Suwmiarka, jako jedno z najczęściej używanych narzędzi pomiarowych w dziedzinie produkcji mechanicznej, jest prosta
w obsłudze i szeroko stosowana do pomiaru średnicy zewnętrznej. Jednak wciąż ma wiele wrodzonych ograniczeń technicznych.
Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących precyzji we współczesnej produkcji, wady pomiaru średnicy zewnętrznej za pomocą suwmiarki stały się coraz bardziej widoczne, wpływając na dokładność i
niezawodność wyników pomiarów. Dokładność pomiaru standardowej suwmiarki wynosi ±0,02
milimetra, podczas gdy suwmiarki cyfrowe mogą osiągnąć ±0,01milimetra. Jednak w rzeczywistych zastosowaniach,
wpływ na nią ma wiele czynników, takich jak umiejętności obsługi, warunki środowiskowe i charakterystyka obrabianego przedmiotu,
a rzeczywisty błąd pomiaru często przekracza teoretyczny zakres dokładności.I. Podstawowa przyczyna ograniczenia dokładności pomiaru
1. Błędy ludzkie w obsłudze są główną wadą używania suwmiarek do pomiaru średnicy zewnętrznej.
Kontrola
siłypomiarowej bezpośrednio wpływa na dokładność wyników pomiarów. Standardowa siła pomiarowa
powinna być kontrolowana w zakresie 8-12 niutonów, ale trudno jest utrzymać stałą siłę pomiarową
w rzeczywistejoperacji. Zmiana siły pomiarowej o 1 niuton może skutkować
błędem pomiaru od 0,005 do 0,01 milimetra. Szczególnie podczas pomiaru części o cienkich ściankach lub miękkich
materiałów, nadmierna siła pomiarowa może spowodować deformację obrabianego przedmiotu, poważnie wpływając na dokładność pomiaru.
2. Błędy odczytu są wrodzonymi wadami technicznymi suwmiarki noniuszowej. Subiektywność ludzkiego oka podczas odczytywania
linii skali prowadzi do niespójnych wyników pomiarów. Minimalna wartość odczytu noniusza wynosi 0,02
milimetra, ale rzeczywisty odczyt jest zależny od czynników takich jak warunki oświetleniowe, kąty obserwacji i wzrok operatora.
Różnica odczytu dla tego samego rozmiaru przez różnych operatorów może osiągnąć 0,03 - 0,05 milimetra.
Ten rodzaj błędu ludzkiego odczytu jest niedopuszczalny w precyzyjnych pomiarach.3. Ograniczenie obszaru kontaktu prowadzi do niewystarczającej reprezentatywności wyników pomiarów. Obszar kontaktu
między szczękami suwmiarki a obrabianym przedmiotem wynosi zwykle tylko kilka milimetrów kwadratowych.
W przypadku przedmiotów o wysokiej chropowatości powierzchni lub lokalnych wadach, niewielka zmiana położenia punktów kontaktu może skutkować różnymi wynikami pomiarów.
Prawdziwy błąd okrągłości i błąd eliptyczności okrągłych przekrojów nie mogą być dokładnie odzwierciedlone
przez pomiar punktowy. Wymagany jest pomiar wielopunktowy w celu uzyskania wiarygodnych parametrów geometrycznych.
II. Wpływ warunków środowiskowych na dokładność pomiaru1. Zmiana temperatury jest ważnym czynnikiem środowiskowym wpływającym na dokładność pomiarów suwmiarką.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej materiałów metalowych powoduje zmiany wymiarów wraz z temperaturą. Liniowy
współczynnik
rozszerzalności stali wynosi około 11×10^-6/℃. Zmiana temperatury o 10℃ spowoduje zmianę o 0,011 mm
w wymiarze 100 mm.
Wahania temperatury w warsztacie środowiska, przenoszenie temperatury rąk operatora, i ciepło resztkowe z obróbki obrabianego przedmiotu mogą wpływać na dokładność wyników pomiarów.
2. Wilgotność i zanieczyszczenia mają negatywny wpływ na dokładność pomiaru suwmiarką, szczególnie w trudnych środowiskach produkcyjnych. Płyny do cięcia metali i płyny chłodzące pozostają na powierzchni obrabianego przedmiotu, tworząc film ciekły, który zmienia rzeczywisty stan kontaktu i odniesienie pomiarowe. Grubość filmu olejowego na powierzchni, w zakresie od 0,01 do 0,05 milimetra, jest bezpośrednio nakładana
na wynik pomiaru. Aby uzyskać dokładne
dane pomiarowe, powierzchnia obrabianego przedmiotu musi
być dokładnie oczyszczona.3. Wibracje i wstrząsy mogą powodować zakłócenia w precyzyjnych pomiarach. Na terenie produkcji,
działanie maszyni ruch ciężkiego sprzętu mogą generować wibracje. Jako ręczne narzędzie pomiarowe, suwmiarki sąszczególnie wrażliwe na zakłócenia wibracyjne.
Gdy amplituda wibracji przekracza 0,02 milimetra, będzie to znacząco wpływać na stabilność odczytu.
Podczas procesu pomiaru drżenie ręki operatora również będzie
przekazywane do wyniku pomiaru, wpływając na powtarzalność i dokładność pomiaru.
III. Ograniczenia charakterystyki obrabianego przedmiotu na wyniki pomiarów1. Znaczące różnice w jakości powierzchni wpływają na wiarygodność pomiarów suwmiarką. Szczyty i doliny na
szorstkiej powierzchni powodują niepewność w punktach kontaktu. Gdy chropowatość powierzchni Ra przekracza 1,6 mikrometra, losowość mikroskopijnego kształtu geometrycznego na powierzchni
zwiększa rozproszenie wyników pomiarów. Błąd pomiaru dla szorstkich powierzchni, takich jak
powierzchnie odlewnicze, powierzchnie kucia i
powierzchnie spawalnicze, może osiągnąć ±0,1 milimetra, znacznie przekraczając
nominalną dokładność suwmiarki.2. Złożoność kształtu geometrycznego obrabianego przedmiotu ogranicza zakres zastosowania suwmiarki.
Niestandardowe kształty geometryczne nie mogą być dokładnie mierzone. Obrabiane przedmioty o eliptycznych
przekrojach, wielokątnych przekrojach, i nieregularnych przekrojach wymagają specjalistycznych metod pomiarowych i sprzętu.
Suwmiarka może mierzyć tylko wymiary lokalne, ale nie może kompleksowo oceniać dokładności geometrycznej.
W przypadku części o wysokich wymaganiach dotyczących dokładności geometrycznej, reprezentatywność wyników pomiarów suwmiarką jest niewystarczająca.
3. Twardość i właściwości sprężyste materiałów wpływają na stabilność wyników pomiarów. Miękkie materiały
ulegają odkształceniom sprężystym lub plastycznym pod wpływem siły pomiarowej. Pomiar materiałów takich jakstop aluminium, tworzywo sztuczne i guma wymaga specjalnej kontroli
siły pomiarowej. W przypadku materiałów o twardości niższej niż HB100, błąd pomiaru może
przekroczyć ±0,05 milimetra. Właściwości odbicia materiałów o wysokiej
sprężystości powodują, że
wyniki pomiarów zmieniają się w czasie, wpływając tym samym na powtarzalność danych pomiarowych.IV. Ograniczenia zakresu pomiaru i elastyczności
1. Zakres pomiaru jest ograniczony wymiarami konstrukcyjnymi suwmiarki i nie może mierzyć dużychobrabianych przedmiotów poza zakresem. Maksymalny zakres pomiaru standardowych suwmiarek wynosi zwykle 150-300 milimetrów.
Do pomiaru średnicy zewnętrznej dużych obrabianych przedmiotów wymagane są specjalistyczne suwmiarki lub inne metody pomiarowe.Wymiary specjalnych pozycji, takich jak średnice wewnętrzne głębokich otworów, średnice dna
otworów ślepych i szerokości rowków nie mogą być mierzone bezpośrednio
za pomocą zwykłych suwmiarek.
2. Ograniczenia dotyczące kątów i pozycji pomiaru wpływają na możliwość pomiaru niektórych obrabianych przedmiotów. Suwmiarki muszą
być prostopadłe do mierzonej powierzchni, aby uzyskać dokładne wyniki. W przypadku obrabianych przedmiotów o złożonych kształtach, niektóre
części mogą nie być dokładnie pozycjonowane przez suwmiarki.Kąt pomiaru odbiegający o 5 stopni od
kierunku pionowego spowoduje błąd cosinusowy wynoszący około 0,4%. Pomiar części w warunkach montażu jest często ograniczony przez przestrzeń
i nie może osiągnąć idealnych warunków pomiaru.3. Niewystarczająca zdolność pomiaru dynamicznego ogranicza zastosowanie suwmiarek w zautomatyzowanej
produkcji, uniemożliwiając realizację pomiaru online i monitoringu w czasie rzeczywistym. Współczesna produkcja
wymaga szybkiego wykrywania i informacji zwrotnej. Jednak suwmiarki mają niską prędkość pomiaru i wymagają
obsługi ręcznej, nie spełniając tym samym wymagań dotyczących rytmu produkcji dla wysokiej wydajności.
Zautomatyzowane linie produkcyjne potrzebują zintegrowanych systemów pomiarowych. Ręczny charakter suwmiarek staje się wąskim gardłem
dla wydajności produkcji.
