Mjerenje – alati za mjerenje i tehnike mjerenja u strojnoj obradi metala

Mjerenje i korištenje mjernih alata u strojnoj obradi je obvezan dio posla CNC operatera ili programera. Članak se bavi tematikom mjerenja i mjeriteljstva u procesu strojne obrade metala. Opisani su mjerni alati u svakodnevnom radu. Mjerenje je općenito veliko tehničko područje, a ovaj članak se bavi samo jednim područjem mjerenja.

pregled sadržaja članka

1. Što je mjerenje
2. Osnovne mjerne jedinice i pretvorbe
3. Mjerni alati u proizvodnom strojarstvu
4. Osnovne mjerne tehnike
   • 4.1 pomično mjerilo – Šubler
   • 4.2 mikrometar
   • 4.3 komparator
   • 4.4 mjerni kontrolnici
     • 4.4.1 Kalibri
     • 4.4.2 Etaloni
     • 4.4.3 Mjerni listići
5. Skladištenje, čuvanje, odlaganje mjernih alata i utjecaj okoline i mikro-okoline na mjerne alate
6. Pogreške mjerenja
7. Mjerenje dužina, provrta, kutova, dubina
   • 7.1 mjerenje dužina
   • 7.2 mjerenje provrta
   • 7.3 mjerenje dubina
   • 7.4 mjerenje kutova
8. Odstupanje od oblika i položaja – tolerancije oblika i položaja
   • 8.1 simboli na tehničkim crtežima za odstupanje od oblika i položaja
9. Metode označavanja kvalitete površine
   • 9.1 Simboli na tehničkim crtežima za označavanje kvalitete površine

1. Što je mjerenje?

Neka definicija mjerenja bi bila da je to postupak utvrđivanja stanja mjerne veličine i uspoređivanja tog stanja sa zadanim stanjem te mjerne veličine. Drugim riječima koliko je nešto točno, ili nije u realnosti sa onim što je zadano na papiru. E, to je mjerenje.

Utvrditi dali nam stvarno stanje odgovara onome zadanome na papiru ili u ovome slučaju tehničkom, radioničkom crtežu. S obzirom da je ovdje riječ o mjerenju u procesu proizvodnje alatnim strojevima. Kada operater ili programer koji radi takav posao mora utvrditi točnost i odstupanja nekih zadanim mjera i njihovih tolerancija s ciljem da napravi proizvodni dio, ili proizvod u skladu s traženim specifikacijama. Dakle, da posao bude dobro obavljen.

Samo mjerenje kao takvo je čitava znanost i jedno posebno tehničko područje (postoje određeni kolegiji na studijima i stručne osobe koje se bave mjerenjem općenito ili su specijalizirani za mjeriteljstvo u nekom svojem užem području rada, kao specijalizacija).

Tako da mjerenje nije samo uzeti neki mjerni alat i izmjeriti, a bez pažnje koliko je to mjerenje točno i ispravno.

Ovdje je fokus samo na mjerenje u procesu rada s CNC tehnikom i alatnim strojevima i to kod obrade metala. Dalje od toga ovaj članak neće ići.

U strojarstvu glavna i jedina veličina koja se koristi za mjerenje je jedan milimetar. Sve mjere i kote su izražene u milimetrima i manjim dijelovima jednog milimetra.

Manji dijelovi milimetra su desetinke i stotinke. Tisućica je već rjeđe korištena kao neka tražena mjera.

Desetinka je deseti dio milimetra. Stotinka je stoti dio milimetra.

Kako je i sam milimetar prilično mala veličina, u strojarstvu se radi s jako sitnim mjerama i preciznim mjerenjem.

Sami CNC strojevi su prilično precizni strojevi, koji mogu napraviti tako precizne zadane veličine.

Mjerni postupci i alati isto tako zahtijevaju točnost, pravilno skladištenje, odlaganje i pravilno i pažljivo rukovanje s takvim alatima.

2. Osnovna mjerna jedinica i pretvorbe

Postoje dva sustava koja se koriste u strojarstvu. To je metrički sustav (Europa) i inčni sustav (SAD).

• 1 col – 2,54 centimetara
• 1 col – 25,4 milimetra

U G kodu, dvije naredbe za biranje susatva mjera su G20 i G21.

• G20 – sustav u inčima
• G21 – mjerni sustav u milimetrima

Više o pretvorbi iz inča (G21) u milimetre (G20) i obrtnu.

Kao što je iznad napisano osnovna mjerna jedinica u strojarstvu za metrički sustav je milimetar. U nekim slučajevima, kao što je krojenje ili rezanje materijala može se koristiti 1 metar. Pa, veličina može biti npr. 2,70 metara. Jednostavnije nego 2700 milimetara.

Na crtežima su mjere uvijek u milimetrima, kada je riječ o metričkom sustavu mjera.

Ispod su navedene pretvorbe milimetra:

• 1 metar – 1000 milimetara
• 1 milimetar – 10 desetinki milimetra
• 1 desetinka milimetra – 10 stotinki milimetra
• 1 metar – 100 centimetara
• 1 centimetar – 10 milimetara

3. Mjerni alati ili alati za mjerenje u CNC obradi metala

CNC operater ili programer u svojem radu koristi alat za mjerenje. Osnovni mjerni alat je pomično mjerilo – šubler. Obično je takvo pomično mjerilo digitalno. Ali može biti i klasično – analogno.

Osim pomičnog mjerila, u upotrebi su još neki mjerni alati, najviše mikrometri za vanjske i unutarnje mjere.

Mjerni alati i sredstva za mjerenje su sljedeći:

1. pomično mjerilo – šubler
2. mikrometri – za vanjske i unutarnje mjere
3. metar
4. kalibri
5. etaloni
6. paralelne mjerne pločice – etaloni za utore
7. mjerni sat – komparator
8. kutnik
9. kutomjer
10. kutne mjerne pločice
11. šablone za radijuse

Ta mjerna sredstva i alate za mjerenje možemo razvrstati u neke tri grupe.

1. mjerni uređaji
2. Kontrolnici
3. pomoćna mjerna oprema i dodaci

Dalje se ta podjela može selektirati na sljedeće:

1. Mjerni uređaji se dijele na čvrsta i pokazna mjerila
2. Kontrolnici su mjerni pribor precizno izrađeni i obrađeni s određenom mjerom ili mjerom i oblikom ispitnog predmeta ili dijela. A služe za brzu i jednostavnu kontrolu točnosti izrađene mjere
3. Pomoćna sredstva su sav ostali pribor i oprema kao što su:
   • prizme
   • stalci
   • podloge
   • držači

4. Alati za mjerenje – osnovne mjerne tehnike

U suštini postoje dva načina mjerenje:

1. subjektivno
2. objektivno

Subjektivno je najčešće vizualno i osjetno na dodir. To grube metode s kojima se može vizualno ustanoviti izgled obrađene površine i kvaliteta obrađene površine. Na dodir se isto može ustanoviti gruba hrapavost obrađene površine i stanje oštrice reznog alata.

Objektivno je mjerenje koje koristi mjerne alate i ostali mjerni pribor, uređaje i pomagala.

Obično se koristi i jedno i drugo. Kod subjektivnog mjerenja i utvrđivanja stanja rezultat mjerenje je dojam – dobro ili loše. A kod objektivnog je rezultat mjerenje izmjerena vrijednost i koliko ta izmjerena vrijednost odstupa od tražene točnosti mjere.

4.1 Pomično mjerilo – Šubler ili Pomična mjerka

Osnovni mjerni alat je pomično mjerilo.

Za više informacija oko mjerenja pomičnim digitalnim mjerilom možete pročitati u članku – kako mjeriti pomičnim mjerilom – šublerom.

4.2 Mjerenje mikrometrom

Od ostalih mjernih alata najviše se koristi mikrometar. Mikrometar može biti za:

• vanjske mjere – vanjski mikrometar
• unutarnje mjere (provrte) – unutarnji mikrometar
• mikrometar za dubine

Mikrometri su mjerni alati za precizno mjerenje i potrebno je malo više obratiti pažnju na samo odlaganje takvih alata, njihovo korištenje i točnost.

Mikrometri se mogu provjeriti etalonom. Obično etalon dolazi zajedno s mikrometrom. Etalon je predmet izrađen točno na određenu mjeru. I ukoliko mikrometar mjerenjem takvog etalona pokaže točno tu mjeru etalona, mikrometar se može smatrati ispravnim i točnim. U suprotnom nije mjerodavan alat.

4.3 Komparator – mjerni sat

Komparator je mjerni sat velike točnosti i preciznosti. Obično se koristi kod postavljanja steznih naprava, ili kada je potrebno ustanoviti koliko je određena površina, paralelna, okomita u odnosu na neku drugu površinu, liniju ili slično.

Npr. kada se postavlja škripac na radni stol stroja koristi se komparator. Kako bi fiksna ili kruta čeljust škripca bila paralelna s X ili Y osi radnog stola. Ovisno o tome kako je škripac postavljen na stol. Obično je to Y os.

Kruta čeljust škripca uskladi se sa komparatorom, tako da kazaljka komparatora pokazuje istu vrijednost na oba kraja čeljusti škripca.

U praksi se komparator još koristi u raznim situacijama kada je potrebno ustanoviti:

• odstupanja od oblika i položaja obrađenih površina
• određivanja centričnosti
• točnosti kružnosti
• paralelnosti
• okomitosti
• kvalitete obrađene površine

4.4 Kontrolnici

Kontrolnici su više kao mjerni pribor i oprema koja služi za brzo i jednostavno utvrđivanja točnosti određene mjere. Obično se ne koriste za mjerenje, već za kontrolu točnosti.

Najviše se koriste za kontrolu u masovnoj i serijskoj proizvodnji. Izrađuju se veoma precizno.

Kontrolnici su sljedeći:

• kalibri
• mjerne pločice – etaloni
• mjerni listići

4.4.1 Kalibri

Kalibri imaju dvije strane. Obično su označene sa „ide” i „ne ide”, i oznakama odstupanja od upisane mjere.

Isto se mogu dijeliti na one za vanjske mjere i ona na unutarnje mjere – mjerne trnove.

Ako se radi o kalibru za unutarnje mjere – provrte strana označena sa „ide” mora upasti u provrt. Strana označena sa „ne ide” ne bi smjela ulaziti u provrt. U suprotnom je provrt preveliki. Isto tako ukoliko strana „ide” ne ulazi u provrt, to znači da je provrt premali.

Ista stvar je i sa kalibrima za vanjske mjere.

4.4.2 Mjerne pločice – etaloni

Etaloni su precizno izrađene mjerne pločice. Postoji na raspolaganja čitava garnitura mjernih pločica ili etalona. Pa se kombinacijom raznih pločica može dobiti etalon za mjeru koju je potrebno provjeriti ili kontrolirati.

Obično se koristi za kontrolu utora na primjer. Recimo, za kontrolu utora za klin na vratilu ili osovini.

Još se koriste za precizno mjerenje i kontrolu mjernih instrumenata. Čelične, kaljene, brušene, lepane i polirane do visokog sjaja s utisnutom mjerom debljine i stupnjem točnosti.

4.4.3 Mjerni listići

Mjerni listići koriste se za kontrolu manjih utora i zazora. Mogu se isto kombinirati kao i etaloni. Mjerni listići nalaze se u snopu s označenim debljinama za određeni zazor.

Mjernim listićima može se brzo ustanoviti širina zazora.

5. Skladištenje, čuvanje, odlaganje mjernih alata i utjecaj okoline i mikro-okoline na mjerne alate

Mjernim alatima treba rukovati pažljivo i ispravno. Važno je njihovo pravilno odlaganje. Uvijek je dobro da to bude neka mekša podloga, tipa neka guma ili linoleum. Mjerni alati i instrumenti ne bi trebali padati na pod, niti udarati s njima po metalnim površinama i slično.

Obično svaki mjerni alat ima svoju kutiju za odlaganje i čuvanje. Alate je općenito dobro spremati u neke ladice ili ormare predviđene samo za to.

Redovito provjeravati njihovu točnost i preciznost mjerenja. Za to mogu poslužiti etaloni, gdje bi alat ako je ispravan trebao pokazati mjeru samog etalona.

Toplina ima znatan utjecaj na točnost mjernih alata. Problem može biti i vlaga. Mikrometri na sebi znaju imati gumu koja služi kao izolator topline na djelu tijela mikrometra koji je predviđen za držanje u ruci.

Vibracije isto tako utječu na točnost mjerenja, kao i samo poznavanje tehnike mjerenja pojedinim mjernim alatom ili instrumentom. Ispravno rukovanje mjernim alatom i slično.

Prostorije u kojima se nalaze veliki mikroskopi ili CNC mjerni roboti imaju temelje koji su otporni na utjecaj vibracija iz okoline. To je slučaj kod mjernih laboratorija u kojima se moguće raditi jako točna, a detaljna mjerenja.

6. Pogreške mjerenja i najčešći uzroci pogrešaka prilikom mjerenja

Postoje i pogreške mjerenja. Njih treba poznavati i paziti da ne dođe do većih pogrešaka u samom procesu kontrole.

Najviše pogrešaka dolazi zbog slabog iskustva u mjerenju, neznanja i loše brige oko točnosti izrade proizvodnog elementa.

Općenito u mjeriteljstvu pogreške pri mjerenju kategoriziraju se u tri skupine:

1. sustavne pogreške
2. slučajne pogreške
3. grube pogreške

Sustavne su one koje su uzastopne. U tijeku ponovljenih mjerenja iste veličine ostaju
stabilne ili se mijenjaju na predvidiv način.

Slučajne pogreške su one koje se događaju u procesu mjerenja na nepredvidivi način.

Grube pogreške su one koje se događaju u procesu mjerenja i prilično odstupaju od veličine mjerenja.

Mjerni alati i oprema koja se koristi u strojnoj obradi ima područje mjerenja od 0.1 milimetar, pa sve do tisućinke milimetra.

Mjerni alati (pomično mjerilo i mikrometri) obično su preciznosti od 0.01 milimetar, ili 0.02 milimetra.

Unatoč svemu moguće su pogreške u praksi.

Te pogreške se događaju zbog sljedeća tri razloga:

1. neispravnog načina mjerenja mjernim alatom (slabo iskustvo) – nepoznavanje ispravne tehnike mjerenja i ispravnog držanja i korištenja mjernog alata, prejaki pritisak na pomične dijelove mjernog alata ili preslabi pritisak, prisustvo masnoća ili prašine.
2. neispravnost i netočnost mjernog alata – potrebno umjeravanje mjerila, baždarenje ili popravak ili zamjena novim ispravnim.
3. krivo očitana vrijednosti sa skale mjernog alata (krivi kut gledanja na skalu, loša svjetlost, slabiji vid osobe, brzopletost, slaba koncentracija i slično).

7. Mjerenje: dužine, provrta, kutova i dubina

Kod strojne obrade CNC strojevima, mjerenje predmeta obrade obavlja se nakon završetka rada stroja i kada je predmet obrade stegnut na radnom stolu. Jedino u nekim slučajevima može biti drugačije.

Ovisno o složenosti predmeta obrade potrebno je provjeriti sve kote, posebno one koje imaju tolerancije odstupanja.

Vanjske mjere, gabariti i dubine mogu se mjeriti s pomičnim mjerilom. Provrti se isto mogu mjeriti s pomičnim mjerilom ali treba obratiti više pažnje na pravilno držanje mjerila, jer je teže precizno mjeriti pomičnim mjerilom, posebno ako je predmet obrade stegnut na radnom stolu ili na nekoj stegi jer onda mjerite šublerom naopačke, i tu je odmah mogućnost pogreške veća.

Provrte s tolerancijama za ležajeve, vratila i osovine najbolje je mjeriti mikrometrom.

Utore s tolerancija najbolje je kontrolirati etalonima, neke male zazore i sitnije utore kontrolnim listićima. Kalibri za unutarnje mjere isto se mogu koristiti za kontrulu provrta ili nekih dosjeda.

Ako situacija dozvoljava kontrola mjere se može obaviti i pomoću „kontra” komada koji ulazi u provrt, dosjed, zazor, utor ili slično.

Ako nemate potreban etalon, tvrdometalna glodala su odlična zamjena, jer su izrađena dovoljno precizno da mogu poslužiti u tu svrhu. Recimo glodalo promjera 12 milimetara. Obično je napravljeno taklo, da je promjer drške glodala upravo 12,00 milimetara i to može poslužiti za kontrolu utora koji mora biti recimo 12.02 milimetra širok. Ako glodalo lagano prolazi kroz utor po cijeloj širini i dubini, tada je mjera točna.

7.1 Mjerenje dužina

Mjerenje dužina i vanjskih mjera, najviše se obavlja šublerom.

7.2 Mjerenje provrta

Mjerenje provrta se može mjeriti pomoću pomičnog mjerila s krakovima za mjerenje provrta ili najbolje s mikrometrom za unutarnje mjere.

7.3 Mjerenje dubina

Mjerenje dubina isto možete mjeriti pomoću pomičnog mjerila s onom šipkom za mjerenje dubina. Ili pomoću dubinomjera, koji mjeri samo dubine.

7.4 Mjerenje kuta

Za mjerenje kuta može se koristiti kutomjer i kutnik. To su dva osnovna mjerna alata. Mogu se koristiti još kutnici i sinusno ravnalo.

Kod kutova treba imati na umu raspodjelu punog kruga od 360 stupnjeva. Pa tako je četvrtina kruga uvijek 90 stupnjeva, polovica kruga je 180 stupnjeva itd.

Kutovi se obično koriste kod bušenja provrta po kružnom obodu za vijke i slično. Tu su provrti obično pod kutovima od 30, 45, 60, 90 stupnjeva jedni između drugih.

Isto tako stroj počinje računati kut od položaja kazaljke sata kada je ona na 15:00 sati. U tome položaju je 0 stupnjeva.

Smjer može biti pozitivan ili negativan. Pa ako je smjer pozitivan ide u suprotnom smjeru od kazaljke sata, pa je 90 stupnjeva na 12:00 sati. A ako je smjer negativan onda je 90 stupnjeva na položaju od 18:00 sati. Itd.

Korisno je provjeravati i kutove svrdla. Recimo trkač ili skidač srha ima kut oštrica od 45 stupnjeva.

To je kut jedne oštrice. Dvije oštrice tvore kut od 90 stupnjeva. To je unutarnji kut oštrica.

A vanjski kut iznosi onda 270 stupnjeva. Puni krug je 360 stupnjeva.

Dali je kut pravi ili nije (kut od 90 stupnjeva) može se najlakše provjeriti pomičnim mjerilom. Tako da izvučete šipkicu za mjerenje dubine i prislonite oštricu skidača srha ili svrdla između te šipkice i kraja pomičnog mjerila. Ako se lijepo poklapaju kotovi znači da je kut alata od 90 stupnjeva (onaj unutarnji kut oštrice).

8. Odstupanje od oblika i položaja – tolerancije oblika i položaja

Osim mjerenja mjera, mogu se mjeriti i kontrolirati oblici i položaji.

Za to postoje tolerancije oblika i položaja koje imaju svoje simbole, a ti simboli nalaze se na radioničkim crtežima.

Takve zahtjeve potrebno je uzimati u obzir kao i točnost i tolerancije mjera predmeta obrade.

Takvi uvjeti zadaju se radi ispravnosti i funkcionalnosti sklopa. Pojedini dijelovi koji se izrađuju zasebno trebaju imati „zajedničke točke”, to su obično plohe koje moraju skladno odgovarati jedna drugoj u međusobnom sklopu dva ili više strojna djela.

Takve tolerancije oblika i položaja obično se kontroliraju kod završnih obrada, kao što je recimo rezanje erozimatom ili plansko brušenje površina. Kako bi se dobila tražena točnost mjere u svega nekoliko stotinki milimetra i potrebna okomitost, paralelnost, kružnost, centričnost i slično.

8.1 Simboli na tehničkim crtežima za odstupanje od oblika i položaja

Na slici ispod nalaze se simboli za odstupanje od oblika i položaja, zajedno sa primjerima i njihovim opisom.

9. Označavanja kvalitete obrađene površine

Osim simbola za odstupanje od oblika i položaja, postoje uvjeti i simboli s kojim se ti uvjeti označavaju za određenu kvalitetu obrađene površine, a ti simboli se nalaze isto na radioničkim crtežima, obično u gornjem desnom uglu nacrta.

Simboli se nalaze i na površinama koje zahtijevaju određenu hrapavost i kvalitetnu obrade.

U strojnoj obradi obrađena površina ima svoju hrapavost. Hrapavost i sama kvaliteta obrađene površine ovisi o

• režimima rada za pojedini alat
• stanju oštrice alata, koliko je oštrica oštra ili tupa
• načinu obrade – glodanje, brušenje poliranje
• traženim uvjetima za kvalitetu površine

Površine koje je potrebno obrađivati završnom obradom – brušenjem, na njima se isto nalaze simboli za kvalitetu obrađene površine koja se postiže brušenjem.

U toku strojne obrade odvajanjem čestica, kao što je glodanje ili tokarenje na takvim površinama potrebno je ostaviti dodatak za brušenje. Obično taj dodatak iznosi oko 0,1 do 0,2 milimetra za svaku pojedinu površinu.

9.1 Simboli na tehničkim crtežima za kvalitet obrađene površine

Ispod su prikazani simboli za kvalitetu obrađene površine i njihovo značenje.

Grafički simboli mogu se dijeliti u tri skupine:

1. svi postupci dozvoljeni – APA
2. obrada odvajanjem čestica – MRR
3. obrada bez odvajanja čestica – NMR

Simbol uza sebe može imati dopunske oznake. Značenje pojedinih dopunskih oznaka je prikazano na slici ispod.

Online Tečaj Programiranja G Koda

Prijavi se na online tečaj CNC programiranja putem email-a i prvih 10 lekcija ide BESPLATNO!

Ime:

Email adresa:

We respect your email privacy