Metrologia wielkości geometrycznych [jakubiec władysław, malinowski jan] (Wydawnictwo Naukowe PWN)

Tytuł Metrologia wielkości geometrycznych Autorzy Stanisław Adamczak, Włodzimierz Makieła Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-19815-2 Rok wydania 2018 Warszawa Wydanie 5 liczba stron 522 Format pdf Spis treści Przedmowa 13 1. Wiadomości ogólne 17 1.1. Metrologia i jej podział 17 1.2. Metrologia wielkości geometrycznych, jej przedmiot i zadania 20 1.3. Jednostka miary długości 21 1.4. Jednostka miary kąta płaskiego 27 1.5. Matematyka w metrologii wielkości geometrycznych 28 1.5.1. Części rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej 28 1.5.2. Elementy analizy regresji i teorii aproksymacji 41 1.5.3. Części geometrii analitycznej 47 1.6. Podstawy cyfrowej techniki pomiarowej 50 Literatura 50 2. Błędy pomiarów 52 2.1. Jakościowa i ilościowa definicja błędu pomiaru 52 2.2. Błędy systematyczne 54 2.2.1. Likwidacja źródła błędu systematycznego 55 2.2.2. Kompensacja błędów systematycznych 66 2.2.3. Korekcja błędu systematycznego polegająca na doświadczalnym wyznaczeniu poprawki przez zmianę przyczyny błędu 66 2.2.4. Korekcja błędu systematycznego polegająca na obliczeniu poprawki na podstawie wartości wielkości wpływających 66 2.2.5. Błędy systematyczne w pomiarach metodą pośrednią 67 2.2.6. Błędy obserwacji 67 2.3. Błędy przypadkowe 72 2.3.1. Błędy przypadkowe w pomiarach pośrednich równej staranności 73 2.4. Wyznaczanie niepewności pomiaru 74 2.4.1. Wyznaczanie niepewności pomiaru wg zaleceń ISO 78 2.4.2. Złożona niepewność charakterystyczna 81 2.4.3. Niepewność rozszerzona 81 2.5. Błędy nadmierne 93 2.6. Opracowanie wyniku pomiaru 93 Literatura 93 3. Klasyfikacja i cechy metrologiczne przyrządów pomiarowych i wzorców miar 95 3.1. Klasyfikacja przyrządów pomiarowych i wzorców miar 95 3.2. Najważniejsze parametry i charakterystyki przyrządów pomiarowych 97 Literatura 101 4. Wzorce długości i kąta 102 4.1. Klasyfikacja wzorców miar długości 102 4.2. Wzorce kreskowe i końcowo-kreskowe 103 4.2.1. Noniusz 103 4.2.2. Mikroskop odczytowy ze spiralą Archimedesa 105 4.2.3. Układ odczytowy z urządzeniem projekcyjnym i czujnikiem fotooptycznym 106 4.2.4. Mikroskop odczytowy pryzmatyczny 107 4.3. Inkrementalne układy pomiarowe długości 108 4.3.1. Układy pomiarowe optoelektroniczne 109 4.3.2. Układy pomiarowe magnetyczne, induktosynowe i pojemnościowe 118 4.3.3. Interpolatory 119 4.4. Układy bezwzględne 122 4.4.1. Kodowe układy pomiarowe 122 4.4.2. Układy bezwzględne z siatkami inkrementalnymi 123 4.4.3. Układy bezwzględne ze ścieżką z siatką inkrementalną i ścieżką z kodem losowym (random code) firmy Heidenhain 124 4.5. Wzorce końcowe 124 4.5.1. Płytki wzorcowe 124 4.5.2. Wałeczki pomiarowe 128 4.5.3. Kulki pomiarowe 129 4.5.4. Szczelinomierze 129 4.5.5. Wzorce nastawcze 130 4.6. Wzorce falowe 130 4.7. Wzorce kreskowe kąta 131 4.8. Inkrementalne układy pomiarowe kąta 132 4.9. Kodowe układy pomiarowe kąta 134 4.10. Wzorce końcowe kąta. 134 4.10.1. Pryzma wielościenna 134 4.10.2. Płytki kątowe 134 4.10.3. Kątowniki 136 Literatura 136 5. Przyrządy suwmiarkowe, mikrometryczne i czujniki 138 5.1. Przyrządy suwmiarkowe 138 5.2. Przyrządy mikrometryczne 140 5.3. Czujniki 144 5.3.1. Czujniki mechaniczne 145 5.3.2. Czujniki optyczno-mechaniczne 151 5.3.3. Czujniki elektryczne 152 5.3.4. Czujniki pneumatyczne 155 5.3.5. Czujniki inkrementalne 158 5.4. Mechanizacja i automatyzacja pomiarów 159 Literatura 160 6. Maszyny pomiarowe 161 6.1. Wiadomości wstępne 161 6.2. Długościomierze i wysokościomierze 161 6.2.1. Długościomierze pionowe Abbego (Zeiss) 161 6.2.2. Długościomierze poziome uniwersalne 163 6.2.3. Wysokościomierze 164 6.3. Optoelektroniczne przyrządy pomiarowe 167 6.4. Mikroskopy pomiarowe i projektory 171 6.4.1. Mikroskopy warsztatowe niepokaźne 175 6.4.2. Mikroskopy warsztatowe wielkie 176 6.4.3. Mikroskopy uniwersalne 177 6.4.4. Projektory 180 Literatura 182 7. Interferometry 183 7.1. Wiadomości wstępne 183 7.2. Interferometry laserowe 183 7.2.1. Interferometr laserowy HP 5528A (Hewlett-Packard) 186 7.2.2. Modułowy układ pomiarowy HP 5527A (Hewlett-Packard) 190 7.2.3. Interferometr laserowy HP 5529A do kalibracji dynamicznej 191 7.2.4. Interferometr laserowy ZLM 500 (Zeiss) 192 7.2.5. Interferometr laserowy ILM 1131 (Heidenhain) 193 Literatura 194 8. Nadzorowanie przyrządów pomiarowych i obrabiarek 196 8.1. Wiadomości wstępne 196 8.2. Sprawdzanie prostych przyrządów pomiarowych 197 8.2.1. Sprawdzanie przyrządów suwmiarkowych 198 8.2.2. Sprawdzanie przyrządów mikrometrycznych 198 8.2.3. Sprawdzanie czujników 199 8.2.4. Sprawdzanie płytek wzorcowych 200 8.3. Sprawdzanie współrzędnościowych urządzeń pomiarowych 201 8.3.1. Sprawdzanie urządzeń pomiarowych według EN ISO 10360-2 202 8.3.2. Sprawdzanie sprzętów pomiarowych ze stołem obrotowym według PN-EN ISO 10360-3 207 8.3.3. Sprawdzanie sprzętów pomiarowych według PN-EN ISO 10360-4 207 8.3.4. Sprawdzanie sprzętów pomiarowych według PN-EN ISO 10360-5 209 8.3.5. Sprawdzanie sprzętów pomiarowych przy użyciu wzorca płytowego z kulami lub otworami 211 8.4. Sprawdzanie innych przyrządów pomiarowych 212 8.5. Oprogramowanie wspomagające nadzorowanie przyrządów pomiarowych 213 8.6. Nadzorowanie obrabiarek 213 Literatura 214 9. Wybór przyrządów pomiarowych i reguły orzekania zgodności i niezgodności z tolerancją (ze specyfikacją) 218 9.1. Nowoczesnanie pomiarowe 218 9.2. Metody pomiarowe. 218 9.3. Zasada pomiaru 220 9.4. Dobór przyrządów pomiarowych 220 9.5. Niepewność pomiaru a tolerancja rozmiaru 221 9.5.1. Kontrola wyrobów przy pomocy pomiarów 222 Literatura 224 10. Pomiary wałków, otworów, rozmiarów mieszanych i pośrednich 226 10.1. Wiadomości wstępne 226 10.2. Modele opisu postaci geometrycznej wyrobu 226 10.3. Układ tolerancji wałków i otworów 227 10.4. Zasady tolerowania 232 10.5. Pomiarowanie i tolerowanie wektorowe 234 10.6. Pomiary przyrządami suwmiarkowymi 235 10.7. Pomiary przyrządami mikrometrycznymi 235 10.8. Pomiary czujnikami 236 10.9. Pomiary długościomierzami uniwersalnymi i pionowymi 240 10.10. Pomiary mikroskopami pomiarowymi 241 10.11. Sprawdziany 245 Literatura 246 11. Pomiary kątów i stożków 248 11.1. Układ tolerancji kątów 248 11.2. Układ tolerancji i pasowań stożków 249 11.2.1. Wymiarowanie i tolerowanie stożków 249 11.2.2. Tolerancje i pasowania stożków 251 11.3. Pomiary kątów 255 11.3.1. Pomiary kątomierzami 255 11.3.2. Głowice i stoły podziałowe 256 11.3.3. Liniały sinusowe 256 11.3.4. Pomiary mikroskopami 258 11.3.5. Luneta autokolimacyjna 259 11.3.6. Goniometr 259 11.3.7. Poziomnice 260 11.4. Pomiary stożków 262 11.4.1. Pomiary stożka zewnętrznego mikroskopem pomiarowym 262 11.4.2. Pomiary stożka zewnętrznego przy użyciu wałeczków pomiarowych 262 11.4.3. Pomiary stożka wewnętrznego przy użyciu kul pomiarowych 264 11.4.4. Przyrządy do pomiaru stożków 267 11.4.5. Sprawdziany do stożków 268 Literatura 269 12. Współrzędnościowe maszyny pomiarowe 270 12.1. Wiadomości wstępne 270 12.2. Współrzędnościowa technologia pomiarowa 271 12.2.1. Istota współrzędnościowej techniki pomiarowej 271 12.2.2. Parametryzacja składników geometrycznych 272 12.2.3. Algorytmy wyznaczania elementów skojarzonych 275 12.2.4. Elementy teoretyczne i relacje między elementami geometrycznymi 278 12.3. Budowa współrzędnościowych sprzętów pomiarowych 281 12.3.1. Układy pomiarowe 281 12.3.2. Układy sterowania 281 12.4. Struktura mechaniczna 282 12.4.1. Klasyfikacja 282 12.4.2. Części i zespoły 284 12.5. Zespół głowicy pomiarowej 285 12.5.1. Głowice pomiarowe 285 12.5.2. Układy trzpieni pomiarowych 288 12.6. Wyposażenie sprzętów pomiarowych 289 12.7. Komputer i oprogramowanie pomiarowe 291 12.7.1. Kwalifikacja układów trzpieni pomiarowych 292 12.7.2. Układ współrzędnych przedmiotu 292 12.7.3. Analiza wyników pomiaru 293 12.7.4. Programowanie przebiegu pomiarowego CNC 293 12.8. Strategia pomiaru 296 12.9. Staranność sprzętów pomiarowych 299 12.9.1. Źródła błędów 299 12.9.2. Model staranności geometrycznej 301 12.9.3. Wpływ temperatury i gradientów temperatur 301 12.9.4. Matematyczna korekcja staranności (CAA) — model statyczny 301 12.9.5. Matematyczna korekcja dokładności — model dynamiczny 304 12.9.6. Błędy wynikające z oprogramowania 305 12.9.7. Wyznaczanie niepewności pomiaru — metoda porównawcza 307 12.9.8. Wyznaczanie niepewności pomiaru — model wirtualny 307 12.10. Przykłady urządzeń pomiarowych 309 Literatura 316 13. Pomiary odchyłek geometrycznych 321 13.1. Tolerancje geometryczne 321 13.1.1. Klasyfikacja i pojęcia podstawowe 321 13.1.2. Tolerancje kształtu 324 13.1.3. Bazy 326 13.1.4. Tolerancje kierunku 326 13.1.5. Tolerancje położenia 328 13.1.6. Tolerancje bicia 331 13.1.7. Tolerancje zależne. Zasada maksimum materiału 333 13.1.8. Tolerancje geometryczne ogólne 333 13.2. Ogólne zasady pomiarów odchyłek geometrycznych 335 13.3. Pomiary odchyłki prostoliniowości 338 13.3.1. Wzorce prostoliniowości 338 13.3.2. Klasyfikacja sposobów pomiarów odchyłki prostoliniowości 339 13.3.3. Pomiary odchyłki prostoliniowości w płaszczyźnie z zastosowaniem wzorca w postaci wiązki światła 339 13.3.4. Wyznaczanie odchyłki prostoliniowości na podstawie wyników pomiarów nachylenia zarysu 340 13.3.5. Pomiary odchyłki prostoliniowości osi w przestrzeni 340 13.3.6. Pomiary odchyłki prostoliniowości oraz odchyłek kształtu wyróznionego zarysu i kształtu wskazanej powierzchni 341 13.4. Pomiary odchyłki płaskości. 341 13.5. Pomiary odchyłki kształtu kuli 343 13.6. Pomiary odchyłki krągłości 344 13.6.1. Metody bezodniesieniowe 345 13.6.2. Metody odniesieniowe 348 13.7. Pomiary odchyłki walcowości 351 13.8. Pomiary odchyłek geometrycznych współrzędnościowymi maszynami pomiarowymi 352 13.9. Sprawdziany kierunku, położenia i prostoliniowości osi 356 Literatura 357 14. Pomiary chropowatości i falistości powierzchni 360 14.1. Wiadomości wstępne 360 14.2. Pojęcia podstawowe 361 14.3. Właściwości profilu, chropowatości i falistości powierzchni 362 14.3.1. Cechy pionowe 363 14.3.2. Atrybuty poziome 365 14.3.3. Atrybuty mieszane.365 14.3.4. Typowe krzywe i związane z nimi właściwości 365 14.3.5. Znormalizowane warunki pomiarów profilu 366 14.3.6. Atrybuty metody motywów 367 14.3.7. Cechy powierzchni o warstwowych właściwościach funkcjonalnych 370 14.3.8. Parametry nie zdefiniowane w normach PN, EN i ISO 373 14.4. Oznaczanie chropowatości i falistości powierzchni na rysunkach.374 14.5. Klasyfikacja pomiarów chropowatości i falistości powierzchni 376 14.6. Pomiary stykowe przy użyciu profilometrów 377 14.6.1. Zasada pomiaru.377 14.6.2. Głowice pomiarowe.379 14.6.3. Filtry i zespoły opracowujące informację pomiarową 383 14.6.4. Rejestratory 384 14.6.5. Klasyfikacja profilometrów 384 14.6.6. Przegląd profilometrów 385 14.6.7. Źródła błędów w pomiarach stykowych 385 14.6.8. Wzorcowanie profilometrów 387 14.6.9. Zasady oceny chropowatości powierzchni mierzonej metodą stykową 390 14.6.10. Pomiary profilometryczne wiązką zogniskowaną 392 14.7. Pomiary profilometryczne wiązką zogniskowaną 393 14.8. Pomiary optyczne metodą przekroju świetlnego 395 14.9. Pomiary interferencyjne 396 14.10. Pomiary przez porównanie z wzorcami chropowatości powierzchni obrabianych 397 14.11. Inne metody pomiaru chropowatości powierzchni 398 Literatura 399 15. Pomiary gwintów 403 15.1. Układ tolerancji i pasowań gwintów metrycznych walcowych 403 15.1.1. Wiadomości wstępne 403 15.1.2. Opis i atrybuty postaci geometrycznej gwintu metrycznego walcowego 403 15.1.3. Układ tolerancji i pasowań gwintów metrycznych walcowych ogólnego przeznaczenia z pasowaniem swobodnym 405 15.2. Pomiary gwintów walcowych zewnętrznych o profilu symetrycznym 406 15.2.1. Pomiar średnicy zewnętrznej 406 15.2.2. Pomiar średnicy wewnętrznej 406 15.2.3. Pomiar podziałki 407 15.2.4. Pomiary kąta gwintu i kątów boków 409 15.2.5. Pomiar średnicy podziałowej za pomocą mikroskopu pomiarowego 412 15.2.6. Pomiar średnicy podziałowej sposobem trójwałeczkowym 415 15.3. Pomiary gwintów walcowych wewnętrznych 422 15.3.1. Pomiar średnicy podziałowej gwintu wewnętrznego przy pomocy wkładek z rowkami pryzmatycznymi i długościomierza uniwersalnego producenta Zeiss 422 15.3.2. Pomiar średnicy podziałowej przy użyciu sztywnego trzpienia z końcówkami pomiarowymi marki Mahr albo Zeiss 427 15.4. Pomiary gwintów walcowych symetrycznych ogólnego przeznaczenia 429 15.4.1. Pomiary gwintów zewnętrznych i wewnętrznych 429 15.4.2. Interpretacja tolerancji średnicy podziałowej gwintów ogólnego przeznaczenia 429 15.5. Pomiary gwintów stożkowych o profilu symetrycznym względem prostopadłej do osi gwintu 430 15.5.1. Budowa zarysu ostrego gwintu stożkowego o dwusiecznych kątów gwintu prostopadłych do osi gwintu 430 15.5.2. Średnica podziałowa 431 15.5.3. Pomiar kąta gwintu 432 15.5.4. Pomiar podziałki 432 15.5.5. Pomiar średnicy podziałowej mikroskopem pomiarowym 433 15.5.6. Pomiar kąta stożka 434 15.6. Pomiary gwintów stożkowych o zarysie symetrycznym względem prostopadłej do tworzącej stożka 434 15.6.1. Kompozycja zarysu ostrego gwintu stożkowego o dwusiecznych kątów gwintu prostopadłych do tworzących stożka 434 15.6.2. Średnica podziałowa 435 15.6.3. Pomiar kąta gwintu 435 15.6.4. Pomiar podziałki 435 15.6.5. Pomiar średnicy podziałowej sposobem trójwałeczkowym 436 15.7. Pomiary gwintów współrzędnościowymi maszynami pomiarowymi 437 15.7.1. Pomiary metodą stykową 437 15.7.2. Pomiary metodą optyczną 440 Literatura 442 16. Pomiary kół zębatych 445 6.1. Atrybuty opisujące postać konstrukcyjną koła zębatego 445 16.2. Definicje i pomiary wybranych odchyłek kół zębatych 447 16.2.1. Odchyłki kinematyczne 447 16.2.2. Pomiary odchyłek podziałki 449 16.2.3. Odchyłka bicia promieniowego uzębienia 451 16.2.4. Pomiar odchyłek promieniowych złoŜonych 453 16.2.5. Odchyłka podziałki przyporu.454 16.2.6. Odchyłki zarysu 455 16.2.7. Odchyłki linii zęba 457 16.2.8. Pomiar grubości zęba — pomiar po łuku 458 16.2.9. Pomiar grubości zęba — pomiar cięciwy 458 16.2.10. Pomiar grubości zęba — pomiar długości pomiarowej 458 16.2.11. Pomiar grubości zęba — pomiar poprzez wałeczki lub kulki 459 16.3. Układ tolerancji przekładni i kół zębatych 460 Literatura 462 17. Metody statystyczne w zapewnieniu jakości 465 17.1. Wiadomości wstępne 465 17.2. Karty kontrolne 468 17.3. Karty kontrolne Shewarta 473 17.3.1. Karty kontrolne przy liczbowej ocenie właściwości 474 17.3.2. Karty wartości przeciętnej X i rozstępu-R albo odchylenia charakterystycznego 475 17.3.3. Karty kontrolne pojedynczych obserwacji 475 17.3.4. Karty kontrolne mediany Me 476 17.4. Zmienność własna i kompletna cyklu 476 17.5. Środki technologiczne statystycznego sterowania procesem 477 Literatura 478 Skorowidz 481 Dodatek. Kolorowe ilustracje przyrządów pomiarowych 489