Transcript 12577 kB - Ústav technologie obrábění, projektování a metrologie

ČVUT - Fakulta strojní
Ústav technologie obrábění, projektování a metrologie
Ing. Libor Beránek, Ph.D.
Ing. Josef Křepela
Strojírenská metrologie
Způsobilost
měřidel, strojů a procesů
Přejímací a periodické zkoušky CMM
Filozofie „cílového prostoru“ a filozofie „ztrátové funkce“
USL
LSL
Požadavek zákazníka
Rozdělení
procesu
Ztrátová funkce
Cp = 2,0
Velikost ztráty
v bodě 2,2
neshodné
jednotky
neshodné
jednotky
Cp = 1,0
cílový prostor USL - LSL
prostor přirozené variability 6 s
Číselné porovnání povolené variability dané mezními hodnotami
LSL a USL
a přirozené variability vyjádřené šesti směrodatnými odchylkami
6s
je vyjádřeno ukazatelem způsobilosti
Cp 
USL  LSL
6s
.
Tento ukazatel předpokládá normální rozdělení N(m,s2) se střední hodnotou m
směrodatnou odchylkou s, ale nebere zřetel na střední hodnotu ( např. nastavení).
Vyjadřuje
„ČEHO JSME SCHOPNI DOSÁHNOUT“.
Znázorněná rozdělení mají všechna Cp = 1,33, ale při tom podíl neshodných se
pohybuje od 0,006% až po 50%
LSL
USL
0,006%
9%
0,4%
0,4%
9%
50%
Mezi toleranční meze USL a LSL se vejde 8 směrodatných odchylek s (s = 0,75).
50%
Porovnání rozdělení znaku jakosti s různou variabilitou a jim odpovídajícím ukazatelům
způsobilosti Cp s vyjádřením podílu jednotek mimo toleranční meze
USL
LSL
Cp = 2,0  0,002 ppm
12 s mezi USL a LSL
Cp = 1,67  0,57 ppm
10 s mezi USL a LSL
Cp = 1,33  66,1 ppm
8 s mezi USL a LSL
Cp = 1  0,27%
6 s mezi USL a LSL
Cp = 0,67  4,44%
4 s mezi USL a LSL
p = 2,22%
Abychom mohli charakterizovat
„ČEHO JSME SKUTEČNĚ DOSÁHLI“
musíme použít ukazatele, který zohledňuje střední hodnotu (nastavení). Takovým
ukazatelem je ukazatel způsobilosti
C pk
 m  LSL USL  m 
 min 
,

3s
3s 

Obvykle se označuje C pL 
m  LSL
3s
a
C pU 
USL  m
3s
.
.
Tento ukazatel rovněž předpokládá normální rozdělení N(m,s2) se střední hodnotou m
a směrodatnou odchylkou s, ale závisí na střední hodnotě ( nastavení).
Znázorněná rozdělení mají všechna Cp = 1,33, ale při tom ukazatel Cpk se pohybuje
mezi 1,33 a 0.
CpL = CpU = 1,33  66,1 ppm
LSL
CpL = 0,89  0,38 %
CpL = 0
 50 %
CpL = 0,44  9,34 %
USL
CpU = 0,89  0,38 %
CpU = 0,44  9,34 %
Mezi toleranční meze USL a LSL se vejde 8 směrodatných odchylek s (s = 0,75).
CpU = 0
 50 %
ANALÝZA ZPŮSOBILOSTI PROCESU
předpokládá
• způsobilost měřidla - měřícího zařízení;
• krátkodobou - okamžitou způsobilost výrobního zařízení;
• předběžnou způsobilost procesu před náběhem sériové výroby;
• dlouhodobou způsobilost procesu.
Způsobilost měřidla - měřícího zařízení vyžaduje
• prověření opakovatelnosti (kolísání vlivem měřícího zařízení);
• prověření reprodukovatelnosti (kolísání vlivem posuzovatele);
• stanovení způsobilosti:
opakovaně ( n = 30) proměřit stanovený etalon T, vypočítat výběrový průměr x
a směrodatnou odchylku sg. potom
ˆ  0,15 (USL  LSL ) / 6 s
C
g
g
je ukazatel způsobilosti měřidla vzhledem k mezním hodnotám a
ˆ  0,15 sˆ
C
/ sg
g
tot
je ukazatel způsobilosti měřidla vzhledem k celkové variabilitě procesu.
Chyby v konstrukci CMM
21 geometrických chyb
Přejímací a periodické zkoušky
CMM komplexní technický systém, pro kvantifikaci měřicích
schopností souřadnicových měřicích strojů jsou definovány
přejímací a periodické zkoušky.
Přejímací zkoušky se provádějí podle specifikací a postupů
výrobce v souladu s ISO 10360.
Periodické zkoušky se provádějí podle specifikací uživatele a
postupů výrobce.
ČSN EN ISO 10 360
• Geometrické požadavky na výrobky (GPS) –
Přejímací a periodické zkoušky souřadnicových
měřicích strojů (CMM)
• 7 částí
• ČSN EN ISO 10 360-2: Souřadnicové měřicí stroje
používané pro měření lineárních rozměrů.
ČSN EN ISO 10 360
ČSN EN ISO 10360-1:2001
Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkoušky
souřadnicových měřicích strojů (CMM) - Část 1: Slovník
ČSN EN ISO 10360-2:2010
Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkoušky
souřadnicových měřicích strojů (CMM) - Část 2: Souřadnicové měřicí stroje používané
pro měření lineárních rozměrů
ČSN EN ISO 10360-3:2001
Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkoušky
souřadnicových měřicích strojů (CMM) - Část 3: Souřadnicové měřicí stroje s osou
otočného stolu jako čtvrtou osou
ČSN EN ISO 10360-4:2001
Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkoušky
souřadnicových měřicích strojů (CMM) - Část 4: Souřadnicové měřicí stroje používané
v režimu měření skenováním
ČSN EN ISO 10360-5:2011
Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkoušky
souřadnicových měřicích strojů (CMM) - Část 5: Souřadnicové měřicí stroje používající
snímací systém s jednotlivým a složeným snímacím dotekem
ČSN EN ISO 10360-6:2002
Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkoušky
souřadnicových měřicích strojů (CMM) - Část 6: Odhad chyb při výpočtu prvků
přiřazených metodou nejmenších čtverců
ČSN EN ISO 10360-7:2012
Geometrické požadavky na výrobky (GPS) - Přejímací a periodické zkoušky
souřadnicových měřicích strojů (CMM) - Část 7: Souřadnicové měřicí stroje vybavené
zobrazovacími snímacími systémy
Základní pojmy
Snímací systém
Probing system
Základní pojmy
Kloubový snímací systém
Articulating probing system
Základní pojmy
Pojmenování bodů
ČSN EN ISO 10 360-2:2002
• Chyba indikace CMM, E, při měření rozměru.
MPEE = ± A + L/K [µm]
• Chyba indikace CMM, P, snímacího systému.
MPEP = B [µm]
Druhy kalibračních artefaktů
Koncová měrka
Stupňová měrka
Deska s koulemi
Deska s otvory
Tyč s koulemi
Krychle s koulemi
a další
ČSN EN ISO 10 360-2:2010
Zkouška chyby indikace kalibrované zkušební délky bez
odsazení hrotu snímacího doteku
Zkouška reprodukovatelnosti měření kalibrované
zkušební délky
Zkouška chyby indikace kalibrované zkušební délky se
specifikovaným odsazením hrotu snímacího doteku
ČSN EN ISO 10 360-2:2010
Zavádí nové termíny, definice a značky
Značka
Význam
Údaje v dokumentaci
EL
chyba při měření délky
EL
R0
opakovaný rozsah chyby při měření délky
R0
EL,MPE
maximální dovolená chyba při měření délky
MPE (EL)
R0,MPL
maximální dovolená hodnota opakovaného rozpětí
MPL (R0)
ČSN EN ISO 10 360-2:2010
Environmentální podmínky
Teplota
Vlhkost
Vibrace
Provozní podmínky
spuštění stroje/cyklus zahřátí
konfigurace systému snímacích doteků
proces čištění snímacích doteků
kvalifikace snímacího systému
teplotní stabilita snímacího systému
před kalibrací
hmotnost systému snímacího doteku
a/nebo systému snímací hlavy
Přejímací a periodické zkoušky
Přejímací zkouška může být použita po dohodě mezi výrobcem a
uživatelem jako zkouška k ověření způsobilosti i stavu CMM
používaného pro měření lineárních rozměrů podle specifikací pro
stanovené maximální dovolené chyby E0,MPE, E150,MPE a maximální
dovolenou mez R0,MPL.
Periodická zkouška může být použita k ověření způsobilosti CMM
používaného pro měření lineárních rozměrů v organizacích s
vnitřním prokazováním systému kvality podle specifikací pro
maximální dovolené chyby E0,MPE, E150,MPE a maximální dovolenou
mez R0,MPL.
Uživatel může stanovit maximální dovolené chyby a specifikovat
podrobně aplikovaná omezení E0,MPE, E150,MPE a R0,MPL
Chyba při měření délky s nulovou vzdáleností osy
pinoly od odsazení hrotu snímacího doteku E0
ISO 10 360-2
Počet poloh
7
Počet kusů měrek
5
Počet měření
3
Celkem měřeno
105
Pořadí měření
A1B1, A2B2, A3B3
A1B1, B2A2, A3 B3
4 z poloh musí být diagonálami
Polohy kalibrované zkušební délky při měření E0
Opakované rozpětí chyby při měření délky, R0
Rozdíl největší a nejmenší hodnoty při třech opakovaných měřeních chyby délky
pomocí CMM s nulovou vzdáleností odsazení hrotu snímacího doteku od osy
pinoly.
Nesmí překročit maximální dovolenou mez opakovaného rozpětí chyby R0,MPL
(extrémní hodnota opakovaného rozpětí chyby měřené délky R0 přípustná
specifikací) která je stanovena:
výrobcem, v případě přejímacích zkoušek;
uživatelem, v případě periodických zkoušek.
Opakované rozpětí chyby při měření délky (hodnoty R0) a maximální dovolená
mez opakovaného rozpětí chyby při měření délky R0,MPL se udávají v
mikrometrech.
Pro každou sadu tří opakovaných měření podle E0, se vypočte opakované rozpětí
R0, přičemž se vyhodnotí rozpětí tří opakovaných měření délek.
Chyba při měření délky pro vzdálenost 150mm
odsazení hrotu snímacího doteku od osy pinoly E150
Předem zvolené odsazení hrotu snímacího doteku
od osy pinoly je 150 mm (15 mm); E150.
ISO 10 360-2
Počet poloh
2
Počet kusů měrek
5
Počet měření
3
Celkem měřeno
30
Orientace snímacího doteku
X:
Y:
1A a 1B
2A a 2B
-Y
-X
+X
+Y
Polohy kalibrované zkušební délky
Z
1A a 1B
2A a 2B
X
Y
Vhodná orientace snímacího doteku pro
polohu kalibrované zkušební délky
2A a 2B
+Y
-Y
Způsobilost CMM používaného pro měření lineárních rozměrů
je ověřena, pokud chyby při měření délky (hodnoty E0) s nulovou vzdáleností odsazení
hrotu snímacího doteku od osy pinoly jsou umístěny v rozpětí maximální dovolené
chyby při měření délky E0,MPE, jak je specifikováno výrobcem
opakované rozpětí chyby při měření délky (hodnoty R0) je umístěno v rozpětí
maximálních dovolených mezí opakovaného rozpětí R0,MPL, jak je specifikováno
výrobcem
chyby při měření délky (hodnoty E150) pro vzdálenosti 150 mm odsazení hrotu
snímacího doteku od osy pinoly jsou umístěny v rozpětí maximální dovolené chyby při
měření délky E150,MPE, jak je specifikováno výrobcem
Pro CMM, které nejsou určeny pro použití s odsazením hrotu snímacího doteku od osy
pinoly nebo ty které nejsou způsobilé pro použití s odsazením hrotu snímacího doteku
od osy pinoly jakékoliv délky L, není požadováno ověření chyby při měření délky EL.
ČSN EN ISO 10360-3:2001
Souřadnicové měřicí stroje s osou otočného stolu jako čtvrtou osou
ČSN EN ISO 10360-3:2001
Souřadnicové měřicí stroje s osou otočného stolu jako čtvrtou osou
Dvě koule A a B o průměru
10-30mm, s kalibrací tvaru
ČSN EN ISO 10360-3:2001
Souřadnicové měřicí stroje s osou otočného stolu jako čtvrtou osou
ČSN EN ISO 10360-4:2001
Souřadnicové měřicí stroje používané v režimu měření skenováním
* H = 0,1mm
*L = 1mm
ČSN EN ISO 10360-4:2001
Souřadnicové měřicí stroje používané v režimu měření skenováním
ČSN EN ISO 10360-4:2001
Souřadnicové měřicí stroje používané v režimu měření skenováním