pomiar_gwintow_za_pomoca_mikroskopu.pdf

POMIAR GWINTÓW NA MIKROSKOPIE WARSZTATOWYM

1. Budowa uniwersalnego mikroskopu warsztatowego.

Uniwersalny mikroskop warsztatowy jest maszyną mierniczą

służącą do optycznych i optyczno dotykowych pomiarów długości i

kąta.

Zasadniczymi układami optycznymi mikroskopu składa się z

dwóch zespołów soczewek (rys.1). Pierwszych nich – obiektyw –

znajduje się bliżej przedmiotu mierzonego AB, drugi – okular -

znajduje się blisko oka obserwatora. Mierzony przedmiot AB,

powiększony przez obiektyw, daje obraz A'B', rzeczywisty

odwrócony i powiększony w stosunku do przedmiotu. Ponieważ

przedmiot umieszczony jest w pobliżu płaszczyzny ogniskowej

obiektywu (

), przeto powiększenie obiektywu

Rys.1 Zasada działania

mikroskopu warsztatowego

(1)

Obraz AB, powstający w pobliżu ogniska P 2 okularu ( 0 2 A' ≃0 2 F 2 = f 2 ), zostaje przez okular

powiększony, dając obraz A”B” pozorny i odwrócony w stosunku do przedmiotu AB

Powiększenie okularu

AB = A' 0 1

A0 1 = a

f 1

V 2 = A' ' B' '

A' 0 2 ≃ b

(2)

f 2

Całkowite powiększenie mikroskopu jet równe

V = A' ' B' '

AB ≃ a ⋅ b

f 1 ⋅ f 2 = V 1 V 2

(3)

W mikroskopach warsztatowych stosuje się zazwyczaj okulary o

powiększeniu V 1 =10 oraz obiektywy o powiększeniach V 2 =1; 1,5; 3

lub 5, co daje całkowite powiększenia równe odpowiednio 10, 15, 30

lub 50x.

Pełny układ optyczny mikroskopu warsztatowego jest bardziej

złożony. Przedstawia go rys.2. Promienie świetlne wychodzące ze

źródła światła1 przechodzą przez zielony filtr 2, regulowaną przesłonę

pryzmat – zmieniający kierunek promieni z poziomego na pionowy,

kondensator 5 – skupiający promienie świetlne w wiązkę równoległą,

szkło przedmiotowe 6 umieszczone na stole mierniczym, obiektyw 7,

umieszczoną w ognisku stałą przesłonę 8, następnie przez układ

pryzmatów 9 mający na celu odwrócenie obrazu tak, aby widoczny

był obraz prosty (nie odwrócony) w stosunku do przedmiotu. W

końcu, promienie po przejściu przez szklane płytki ochronne 10

wpadają do okularu 11. Istnieje kilka typów okularów stosowanych w

mikroskopach warsztatowych, przy czym najczęściej używany jest

tzw. Okular goniometryczny. Obok układu soczewek powiększających

11a (rys.2 ) w skład jego wchodzi płytka obrotowa 11b, noniusz

podziałki kątowej 11c oraz lupa odczytowa 11d. Na płytce obrotowej

nacięta jest tzw. Siatka pajęcza oraz podziałka o działce elementarnej

rys.2 Schemat układu

optycznego mikroskopu

warsztatowego

1°

(rys.3). Siatkę pajęczą tworzą dwie kreski przecinające się pod kątem

prostym w osi obrotu płytki, dwie kreski pod kątem 30° względem

kreski środkowej, oraz cztery kreski równoległe do kreski środkowej.

Te ostatnie nacięte są tak, aby ich odległości od kreski środkowej

rys.3 Płytka obrotowa okularu

goniometrycznego

Kto pobiera za te materiały kasę lub jakieś korzyści materialne jest kutasem i niech spierdala !!!!!!

nie dotyczy ceny bindowania oraz ksera.

www.dydaktyka.wm.prv.pl

Wykonano całkowicie za pomocą: OpenOffice.org

A0 1 ≃ F 1 0 1 ≃ F 1

V 1 = A' B'

A' ' 0 2

AB ≃

odpowiadały odległości rysek od krawędzi mierniczych nożyków, które

wynoszą 0,3 lub 0,9 mm. Stosując 3-krotne powiększenie obiektywu, gdy

obraz krawędzi mierniczej nożyka pokrywa się z kreską środkową, ryska

nożyka pokrywa się z odpowiednią kreską boczną. Odczyty na podziałce

kątowej dokonywane są przez lupę 11d (rys.2), przy czym w polu

widzenia (rys.4)widoczny jest noniusz, który umożliwia odczytanie

kątowego położenia płytki obrotowej z dokładnością do 1'.

Prócz okularu goniometrycznego stosowane są na mikroskopach

warsztatowych okulary rewolwerowe z naciętymi na płytce obrotowej

zarysami normalnych gwintów metrycznych i calowych. Pole widzenia

takiego okularu pokazano na rys.5. Przy użyciu tych okularów można w

sposób szybki ocenić jakość wykonania zarysu gwintu.

Widok uniwersalnego mikroskopu warsztatowego przedstawiony

jet na rys.6. W korpusie 1 umieszczony jest stół przedmiotowy 2, który

może być przesuwany w kierunku X na długości 200 mm. Po

zwolnieniu zacisku 3 możliwy jest przesuw zgrubny, po zamocowaniu

zacisku – możliwy jest precyzyjny przesuw stołu śrubą 4. mikroskop

odczytowy Abbego 5 umożliwia określenie położenia stołu w kierunku

X z dokładnością 0,001 mm. Na saniach poprzecznych 6 umieszczony

jest cały układ optyczny mikroskopu, przy czym elementy od

oświetlacza do pryzmatu znajdują się w dolnej części sań (niewidoczne

na rysunku), obiektyw i okular obudowane tubusem 7, który może być

przesuwany wzdłuż kolumny 8. Kolumna 8 może być pochylana w

prawo i lewo o kąt do 12°, przy pomocy pokręteł 9. Sanie poprzeczne

mogą przesuwać się w kierunku Y na drodze 100 mm. Zacisk 10 i śruba

11 spełniają tę samą rolę jak elementy 3 i 4 w przypadku sań podłużnych. Odczyty położenia sań

poprzecznych dokonuje się mikroskopem Abbego 12.

Ustawienia ostrości obrazu dokonuje się przesuwając zgrubnie ramę tubusu pokrętłem 13, a

następnie przesuwając tubus precyzyjnie pokrętłem 14. jasność obrazu reguluje się nastawną

przesłoną za pośrednictwem pierścienia 15. Kółko radełkowane 16 służy do obrotu płytki okularu

goniometrycznego.

rys.4 Ple widzenia lupy

odczytowej kątowej okularu

goniometrycznego

rys.5 Pole widzenia okularu

rewolwerowego do gwintu

rys.6 Widok uniwerslanego mikroskopu warsztatowego

Kto pobiera za te materiały kasę lub jakieś korzyści materialne jest kutasem i niech spierdala !!!!!!

nie dotyczy ceny bindowania oraz ksera.

www.dydaktyka.wm.prv.pl

Wykonano całkowicie za pomocą: OpenOffice.org

2. Ogólne zasady pomiarów gwintów na mikroskopie warsztatowym

Zgodnie z normami, zarys gwintu określony jest w przekroju

osiowym. Ponieważ jednak gwint ograniczony jest dwiema

powierzchniami śrubowymi, zarys gwintu na płaszczyznę równoległą do

osi gwintu (równoznaczny jest z obrazem gwintu widzianym w

mikroskopie) jest różny od zarysu teoretycznego mierzonego w przekroju

osiowym. Obrazuje to rys.7, na którym pokazano przekrój osiowy oraz

widok gwintu płaskiego o zarysie prostokątnym. Obok skażenia zarysu,

występuje również zjawisko niejednakowej ostrości obu boków zarysu, co

spowodowane jest różną odległością od obiektywu tych fragmentów

powierzchni śrubowych, które ograniczają obraz zarysu widoczny w

okularze mikroskopu.

Omówione wyżej okoliczności a w szczególności niejednakowa ostrość obrazu, utrudniają

dokonywanie pomiarów zarysu obrazu gwintu obserwowanego prostopadle do osi gwintu. Stąd też

stosowane są na mikroskopach warsztatowych następujące metody pomiarów gwintów:

– metoda przekroju normalnego do zwojów gwintu, zwana również metodą cienia

– metoda przekroju osiowego, przy użyciu nożyków mierniczych.

Aby mierzyć gwint metodą przekroju normalnego, należy tubus mikroskopu pochylić tak,

aby promienie świetlne przebiegały stycznie do zwoju gwintu na walcu podziałowym. Obrazuje to

rys.8. Kąt pochylenia tubusa, równy kątowi wzniosu linii śrubowej na walcu podziałowym, określa

się ze wzoru:

rys.7 Przekrój osiowy i

widok gwintu płaskiego

⋅ d 2

= arctg

(4)

gdzie: P – skok gwintu,

d 2 – średnica podziałowa gwintu.

Pochylony pod kątem γ tubus mikroskopu pozwala na uzyskanie

ostrego obrazu zarysu gwintu tylko z jednej strony śruby. Chcąc uzyskać

ostry obraz zarysu po drugiej stronie śruby, należy tubus mikroskopu

pochylić pod kątem γ w przeciwną stronę. Należy przy tym dodać, że

prawidłowy obraz zarysu po obu stronach gwintu otrzymamy tylko

wówczas, gdy oś obrotu kolumny znajduje się na wysokości osi kłów stołu

przedmiotowego.

Mierząc gwint metodą przekroju normalnego, popełnia się pewien

błąd przy określaniu kąta gwintu 2α. Wartość tego błędu jest jednak

stosunkowo niewielka i w większości przypadków może być pominięty. W

najniekorzystniejszym przypadku gwintów ostrych dla M1 różnica wynosi

około 14', przy tolerancji tegoż kąta w sprawdzianie M1 równej 82'.

Mierzony metodą przekroju normalnego skok gwintu oraz średnica

podziałowa, nie są obarczone błędami wynikającymi z metody.

Pomiary gwintów w przekroju osiowym dokonywane są przy użyciu

nożyków mierniczych, z których jeden pokazany jest na rys.9. Wysokość

nożyków dobrana jest w ten sposób, by po ustawieniu ich na specjalnych

podstawkach na stole przedmiotowym mikroskopu, krawędzie miernicze

leżały w płaszczyźnie przechodzącej przez oś kłów i prostopadłej do osi

tubusa mikroskopu. Na górnej gładko dotartej powierzchni nożyka, nacięta

jest ryska równoległa do krawędzi mierniczej, odległa do niej o 0,3 lub 0,9

mm.

rys.8 Pomiar gwintu

metodą przekroju

normalnego

rys.9 Nożyk mierniczy

do gwintów

Kto pobiera za te materiały kasę lub jakieś korzyści materialne jest kutasem i niech spierdala !!!!!!

nie dotyczy ceny bindowania oraz ksera.

www.dydaktyka.wm.prv.pl

Wykonano całkowicie za pomocą: OpenOffice.org

Ustawienie nożyków mierniczych do pomiaru gwintu pokazano na

rys.10.

Przy pomiarach gwintu metodą przekroju normalnego, obraz uzyskany

był przy pomocy światła przechodzącego, przez oświetlenie przedmiotu do

dołu. Mierząc nożykami mierniczymi, układ pomiarowy oświetlony musi być

z góry, wskutek czego widoczny jest obraz w świetle odbitym. Uzyskuje się to

przez nałożenia na obiektyw mikroskopu nasadki półprzezroczystej, która

odbija część promieni świetlnych idących od oświetlacza i kieruje je na górną

powierzchnię nożyków. Promieni odbite od górnej powierzchni nożyków

wpadają do tubusa mikroskopu, tworząc w okularze obraz rysek naciętych na

nożykach.

Optyczno dotykowe pomiary gwintów stosowane są w przypadku

bardzo dokładnych gwintów jak sprawdziany i przeciwsprawdziany gwintowe.

rys.10 Ustawienia

nożyków mierniczych do

pomiaru gwintu

3. Pomiar średnicy podziałowej gwintu

Średnicą podziałową gwintu jest średnica walca, która dzieli zarys gwintu w ten sposób, że

grubość zwoju różna jesr szerokości wrębu między zwojami. Dla gwintów symetrycznych będzie to

odległość między dwoma przeciwnymi odcinkami zarysu AB i DE

bądź BC i EF, mierzona w kierunku prostopadłym do osi gwintu

(rys.11). Miejsce, w którym pomiar ten będzie dokonywany, nie

odgrywa tu w zasadzie roli.

Części z gwintami mierzonymi, mocowane są na

mikrometrach warsztatowych w kłach, bądź w specjalnych

uchwytach pryzmatowych. Wskutek nieuniknionych błędów

mocowania zdarzać się może, że oś gwintu nie będzie pokrywać się

z kierunkiem X wzdłużnego przesuwu stołu mikroskopu, a kierunek

Y nie będzie prostopadły do osi gwintu (rys.12). W takich

przypadkach pojedynczy wynik pomiaru średnicy podziałowej d 2

obarczony będzie pewnym błędem ∆d 2 . Z rysunku wynika, że

mierząc średnicę podziałową d 21 na jednym boku zwoju popełniamy

błąd ∆d 21 <0 (zmieniona średnica jest mniejsza od rzeczywistej), mierząc średnicę d 22 na drugim

boku popełniamy błąd ∆d 22 (zmieniona średnica jest większa od rzeczywistej). Z dostateczną do

celów praktycznych dokładnością można przyjąć, że

∣ d 21 ∣≃∣ d 22 ∣

rys.11 Średnica podziałowa gwintu

symetrycznego

(5)

stąd też wynik pomiaru średnicy podziałowej może być określony jako

d 2 = d 21  d 22

(6)

Sposób postępowania przy pomiarze średnicy podziałowej jest

następujący:

1. w polu widzenia mikroskopu ustawia się obraz zarysu gwintu,

tak żeby środek siatki pajęczej okularu goniometrycznego leżał

na zarysie obrazu w pobliżu linii podziałowej (punkt 1 na

rys.12), oraz by środkowa kreska siatki pokryła się z zarysem; w

przypadku pomiarów optyczno dotykowych boczna kreska

siatki ma się pokrywać z obrazem ryski nożyka; w tym

przypadku blokuje się przesuwy stołu i dokonuje się odczytu „a”

w mikroskopie Abbygo dla przesuwu poprzecznego;

2. nie przesuwając stołu w kierunku wzdłuż, ani nie obracając

gwintu wokół jego osi wprowadza się (za pomocą przesuwu poprzecznego) w pole widzenia

rys.12 Schemat pomiaru

średnicy podziałowej gwintu na

mikroskopie warsztatowym

Kto pobiera za te materiały kasę lub jakieś korzyści materialne jest kutasem i niech spierdala !!!!!!

nie dotyczy ceny bindowania oraz ksera.

www.dydaktyka.wm.prv.pl

Wykonano całkowicie za pomocą: OpenOffice.org

przeciwległy zarys, ustawiając mikroskop na punkt B; w tym położeniu dokonuje sie

odczytu „b”;

3. przesuwając stół wprowadza się w pole widzenia punkt C, po czym blokuje się przesuwy

stołu, a następnie dokonuje się odczytu „c”;

4. wprowadza się w pole widzenia punkt D i dokonuje się odczytu „d”. Dla zwiększenia

dokładności pomiarów należy dokonać kilku (zwykle trzech) odczytów w każdym z

opisanych wyżej położeń. W tym celu po każdym odczycie przesuwa się sanie poprzeczne

mikroskopu oraz obraca się płytka okularu goniometrycznego, po czym ponownie ustawia

się układ w położeniu pomiarowym i dokonuje następnego odczytu. Z uzyskanych

odczytów oblicza się wartość średnią. Do obliczania wartości należy dodać odpowiednią

poprawkę uwzględniającą błędy podziałki kreskowej mikroskopu.

Wartości mierzone średnic podziałowych określa się ze wzorów

d 21 = a − b (7)

d 22 = d − c (8)

Wartości te wstawione do wzoru (6) pozwala określić szukaną wartość średnicy podziałowej

gwintu, jako:

d 2 = a − b  d − c

2 (9)

Błąd pomiaru określa się przy pomocy wzorów wyznaczonych empirycznie dla różnych

typów warsztatowych. Dla uniwersalnego mikroskopu warsztatowego firmy C.Zeiss-Jena,

nieprzekraczalny błąd pomiaru średnicy podziałowej gwintu określa się następującymi wzorami:

– dla pomiarów optycznych w przekroju normalnym

 d 2 =±

 3  2

sin  d 2

150

 μm

(10)

– dla pomiarów optycznych dotykowych w przekroju osiowym

=±

 1,2  1

sin  d 2

150

 μm

(11)

gdzie: d 2 – wartość średnicy podziałowej w milimetrach.

4. Pomiar kąta gwintu

Chcąc stwierdzić czy zarys gwintu wykonany został prawidłowo, nie wystarczy znajomość

kąta gwintu 2α. Może się bowiem zdarzyć, że przy utrzymaniu kąta gwintu 2α w granicach

tolerancji, zarys będzie niesymetryczny. W takim przypadku

 L ≠ P

gdzie: α L – lewy kąt boku gwintu (rys.13)

α P – prawy kąt boku gwintu

Wynika stąd konieczność pomiarów kątów boków gwintu

Gdyby zagwarantowane było w czasie pomiaru na

mikroskopie takie ustawienie układu pomiarowego, w którym przy

środkowym położeniu płytki obrotowej okularu goniometrycznego

(odczyt kątowy 0°00') oś gwintu byłaby prostopadła do środkowej

kreski siatki pajęczej, wówczas wystarczający byłby pomiar kątów

boku z jednej strony śruby.

Ponieważ jednak zawsze występują pewne błędy mocowania

przedmiotu na mikroskopie oraz pewien błąd ustawienia okularu

goniometrycznego, pomiar nie jest wystarczający

Na rys.13 pokazano sposób postępowania, który pozwala

rys.13 Schemat pomiaru kąta zarysu

gwintu

Kto pobiera za te materiały kasę lub jakieś korzyści materialne jest kutasem i niech spierdala !!!!!!

nie dotyczy ceny bindowania oraz ksera.

www.dydaktyka.wm.prv.pl

Wykonano całkowicie za pomocą: OpenOffice.org

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: