Způsobilostměřidel, strojů a procesů

Přejímací a periodické zkoušky CMM

ČVUT - Fakulta strojníÚstav technologie obrábění, projektování a metrologie

Strojírenská metrologie

Ing. Libor Beránek, Ph.D.Ing. Josef Křepela

LSL USL

neshodnéjednotky

neshodnéjednotky

cílový prostor USL - LSL

Filozofie „cílového prostoru“ a filozofie „ztrátové funkce“

prostor přirozené variability 6 s

Požadavek zákazníka

Velikost ztráty v bodě 2,2

Ztrátová funkce

Rozdělení procesu

Cp = 2,0

Cp = 1,0

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 s2) se střední hodnotou m směrodatnou odchylkou s, ale nebere zřetel na střední hodnotu ( např. nastavení). Vyjadřuje

„ČEHO JSME SCHOPNI DOSÁHNOUT“.

.

6

LSLUSLCp

USLLSL

50% 50%

9%9% 0,4%0,4%

0,006%

Znázorněná rozdělení mají všechna Cp = 1,33, ale při tom podíl neshodných se pohybuje od 0,006% až po 50%

Mezi toleranční meze USL a LSL se vejde 8 směrodatných odchylek s (s = 0,75).

Cp = 2,0 0,002 ppm

Cp = 1,67 0,57 ppm

Cp = 1,33 66,1 ppm

Cp = 1 0,27%

Cp = 0,67 4,44%

USLLSL

p = 2,22%

Porovnání rozdělení znaku jakosti s různou variabilitou a jim odpovídajícím ukazatelům způsobilosti Cp s vyjádřením podílu jednotek mimo toleranční meze

12 s mezi USL a LSL

10 s mezi USL a LSL

8 s mezi USL a LSL

6 s mezi USL a LSL

4 s mezi USL a LSL

Abychom mohli charakterizovat

„ČEHO JSME SKUTEČNĚ DOSÁHLI“

musíme použít ukazatele, který zohledňuje střední hodnotu (nastavení). Takovým ukazatelem je ukazatel způsobilosti

Obvykle se označuje a .

3

LSLCpL

3

USLCpU

Tento ukazatel rovněž předpokládá normální rozdělení N( ,m s2) se střední hodnotou m a směrodatnou odchylkou s, ale závisí na střední hodnotě ( nastavení).

.

3

USL,

3

LSLminCpk

Znázorněná rozdělení mají všechna Cp = 1,33, ale při tom ukazatel Cpk se pohybuje mezi 1,33 a 0.

USLLSL CpL = CpU = 1,33 66,1 ppm

CpU = 0,89 0,38 %

CpU = 0,44 9,34 % CpU = 0 50 %

CpL = 0,89 0,38 %

CpL = 0,44 9,34 %CpL = 0 50 %

Mezi toleranční meze USL a LSL se vejde 8 směrodatných odchylek s (s = 0,75).

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

x

je ukazatel způsobilosti měřidla vzhledem k mezním hodnotám a

gg s6/)LSLUSL(15,0C

gtotg s/ˆ15,0C

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 10360-2:2010Geometrické 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 10360-4:2001Geometrické 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 10360-5:2011Geometrické 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 10360-6:2002Geometrické 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 systémProbing system

Kloubový snímací systémArticulating probing system

Základní pojmy

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 kalibrovanézkušební délky

Zkouška chyby indikace kalibrované zkušební délky sespecifikovaným odsazením hrotu snímacího doteku

Zavádí nové termíny, definice a značky

ČSN EN ISO 10 360-2:2010

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

Provozní podmínky

Teplota Vlhkost Vibrace

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 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

Přejímací a periodické zkoušky

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 4 z poloh musí být diagonálami

Pořadí měřeníA1B1, A2B2, A3B3 A1B1, B2A2, A3 B3

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.

Předem zvolené odsazení hrotu snímacího dotekuod osy pinoly je 150 mm (15 mm); E150.

Chyba při měření délky pro vzdálenost 150mm odsazení hrotu snímacího doteku od osy pinoly E150

ISO 10 360-2

Počet poloh 2

Počet kusů měrek 5

Počet měření 3

Celkem měřeno 30

+X

-X

+Y

-Y

X: 1A a 1BY: 2A a 2B

Orientace snímacího doteku

Polohy kalibrované zkušební délky

1A a 1B2A a 2B

X

Y

Z

Vhodná orientace snímacího doteku pro polohu kalibrované zkušební délky

2A a 2B

-Y

+Y

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.

Způsobilost CMM používaného pro měření lineárních rozměrů

ČSN EN ISO 10360-3:2001Souřadnicové měřicí stroje s osou otočného stolu jako čtvrtou osou

ČSN EN ISO 10360-3:2001Souřadnicové měřicí stroje s osou otočného stolu jako čtvrtou osou

Dvě koule A a B o průměru 10-30mm, s kalibrací tvaru

ČSN EN ISO 10360-3:2001Souřadnicové měřicí stroje s osou otočného stolu jako čtvrtou osou

ČSN EN ISO 10360-4:2001Souřadnicové měřicí stroje používané v režimu měření skenováním

* H = 0,1mm *L = 1mm

ČSN EN ISO 10360-4:2001Souřadnicové měřicí stroje používané v režimu měření skenováním

ČSN EN ISO 10360-4:2001Souřadnicové měřicí stroje používané v režimu měření skenováním