Страница 2: ДСТУ ISO/TR 10064-5:2007. Передачі зубчасті циліндричні. Правила приймання. Частина 5. Рекомендації щодо оцінювання інструментів для вимірювання зубчастих передач (62196)

Настанова щодо виявлення погрішності під час вимірювання (GUM), BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML, коригована і передрукована в 1995 р.

3. ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ

Для цілей цього стандарту застосовують терміни та визначення, наведені в ISO 1122-1, ISO 1328-1, ISO 1328-2 та ISO 18653.

4. ІНСТРУМЕНТАЛЬНИЙ ПРОСТІР

   1. Навколишнє середовище

Стабільність навколишнього середовища впливатиме на точність процесу атестування і вимірювання виготовлених деталей. Температура вимірювання має підтримуватися постійна. Рекомендовано, щоб температура становила 20 °С. Стандарти або рекомендації виробника інструменту часто вимагають навколишнього середовища, контрольованого протягом часу, необхідного для забезпечення безперебійних вимірювань з необхідною точністю, враховуючи температуру, вологість, вібрацію, чистоту та інші контрольовані параметри, що впливають на точне вимірювання.

Такі параметри мають першорядне значення¹);

• охолоджувальне (нагрівальне) середовище, звичайно повітря;

• інтенсивність потоку, розподіл і швидкість охолоджувального (нагрівального) середовища;

• частота і амплітуда змін температури охолоджувального (нагрівального) середовища;

• температурні градієнти в охолоджувальному (нагрівальному) середовищі;

• вібрації;

• якість електричного живлення.

Нижче подано практичні директиви під час вимірювання зубчастих передач. Проте відповідність цим директивам не гарантує заданої точності вимірювання.

• Температура еталонного зразка. Технологічна оснастка, еталонні зразки та інші пробні зразки мають бути залишені на відповідний період, щоб стабілізуватися до температури навко­лишнього середовища. Ідеальна температура спеціального зразка має бути такою, за якої він був атестований.

• Варіація середньої температури. Для потрібної точності мають бути проконтрольовані нормативи виробника інструменту щодо варіації температури.

• Температурні цикли. Температура може коливатися в межах середньої температури ± 2 °С з циклом 5 хв або менше. Теплова інерція більшості механічних систем дозволяє швидкі циклічні хвилеподібні рухи температури в межах цих нормативів для заявленої точності. Якщо цикл температури інструменту досягає 1 °С за 15 хв, можуть виникнути серйозні впливи на точність системи вимірювання. Багато людей використовують кондиціонер повітря в спробі досягти теплового контролю. Давані температури в цих агрегатах можуть бути дуже повільними, щоб реагувати на температурні зміни. Якщо реакція триває більше ніж 5 хв, то можна помітити серйозні впливи на точність вимірювання.

• Температурний градієнт. Перепад температури має бути в межах 0,5 °С по всій поверхні інструменту. Кращий спосіб це зробити — за допомогою сильного потоку повітря. Повітряний потік повинен бути однорідним у межах приміщення, щоб попередити застійні зони і перепади. Щоб досягти цього, якщо можливо, треба запроектувати багаторазові зміни напрямку руху по­вітря для подальшого розсіювання повітря однорідно в приміщенні. Метою є утворення одно­рідного переміщення повітря в приміщенні за тієї самої температури. Рухоме повітря має вида­ляти тепло з електронних засобів контролю, комп’ютерів, двигунів, гідравліки, людей, світла тощо, щоб запобігти перепадам.

• Вібрації, спричинені рухами інструменту, не потрібно допускати, щоб вони не заважа­ли вимірюванням. Також вібрації від оточення має бути обстежено або виміряно. Якщо вони впли­вають на точність приладу, то, можливо, буде необхідно ізолювати прилад або встановити на відповідну основу.

• Електричне живлення. Коливання потужності можуть призвести до нестабільності ро­боти електронних вимірювальних приладів і комп’ютерів, цифрових контрольних систем пози- ціювання.

Рекомендовано, щоб вимірювальні прилади було розташовано в приміщенні з контрольова­ною температурою. Проте багато вимірювальних приладів розміщено в робочому просторі, де важко витримувати процес вимірювання з погрішністю 5 мікрометрів. Накопичення пилу чи іншо­го забруднення на напрямних приладу може спричинити неточності та передчасну зношуваність.

Якщо прилад необхідно використовувати в такому середовищі, то треба уникнути обумов­лених обставин, таких як:

• місцеві джерела випромінення тепла, наприклад нагрівальні прилади або сонячне світло через сусідні вікна, які можуть спричинити деформацію приладу;

• вентиляція на стелі, що дозволить холодному повітрю потрапляти на прилад;

• системи охолодження або відкриті вікна, які будуть причиною протягу з одного боку приладу.

Формули з 4.2.1 і 4.2.2 можна використовувати для оцінювання впливу стійкої, але послідовної різниці температури приладу від стандартної температури (20 °С). Якщо використовують фор­мули, то коефіцієнт теплового розширення (СТЕ) має бути значенням для матеріалу приладу або шкали давана, і знак сумарної компенсації має бути змінено. Користувач повинен врахува­ти, що результати можуть змінюватися залежно від місця вимірювання температури.

Температура може істотно впливати на геометрію зубчастих коліс і еталонних зразків. Температурні впливи на нахил профілю евольвенти f_Ha, на нахил лінії зуба f_Hp і на виміри товщини зуба зубчастих коліс з зовнішніми зубцями й еталонних зразків можна передбачити, використо­вуючи подані нижче формули. Такі обчислення припускають однорідну температуру даного проб­ного зразка, локалізовані зміни температури неможливо зручно моделювати. Температуру ви­мірювального приладу в цих обчисленнях не враховували.

Температуру вимірювального приладу не враховують у цих обчисленнях, але різниця між стандартною температурою (20 °С) і температурою приладу може спричинювати помилки в ре­зультаті вимірювання.

Можливо, буде потрібна корекція профілю і нахилу лінії зуба виміряних величин через вплив температури. Такі корекції потрібні для методів оцінювання U₉₅, описаних у розділі 7 цього стандарту.

Однакові зміни температури зубчастого колеса або еталонного зразка не вважають такими, що мають вплив на параметри кроку або биття (місцеположення зуба).

Під час вимірювання евольвентного профілю вплив температури можна змоделювати з урахуванням пов’язаної зміни в діаметрі основного кола. Вплив на нахил профілю f_Ha можна вирахувати так:

1. Задані (типові) дані:

z — число зубців;

т_п — нормальний модуль;

Р — кут нахилу лінії зуба;

а_п — нормальний кут профілю;

L_as— довжина обкату на початку дослідження профілю;

L_ae—довжина обкату в кінці дослідження профілю;

СТЕ— коефіцієнт теплового розширення (coefficient of thermal expansion) (приблизно 11,5 • 10~⁶C~¹ для сталі).

Примітка. Коли точки на початку і в кінці дослідження профілю встановлено в градусах кута обкату (£_у), перетво­рення в довжину обкату можна зробити за формулою:

ЧЧ^(М- ⁽¹⁾

2. Обчислюють зміну нахилу внаслідок різниці температури:

⁼ (^-ае “^-as)Ga ^-^s)CTE, (2)

де t_a— фактична (виміряна) температура;

t_s— стандартна температура (20 °С).

Під час вимірювання нахилу лінії зуба вплив температури можна змоделювати врахуванням пов’язаної зміни в ході лінії зуба. Вплив на нахил лінії зуба f_Hp можна оцінити так:

1. Задані (типові) дані в 4.2.1а), а також:

Lp — діапазон оцінювання нахилу лінії зуба.

2. Обчислюють основний кут лінії нахилу зуба р_ь:

P_b = arcsin(sinpcosa_n); (3)

3. Обчислюють зміну нахилу внаслідок різниці температури:

АГ_Нр = - Ц tanp_b(f_a - f_s)CTE. (4)

Див. додаток А щодо прикладу і подальшої інформації.

На додаток до евольвентного профілю і нахилу лінії зуба, температура може значно впли­вати на товщину зуба. Ці впливи можна змоделювати врахуванням пов'язаної зміни в ділянці зуба, яку перетинає початковий діаметр, де звичайно міряють товщину зуба. Вплив температури на нормальну товщину зуба колеса зовнішнього зачеплення можна оцінити так:

1. Задані (типові) дані в 4.2.1а), а також:

з_п — нормальна товщина зуба на ділильному діаметрі d.

2. Обчислюють ділильний діаметр <7:

3. Обчисліть зміну в нормальній круговій товщині зуба на ділильному діаметрі зубчастого колеса зовнішнього зачеплення внаслідок різниці температури:

As_n= d tana_n(f_a - f_s)CTE. (6)

Див. додаток А щодо прикладу і подальшої інформації.

5. СТАН СИСТЕМИ ВИМІРЮВАННЯ

Багато чинників впливають на точність приладів вимірювання зубчастих передач. До них належать перпендикулярність і паралельність напрямних деталей приладу одна до одної і до поворотного столу, прямолінійність напрямних деталей, помилки лінійного позиціювання та помилки кутового переміщення (крок, обкат та поворот навколо вертикальної осі) рухомих компо­нентів приладу. Помилки, викликані електронними компонентами, шкалами, системами керування і програмним забезпеченням, можуть також несприятливо впливати на точність вимірювального приладу. Є різні методи вимірювання цих помилок. Доки повне обговорення кінематики механізму й електронних систем керування є поза сферою застосування цього стандарту, рекомендовано, щоб користувачі цими приладами знали багато можливих джерел неточності.

Деякі виробники вимірювальних приладів забезпечують докладними методиками для періо­дичних перевірок відповідності їхнього виробу вихідним заводським технічним умовам. Узагальнені випробування і рекомендовані допуски, знайдені в цьому стандарті, представлені для викори­стання за відсутності або на додаток до рекомендованих методик виробників приладів. Ці випро­бування не вважають заміною методик виробників.

Ступінь точності зубчастої передачі і параметри, які будуть перевіряти, мають ідентифіку­ватися до початку операцій перевірки.

Фактична робоча зона має бути також відома. Результати всіх операцій мають бути зареєстро­вані, щоб документувати цю роботу перевірки і щоб підготувати дані для статистичного аналізу.

Правильну роботу важливих складових частин вимірювальних приладів зубчастих передач можна перевірити такими операціями. Цей процес перевірки має починатися з візуального контролю приладу, щоб упевнитися, чи не існують очевидні шкідливі умови, які погіршуватимуть правильну роботу. Центри, приводні механізми і вимірювальні давачі щупів, які зазнають зношу­вання і пошкодження, мають бути перевірені. Також потрібне підтвердження, що умови навко­лишнього середовища відповідають вимогам 4.1.Контактні вимірні давані й індикатори, які вимірюють помилки приладу, мають атестуватися і мати відповідну роздільну здатність (рекомендовано 1 мкм або менше). Користувач повинен звернути увагу на те, що швидкість збору даних і фільтри впливатимуть на результати вимірю­вання. Див. 5.4 щодо подальшої інформації.

Контроль геометрії зубчастого колеса генеративними методами вимагає установки зуб­частого колеса так, щоб його основна вісь обертання збігалася з віссю шпинделя приладу. Див. ISO/TR 10064-3. Будь-який ексцентриситет або непаралельність цієї установки спричинять помилку в результатах вимірів. Див. рисунок 1.

Міжцентрова установка випробуваних зубчастих коліс є загальною практикою. Більшість випробувальних приладів зубчастих передач оснащені центрами, один на основному шпинделі, та інший на вузлі задньої бабки. Неспіввісність і биття цих центрів є звичайні. Контроль приладів, використовуваних для випробування, має починатися з огляду цих установних центрів.

Познаки'.

1 — міжцентрова вісь;

2 — вісь робочого шпинделя;

З — похибка.

Рисунок 1 — Похибка співвісності осі шпинделя і міжцентрової осі

Використовуючи індикатор з відповідною роздільною здатністю, виміряють биття (TIR) центра основного шпинделя в напрямку, нормальному до поверхні. Цей вимір биття має бути в межах технічних умов виробника або норм, зазначених у таблиці 1. Рекомендовано вимірювати биття кожного центра на малому і великому кінцях, щоб виявити зігнуті або відхилені центри.

Таблиця 1 — Рекомендовані норми відхилень під час перевіряння співвісності приладу³