Podstawy teoretyczne oceny profili walcowości obrotowych części maszyn metodą klatki Część I: Zagadnienie optymalnego dopasowania profili

• Autorzy: Janecki D. , Zwierzchowski J.

Warianty tytułu

EN

Theoretical background of the cylindricity profile evaluation of rotary parts by means of bird-cage measuring method Part 1: A problem of optimal profile matching

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metoda klatki pomiaru profili walcowości dostarcza najwięcej informacji o mierzonym przedmiocie. Jednak w wyniku pewnych niedokładności przyrządów pomiarowych wartości średnie profili zaobserwowanych metodą przekrojów poprzecznych i wzdłużnych mogą się nieznacznie różnić. W pracy sformułowano i rozwiązano zagadnienie optymalnego dopasowania profili, co pozwala zminimalizować różnice wartości promienia profilu w punktach przecięcia trajektorii skanowania przedmiotu.

EN

The bird-cage method applied to measurement the cylindricity of rotary objects combines the principles of the cross-section and the generatrix methods, see Fig 1. Cylindricity measurement results obtained by means of the bird-cage method, show that the values of the profile radius at the points of intersection of scanning trajectories at the cross and longitudinal sections are slightly different. The difference may be due to the occurrence of measurement noise and instrument vibrations or the design imperfections of the sensor system. Note that the measurement conditions for the cross-section method are different from those for the generatrix method. This causes different distribution of forces acting on the sensor tip. As a result, the profile achieved by the cross-section method can be slightly shifted in relation to the profile achieved by the generatrix method (see Fig. 2 and Table 1). In order to reduce these errors a problem of optimal profile matching is formulated and solved. Values of the profiles in each section are shifted in such a way that the difference in the radii at the points of intersection of the scanning trajectories is the smallest as possible. To do this, a square index of profile matching (20) is defined and the required values of profile shifts (16)-(19) are derived from necessary conditions of optimality. The observed profiles are modified in accordance with the formulae (25)-(26). Additionally, it is also shown that it is possible to correct the difference in the rotation axis position during roundness measurements with the spindle in rotary motion and during straightness measurements with the spindle at standstill. The effects of the application of the profile matching algorithms are analyzed basing on the measurements of two rollers with a diameter of 52 mm and a height of 100 mm, each. One specimen was polished and the other was grounded. Results of the experiments show that due to the optimal profile matching, the root-mean-square of the difference in the radii at the points of intersection of the scanning trajectories may be decreased from several to several dozen times depending on the level of the waviness component (see Figures in Section 3).

Słowa kluczowe

PL

walcowość; metoda pomiarowa klatki; dopasowanie profili

EN

cylindricity; bird-cage method; profile matching

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 55, nr 9
• Strony: 715--722
• Opis fizyczny: bibliogr. 13 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Janecki D.

autor

Zwierzchowski J.

• Centrum Laserowych Technologii Metali Politechniki Świętokrzyskiej i PAN,

Bibliografia

• [1] Skuo-Yan Chou, Chung-Wei Sun: Assessing cylindricity for oblique cylindrical features, Int. J. of Machine Tools & Manufacture, vol. 40, 2000, pp. 327–341.
• [2] Summerhays K. D., Henke R. P., Balwin J. M., Casssou R. M., Brown C. W.: Optimizing discrete point sample patterns and measurement data analysis on cylindrical surfaces with systematic form deviations, Precision Engineering, vol. 26, 2002, pp. 105–121.
• [3] Gao W., Yokoyama J., Kojima H., Kiyono S.: Precision measurement of cylinder straightness using a scanning multi-probe system, Precision Engineering, vol. 26, 2002, pp. 279–288.
• [4] Lao Y. -Z., Leong H. -W., Preparata F. P., Singh G.: Accurate cylindricity evaluation with axis-estimation preprocess-ing, Precision Engineering, vol. 27, 2003, pp. 429–437.
• [5] Adamczak S., Janecki D.: Koncepcja odniesieniowych pomiarów zarysów walcowości części maszyn, IX Konferencja Naukowo-Techniczna „Metrologia w Technikach Wytwarzania Maszyn”, Politechnika Częstochowska 2001, Materiały konferencyjne, t. 1, s. 189–196.
• [6] Chetwynd D. G.: A unified approach to the measurement analysis of nominally circular and cylindrical surfaces. Doctoral Thesis, University of Leicester, 1980.
• [7] Adamczak S., Janecki D.: Skomputeryzowane systemy pomiarów i oceny zarysów kształtu powierzchni walcowych metodami odniesieniowymi, Materiały na naukowe posiedzenie Komitetu Budowy Maszyn PAN, Kielce 2002, s. 47–60.
• [8] Wieczorowski M., Cellary A., Chajda J.: Charakterystyka chropowatości powierzchni - przewodnik. Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Maszyn, Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, Poznań 1996.
• [9] Dvořák R.; Metrologie geometrických vlastností povrchu, Rozpr. habilitacyjna, Praga: ČVUT FS, Ústav strojírenské technologie, 2002, 116 s.
• [10] NORMA: ISO/TS 12180: 2003, Geometrical Product Specifications (GPS) - Cylindricity – Part 1: Vocabulary and parameters of cylindrical form, Part 2: Specification operators.
• [11] Adamczak S., Janecki D., Świderski J.: Kombinowana metoda pomiarów okrągłości i prostoliniowości stosowana do oceny zarysów części maszyn. Pomiary Makro– i Mikrogeometrii Powierzchni, Przegląd Mechaniczny, nr 9/2007 Suplement, s. 107–110.
• [12] Janecki D., Adamczak S., Stępień K,: Calculating associated cylinder axis for elements measured by the „Bird–Cage” strategy, 9th ISMQ, Chennai, India, 2007, pp. 156-160.
• [13] Adamczak S., Janecki D., Domagalski R.: Eksperymentalna istotność wyznaczania harmonicznych zarysów okrągłości i falistości powierzchni, Pomiary Automatyka Kontrola, nr 5, Warszawa 2000, s. 17–20.