29. ledna 2022 00:06

Co je to kruhovitost / Metody měření kruhovitosti v metrologii

Měření kruhovitosti má pro mnoho aplikací přesné výroby zásadní význam. Tak co to vlastně kruhovitost je? Proč a jak kruhovitost měřit? V tomto článku vysvětluje Dr. Mike Mills, hlavní metrolog Taylor Hobson Ltd., princip a omezení některých metod měření kruhovitosti.

Existuje několik různých metod měření, od jednoduchých (např. měření posuvným měřítkem) až po vysoce přesné specializované měřicí systémy.

Inzerce

Co je to kruhovitost?

Kruhovitost je hodnota používaná k vyčíslení chyb kružnice, například odchylky vzdálenosti povrchu od středu kružnice. Kružnice je definována jako čára o konstantním poloměru od bodu (středu). Přesněji řečeno, kruhovitost lze považovat spíše za „nekruhovitost“.

Proč měřit kruhovitost?

Jedním z nejvýznamnějších základních tvarů strojních součástek je kruhový průřez. Kruhové tvary vznikají v mnoha aplikacích, zejména na ložiskových površích, jako jsou například rotační hřídele nebo kuličková ložiska. Měření „nekruhovitosti“ (obvykle označované prostě „kruhovitost“) je mimořádně důležité hodnocení.

Například rotační ložisko, jehož díly nejsou přesně kulaté, bude spíše hlučnější a pravděpodobně předčasně selže. Pro zajištění správné funkce těchto dílů je tedy přesné měření kruhovitosti zásadní.

Jak měřit kruhovitost?

Pro měření kruhovitosti se používají čtyři metody:

• Měření průměru
• Metoda V – bloku
• Souřadnicový měřicí stroj
• Měření k rotační základně

1. Měření průměru

Prvním a nejjednodušším přístupem k určení kruhovitosti součástky je měření konzistence jejího průměru v několika různých orientacích. To se často provádí v průběhu kontroly nastavení nástroje a adekvátně lze použít pro hodnocení součástky, u které je kruhovitost spíše kosmetickým než funkčním požadavkem. Funkčně může být samozřejmě také relevantní.

2. Metoda V- bloku

Dalším častým způsobem určování kruhovitosti je umístění dílu do tzv. V- bloku a otáčet jím, přičemž je v kontaktu s číselníkovým měřidlem či podobným indikátorem. Na rozdíl od výše uvedené dvoubodové metody jde v podstatě o metodu tříbodovou. Je-li díl opravdu kulatý, se zanedbatelnými odchylkami, ukazatel měřidla se nepohne. Chyby tvaru způsobí nejen indikaci hodnot na úchylkoměru, ale při kontaktu s V- blokem se bude díl zároveň pohybovat nahoru a dolů. Navíc, u hřídelí není kontakt s V- blokem omezen na rovinu měření. To znamená, že chyby součástky podél celé její délky ovlivní hodnoty na úchylkoměru. Nicméně jde o tříbodovou metodu, která s sebou vždy nese omezení, kdy se výsledky mohou lišit v závislosti na úhlu V- bloku a rozteči odchylek.

3. Souřadnicový měřicí přístroj (CMM)

Tato metoda využívá souřadnicový měřicí přístroj (CMM). Běžný CMM má tři přesné, ortogonální osy a je vybaven dotykovou snímací sondou. Sonda se do kontaktu s měřenou součástkou a její poloha je zaznamenána. Kolem součástky se nasnímá několik bodů, které se pak softwarově zkombinují, aby se vypočítala kruhovitost dílu. Počet získaných měřených bodů je obvykle velmi malý z důvodu časové náročnosti sběru těchto dat.

Závěr: V důsledku je přesnost takových měření horší.

4. Měření k rotační základně

Nejpřesnější metodou pro určení kruhovitosti součástky je měřit odchylky poloměru vůči přesné rotační základně, pomocí snímací sondy (která zůstává v neustálém kontaktu s povrchem a sbírá datové body s vysokou hustotou).

Do těchto dat je pak možné vložit kružnici a kruhovitost vypočítat od známého středu součástky. Existuje spousta přístrojů, určených pro měření kruhovitosti. Nejběžnější konfigurací je systém s rotačním stolem, na kterém je umístěn měřený díl. Snímač je připevněn k radiálnímu rameni, jímž lze snímací sondu přivést do kontaktu s povrchem součástky. Samotné rameno je pak upevněno na vertikálním sloupu, který umožňuje nastavení výšky roviny měření.

Závěr: Výhodou těchto přístrojů je schopnost extrémně přesně měřit kruhovitost v krátkém čase.

Obrázek: Měření kruhovitosti kuličkového ložiska (zobrazený přístroj: Talyrond 500H PRO / Taylor Hobson)
Převzato z materiálů Taylor Hobson Ltd.

Podívejte se na video, jak elegantně se dá provést velmi přesné měření v obtížně přístupných, ale funkčně kritických místech dílu. https://www.youtube.com/watch?v=gka48iSidxY&t=7s

Pokud jste v článku nenašli odpověď na všechny Vaše otázky nebo hledáte řešení měření kruhovitosti pro Vaši aplikaci, obraťte se s důvěrou na nás. Máme pro Vás špičkové přístroje, které pracují metodou měření k rotační základně s přesností až 8 nm (1-15 upr) a mnohé další.

IMECO TH s.r.o.
Autorizované zastoupení Taylor Hobson pro Českou republiku i Slovensko
www.imeco-th.cz