,0049 n=5 Součet odchylek Součet čtverců odchylek 0 0,013 6

7 a) nejistota typu A U A n 1 n x i x 2 0,013 n k A pro 5 je 1,4 0,02595 UAk ka * sx 1,4 * 0, , b) nejistota typu B dovolená chyby měřidla Z pro posuvku o přesnosti 0,05mm měřícím rozsahu 0 až 200 mm je ± 0,07mm (viz norma ČSN UB z 3 0,07 3 0,04861 c) nejistota typu C Uc 2 UA 2 UB 2 0, , , k volíme 2 (zaručuje interval spolehlivosti přibližně 95 %). U k * Uc 2 * 0, , VÝSLEDEK MĚŘENÍ Naměřená hodnota celkové délky součásti je L = (76,58 ± 0,09) mm SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ Šulc J. a kol. : Technologická a strojnická, SNTL 1980 Bumbálek L. a kol. : Kontrola a, INFORMATORIUM

8 2. MĚŘENÍ DÉLEK, ÚHLŮ A ZÁVITŮ Praktické délkových rozměrů posuvným měřítkem Úkolem je naučit se měřit posuvným měřítkem, znát jeho hlavní části a umět určit přesnost, tj. nejmenší část milimetru změřitelnou daným posuvným měřítkem. Umět odečítat naměřené hodnoty a procvičit na cvičných součástech. Pomůcky: posuvná měřítka s rozdílnou přesností, cvičné součástky, tužka. Popis posuvného měřítka Doplňte názvy hlavních částí posuvného měřítka podle obrázku Popište jednotlivé přesnosti posuvek (nonia) Protokol o posuvným měřítkem: 8

9 ÚLOHA MĚŘENÍ : MĚŘENÍ ROZMĚRŮ S POSUVNÝM MĚŘÍTKEM Místo Vnější podmínky Datum Teplota v učebně Použitá měřidla a pomůcky Druh měřidla Rozsah a citlivost Výrobní číslo Jméno a příjmení žáka / třída Jméno vyučujícího Název školy: SOŠ technická Uherské Hradiště Hodnocení práce Zadání práce: 1. Proveďte zadané součásti posuvným měřítkem pěti mi, výsledky naměřených hodnot sestavte do tabulky a proveďte výpočet aritmetického průměru. Měřte celkem čtyři rozměry největší délku a šířku (průměr), k tomu si vyberte dva další rozměry. Všechny měřené rozměry vyznačte v náčrtu součásti. 2. Vyjmenujte hlavní části posuvného měřítka, popište, jak se pozná přesnost měřítka. 3. Zadanou součást načrtněte, okótujte a zvolte tolerance tak, aby součást byla vyrobená správně. Poznámka: - proveďte stručný popis (měřicí metodu, potřebné nákresy, postup ), - proveďte zpracování výsledků do tabulky - použijte potřebnou literaturu, kterou uveďte do zprávy. 9

10 Měřená součást Datum Náčrt součásti s okótováním Rozměr Pořadí Aritmetický průměr 10

11 Vzorec na výpočet aritmetického průměru: ȳ. aritmetický průměr n. počet yi. naměřené hodnoty Praktické délkových rozměrů třmenovým mikrometrem Úkolem je naučit se měřit s mikrometrem, znát jeho hlavní části a umět určit přesnost, tj. nejmenší část milimetru změřitelnou daným posuvným měřítkem. Umět odečítat naměřené hodnoty a procvičit na cvičných součástech. Pomůcky: třmenové mikrometry různých rozsahů klasické i digitální, cvičné součástky, tužka. Popis mikrometru: Doplňte názvy hlavních částí mikrometru podle obrázku, určete měřený rozměr na stupnici ve spodní části obrázku

12 Protokol o třmenovým mikrometrem: ÚLOHA MĚŘENÍ : MĚŘENÍ ROZMĚRŮ TŘMENOVÝM MIKROMETREM Vnější podmínky Použitá měřidla a pomůcky Jméno a příjmení žáka / třída Jméno vyučujícího Místo Datum Teplota v učebně Druh měřidla Rozsah a citlivost Výrobní číslo Název školy: SOŠ technická Uherské Hradiště Hodnocení práce Zadání práce: 1. Proveďte zadané součásti klasickým třmenovým mikrometrem pěti mi, výsledky naměřených hodnot sestavte do tabulky a proveďte výpočet aritmetického průměru. Měřte celkem čtyři rozměry největší délku a šířku (průměr), k tomu si vyberte dva další rozměry. Všechny měřené rozměry vyznačte v náčrtu součásti. 2. Vyjmenujte hlavní části mikrometru a vysvětlete, proč se používají jen omezené rozsahy rozměrů po 25mm. 3. Pro porovnání proveďte stejných rozměrů i digitálním třmenovým mikrometrem a posuvným měřítkem. Srovnejte výsledky měřených hodnot získaných m posuvným měřítkem a mikrometrem. Poznámka: - proveďte stručný popis (měřicí metodu, potřebné nákresy, postup ), - proveďte zpracování výsledků do tabulky - použijte potřebnou literaturu, kterou uveďte do zprávy. 12

13 Měřená součást Datum Náčrt součásti s okótováním Rozměr Pořadí Aritmetický průměr 13

14 Vzorec na výpočet aritmetického průměru: ȳ. aritmetický průměr n. počet yi. naměřené hodnoty Praktické úhlů pomocí univerzálních a jednoduchých dílenských úhloměrů Úkolem je naučit se měřit s měřidly určenými pro úhlů, znát jejich hlavní části a umět určit přesnost, tj. nejmenší část změřitelnou daným měřidlem. Umět odečítat naměřené hodnoty a procvičit na cvičných součástech. Pomůcky: univerzální úhloměr, jednoduchý úhloměr, cvičné součástky, tužka. Popis univerzálního úhloměru: Doplňte názvy hlavních částí úhloměru podle obrázku, určete měřený úhel na stupnici ve spodní části obrázku. 14

15 Zadání: Na součástce změřte zadaný úhel pomocí univerzálního úhloměru i obloukového úhloměru. Porovnejte naměřené hodnoty. měřený úhel pořadí průměrná (měřidlo) hodnota α (univerzální) α (obloukový) β (univerzální) β (obloukový) Praktické úhlů pomocí sinusového pravítka Úkolem je naučit se měřit úhly sinusovým pravítkem, znát jeho hlavní části a umět vypočítat ze vzorce příslušný úhel. Pomůcky: sinusové pravítko, cvičné součástky, kalkulačka, tabulky. Popis sinusového pravítka: Doplňte názvy hlavních částí pravítka α.. L.. Výška základních měrek Vypočítaný úhel α Vypočítaný sklon H.. 15

16 Napište vzorec pro výpočet úhlu na součásti a vypočítejte hodnotu úhlu, když máte zadáno: H = 28,5mm L = 100mm 16

17 Protokol o sinusovým pravítkem: ÚLOHA MĚŘENÍ : MĚŘENÍ ÚHLŮ SINUSOVÝM PRAVÍTKEM Vnější podmínky Použitá měřidla a pomůcky Jméno a příjmení žáka / třída Jméno vyučujícího Místo Datum Teplota v učebně Druh měřidla Rozsah a citlivost Výrobní číslo Název školy: SOŠ technická Uherské Hradiště Hodnocení práce Zadání práce: Stanovte úhel α zadané součástky na sinusovém pravítku a určete příslušný úkos odpovídající úhlu α. Úkos vyjádřete poměrem 1:x. Postup : Nachystáme si sinusové pravítko, které podkládáme z jedné strany pomocným tělísky s různou výškou h. Po podložení zjistíme zda-li je rovina rovná a vpočteme úhel. Po vypočtení úhlu zjistíme úkos. Poznámka: - proveďte stručný popis (měřicí metodu, potřebné nákresy, postup ), - proveďte zpracování výsledků do tabulky - použijte potřebnou literaturu, kterou uveďte do zprávy. 17

18 MĚŘENÍ ZÁVITŮ ÚLOHA MĚŘENÍ : MĚŘENÍ ZÁVITŮ RŮZNÝMI MĚŘIDLY Vnější podmínky Použitá měřidla a pomůcky Jméno a příjmení žáka / třída Jméno vyučujícího Místo Datum Teplota v učebně Druh měřidla Rozsah a citlivost Výrobní číslo Název školy: SOŠ technická Uherské Hradiště Hodnocení práce Zadání práce: Zkontrolujte stejný závit na součásti pomocí kalibrů, mikrometru i třídrátkovou metodou. Zjištěné hodnoty porovnejte a proveďte zápis získaných poznatků do protokolu. Postup : Pro bude vybrán vnější metrický závit se známým rozměrem i stoupáním. Nejprve správnost či nesprávnost rozměrů ověřte třmenovými kalibry a kalibračními kroužky. Poté použijte třídrátkovou metodu a spočítejte střední průměr závitu. Porovnejte tuto hodnotu s hodnotou ve strojnických tabulkách. Poznámka: - proveďte stručný popis (měřicí metodu, potřebné nákresy, postup ), - proveďte zpracování výsledků do tabulky - použijte potřebnou literaturu, kterou uveďte do zprávy. 18

19 Praktické závitů Úkolem je naučit se měřit závity všemi dostupnými měřidly a umět zvolit vhodný způsob podle zadaných parametrů Pomůcky: třmenový kalibr, kalibrační kroužky, třídrátková sada, mikrometr na závity, cvičné součástky, kalkulačka, tabulky. Měřená součást Datum Náčrt součásti s okótování Měřená (kontrolovaná) hodnota Použité měřidlo shoda s výkresem opravitelná chyba naměřená (vypočítaná) hodnota Třmenový kalibr ANO/NE ANO/NE Kalibrační kroužky ANO/NE ANO/NE Mikrometr na závity XXXXX XXXXX Třídrátková metoda XXXXX XXXXX XXXXX XXXXX 19

20 Protokol o závitů: Pozn. do naměřené hodnoty u mikrometru a u třídrátkové metody vypočítaný nebo změřený střední průměr závitu. Kolonky označené XXXXX se nevyplňují, u volby ANO/NE škrtněte nesprávnou možnost. O výpočtech i postupech vypracujte podrobný protokol, nezapomínejte na jednotky. SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ SOUKUP, J. Technická. Praha: MM publishing, s.r.o, s. ISBN: DILLINGER, J. Moderní strojírenství pro školu i praxi. Brno: CENTA, spol.s.r.o., s. ISBN VDOLEČEK, F. Technická. Brno: VUT v Brně, FSI, s. KOLEKTIV AUTORŮ. Metrologie v kostce. Praha: Sdělovací technika, s. ISBN SLÁDEK, Z., VDOLEČEK,F.: Technická. Skriptum VUT. Brno, Nakladatelství VUT Brno, s. ISBN

21 3. KALIBRACE MĚŘIDEL VSTUPNÍ TEST Téma Kalibrace měřidel (test) Při kalibraci se měřidla : Konzervují a natírají Porovnávají s měřidlem návazným Leští a lapují 2) Platí následující návaznost měřidel: Státní etalon, referenční etalon Státní etalon, pracovní etalon Státní etalon, měřící zařízení Součástí kalibrace je: Kalibrační list a kalibrační postup Kalibrační list a kalibrační náhled Kalibrační list a kalibrační chyba 4) Kalibrační konfirmace je: Postup kalibrace vedoucí k opravě nebo vyřazení měřidla Provádění kalibrace podle norem a návazných předpisů Činnost pro zajištění toho, aby měřící vybavení bylo ve shodě s požadavky na jeho zamýšlené použití 5) Dílenská kalibrace posuvky spočívá v : Očištění a uložení posuvky do pouzdra Kontrolu rovinnosti měřidel na průsvit Kontrolou rovinnosti mikrometrem 6) Dílenská kalibrace mikrometru spočívá v: Otáčení řehtačky a utahování mikrometrického šroubu Krytí nuly bubínku s nulou hlavní stupnice Kontrolou rovinnosti posuvkou 21

22 PRAKTICKÁ ČÁST ÚLOHA MĚŘENÍ (NÁZEV) (zpráva z č. ) : KALIBRACE MĚŘIDEL KONTROLA POSUVKY Vnější podmínky Použitá měřidla a pomůcky Jméno a příjmení žáka / třída Jméno vyučujícího Místo Datum Teplota v učebně Druh měřidla Rozsah a citlivost školní laboratoř POSUVKA Název školy: SOŠT Uherské Hradiště Hodnocení práce Zadání práce: S pomocí příslušného kalibračního postupu proveďte kalibraci posuvného měřítka: proveďte vzhledovou kontrolu měřidla, proveďte funkční kontrolu posuvného měřítka, proveďte kontrolní metrologických parametrů posuvného měřítka. proveďte stručný popis (měřicí metodu, narýsujte měřenou součást, postup měřen proveďte zpracování výsledků (matematické či grafické zpracování) a výsledky vyhodnoťte 22

23 VYPRACOVÁNÍ Postup: 1) Vzhledová kontrola čitelnost stupnice v celém rozsahu (čárky i číslice), čárky přímé a stejné šířky 2) Funkční kontrola plynulý pohyb posuvné části s minimální vůlí v celém rozsahu kontrola aretace - při aretaci nesmí dojít k pohybu na stupnici 3) Měření metrologických parametrů příprava - očištění doteků od nečistot rovnoběžnosti měřících ploch - vnější plochy kontrolujeme průsvitem stiskem ramen k sobě, nebo příp. použitím koncových měrek, po zatažení ustavujícího ústrojí nesmí dojít ke změně rozměru přímosti měřicích ploch - prováíìme pomocí noúhlého pravítka, úchylka nesmí překročit hodnotu 0.01/ 100 mm Největší dovolené chyby rovnoběžnosti a přímosti posuvky: celková chyba posuvky - zjišťujeme pomocí koncových měrek v místech měřícího rozsahu, uvedených v závislosti na horní mezi měřícího rozsahu kontrola osazených konců hlavních ramen posuvky - pomocí mikrometru nebo passametru při stisknutí obou ramen, musí ležet v rozmezì 0 až mm kontrola hloubkoměru - je prováděna pomocí dvou koncových měrek téže jmenovité hodnoty na příměrné desce, přičemž mezní dovolená chyba je stejná j jako celková chyba posuvky 23

24 ÚLOHA MĚŘENÍ (NÁZEV) (zpráva z č. ) : KALIBRACE MĚŘIDEL KONTROLA MIKROMETRU Vnější podmínky Použitá měřidla a pomůcky Jméno a příjmení žáka / třída Jméno vyučujícího Místo Datum Teplota v učebně Druh měřidla Rozsah a citlivost školní laboratoř MIKROMETR Název školy: SOŠT Uherské Hradiště Hodnocení práce Zadání práce: S pomocí příslušného kalibračního postupu proveďte kalibraci posuvného měřítka: proveďte vzhledovou kontrolu měřidla, proveďte funkční kontrolu posuvného měřítka, proveďte kontrolní metrologických parametrů mikrometru proveďte stručný popis proveďte zpracování výsledků (matematické či grafické zpracování) a výsledky vyhodnoťte 24

25 VYPRACOVÁNÍ Postup: Metoda : 1) Vzhledová kontrola čitelnost stupnice v celém rozsahu (čárky i číslice) 2) Funkční kontrola chod mikrometrického šroubu kontrola bubínku mikrometru kontrola zajištění mikrometrického vřetene kontrola zařízení k vymezení stálé měří síly 3) Měření metrologických parametrů příprava - očištění doteků od nečistot rovinnosti měřících ploch - rovinnou skleněnou měrkou, hodnotí se počet interferenčních proužků téže barvy, příp. u používaných mikrometrů pomocí nožového pravítka průsvitem, počet interferenčních proužků téže barvy by měl být menší než čtyři, tzn. úchylka rovinnosti musí být menší než 1 µm rovnoběžnosti měřících ploch - pomocí sady čtyř planparalelních skleněných měrek (rozměry: ; ; ; mm ), měrky postupně vkládáme mezi doteky a odečítáme počty proužků na pevném a pohyblivém dotyku, součtová hodnota na obou dotecích nesmí přesáhnout stanovený počet proužků (pro mikrometr s měřicím rozsahem do 50 mm by měl být celkový počet proužků menší než osm), hodnoty zapíšeme do tabulky kontrola měřící síly - síla mezi měřícími plochami musí být v rozmezí 5 až 15 N zjištění chyby nastavovacích měrek kontrola nulového nastavení - provede se kontrola a následné seřízení kontrola úchylky chodu mikrometrického šroubu - provádí se pomocí koncových měrek na několika místech rozložených v celém měřicím rozsahu (mikrometr se stoupáním 0.5 mm má doporučeny tyto rozměry: 2.5; 5.1; 7.7; 10.3; 12.9; 15.0; 17.6; 20.2; 22.8 a 25 mm ), úchylka chodu mikrometrického šroubu nesmí překročit 3 µm - bereme rozdíl mezi maximální a minimální hodnotou, zjištěné hodnoty úchylek zapíšeme do tabulky Výsledky měřenì: Kontrola rovnoběžnosti měřících doteků 25

26 Úchylky chodu mikrometrického šroubu SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ Bumbálek L. a kol. : Kontrola a, INFORMATORIUM

27 4. MODERNÍ TRENDY VE STROJÍRENSKÉ METROLOGII Měření na souřadnicových měřicích strojích Při na SMS se získávají potřebné parametry nepřímo z naměřených pravoúhlých (polárních, popř. válcových) souřadnic v rovině nebo prostoru s využitím analytické geometrie. Prvním krokem je vždy sestavení plánu průběhu, ve kterém musí být zahrnuta i dokumentace, přípravky upnutí na stole stroje atd. Plán obsahuje tzv. strategii, z kterého musí být jasné požadavky na přesnost výsledků a hledá se optimální postup k jeho dosažení. 27

28 PRAKTICKÁ ČÁST Měření bude provedeno laboratoři spolupracujícího sociálního partnera nebo partnerské školy ( např. HiTech laboratoř SPŠaOA Uherský Brod) ÚLOHA MĚŘENÍ : MĚŘENÍ ROZMĚRŮ NA LASEROVÉM SOUŘADNICOVÉM PŘÍSTROJI Místo Vnější podmínky Datum Teplota v učebně Použitá měřidla a pomůcky Druh měřidla Rozsah a citlivost Výrobní číslo Jméno a příjmení žáka / třída Jméno vyučujícího Název školy: SOŠ technická Uherské Hradiště Hodnocení práce Zadání práce: 1. Proveďte zadané součásti 3. Zadanou součást načrtněte, okótujte Poznámka: - proveďte stručný popis (měřicí metodu, potřebné nákresy, postup ), - proveďte zpracování výsledků do tabulky - použijte potřebnou literaturu, kterou uveďte do zprávy. 28