Úchylky tvaru

Úvod

Potřeba jednotného definování a předepisování tolerancí tvaru, směru, polohy a házení – souhrnně zvaných geometrické tolerance – byla vyvolána zejména v poválečných letech dalším rozšiřováním výroby a zvyšováním požadavků na přesnost výroby. Úchylky tvaru, směru, polohy i házení skutečných ploch a profilů mohou nepříznivě ovlivnit funkci jednotlivých součástí i celých strojů.
Například úchylky kruhovitosti elementů valivých ložisek zvyšují opotřebení a hlučnost chodu. Na přímosti, rovnoběžnosti nebo kolmosti vodících a upínacích ploch závisí přesnost obráběcích strojů atd.

Skutečné vyrobené součásti nemají přesný geometrický tvar, podobně jako nemají absolutně přesné rozměry. Protože správná funkce součásti a stroje závisí nejen na dodržování rozměrů, ale i na dodržení geometrického tvaru a na dodržení jejich vzájemné polohy, jsou zavedeny geometrické tolerance. Norma ČSN 01 4401 zavádí tři skupiny tolerancí a jim odpovídajících úchylek.

Geometrické tolerance definují přípustné odchylky skutečných tvarů a poloh od tvarů a poloh teoreticky přesných. Předepisují se pouze tehdy, jsou-li důležité z hlediska požadavku na funkci součásti.

Značky pro předepisování těchto tolerancí stanoví ČSN EN ISO 7083. Tolerance se zapisují do tolerančních rámečků písmem stejné velikosti jako kóty. Rámeček je rozdělen na dvě nebo tři pole. Do prvního pole se zapisuje značka tolerance, do druhého její číselná hodnota a popřípadě do třetího se zapisuje označení základny.

Obr. 1: Značení  tolerancí tvaru na výkresech

Tolerance geometrické

• Tolerance tvaru: přímosti, rovinnosti, kruhovitosti, válcovitosti, tvaru profilu, tvaru plochy
• Tolerance směru: rovnoběžnosti, kolmosti, sklonu
• Tolerance polohy: umístění, soustřednosti a souososti, souměrnosti
• Tolerance házení: kruhového házení, celkového házení

Úchylky tvaru

Geometrické tolerance tvaru

Úchylka tvaru je hodnota odchylky skutečného tvaru obrobku od jeho jmenovitého navrženého tvaru udaného na výkrese nebo v normě. Je to největší dovolená vzdálenost bodů skutečné plochy od plochy obalové

Tolerance  přímosti

• toleranční zóna je ohraničena dvěma rovnoběžnými přímkami ve vzdálenosti t
• každá povrchová linie tolerovaného válce nebo rovinné plochy musí ležet mezi těmito rovnoběžnými přímkami

Tolerance přímosti povrchové linie

Obr. 2: Tolerance přímosti povrchové linie - značení na výkrese

Znázornění toleranční zóny

Obr. 3: Toleranční zóna

Obr.4: Zápis tolerance přímosti

Měření přímosti

•  měřenou součást položíme na příměrnou desku
•  číselníkový úchylkoměr upevníme do stojánku
•  stojánek s úchylkoměrem umístíme na začátek měřené plochy a přejedeme měřidlem po celé vztažné délce   (z místa A do místa B)
•  zaznamenáme maximální naměřenou hodnotu

Obr.5: Měření přímosti

Tolerance  rovinnosti

Toleranční zóna je ohraničena dvěma rovnoběžnými rovinami o vzdálenosti t, jejíž rozměr odpovídá rozměru tolerované plochy. Skutečná plocha měřeného dílu musí ležet mezi oběma rovnoběžnými rovinami.

Měří se úchylky přímosti jednotlivých profilů plochy v různých směrech a z naměřených úchylek se vyhodnotí úchylka rovinnosti.

Rovinnost plochy

Obr. 6: Rovinnost plochy - značení na výkrese

Znázornění toleranční zóny

Obr. 7: Toleranční zóna

Obr.8: Zápis tolerance rovinnosti

Měření rovinnosti

• měřenou součást položíme na příměrnou desku
• stojánek s úchylkoměrem umístíme na začátek měřené plochy
• měříme úchylky přímosti ve směrech označených čísly a písmeny
• výsledky měření zaznamenáme do tabulky
• největší úchylka je úchylkou rovinnosti

Obr. 7: Měření rovinnosti

Obr. 8: Příklad tabulky zaznamenaných úchylek

Tolerance  kruhovitosti

• toleranční zóna je ohraničena dvěma soustřednými kružnicemi o vzdálenosti t
• obvodové linie tolerovaného válce musí ležet při libovolném radiálním řezu uvnitř obou kružnic

Tolerance kruhovitosti obvodové linie kružnic válce

Obr. 9: Tolerance kruhovitosti obvodové linie kružnic válce

Znázornění toleranční zóny

Obr. 10: Toleranční zóna

Obr, 11: Zápis tolerance kruhovitosti

Měření kruhovitosti

• měřenou součást upevníme mezi hroty hrotového přístroje (pro snadnější měření)
• pasametr nasadíme na počáteční místo na hřídeli, kde začneme měřit kruhovitost a vynulujeme  měřidlo
• součástí pomalu otáčíme  a  pasametrem měříme  odchylky
• měření odchylek provádíme při každém otočení hřídele o 45° (celkem tedy 8 měření)
• po celou dobu měření se pasametr axiálně (ve směru osy) neposouvá
• hodnoty zaznamenáme
• zaznamenáme maximální hodnotu úchylky kruhovitosti

Obr. 12: Měření kruhovitosti

Obr. 13: Stroj pro měření kruhovitosti

Obr.14 Grafický záznam kruhovitosti a kruhoměr

Tolerance  válcovitosti

Toleranční zóna pro tolerovaný plášť válce je tvořena dvěma koaxiálními válci s radiálním odstupem t.

Tolerance válcovitosti zahrnuje odchylky kruhovitosti kolmých řezů, přímosti povrchových přímek a rovnoběžnosti povrchových přímek pláště válce vzhledem k ose válce.

Obr. 15: Tolerance válcovitosti pláště válce

Znázornění toleranční zóny

Obr. 16: Toleranční zóna

Obr. 17: Zápis tolerance válcovitosti

Měření válcovitosti

Úchylka válcovitosti zahrnuje

• úchylky kruhovitosti kolmých řezů
• úchylky přímosti
• úchylky rovnoběžnosti

Postup měření

• měřenou součást upneme mezi hroty
• součást budeme postupně měřit ve dvou vzájemně rovnoběžných průřezech (označených např. A, B.)
• měření úchylek provádíme při každém otočení hřídele o 90° (v místě A - 4 měření, v místěB - 4 měření)
• pasametr  nasadíme na počáteční místo na hřídeli v místě A a začneme měřit kruhovitost.
• Totéž pak provedeme v místě B a zaznamenáme  hodnoty.

Po změření kruhovitosti změříme úchylku přímosti.

• číselníkový úchylkoměr upevníme do stojánku
• stojánek s úchylkoměrem umístíme na začátek měřené plochy (místo A)
• přejedeme měřidlem po celé vztažné délce (z místa A do místa B)
• zaznamenáme  maximální  naměřenou hodnotu
• zapíšeme  hodnoty všech měření a zjistíme maximální hodnotu

Obr. 18: Měření válcovitosti

Tolerance tvaru profilu

Skutečný profil tolerované čáry musí ležet mezi dvěma ekvidistantními čarami vzdálenými od sebe o předepsanou hodn

Obr. 19: Tolerance tvaru profilu

Obr. 20: Zápis tolerance tvaru profilu

Tolerance tvaru plochy

Skutečná plocha musí ležet mezi dvěma ekvidistantními plochami, které obalují koule o průměru rovných toleranci tvaru plochy t

Obr. 21: Tolerance tvaru plochy

Obr. 22: Zápis tolerance tvaru plochy

Zdroje

• ČSN EN ISO 4287 Geometrické požadavky na výrobky (GPS) Struktura povrchu  Profilová metoda – Termíny, definice, a parametry struktury povrchu. Český  normalizační institut, březen 1999
• Dotykové, nebo bezdotykové měření struktury povrchu?: Dotykový způsob měření. MM: průmyslovéspektrum. 2005(6). Dostupné z: http://www.mmspektrum.com/clanek/dotykove-nebo-bezdotykove-mereni-struktury-povrchu.html TICHÁ, Šárka. Strojírenská metrologie část 1: měření drsnosti povrchu dotykvými profilometry. Ostrava, 2004, s. 8
• JURENA, Pavel. Snímání a hodnocení jakosti broušeného povrchu kontaktním a bezkontaktním způsobem:laserový snímač. Zlín, 2011. Dostupné z: https://portal.utb.cz/wps/PA_StagPortletsJSR168/KvalifPraceDownloadServlet?typ=1&adipidno=19095. Diplomová práce. UTB ve Zlíně. Vedoucí práce doc. Dr. Ing. Vladimír Pata.
• NOVÁK, Z. Prostorové měření a hodnocení textury povrchu přístroji Taylor Hobson Ltd. [online]. Brno, Dostupný z WWW:http://gps.fme.vutbr.cz/STAH_INFO/2_Novak_3D_mereni_textury.pdf
• Talysurf CLI: 3D Surface Profiling Systems. [online]. [cit. 2012-01-30]. Dostupné z: http://www.f-di.hu/cli_systems.pdf
• Učíme v prostoru, dostupné z: http://uvp3d.cz/drtic/?page_id=2009

Obrázky:

• Obr. 1-22 Učíme v prostoru, dostupné z: http://uvp3d.cz/drtic/?page_id=2009