VUT Fakulta strojn stav technologie obrbn projektovn a
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 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 6 s je vyjádřeno ukazatelem způsobilosti . Tento ukazatel předpokládá normální rozdělení N(m, s 2) 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% 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 . Obvykle se označuje a . Tento ukazatel rovněž předpokládá normální rozdělení N(m, s 2) 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. Cp. L = Cp. U = 1, 33 66, 1 ppm LSL Cp. L = 0, 89 0, 38 % Cp. L = 0 50 % Cp. L = 0, 44 9, 34 % USL Cp. U = 0, 89 0, 38 % Cp. U = 0, 44 9, 34 % Mezi toleranční meze USL a LSL se vejde 8 směrodatných odchylek s (s = 0, 75). Cp. U = 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 a směrodatnou odchylku sg. potom je ukazatel způsobilosti měřidla vzhledem k mezním hodnotám a 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 R 0 opakovaný rozsah chyby při měření délky R 0 EL, MPE maximální dovolená chyba při měření délky MPE (EL) R 0, MPL maximální dovolená hodnota opakovaného rozpětí MPL (R 0)
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 E 0, MPE, E 150, MPE a maximální dovolenou mez R 0, 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 E 0, MPE, E 150, MPE a maximální dovolenou mez R 0, MPL. Uživatel může stanovit maximální dovolené chyby a specifikovat podrobně aplikovaná omezení E 0, MPE, E 150, MPE a R 0, MPL
Chyba při měření délky s nulovou vzdáleností osy pinoly od odsazení hrotu snímacího doteku E 0 ISO 10 360 -2 Počet poloh 7 Počet kusů měrek 5 Počet měření 3 Celkem měřeno 105 Pořadí měření A 1 B 1, A 2 B 2, A 3 B 3 A 1 B 1, B 2 A 2, A 3 B 3 4 z poloh musí být diagonálami
Polohy kalibrované zkušební délky při měření E 0
Opakované rozpětí chyby při měření délky, R 0 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 R 0, MPL (extrémní hodnota opakovaného rozpětí chyby měřené délky R 0 přípustná specifikací) která je stanovena: výrobcem, v případě přejímacích zkoušek; uživatelem, v případě periodických zkoušek. Opakované rozpětí chyby při měření délky (hodnoty R 0) a maximální dovolená mez opakovaného rozpětí chyby při měření délky R 0, MPL se udávají v mikrometrech. Pro každou sadu tří opakovaných měření podle E 0, se vypočte opakované rozpětí R 0, přičemž se vyhodnotí rozpětí tří opakovaných měření délek.
Chyba při měření délky pro vzdálenost 150 mm odsazení hrotu snímacího doteku od osy pinoly E 150 Předem zvolené odsazení hrotu snímacího doteku od osy pinoly je 150 mm ( 15 mm); E 150. ISO 10 360 -2 Počet poloh 2 Počet kusů měrek 5 Počet měření 3 Celkem měřeno 30
Orientace snímacího doteku X: Y: 1 A a 1 B 2 A a 2 B -Y -X +X +Y
Polohy kalibrované zkušební délky Z 1 A a 1 B 2 A a 2 B X Y
Vhodná orientace snímacího doteku pro polohu kalibrované zkušební délky 2 A a 2 B +Y -Y
Způsobilost CMM používaného pro měření lineárních rozměrů je ověřena, pokud chyby při měření délky (hodnoty E 0) s nulovou vzdáleností odsazení hrotu snímacího doteku od osy pinoly jsou umístěny v rozpětí maximální dovolené chyby při měření délky E 0, MPE, jak je specifikováno výrobcem opakované rozpětí chyby při měření délky (hodnoty R 0) je umístěno v rozpětí maximálních dovolených mezí opakovaného rozpětí R 0, MPL, jak je specifikováno výrobcem chyby při měření délky (hodnoty E 150) pro vzdálenosti 150 mm odsazení hrotu snímacího doteku od osy pinoly jsou umístěny v rozpětí maximální dovolené chyby při měření délky E 150, 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 -30 mm, 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, 1 mm *L = 1 mm
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
- Slides: 36