Lezioni del Corso di Misure Meccaniche e Termiche G.09 La ... · UNI CEI ENV 13005:2000 Guida all’espressionedell’incertezzadi misura UNI EN ISO 3650:2002 Specifiche geometriche

Università degli Studi di Cassino

Facoltà di Ingegneria

Lezioni del Corso di

Misure Meccaniche e Termiche

G.09 La Taratura nel settore “Dimensionale”

Università degli Studi di Cassino Corso di Misure Meccaniche e Termiche

Indice degli argomenti

– Taratura di Blocchetti Piano Paralleli (UNI 3650)

– Taratura di Calibri (UNI 9313)

– Taratura di comparatori (UNI 9191)

– Taratura di micrometri (UNI 9954)

– Taratura di macchine di misura 3D (UNI 10360)


I blocchetti pianparalleli I blocchetti pianparalleli sono campioni di lunghezza e sono utilizzati per la taratura di molti strumenti nell'ambito della metrologia dimensionale.

Esistono blocchetti pianparalleli con diverse classi di precisione (K,0,1,2) e di diversi materiali aventi differenti proprietà; i blocchetti pianparalleli più utilizzati sono quelli in acciaio, ceramica e carburo di tungsteno.

Una ulteriore classificazione dei blocchetti è effettuata in base alla lunghezza nominale. Per blocchetti “corti” si intendo quelli fino a 100 mm mentre quelli “lunghi” oltre i 100 mm (fino 1000 mm)Una caratteristica dei blocchetti pianparalleli è che le loro facce di misura hanno superfici con un grado di finitura tale che possono aderire alle facce di misura di altri blocchetti pianparalleli (questa proprietà è chiamata “adesione“) per formare delle combinazioni di blocchetti e realizzare campioni con appropriato valore nominale. Le scatole hanno normalmente le seguenti composizioni (32, 47, 122 pezzi)


I blocchetti pianparalleli : la taratura

Le metodologie di taratura dei BPP sono le seguenti:

• metodo interferometrico (metodo primario, incertezza pari a 0,02 + 0,3*L )

•confronto meccanico (metodo secondario, , incertezza pari a 0,07 + 1,8*L )

La taratura di quelli corti avviene posizionando i BPP in verticale mentre quelli lunghi in posizione orizzontale


UNI 8928:1987 Procedura di taratura dei blocchetti di riscontro pianparalleli - Metodo del confronto

meccanico

UNI CEI ENV 13005:2000 Guida all’espressione dell’incertezza di misura

UNI EN ISO 3650:2002 Specifiche geometriche dei prodotti (GPS) - Campioni di lunghezza - Blocchetti

pianparalleli

INRIM

Istituto Metrologico Primario

BPPIA LINEA

Lettore e sonde di

temperatura

Vetro di

interferenza

Centro SIT o

equivalente

BPPIIA LINEA

IIIA LINEABPP

I blocchetti pianparalleli: norme di riferimento e diagramma di riferibilità metrologica


I blocchetti pianparalleli: la tabella di accreditamento del Palmer


I blocchetti pianparalleli : la taratura mediante confronto meccanico

Le operazioni effettuate durante la taratura completa dei BPP sono le seguenti:

• Controlli preliminari

•Prova di adesione

•Scostamento dalla planarità

•Scostamento al centro

•Variazione di lunghezza

In alcuni casi, secondo le richieste del cliente, è possibile non effettuare alcune delle prove (planarità, variazione di lunghezza)



Verifiche effettuate in taratura:

•Operazioni preliminari (verifica visiva , sgrassaggio, lavaggio ad ultrasuoni, asciugatura, stabilizzazione termica per almeno 24 ore)

•Prova di adesione. La prova consiste nel verificare la capacità del blocchetto ad aderire ad una superficie liscia. Lo strumento utilizzato è il vetro d’interferenza campione




•Scostamento dalla planarità. Mediante l’utilizzo di una sorgente di una lampada spettrale ed un vetro di interferenza si genera sulla superficie del BPP una serie di frange di interferenza.

Nel caso in cui le linee di interferenza siano curve sulle estremità si determinerà lo scostamento secondo la formula

dove lo scostamento dalla planarità (Sp) in mm del BPPT si determina in funzione del rapporto tra l’ampiezza (d) della curvatura delle frange espressa in centesimi di micron e la distanza (D) tra due linee di interferenza (detta “frangia” e posta pari a 100 centesimi di micron) moltiplicato per la metà della lunghezza d’onda l della lampada utilizzata (pari a 0,575 µm)

d

D

mD

dSP

2

mD

dSP

2 m

D

dSP

2




•Scostamento al centro alla temperatura di 20 °C. La verifica consiste nel confrontare meccanicamente il blocchetto in taratura con quello campione mediante un comparatore meccanico di precisione. Le misure si effettuano al centro dei blocchetti ripetendo la misura 2 volte.

•Variazione di lunghezza si determina come massimo scostamento tra le letture ai vertici (P3-P4-P5-P6)

mD

dSP

2 m

D

dSP

2

campione

misurando



Elaborazione dei dati sperimentali:

•Scostamento al centro alla temperatura di 20 °C. E’ dato dalla differenza tra il valore medio delle due letture al centro del BPPT ed il valor medio delle due letture sul BPPC corretto con il proprio scostamento ricavato dal certificato di taratura. Di seguito si riporta il modello matematico utilizzato ai fini del calcolo:

dove

α è il coefficiente di dilatazione termica lineare del BPPT [°C-1]

αs è il coefficiente di dilatazione termica lineare del BPPC [°C-1]

t è l temperatura del BPPT [°C]

ts è l temperatura del BPPC [°C]

θ scostamento della temperatura del BPPT dai 20 °C

θs scostamento della temperatura del BPPC dai 20 °C

L è la media delle 2 letture effettuate sul BPPT come descritto al punto 7.2 [µm]

Ls è la media delle 2 letture effettuate sul BPPC come descritto al punto 7.2 [µm] applicando la correzione come da certificato di taratura in corso di validità

ponendo in evidenza L e sviluppando in serie di Taylor si ottiene

(1 ) (1 )c S s sS L L

( 20) ( 20)s st e t

(1 )( ) ...

(1 )S s s c

S c S s s

L SL L S L



ponendo

Si ottiene

Infine tenendo conto delle deformazioni meccaniche ∆def è la dovuta al contatto tra il tastatore del CM e del BPP si ottiene

1c S s defS L L

( ) ( )s se

( )S c S sL L S L

( )S c S s s s sL L S L


I blocchetti pianparalleli : la taratura mediante confronto meccanico.

Stima dell’incertezza di misuraPartendo dal modello matematico

E mediante le indicazioni del documento EA-4/02 si ottiene

1c S s defS L L

1 2 3 14 2

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 2 22 2 2 2 2 2

s

c s s s s

ss s

S l l d d def def

del l Pd d d f Yd d

u c u c u c u c u c u c u c u

c u cc u c u u u u u c c uu u c u u



Stima dell’incertezza di misura

1 21 2 3 4

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

c s s s s

s ss s

S l l d d def def

l dl d d d d d ef P Y

u c u c u c u

c u c u u c u c u c u u

c u c u c u c u

c u c u u u u



Stima dell’incertezza di misura. Tabella riepilogativa dei calcoli

L’incertezza estesa in forma binomia si calcola mediante interpolazione lineare calcolata dal blocchetto più piccolo (0,5

mm) a quello più grande (100 mm)



Stima dell’incertezza di misura. Tabella riepilogativa dei calcoli


BPPC BPPT

Stima dell’Incertezza Binomia

Linearizzata con fattore di copertura k=2,

corrispondente ad un livello di confidenza del

95%materialeCDT

[ppm/°C]materiale

CDT

[ppm/°C]PARTE FISSA PARTE VARIABILE

acciaio

I linea

11,5

acciaio 11,5 0,07 1,8

acciaio

I lineaceramica 9,4 0,07 2,0

acciaio

I linea

carburo di

tungsteno4,3 0,08 3,9

acciaio

II lineaacciaio 11,5 0,10 5,7

acciaio

II lineaceramica 9,4 0,10 5,8

acciaio

II linea

carburo di

tungsteno4,3 0,11 6,7


Stima dell’incertezza di misura. Tabella di riepilogo


Taratura di calibri

UNI 9313 ed. 1988

Campioni primari utilizzati

Verifiche preliminari

Prove e controlli

Analisi dei risultati

Stima dell’Incertezza

Contenuti del Certificato di Taratura

Frequenza di Taratura


Il calibro

Il calibro a corsoio è uno strumento per la misura di interni, esterni e

profondità con campo di misura fino a oltre 1000 mm.

Esistono modelli con formato di uscita digitale e analogico; quello

analogico può essere a nonio o a comparatore.

Non è adatto per misure di piccoli diametri (<4 mm) e per

verificare tolleranze di pochi centesimi e nell’esecuzione di misure

su pezzi in condizioni non statiche.

Nel processo di misura con calibro si raggiungono normalmente

incertezze nell’ordine di 0,05 mm.


Lettura della misurazione


UNI 9313: Procedura per la taratura dei calibri a corsoio;

UNI 9052: Criteri base per le procedure di taratura

dimensionale;

UNI 5384: Calibri a corsoio normali tascabili;

UNI-ISO 3599: Calibri a corsoio con nonio di 0,1 e 0,05 mm;

UNI-ISO 6906: Calibri a corsoio con nonio di 0,02 mm;

UNI 10699-8: Istruzioni per il controllo delle apparecchiature per

misurazioni dimensionali - Linee guida per calibri

a corsoio.


Taratura di calibri


Serie di blocchetti pianoparalleli Guardapiani a coltello Anelli lisci Micrometro millesimale Piano di riscontro in granito Termometro digitale con sonda a contatto


Verifica dati del calibro (costruttore, matricola, campo di misura, graduazione della scala)

Verifica generale dell’integrità dello strumento (nitidezza dei tratti, mancanza di ammaccature, finitura della superficie)

Verifica dei tratti delle graduazioni (se leggibili e uniformemente distribuiti)

Verifica dell’efficienza dei dispositivi funzionali (uniformità di scorrevolezza, gioco tra asta e corsoio, dispositivo di bloccaggio)


La Taratura di calibri

Prove e controlli

Verifica della planarità delle facce per misurazioni di esterni con guardapiani a coltello

Verifica del parallelismo delle facce per misurazioni di esterni con blocchetti pianoparalleli campione.

Verifica del parallelismo delle facce per misurazioni di interni con micrometro millesimale.

Verifica dell’azzeramento. Verifica dello scostamento del valore di lettura del campo di

misura per misurazioni di esterni con blocchetti pianoparalleli campione.

Verifica dello scostamento del valore di lettura del campo di misura per misurazioni di interni con anelli lisci

Verifica dello scostamento del valore di lettura del campo di misura per misurazioni di profondità con blocchetti pianoparalleli campione.




Per ogni tipo di controllo, determinazione della correzione (differenza tra la lunghezza campione e lettura rilevata per ciascuno dei punti di misura).

Determinazione della deviazione dal parallelismo come differenza tra il valore massimo e quello minimo in tre posizioni.



Stima dell’incertezza

L’incertezza di misura determinata con un fattore di copertura K=2 corrispondente ad un livello di confidenza di circa il 95%, è data dalla formula:

± (10 + 0.5R + A L) m

- R è l’unità di formato del calibro in mm- A è un coefficiente maggiore o uguale a 10 tipico del

laboratorio che ha eseguito la taratura- L è la lunghezza misurata in m (in condizioni cautelative

può essere riportato il fondo scala dello strumento -condizioni di massima sicurezza)



Contenuto del certificato di taratura

Riferimento alla norma UNI 9313 ed.1988 Numero di matricola del calibro Nome del costruttore Denominazione dello strumento e relativo campo di misura Campioni utilizzati Data di registrazione Prospetto riepilogativo indicante almeno i dati seguenti:

- Massima deviazione di parallelismo tra le facce di misura- Risultato della verifica di planarità delle superfici delle facce di

misura- Per ogni singola posizione controllata, lo scostamento rilevato- Annotazioni su eventuali anomalie rilevate- Incertezza assegnata alle misure- Temperatura durante l’esecuzione delle prove



Frequenza di taratura

La frequenza di taratura può essere stabilita in:

6 mesi per calibri di linea (utilizzo giornaliero) 12 mesi per calibri da laboratorio 24 mesi per calibri campioni primari

Si faccia riferimento alla UNI 10127; in ogni caso la definizione della frequenza di taratura spetta all’azienda utilizzatrice e non può essere riportata sul certificato di taratura di un laboratorio esterno. La frequenza di taratura può essere variata in funzione della vita dello strumento e del risultato delle tarature precedenti


Taratura di comparatori

UNI 9954 ed. 1992

UNI 10699-11 ed. 1998



Prove e controlli






La Taratura di comparatori


Serie di blocchetti pianoparalleli Termometro digitale con sonde a contatto Supporto portacomparatore

Verifiche preliminari e controlli

Verifica dati del comparatore (costruttore, matricola, campo di misura, graduazione della scala)

Verifica della presenza di gravi difetti visibili Verifica della funzionalità dello strumento (scorrevolezza asta del c

comparatore, sistema di bloccaggio)



Prove e controlli

Determinazione della ripetibilità dello strumento tramite misure ripetute (almeno 5) su 3 blocchetti pianoparalleli corrispondenti circa all’inizio, alla metà ed al fondo scala dello strumento

Determinazione del valore di isteresi tramite misure ripetute (almeno 6) su blocchetti pianoparalleli (corrispondenti circa all’inizio, alla metà ed al fondo scala dello strumento ), raggiunti alternativamente con spostamenti dell’asta positivi e negativi.

Rilevamento della curva di taratura del comparatore tramite blocchetti pianoparalleli, scelti in modo da controllare l’intero campo di misura ogni N unità di formato (N non deve essere inferiore a 10).




Stima del valore di ripetibilità considerando il massimo scarto riscontrato nelle tre serie di misure

Stima del valore di isteresi considerando il massimo scarto riscontrato nelle tre serie di misure

Stima dello scostamento del valore di lettura come differenza tra il valore letto sul comparatore e il valore nominale del campione.




L’incertezza di misura, determinata con un fattore di copertura K=2 corrispondente ad un livello di confidenza del 95%, da associare agli scostamenti del comparatore è data dalla seguente formula:

dove con “s” si rappresentano i vari contributi di incertezza:⁻ ripetibilità⁻ isteresi⁻ lettura⁻ effetti termici⁻ blocchetti pianoparalleli campione utilizzati

mSSSSSKU bpptlir 22222 )()()()()(




Riferimento alla norma UNI 9954 ed.1992 Numero di matricola e modello del comparatore Nome del costruttore Unità di formato e campo di misura Campioni utilizzati Data di registrazione Prospetto riepilogativo indicante almeno i dati seguenti:

- Tabella degli scostamenti dal valore nominale- Esito delle prove di ripetibilità ed isteresi- Incertezza assegnata alle misure- Temperatura misurata durante l’esecuzione delle prove





6 mesi per comparatori di linea 12 mesi per comparatori da laboratorio 24 mesi per comparatori campione primari



Taratura di micrometri

UNI 9191 ed. 1988

UNI 10699-5 ed. 1998



Prove e controlli






La Taratura di micrometri


Serie di blocchetti pianoparalleli Lampada spettrale Set lamine interferenziali con spessori crescenti di 1/4 di giro dell’asta Termometro digitale con sonde a contatto


Verifica dati del micrometro (costruttore, matricola, campo di misura, graduazione della scala)

Verifica dell’azzeramento Verifica di:

- integrità facce di misura- eventuale presenza di un dispositivo e/o sistema di compensazione

dei giochi- corretto funzionamento del dispositivo di bloccaggio



Prove e controlli

Verifica della planarità delle facce di misura con lampada spettrale e lamina interferenziale

Verifica del parallelismo delle facce di misura con lampada spettrale e set di lamine interferenziali

Rilevazione della curva di taratura del micrometro nei punti di misura consigliati dalla norma.

Controllo della ripetibilità circa all’inizio, a metà ed al fondo scala dello strumento (almeno 5 letture per ciascuna posizione)




deviazione dalla planarità (espressa in m)

deviazione dal parallelismo (espressa in m)

scostamento dal valore nominale come differenza tra il valore rilevato ed il valore del campione

ripetibilità delle misure (scarto tipo)

200

f

ld

200

f

p

nd

1

1

2

1

n

xxn

i

rifmis XXE




L’incertezza di misura, determinata con un fattore di copertura K=2 corrispondente ad un livello di confidenza del 95%, da associare agli scostamenti del micrometro è data dalla seguente relazione:

con “s” si rappresentano i vari contributi di incertezza :- planarità- parallelismo- effetti termici- ripetibilità e alla lettura- blocchetti pianoparalleli campione

mSSSSSKU bpprtpapl 22222 )()()()()(




Riferimento alla norma UNI 9191 ed.1988 Numero di matricola del micrometro Nome del costruttore Denominazione dello strumento e relativo campo di misura Campioni utilizzati Data di registrazione Prospetto riepilogativo indicante i dati seguenti

- correzione per ogni posizione del campo di misura controllata

- deviazione dalla planarità delle superfici di misura- deviazione del parallelismo - ripetibilità delle misure- incertezza assegnata alle misure- temperatura durante l’esecuzione delle prove





6 mesi per micrometri di linea 12 mesi per micrometri da laboratorio 24 mesi per micrometri campioni primari



Taratura di una CMM 3D

UNI EN ISO 10360-2:2005 Specifiche geometriche dei prodotti (GPS) Prove di accettazione e prove di verifica periodica per macchine di misura a coordinate (CMM) Parte 2: CMM utilizzate per misurazioni dimensionali



Prove e controlli






a mensola con tavola fissa

portale mobile

portale fissogantry

portale a L

Classificazione delle CMM


Metrologia a coordinate - Le CMM

- sistema di riferimento, in genere a coordinate

cartesiane ortogonali,

- struttura con tre assi mobili, ciascuno in una sola

direzione perpendicolare alle altre due, con

traiettoria perfettamente rettilinea.

- le posizioni relative delle parti mobili sono note al

Sistema di Controllo, tramite trasduttori realizzati

con reticoli di precisione incisi su vetro o acciaio dorato

e sfruttando l’effetto fotoelettrico (righe ottiche).

Il movimento degli assi è assicurato in assenza di giochi ed attriti e

con la massima rigidità (guide a sfere, pattini pneumostatici).

Il moto è trasmesso rigidamente ed in maniera tale da smorzare le

vibrazioni indotte, quali viti a ricircolazione di sfere, cinghie, sistemi

a frizione.



Ciascun punto degli oggetti disposti all’interno del volume utile

della CMM è individuato da tre valori di coordinate. Queste

sono rese note alla macchina “tastando” tali punti con un

sensore in grado di “comandare” l’acquisizione della posizione

dei carri mobili nel momento in cui il suo elemento sensibile

entra in contatto con il pezzo.


Il sensore descritto è denominato "sistema tastatore", ed è costituito da un

corpo e da uno stilo, che termina con l’elemento tastatore dello stilo,

generalmente costituito da una sfera.

Esistono sensori in grado di acquisire i punti sul pezzo senza scostarsene,

idonei a rilevare i profili secondo determinate traiettorie (scansione).

Altri sensori sono in grado di individuare le caratteristiche richieste senza

entrare in contatto fisico con il pezzo, e operano con acquisizione ed

elaborazione di immagini (tramite telecamere) o con scansione ottica per

mezzo di raggi laser.


Occorre infine mettere in relazione le coordinate dei punti del pezzo misurato, e questo

compito è svolto da un software di calcolo dei cosiddetti “elementi geometrici associati (a

coordinate di punti)”.

Altro software sarà utilizzato per compensare gli errori sistematici ed applicare le costanti

di sistema, altro ancora sarà delegato a interfacciare l’operatore ed a gestire i dati in

ingresso ed in uscita.


Avendo note le coordinate di punti in un sistema di

riferimento, è possibile stabilire relazioni tra gli stessi.

Ad esempio, dati due punti P1 e P2, individuati

rispettivamente dalle coordinate (X1,Y1,Z1) e

(X2,Y2,Z2) sarà possibile calcolare la distanza tra i due:


Algoritmi di maggiore complessità sono in grado di descrivere

matematicamente gli elementi geometrici passanti per punti individuati da

coordinate in un sistema di riferimento.

Rette, piani, circonferenze, cilindri e coni nello spazio costituiscono i

cosiddetti “elementi geometrici associati fondamentali”, con cui si possono

“costruire” tutti gli oggetti solidi privi di superfici curve.

Il software di calcolo delle CMM descrive matematicamente tali elementi e

loro relazioni (intersezioni, distanze, etc) .

Tali elementi sono descritti matematicamente con la massima precisione per

mezzo di un numero di punti ben definito: la retta, per due punti; il piano, per

tre punti; il cilindro, per cinque punti.


Nella pratica della metrologia a coordinate sarà necessario utilizzare punti in

numero maggiore (“nuvola di punti”), e di conseguenza il software dovrà

calcolare gli elementi che meglio si adattano ai vincoli costituiti dai punti reali

individuati.

Tra le possibili soluzioni al problema, spesso si sceglie di utilizzare “algoritmi

ai minimi quadrati”, definendo come criterio di ottimizzazione quello per cui la

somma dei quadrati delle distanze dei punti reali dall’elemento calcolato è

minima.

E’ ovvio quindi che l’elemento calcolato e utilizzato non passerà per i punti

originari, ma sarà invece costituito da una interpolazione tra gli stessi, detta

appunto “dei minimi quadrati”.


Campo di applicazione

• La ISO 10360 si applica alle macchine di misura a coordinate dotate

di un qualunque tipo di sistema tastatore a contatto e che operino per

punti discreti

• La ISO 10360-1 definisce CMM un sistema di misura sul quale si

muove un sistema tastatore in grado di determinare le coordinate

spaziali della superficie di un oggetto

• Da queste definizioni, si deduce che:

– la norma è applicabile alle Portable CMMs (bracci di misura)

– non è applicabile ai truschini con punta a tracciare o macchine

simili


I limiti di applicazione

• La norma prevede l’utilizzo di un calibro a passi o di una serie

di blocchetti pianparalleli, conformi alla ISO 3650

• Il blocchetto più lungo (o la coppia di facce del calibro a passi a

maggiore distanza) deve essere almeno il 66% della diagonale

spaziale della CMM

• Siccome la ISO 3650 prevede che i blocchetti siano lunghi al

massimo 1 m e, comunque, i servizi di taratura difficilmente si

spingono a tarare campioni più lunghi, ………

• ……… tali vincoli limitano di fatto l’applicazione della norma a

volumi di misura inferiori a 1,5 m


Se le CMM hanno una diagonale maggiore di 1,5 m, si può:

– limitare la verifica in un sottovolume di 1,5 m, ben

identificato nel certificato (nessuna garanzia al di fuori)

– suddividere il volume della CMM in tanti sottovolumi ed

effettuare tanti cicli di misura quanti sono i sottovolumi

(allungamento eccessivo del tempo e probabile

sovrapposizione dei sottovolumi)

– limitare la verifica in un sottovolume di 1,5 m, aggiungendo

alcune misure di raccordo al di fuori (qual è la validità

metrologica?)


Campioni ed attrezzature necessarie

• campioni necessari per la verifica (tarati):

– serie completa di blocchetti pianparalleli, il più corto deve

essere minore o uguale a 30 mm, il più lungo deve superare il 66

% della diagonale della CMM

– un calibro a passi di lunghezza superiore al 66 % della

diagonale della CMM

• sfera campione di diametro inferiore o uguale a 30 mm (tarata per

dimensione e forma)

• catena termometrica (tarata)

• supporto per il posizionamento e l’orientamento dei campioni

– se si utilizzano i BPP, si deve costruire

– se si utilizza il calibro a passi, viene fornito con il campione


• Un data logger per il monitoraggio costante della temperatura

dei campioni

• Opzionale: almeno 4 data logger per il monitoraggio delle

condizioni ambientali durante la verifica delle prestazioni

• Guanti

• Grasso di vaselina e solventi

• Copia conforme integrale di tutti i certificati di taratura dei

campioni utilizzati, in alternativa, i loro riferimenti completi

• Una procedura


Campioni di lunghezza


Incertezza di taratura :

U = 0,20 μm + 0,5 · 10-6

· L

Calibro a passi


Diagonale A Diagonale B Asse X sopra

Asse Y sinistra Asse Y destra

Asse Z

Asse X sotto

Esempio di 7 posizioni del calibro a passi nel volume di lavoro della CMM


Il piatto a sfere


I blocchetti pianoparalleli


• Tastatura in 25 punti di una sfera

di prova (Φ = 10 ÷ 50 mm);

• determinazione raggio locale;

• determinazione errore di

tastatura:

P = Rmax – Rmin

CMM utilizzate per misurazioni dimensionali Determinazione errore di tastatura


Obiettivo della verifica è di stabilire se la

CMM è in grado di misurare all’interno dei

Massimi Errori Permessi

– per misure di lunghezza MPEE: la

prova deve essere eseguita per

confronto con i valori di riferimento dei

campioni desunti dai rispettivi

certificati di taratura

– in tastatura MPEP: determinando

l’intervallo di distanze dei punti

misurati dal centro della sfera

ricostruita dal software in dotazione

alla macchina

+MPEE

-MPEE

E

L

MPEp


Fase di progetto

Zona di specifica

In tolleranzaFuori tolleranza

Limite inferiore Limite superiore

Fuori tolleranza

Mon

do

real

e

Fase di verifica

Incertezza IncertezzaConformitàNon conformità Non conformità

deve essere tenuta in conto l’incertezza delle misure al momento di definire la conformità o la

non-conformità alle specifiche nel rispetto delle prescrizioni della ISO 14253-1:1998


+MPEE

-MPEE

E

L

Sicura conformità


+MPEE

-MPEE

E

L

Sicura non conformità


+MPEE

-MPEE

E

L

Incertezza


La Taratura di una CMM 3D


Blocchetti pianoparalleli (almeno 5) Sfera di riscontro Termometro digitale con sonde a contatto


Avvio macchina Scelta e qualifica tastatori Scelta e pulizia blocchetti pianoparalleli Attesa stabilizzazione termica ambiente di misura


La Taratura di CMM 3D

Prove e controlli

misura della lunghezza di 5 Bpp in 7 posizioni differenti del campo di misura (es. 3 posizioni parallele agli assi della CMM, 3 posizioni con i campioni a 45° rispetto agli assi, 1 posizione lungo una delle diagonali maggiori, ciascun BPP in ognuna delle 7 posizioni deve essere misurato 3 volte )

determinazione della ripetibilità della CMM attraverso l’esecuzione di 25 misure consecutive su un Bpp in posizione qualsiasi del volume della macchina

determinazione del limite d’errore di tastatura R attraverso la tastatura di 25 punti uniformente distribuiti sulla semicalotta .

determinazione del limite d’errore di tastatura con tastatore multiplo M attraverso la la tastatura di 25 punti uniformente distribuiti sulla semicalotta utilizzando le configurazioni a disposizione.


La Taratura di CMM 3D


errore di lunghezza L per ciascuna delle 105 misure, come valore assoluto della differenza tra la misura ottenuta ed il valore noto del campione

ripetibilità delle misure

limite d’errore di tastatura R come differenza tra la distanza radiale massima e minima per i punti presi sulla sfera di riferimento

limite d’errore con tastatore multiplo M come differenza tra la distanza radiale massima e minima per i punti presi sulla sfera di riferimento

min,max,

min,max,

1

2

1

1

mm RR

RR

n

i

rifmis

XXM

XXR

n

xx

S

XXL




L’incertezza di misura, determinata con un fattore di copertura K=2 corrispondente ad un livello di confidenza del 95%, è:

dove L è la lunghezza misurata espressa in metri, A e K sono due coefficienti stimati sperimentalmente e che, applicati alla relativa formula, determinano un campo di accettabilità tale da comprendere i risultati ottenuti nel corso della taratura.

mLKAU *




Riferimento alla norma UNI 10360-2 Numero di matricola, modello e campo di misura della macchina Numero di matricola e modello del sistema tastatore Dati relativi ai blocchetti pianoparalleli utilizzati Dati relativi alla sfera di riscontro utilizzata Tabella degli scostamenti in m relativi alla verifica del limite

dell’errore di indicazione della CMM Scostamento dal valore nominale in m di eventuali misure ripetute Diagramma dei dati sperimentali per la verifica del limite

d’errore di indicazione della CMM Tabella dei risultati sperimentali relativi alla determinazione del

limite dell’errore di tastatura Tabella dei risultati sperimentali relativi alla determinazione del

limite dell’errore di tastatura con tastatore multiplo Incertezza assegnata alle misure


• La periodicità delle verifiche deve essere stabilita sulla base di

un serio ed efficace sistema di conferma metrologica

• Tuttavia, l’esperienza mostra che CMM con un MPEE calcolato

sulla distanza di 1 m inferiore a 10 µm difficilmente

mantengono le loro prestazioni, passato un anno dall’ultima

regolazione

• Macchine con prestazioni inferiori possono mantenere le loro

prestazioni entro due anni dall’ultima regolazione

• Intervalli più lunghi indicano una situazione sicuramente fuori

controllo

• Con un efficace sistema di controlli ad interim è possibile

monitorare le prestazioni della CMM; solo dopo aver raccolto

dati sufficienti a garantire la bontà delle misure è possibile

valutare la variazione delle periodicità di taratura

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