Curs Nr. 4 Tolerante Geometrice Pdf.pdf

Capitolul 4

Precizia formei geometrice 4.1 Introducere Precizia formei geometrice a unui produs industrial (piesă) reflectă gradul de conformitate a acestuia cu

modelul

său geometric prevăzut de proiectant în documentaŃia tehnică. În

construcŃia de maşini, piesele rezultate în urma proceselor de prelucrare au forme obŃinute prin asocierea unor elemente geometrice simple cum ar fi: linia dreaptă, planul, cercul, cilindrul, conul, sfera, etc. PrezenŃa impreciziilor din sistemul maşină-unealtă - dispozitiv - sculă - piesă (MUDSP), face ca forma acestor elemente geometrice să se obŃină cu abateri. Abaterile de la forma geometrică pot fi: abateri de ordinul I (abaterile macrogeometrice), abateri de ordinul II (ondulaŃiile), abateri de ordinul III şi IV,, ce reprezintă rugozitatea suprafeŃelor (abateri microgeometrice microgeometrice) (Fig. 4.l). Abaterile şi toleranŃele macrogeometrice sunt de formă, de orientare, de poziŃie şi de bătaie (STAS 7384-85, STAS 7385/1,2--85).

Fig. 4.1 Abateri de la forma geometrica.

Pentru definirea şi evaluarea abaterilor de formă macrogeometrice este necesară precizarea unor noŃiuni, astfel: tare dată; Profil - conturul rezultat din intersecŃia unei suprafeŃe cu un plan de orientare Profil real - conturul rezultat din intersecŃia unei suprafeŃe reale cu un plan; plan

1

Profil geometric (nominal) - conturul rezultat din intersecŃia suprafeŃei geometrice (nominale) cu un plan; Profil efectiv - profilul obŃinut prin măsurare, apropiat de profilul real; Profil adiacent - profilul de aceeaşi formă cu profilul geometric, tangent exterior la profilul real şi astfel aşezat încât distanŃa dintre acesta şi profilul real să aibă valoare minimă. SuprafaŃa reală a piesei - suprafaŃa care limitează piesa şi o separă de mediul înconjurător. SuprafaŃa geometrică (nominală) - este suprafaŃa ideală a cărei formă nominală (desen) este definită în documentaŃia tehnică. SuprafaŃa adiacentă - suprafaŃa de aceeaşi formă cu suprafaŃa geometrică, tangentă exterior la suprafaŃa reală şi aşezată astfel încât distanŃa între aceasta şi suprafaŃa reală să aibă valoare minimă. SuprafaŃa efectivă a piesei - suprafaŃa obŃinută prin măsurare, apropiată de suprafaŃa reală. SuprafaŃa de referinŃă - suprafaŃa în raport cu care se determină abaterea de formă. Ea poate fi egală cu o parte sau cu toată suprafaŃa piesei. Lungimea de referinŃă - lungimea în limitele căr căreia se determină abaterea de formă. Ea este precizată de către proiectant. Dreapta adiacentă - dreapta tangentă profilului real de partea opusă materialului piesei si aşezata astfel încât distanta maxima pana la profilul real sa aibă valoarea cea mai mică posibilă, aşa cum se sugerează în Fig.4.2. Dintre toate tangentele A, numai una satisface condiŃia impusă distanŃei hmax, si este dreapta A1 a cărei distanŃă maximă, h1 este cea mai mică dintre toate. Dreapta adiacentă este bine determinată ca formă, dar are poziŃia dependentă de profilul şi materialul piesei

Fig.4.1 Dreaptă adiacentă

Fig.4.2 Plan adiacent

2

Plan adiacent - este planul tangent la suprafaŃa reala in exteriorul materialului piesei si aşezat astfel încât pe suprafaŃa de referinŃa, distanta maximă până la suprafaŃa reala sa aibă valoarea cea mai mică aşa cum se sugerează în Fig.4.2.

Cerc adiacent - este cercul tangent cu diametrul minim circumscris unui arbore ca în Fig.4.3, a sau cu diametru maxim înscris intr-un alezaj ca în Fig.4.3,b.

Fig.4.3 Cerc adiacent, a) la arbore; b) la alezaj.

Cilindru adiacent - este cilindrul de diametru minim, tangent la suprafaŃa reala de partea opusă materialului piesei. Pentru arbori aşa cum se poate vedea în F.4.4,a ,a este cilindrul cu diametrul minim în care mai pătrunde arborele pe lungimea de referinŃă, iar pentru alezaje (Fig.4.4 ,b) este cilindrul cu diametrul maxim maxim, ce mai poate fi introdus in alezaj.

Fig.4.4 4.4 Cilindru adiacent; a) la arbore; b) la alezaj.

3

4.2 Abateri şi toleranŃe de formă Abaterea de formă este abaterea formei suprafeŃei reale fată de forma suprafeŃei nominale sau abaterea formei profilului real fată de forma profilului nominal şi se exprimă prin mărimea distantei maxime măsurată intre suprafaŃa efectiva si suprafaŃa adiacenta, respectiv intre profilul efectiv si profilul adiacent. La măsurarea abaterii de formă nu se ia in considerare rugozitatea suprafeŃei. Abaterea limita de formă reprezintă valoarea maxima a abaterii de formă. Toleranta de forma este zona determinată de abaterea limită de formă, cu alte cuvinte este spaŃiul dintre suprafaŃa sau profilul adiacent si suprafaŃa sau profilul echidistant situat la distanŃa egală cu abaterea limită, de partea materialului piesei. Se impune observaŃia ca suprafaŃa adiacentă, respectiv profilul adiacent limitează de o singură parte materialul piesei având rolul hotărâtor asupra jocului ce se obŃine la asamblarea pieselor.

4.3 Clasificarea şi simbolizarea abaterilor şi toleranŃelor geometrice

După tipul suprafeŃei sau profilului abaterile de geometrice întâlnite in practică au denumiri şi simboluri consacrate. În STAS 7385/1-85 sunt prezentate toate toleranŃele geometrice împreună cu simbolurile grafice cu care se înscriu în desenele de execuŃie ale pieselor. În Tabelul 4.1se prezintă clasificarea toleranŃelor geometrice împreună cu simbolurile lor grafice.

4

Tab.4.1 Simbolurile caracteristicilor geometrice tolerate.

Elementele la care se refera toleranta

Tipul

Denumirea tolerantei

tolerantei Toleranta la rectilinitate Toleranta la planitate

Elemente Toleranta la circularitate

izolate Tolerante de

Toleranta la cilindricitate

forma Toleranta la forma data a profilului Elemente

Toleranta la forma data a suprafetei

izolate sau asociate Toleranta la paralelism Tolerante de orientare

Toleranta la perpendicularitate Toleranta la inclinare Toleranta la pozitia nominala

Elemente asociate Tolerante de pozitie

Toleranta la concentricitate si la coaxialitate Toleranta la simetrie Toleranta bataii circulare, radiale si frontale

Tolerante de

Toleranta bataii totale, radiale si frontale

bataie

5

Simbolul caracteristicii tolerate

4.4 Abateri şi toleranŃe de formă. 4.4 4.4.1 Abaterea de la rectilinitate Abaterea de la rectilinitate (Fig.4.5) este distanŃa maximă dintre profilul real şi dreapta adiacentă, măsurată în limitele lungimii de referinŃă. ToleranŃa de la rectilinitate este valoarea maximă admisă a abaterii de la rectilinitate. Pentru a se încadra în toleranŃă profilul efectiv al piesei trebuie să se înscrie în acest spaŃiu pe toată lungimea de referinŃă.

Fig.4.5 Abaterea de la rectilinitate.

Abaterea de la planitate este distanŃa maximă dintre suprafaŃa reală şi planul adiacent, considerată în limitele suprafeŃei de referinŃă (Fig.4.6a). Abaterea de la planitate lanitate AFp Plan adiacent

Plan efectiv a)

b)

c)

itate. Formele simple ale abaterii de la planitate: itate: b) concavitatea; c) c convexitatea. Fig.4.6 a) Abaterea de la planitate.

Formele simple ale abaterii de la planitate sunt concavitatea şi convexitatea (Fig. 4.6.b,c). ToleranŃa la planeitate este valoarea maximă admisă a abaterii de la planitate. Zona de toleranŃă la planitate este cuprinsă între planul adiacent şi un plan paralel cu acesta, aflat la distanŃă egală cu toleranŃa la plan planeitate. 6

Controlul rectilinităŃii şi planităŃii a) Verificarea rectilinităŃii şi planităŃii cu ajutorul fantei de lumină. Controlul rectilinităŃii suprafeŃelor înguste se face cu ajutorul riglelor de precizie. După forma geometrică, riglele se împart în: a) rigle cu muchii act active (Fig.4.7a); b) rigle cu suprafeŃe active (Fig.4.7b). Metoda

este

simplă

şi

constă

în

aşezarea

riglei pe

piesa

de verificat şi apoi

examinarea fantei de lumină dintre piesă şi riglă.

Fig.4.7 Rigle cu muchii active (a) si cu suprafete active (b).

Fig.4.8 Aprecierea fantei de lumina.

Aprecierea fantei de lumină se face comparând fanta obŃinută cu fanta mostră. mostră (etalon) se obŃine prin aşezarea riglei (1) pe două cale plan-paralele paralele

Fanta

( (2), de aceeaşi

dimensiune, care iniŃial au fost aşezate pe platoul de control (3). Între cele două cale, în spaŃiul dintre riglă şi platou, se aşează alte cale (4) mai mici cu 1, 2, 3 microni decât cele iniŃiale. Operatorul are astfel la dispoziŃie grosimi de fante de 1, 2, 3 µm cu care poate compara fanta piesei de verificat (Fig.4.8).

asemănătoa b) Verificarea rectilinităŃii şi planităŃii prin metoda abaterii liniare. Metoda este asemănătoare celei precedente, diferenŃa fiind în modul de evaluare a fantei.. Se aşează rigla pe suprafaŃa de controlat, iar spaŃiul dintre suprafaŃa riglei şi piesă, fanta, se măsoară cu ajutorul calibrelor pentru interstiŃii. Aprecierea fantei (jocului) se face după forŃa necesară la extragerea calibrului sau după grosimea calibrului.

7

c) Verificarea rectilinităŃii şi planităŃii cu ajutorul informatorilor. La această metodă se acoperă suprafaŃa activă a riglei cu vopsea (informator) şi se deplasează pe suprafaŃa piesei care se controlează. Mărimea şi numărul petelor de vopsea rămase pe suprafaŃa piesei într-un pătrat cu latura de 25 mm arată gradul de planitate al suprafeŃei controlate. Vopselele utilizate frecvent sunt albastrul de Prusia sau albul de zinc, care se aplică pe suprafaŃa de lucru a riglei într-un strat subŃire şi uniform.

4.4 4.4.2 Abaterea de la circularitate Abaterea de la circularitate (necircularitatea) se defineşte ca fiind distanŃa maximă dintre profilul real şi cercul adiacent (F (Fig. 4.9.a).

Fig.4.9 Abaterea de la circularitate.

Frecvent întâlnite sunt formele simple ale abaterilor de la circularitate şi anume: ovalitatea şi poligonalitatea (Fig. 4.10.a, b).

Fig.4.10 Forme simple ale abaterii de la circu circularitate: a) ovalitatea; b) poligonalitatea. gonalitatea.

Ovalitatea ar fi atunci când forma profilului real este aproximativ elipsoidală şi se calculează cu relaŃia: Ov = dmax - dmin = 2AFc

8

Poligonalitatea este când profilul real are aproximativ o formă poligonală. ToleranŃa la circularitate este valoarea maximă admisă a abaterii de la circularitate. Toleranta la circularitate este coroana circulară cuprinsă între cercul adiacent si un cerc concentric ce intersectează materialul piesei astfel încât diferenŃa razelor sa fie egală cu abaterea limită. Se observă ca ovalitatea este un caz particular de poligonalitate.. Pentru un număr impar de laturi sau pentru un număr relativ mare de laturi, abaterea de la circularitate nu poate fi pusă in evidentă prin măsurarea diametrului în diferite poziŃii unghiulare. In aceste cazuri este necesară trasarea profilogramei la o scară mult mărita.

4.4 4.4.3 Abaterea de la cilindricitate Abaterea de la cilindricitate (AFl) se defineşte ca fiind distanŃa maximă dintre suprafaŃa reală şi cilindrul adiacent,, considerată în limitele lungimii de referinŃă (Fig.4.11). (F Această abatere se compune din abaterea de la circularitate, considerată în secŃiunea transversală a piesei şi abaterea profilului longitudinal (axial).

Axa cilindrului adiacent

Fig.4.11 Abaterea de la cilindricitate.

Formele simple ale abaterii de la cilindricitate, mai des întâlnite în practică sunt: - forma conică

(Fig. 4.9), ), se caracterizează prin

longitudinal; 9

neparalelismul generatoarelor profilului

Abaterea de la cilindricitate AFl

Fig. 4.9 Forma conica.

Conicitate = Dmax – Dmin = 2AFl - forma butoi (Fig. 4.10), are specific forma curbată a generatoarelor profilului longitudinal real, diametrul crescând spre mijlocul acestuia; Abaterea de la cilindricitate AFl

Fig. 4.10 Forma butoi.

Forma butoi = Dmax – Dmin = 2AFl - forma de şa (Fig. 4.9.c), are generatoarele profilului longitudinal real curbe, diametrul crescând de la mijlocul profilului spre capete;

Abaterea de la cilindricitate AFl

Fig.4.11 Forma

a.

Forma sa = Dmax – Dmin = 2AFl - forma curbă (Fig. 4.9.d), are locul geometric al secŃiunilor transversale o linie curbă. Valoric, mărimea curburii este egală cu abaterea de la cilindricitate.

10

Abaterea de la cilindricitate AFl

Fig.4.12 Forma curba.

ToleranŃa la cilindricitate este valoarea maximă admisă a abaterii de la cilindricitate. Zona toleranŃei la cilindricitate este cuprinsă între cilindrul adiacent şi un cilindru coaxial cu acesta, având raza mai mică (la arbori) sau mai mare (la alezaje) cu toleranŃa la cilindricitate (IT). In cazul conicităŃii, forma butoi si forma “şa”, abaterea de la cilindricitate apare ca semidiferenŃa diametrelor extreme. In cazul curbării axei diametrul este constant în lungul axei. In acest caz abaterea de la cilindricitate apare ca abatere maximă de la rectilinitate a generatoarei.

Controlul circularităŃii şi cilindricităŃii La

prelucrarea suprafeŃelor de

revoluŃie, imprecizia

maşinii-unelte determină apariŃia

abaterilor de la circularitate şi cilindricitate. Abaterile de la circularitate într-o secŃiune a unei piese se determină măsurând diametrele secŃiunii pe diferite direcŃii. Măsurarea prin două puncte a diametrelor unei secŃiuni transversale se execută cu ajutorul unui aparat universal (comparator) cu palpator sferic sau plan (Fig.4.13). Măsurarea prin două puncte a diametrelor, metoda

frecvent folosită, nu poate detecta forma poligon curbiliniu echidiametral. Aceste

abateri de la circularitate, ce apar la rectificarea fără centre, sunt depistate şi măsurate aşezând măsurandul pe un suport în formă de "V" (Fig.4.13 b), unghiul prismei determinându-se în funcŃie de numărul laturilor poligonului, cu relaŃia: 2θ = 180 0 −

360 0 n

unde: 2θ - unghiul prismei în "V"; n - numărul laturilor poligonului curbiliniu echidiametral. Acesta se determină aşezând măsurandul pe o prismă "V" oarecare, iar numărul indicaŃiilor maxime şi minime ale

11

aparatului de măsurat obŃinut prin rotirea măsurandului cu 360°, fiind numărul laturilor poligonului curbiliniu.

Fig. 4.13 Masurarea abaterii de la circularitate (a) si de la cilindricitate (b)

O altă metodă de măsurare a abaterilor de la circularitate este bazată pe evaluarea variaŃiei razei prin

rotirea

măsurandului centrat între vârfuri. Precizia acestei metode este

dependentă de precizia găurilor de centrare de pe suprafeŃele frontale ale măsurandului.

Fig.4.14 Masurarea abaterii de la circularitate cu piesa prinsa intre varfuri.

Măsurarea abaterilor de la circularitate a alezajelor se face cu ajutorul comparatoarelor de interior (aparat plus accesorii) cu două, respectiv trei contacte. În ultimul timp, măsurarea abaterilor de la circularitate, atât pentru suprafeŃele exterioare, cât câ şi pentru suprafeŃele interioare, se realizează cu ajutorul aparatelor pneumatice. Metoda este foarte precisă (de circa 10 ori), comodă şi operativă.

12

Din definiŃia abaterii de la cilindricitate rezultă că aceasta se compune din abaterea de la circularitate în secŃiunea transversală a măsurandului şi din abaterea profilului longitudinal axial. Abaterile de la circularitate sunt evaluate după metodele prezentate anterior. Determinarea abaterii profilului

longitudinal constă în măsurarea urarea abaterilor de la

rectilinitate a perechii de generatoare aflate în aceeaşi secŃiune longitudinală. Acceptând ipoteza că generatoarele diametral opuse sunt simetrice faŃă de axa de rotaŃie (situaŃia pieselor prelucrate între vârfuri), poate fi utilizată metoda diametrelor succesive. Prin această metodă, măsurandul este contactat succesiv în câte două puncte care aparŃin aceloraşi perechi de generatoare. Astfel se pot stabili abaterile de la rectilinitate a generatoarelor profilului profi axial efectiv (releveul generatoarelor). Forma conică se determină măsurând diametrul piesei în două secŃiuni de referinŃă (în general extreme). DiferenŃa dintre valorile maximă şi minimă măsurate reprezintă conicitatea. Această valoare reprezintă dublul abaterii de la cilindricitate. Forma butoi şi forma şa, atât la arbori cât şi la alezaje, se determină măsurând diametrul în trei secŃiuni: la capete şi la mijloc mijloc.

Fig.4.14 Masurarea formei curbe a suprafetelor; a) cu comparatoarele; b) cu cale plan-paralele. plan

Forma curbă a suprafeŃelor cilindrice exterioare se determină asemănător abaterii de la rectilinitate, cu ajutorul calelor plan-paralele (CM) şi a platoului de control (Fig.4.14b) sau a comparatoarelor (Fig.4.14a). Curbarea

suprafeŃelor

cilindrice interioare se poate determina cu ajutorul calibrelor

pneumatice. La determinarea abaterii de la cilindricitate a pieselor cu diametre mari (cilindri de laminor, coloane ale maşinilor de găurit etc.), în afara metodei diametrelor succesive, se mai pot aplica şi alte metode care utilizează aparate cum ar fi: curbimetrul, autocolimatorul, nivela.

13

4.3.4 Abaterea de la forma dată a profilului Abaterea de la forma dată a profilului (Aff) se defineşte ca distanŃa maximă dintre profilul real şi profilul adiacent, în limitele lungimii de referinŃă (Fig.4.15a). ToleranŃa la forma dată a profilului este valoarea maximă admisă a abaterii de la forma dată a profilului (Fig.4.15b).

Profil adiacent

a)

b)

Fig.4.15 a) Abaterea de la forma data a profilului; b) toleranta de la forma data a profilului.

4.3 4.3.5 Abaterea de la forma dată a suprafeŃei Abaterea de la forma dată a suprafeŃei (AFs) reprezintă distanŃa maximă dintre suprafaŃa reală şi suprafaŃa adiacentă de fo formă dată, determinată în limitele

suprafeŃei

de referinŃă

(Fig.4.16a). ToleranŃa la forma dată a suprafeŃei este, de asemenea, valoarea maximă a abaterii de la forma dată a suprafeŃei. Zona acestei toleranŃe este cuprinsă între suprafaŃa adiacentă şi înfăşurătoarea sferei care se rostogoleşte pe suprafaŃa adiacentă şi are diametrul egal cu toleranŃa la forma dată a suprafeŃei (F (Fig. 4.16b).

14

a)

b)

Fig.4.16 a) Abaterea de la forma data a suprafetei; b) tolera toleranta nta de la forma data a suprafetei.

Valorile toleranŃelor de formă sunt standardizate (STAS 7391/1,2 7391/1,2-74). Sunt prevăzute 12 clase de precizie, notate de la I la XII, pentru toleranŃe de formă,, în ordinea descrescândă a preciziei. Simbolurile grafice stabilite pentru toleranŃele de formă sunt date în Tabelul 4.2. 4.2 Tabelul 4.2 Simbolurile tolerantelor de forma.

Datele privind toleranŃele de

formă se înscriu într-un cadru dreptunghiular (cadru de

toleranŃă) trasat cu linie continuă subŃire şi împărŃit în două sau mai multe căsuŃe. căsuŃe În căsuŃe se înscriu, de la stânga la dreapta, într într-o anumită ordine, următoarele date: - simbolul caracteristicii tolerate, conform Tabelului 4.2 4.2; - valoarea toleranŃei, în milimetri; - litera sau literele de indicare a bazei de referinŃă, după caz.

15

Remarci referitoare la toleranta, de ex. „6 gauri”, „4 suprafete” sau „6 x” trebuie scrise deasupra cadrului dreptunghiular (Fig.4.17a). daca este necesar sa specificam mai mult de o toleranta a suprafetei, atunci se trec in cadre dreptunghiulare unul sub altul (Fig.4.17b). 6 gauri

6x

b)

a)

Fig.4.17 Moduri de notare a tolerantelor de forma.

Cadrul dreptunghiular al tolerantelor este conectat la suprafata tolerata cu o linie terminata cu o sageata in modul urmator (Fig.4.18):

-

pe suprafata piesei sau pe o extensie a ei (dar clar

separata de dimesiunea de cota), cand toleranta se refera la o linie sau suprafata însăşi (Fig.4.18 a si b); a)

b)

-

ca o extensie a liniei

de cota cand toleranta se

refera la o axa sau plan median (Fig.4.18 c si d); c)

d)

-

pe axa sau pe un plan median cand toleranta se

refera la o axa comuna sau plan median a doua suprafete (Fig.4.18 e). e) Fig.4.18 Exemple de notare a tolerantelor.

Latimea zonei de toleranta este in directia sagetii liniei care leaga cadrul dreprunghiular cu trasatura supratetei dimensionate, daca nu este precedat de simbolul Ø (Fig.4.19 b).

16

b)

a)

Fig.4.19 Notarea tolerantelor de pozitie.

Cand o zona toleranta comuna este aplicata la mai multe suprafete, trebuie specificat cu cuvinte „zona comuna” deasupra cadrului dreptunghiular (Fig.4.20). Zona cumuna

Fig.4.20 Tolerante pentru o zona comuna.

Suprafata de referinta: este o suprafata faŃă de care se înscriu abaterile piesei. Ele sunt specificate printr-o litera conectata la un triunghi înegrit. (Fig. 4.21). Aceeasi litera este scrisa si in cadrul dreptunghiular al Fig.4.21 Suprafata de referinta.

abaterii.

Triunghiul de referinta cu litera respectiva este plasat: -

pe suprafata piesei sau pe prelungirea ei (separata de linia de cota) cand referirea se face fata de o linie sau suprafata insasi (Fig.4.22 a);

-

in continuarea liniei de cota cand se face referire la o axa sau plan median (Fig.4.22 b si c);

Obs. Cand nu este spatiu pentru doua sageti, una dintre ele este inlocuita de triunghi (Fig.4.22 c).

17

- pe axa sau plan median cand elementul de referinta este: axa sau planul median al unei singura suprafete (ex. un cilindru), sau axa comuna sau planul median format de doua elemente de referinta (Fig.4.23 a). -

b)

a)

c)

Fig.4.23 Elemente de referinta.

Daca cadrul dreptunghiular poate fi direct conectat la elementul de referinta printr-o linie de indicatie, atunci litera poate fi omisa (Fig.4.23b).

Fig.4.24 Indicarea directa la elemntul de referinta.

Un singur element de referinta este specificat cu a litera mare (Fig.4.25 a), iar daca elementul de referinta este comun pentru doua suprafete atunci se scriu doua litere separate printro linie (Fig.4.24 si 4.25b).

a)

b)

Fig.4.25 a) Element de referinta unic; b) element de referinta comun.

II

I

III

Fig.4.26 Ordinea de prioritate a elementelor de referinta.

18

Fig.4.27 Exemple de notare a abaterilor de orientare.

În Fig.4.28 sunt date câteva exemple de notare pe desen a toleranŃelor de formă.

Fig.4. Fig.4.28 Exemple de notare a tolerantelor de forma.

4.3 Precizia poziŃiei reciproce Abaterile, respectiv toleranŃele de poziŃie, exprimă precizia poziŃiei reciproce, reciproce prin care se înŃelege gradul de corespondenŃă dintre poziŃia diferitelor elemente geometrice (puncte, axe, suprafeŃe, etc.), obŃinute în urma proceselor de prelucrare şi poziŃia aceloraşi elemente geometrice, prevăzute în documentaŃia mentaŃia tehnică de către proiectant. Abaterile de la poziŃia nominală pot avea drept cauze de apariŃie, slaba rigiditate a sistemului MUDSP sau adoptarea unor tehnologii greşite (alegerea bazelor de aşezare, a prinderii piesei, etc.). baterile cât şi toleranŃele eranŃele de poziŃie (Tabelul 4.3) pot fi: - de orientare; - de poziŃie; - de bătaie. 19

Tabelul 4.3 Abaterile de pozitie

Pentru studiul preciziei poziŃiei reciproce, este necesară definirea următoarelor noŃiuni: - poziŃia nominală este poziŃia suprafeŃei, a axei sau a profilului de simetrie, determinată prin dimensiuni nominale, liniare sau unghiulare, faŃă de baza de referinŃă sau alt element geometric; - orientarea nominală este orientarea suprafeŃei, a axei, a profilului sau a planului de simetrie, determinată prin dimensiuni nominale, liniare sau unghiulare, faŃă de baza de referinŃă sau alt element geometric; - baza de referinŃă este forma geometrică teoretic exactă (punct, axă, plan, etc.) faŃă de care se determină poziŃia elementului tolerat; ea poate fi determinată prin unul sau mai multe elemente geometrice ale piesei; - sistemul de baze de referinŃă este sistemul compus din ansamblul de două sau mai multe baze de referinŃă separate, utilizate ca element de referinŃă combinat pentru un element tolerat; - elementul de referinŃă este elementul real al unei piese (muchie, suprafaŃă plană sau cilindrică, etc.) care se utilizează la determinarea poziŃiei unei baze de referinŃă; - abaterea de orientare este abaterea de la orientarea nominală a unei suprafeŃe, a axei ei, a unui profil sau a unui plan de simetrie faŃă de baza de referinŃă; 20

ObservaŃie: la aprecierea abaterilor de orientare nu se iau în considerare abaterile de formă ale suprafeŃei sau ale profilului. În această situaŃie, caracteristica reală tolerată va fi înlocuită cu cea adiacentă (suprafaŃă sau profil). - toleranŃa de orientare este zona (câmpul) determinat de abaterile limită de orientare; - abaterea de poziŃie este abaterea de la poziŃia nominală a unei suprafeŃe, a unei axe, a unui profil sau a unui plan simetric faŃă de baza de referinŃă; - abaterea limită de poziŃie similar celei de orientare este valoarea maximă admisă, pozitivă sau negativă, a abaterii respective; - toleranŃa de poziŃie este zona limitată de abaterile de poziŃie extreme; - abaterea de bătaie este diferenŃa între cea mai mare şi cea mai mică distanŃă de la punctele profilului real la baza de referinŃă; - toleranŃa de bătaie este zona determinată de abaterea limită de bataie.

4.3.1

Abateri de orientare

Abaterile de orientare mai importante sunt: a) Abaterea de la paralelism (neparalelismul) se poate referi la două drepte situate în acelaşi plan, la două drepte în spaŃiu, la o dreaptă şi un plan, la două plane, la un plan şi o suprafaŃă de rotaŃie sau între două suprafeŃe de rotaŃie. În cadrul abaterilor de la paralelism vom discuta: - abaterea de la paralelism a două drepte coplanare, egală cu diferenŃa dintre distanŃa maximă şi distanŃa minimă dintre cele două drepte adiacente, măsurată în limitele lungimii de referinŃă (Fig.4.29a);

21

Fig.4.29 Abateri de la paralelism.

- abaterea de la paralelism a două drepte în spaŃiu, egală cu abaterile de la paralelism ale proiecŃiilor celor două drepte pe două plane reciproc perpendiculare. Unul din plane este determinat de una din drepte şi un punct al celei de-a doua situat la extremitatea de referinŃă (Fig.4.29b); - abaterea de la paralelism a unei drepte faŃă de un plan,, egală cu diferenŃa dintre distanŃa maximă şi distanŃa minimă dintre dreapta adiacentă şi planul adiacent, măsurată în limitele lungimii de referinŃă, în planul perpendicular pe planul adiacent şi care ca conŃine dreapta adiacentă; - abaterea de la paralelism a două plane, egală cu diferenŃa dintre distanŃa maximă şi distanŃa minimă dintre cele două plane adiacente, măsurată în limitele itele suprafeŃei de referinŃă (Fig.4.18c); - abaterea de la paralelism a unui plan faŃă de o suprafaŃă de rotaŃie, egală cu diferenŃa dintre distanŃa maximă şi cea minimă între planul adiacent şi axa suprafeŃei adiacente de rotaŃie, măsurată în limitele lungimii de referinŃă (Fig.4.29d);

22

- abaterea de la paralelism a două suprafeŃe de rotaŃie, este identică cu abaterea de la paralelism a axelor suprafeŃelor adiacente de rotaŃie, care poate fi în acelaşi plan sau în plane diferite. ToleranŃa la paralelism este egală cu valoarea maximă admisă a abaterii de la paralelism.

b) Abaterea de la perpendicularitate (neperpendicularitatea) Se deosebesc următoarele situaŃii: -

abaterea de la perpendicularitate a două drepte, două suprafeŃe de rotaŃie sau o

suprafaŃă de rotaŃie şi o dreaptă dreaptă, egală cu diferenŃa dintre unghiul format de dreptele adiacente profilului real, axele suprafeŃelor adiacente de rotaŃie sau o combinaŃie a acestora şi unghiul nominal de 90°, în limitele lungimii de referinŃă (Fig.4.30a);

Fig.4. Fig.4.30 Abaterea de la perpendicularitate.

23

- abaterea de la perpendicularitate a unui plan faŃă de o dreaptă, o suprafaŃă de rotaŃie sau un plan este diferenŃa dintre unghiul format de planul adiacent cu dreapta adiacentă cu axa suprafeŃei adiacente de rotaŃie sau cu planul adiacent şi unghiul nominal de 90°, măsurată în limitele lungimii de referinŃă (Fig.4.30b,c); - abaterea de la perpendicularitate a unei drepte sau a unei suprafeŃe de rotaŃie faŃă de un plan este egală cu diferenŃa dintre unghiul format de dreapta adiacentă sau de axa suprafeŃei adiacente de revoluŃie cu planul adiacent la suprafaŃa reală şi unghiul nominal de 900, în limitele lungimii de referinŃă. Practic, abaterea poate fi măsurată într-un plan dat (Fig. ig.4.30d) sau în două plane reciproc perpendiculare,, prin proiecŃia dreptei (axei) pe aceste plane (Fig. ig.4.30e). ToleranŃa la

perpendicularitate

este valoarea maximă

admisă

a abaterii de la

perpendicularitate (Fig.4.30f).

c) Abaterea de la înclinare Se deosebesc: - abaterea de la înclinare a două drepte sau a două suprafeŃe de rotaŃie este egală cu diferenŃa, măsurată în limitele lungimii de referinŃă, dintre unghiul format de dreptele adiacente la profilele reale, respectiv

de axele suprafeŃelor adiacente

de rotaŃie şi unghiul

nominal

(Fig.4.31a); - abaterea de la înclinare a unei drepte sau a unei suprafeŃe de rotaŃie faŃă de un plan (Fig.4.31b); - abaterea de la înclinare a unui plan faŃă de o dreaptă, o suprafaŃă de rotaŃie sau un plan (Fig.4.31c). ToleranŃa la înclinare este egală cu valoarea maximă a abaterii de la înclinare.

Fig.4.31 Abaterea de la înclinare

24

4.3.2

Abateri de poziŃie

Dintre abaterile de poziŃie importante amintim: a) Abaterile baterile de la poziŃia nominală Se disting următoarele situaŃii: - abaterea de la poziŃia nominală a unei drepte sau a axei unei suprafeŃe de rotaŃie, este distanŃa maximă dintre dreapta adicentă sau axa suprafeŃei adiacente de rotaŃie şi poziŃia nominală a acestora evaluată în limitele lungimii de referinŃă (Fig.4.32). Abaterea de la poziŃia nominală este mulŃimea abaterilor dimensiunilor efective fată de cele nominale care determină poziŃia unei suprafeŃe (axe) în raport cu bazele de referinŃă. În Fig.4.32 se prezintă abaterea de la poziŃia nominală a unui alezaj pe suprafaŃa unei plăci dreptunghiulare.

Fig.4.32 Abaterea de la pozitia nominala a unui alezaj.

PoziŃia nominală este dată prin coordonatele carteziene ale centrului, N1 si N2 in raport cu bazele de referinŃă (marginile plăcii). Abaterea de la poziŃia nominală în acest caz este suma geometrică a abaterilor APp1 si APp2. Toleranta la poziŃia nominală este zona din jurul punctului, axei sau planului prin care este precizata poziŃia nominală, delimitată de distanŃa maximă egală cu abaterea limită.

25

în cazul

ObservaŃie:

în

care lungimea de referinŃă este egală cu zero, se determină

evident, abaterea de la poziŃia nominală a unui punct;

- abaterea de la poziŃia nominală a unui plan sau a unui plan de simetrie, este distanŃa maximă dintre planul adiacent sau planul de simetrie şi poziŃia lor nominală măsurată rată pe lungimea de referinŃă (Fig.4.33).

Fig.4. Fig.4.33 Abaterea de la pozitia nominala a unui plan.

ToleranŃa la poziŃia nominală este egală cu dublul valorii maxime admise a abaterii de la poziŃia nominală.

b) Abateri de la concentricitate şi coaxialitate Abaterea de la coaxialitate sau de la concentricitate este egală cu distanta maximă între axele de simetrie a două suprafeŃe de rotaŃie,, măsurată in limitele lungimii de referinŃă. Daca abaterea se măsoară intr intr-un plan transversal pentru suprafeŃe ce se cuprind reciproc ea va apare ca abatere de la concentricitate sub forma de excentricitate, "e". În această situaŃie toleranŃa la concentricitate apare ca interiorul unui cerc cu raza egală cu abaterea limită. - abaterea

de

la

concentricitate centricitate

este distanŃa dintre

centrul

suprafeŃei considerate şi baza de referinŃă (Fig.4.34), care poate fi: • centrul unui cerc adiacent dat; • axa uneia sau a mai multor suprafeŃe adiacente date.

26

cercului adiacent al

Fig.4.34 Abaterea de la concentricitate.

Abaterea de

la concentricitate este particularizarea abaterii de la coaxialitate, când

lungimea de referinŃă este nulă. - abaterea de la coaxialitate reprezintă distanŃa maximă dintre axa suprafeŃei adiacente şi axa considerată ca bază de referinŃă, măsurată în limitele lungimii de referinŃă. Baza de referinŃă poate fi: • axa uneia dintre suprafeŃele aadiacente de rotaŃie (Fig.4.35a); • axa comună a două sau mai multe suprafeŃe adiacente de rotaŃie (Fig.4.35 35b).

Fig.4.35 Abaterea de la coaxialitate.

27

Abaterea de la coaxialitate poate avea următoarele situaŃii:

- excentricitatea (dezaxarea),

dacă

axele

suprafeŃelor adiacente de rotaŃie sunt paralele (dar nu coincid) (Fig.4.36a); a)

- necoaxialitatea unghiulară (frângerea), dacă axele suprafeŃelor adiacente de rotaŃie sunt concurente (Fig.4.36b);

b)

- necoaxialitatea

atunci

încrucişată,

când

axele suprafeŃelor adiacente de rotaŃie sunt încrucişate (Fig.4.36c). c)

Fig.4. Fig.4.36 Situatii ale abaterii de la coaxialitate.

Toleranta la coaxialitate sau concentricitate se prezintă sub forma unui cilindru cu raza egală cu abaterea limită, coaxial cu baza de referinŃă si este egală cu dublul valorii maxime admise a abaterii de la concentricitate sau coaxialitate.

etrie (asimetria) are sens numai daca cel puŃin o suprafaŃă nu este de c) Abateri de la simetrie rotaŃie. -

reprezintă distanŃa maximă

dintre planele

(axele) de simetrie ale elementelor vizate, măsurată în limitele lungimii de referinŃă sau într-un într plan dat (Fig.4.37). ToleranŃa la simetrie este egală cu dublul valorii maxime admise a abaterii de la simetrie. Fig.4.37 Abaterea de la simetrie.

28

4.3.3 Abateri de bătaie Abaterile de bătaie pot fi: * bătaia circulară radială, ce reprezintă diferenŃa dintre distanŃa maximă şi cea minimă de la suprafaŃa reală la axa de rotaŃie de referinŃă, măsurată în limitele imitele lungimii de referinŃă (Fig. (F 4.38a). În mod normal, bătaia circulară radială se determină în plane perpendiculare perpendicula pe axa de referinŃă. frontală, ce reprezintă diferenŃa dintre distanŃa maximă şi cea minimă * bătaia circulară frontală de la suprafaŃa frontală reală la un plan perpendicular pe axa de rotaŃie de referinŃă, măsurată în limitele lungimii de referinŃăă sau ale unui diametru dat (Fig.4.38b).

Bataia radiala

ABf

Axa de rotatie

b)

a)

Fig.4.38 a) Bataia circulara radiala; b) Bataia circulara frontala.

85 apar şi noŃiunile: bătaie totală radială şi bătaie totală frontală; frontală acestea se În STAS 7384-85 referă la toate poziŃiile radiale şi nu numai pentru o anumită poziŃie radială şi frontală pentru care s-au definit bătăile circulare radiale, respect respectiv frontale. Bătaia totală este ca şi bătaia circulară, numai că se evaluează pe întreaga lungime a generatoarei dacă este vorba de bătaia totală radială sau pe toată lungimea razei la bătaia totală frontală. Este o extindere a abaterii de bătaie la întreaga suprafaŃă.

29

ToleranŃa bătăii circulare radiale sau frontale este valoarea maximă admisă a bătăii circulare radiale

sau frontale. Valorile toleranŃelor de orientare, de poziŃie şi de bătaie sunt

specificate în STAS 7391/3...5-74. În aceste standarde sunt prevăzute 12 clase de precizie, notate cu cifre romane, în ordinea micşorării preciziei. Înscrierea pe desen a toleranŃelor de orientare, de poziŃie şi de bătaie se face folosind simbolurile grafice prezentate în abelul 4.3, asemănător celor de formă. Câteva exemple de notare a acestora sunt prezentate în Fig.4.39.

Fig.4.39 Exemple de notare pe desen a tolerantelor de orientare, de pozitie si de bataie.

30

4.4

Metode şi mijloace de control a abaterilor de poziŃie

În general, abaterile de poziŃie pot fi controlate cu mijloace de măsurat universale (rigle, cale plan-paralele paralele şi unghiulare, dornuri, colimatoare, lunete, mijloace de măsurat interferenŃiale). Mai precise, rapide şi comode sunt maşinile de măsurat în coordonate.

Controlul abaterilor de la paralelism În Fig.4.40 se dă exemplul de măsurare a abaterii de la paralelism a două drepte coplanare.

Măsurandul se aşează cu baza de referinŃă pe o placă de control, iar deasupra acestuia se aşează rigla de verificare. Rigla de verificare elimină abaterile de formă ale dreptei. Cu palpatorul unui comparator, prins într-un într suport aşezat Fig.4.40 Masurarea abaterii de la paralelism a doua drepte coplanare

pe placa de control, se determină abaterea de la paralelism pe lungimea de referinŃă.

Aceasta este diferenŃa dintre valoarea maximă şi minimă a indicaŃiilor aparatului de măsurat la extremităŃile lungimii de referinŃă. În Fig.4.41 se dă un exemplu de măsurare a paralelismului dintre două drepte în spaŃiu, respectiv ghidajele unei maşini-unelte. unelte.

Pe cele două ghidaje se aşează câte o prismă V, care pot aluneca fără jocuri în lungul lor. Măsurarea se face deplasând prismele de-a lungul

ghidajelor şi

determinând abaterile

lecturate pe comparatorul aşezat pe una din prisme, în două plane, vertical şi orizontal. Fig.4.41 Masurarea paralelismului a doua drepte in spatiu.

31

.4.42. Măsurandul se Paralelismul între două plane se măsoară conform schemei din Fig.4. aşează cu baza de referinŃă pe o placă de verificare, iar deasupra acestuia se aşează o placă plan-paralelă.

Suportul aparatului de măsurat se deplasează pe placa de verificare,

în

limitele suprafeŃei de

referinŃă. Prin această metodă see elimină abaterile de formă

a

celor

două suprafeŃe ale

măsurandului. Abaterea de la l paralelism este diferenŃa dintre indicaŃiile aparatului în punctul Fig.4.42 Masurarea paralelismului intre doua plane.

cel mai ridicat şi cel mai coborât al suprafeŃei de referinŃă.

Abaterea de la paralelism dintre un plan şi o suprafaŃă de rotaŃie Cilindrul adiacent al alezajului este materializat de un dorn de verificare montat în alezaj (Fig.4.43). Aparatul

de măsurat, fixat pe un suport, se

deplasează cu acesta în planul considerat. Abaterea de

la paralelism

este diferenŃa

dintre indicaŃiile

minime ale aparatului la extremităŃile lungimii de referinŃă. IndicaŃiile minime se obŃin prin deplasarea Fig.4.433 Masurarea abaterii de la paraleleism intre un plan si o suprafata de rotatie.

uşoară

a

suportului

aparatului

perpendiculară pe axa dornului.

32

în

direcŃie

Abaterea de la paralelism a două suprafeŃe de rotaŃie Se materializează cilindrii adiacenŃi ai celor două alezaje ale bielei cu ajutorul dornurilor de verificare (Fig.4.43). Dornul alezajului inferior se aşează prin intermediul a două prisme în V pe platoul de control, iar celălalt dorn se controlează cu comparatorul, al cărui suport este aşezat pe acelaşi platou de control. PoziŃionând biela atât vertical, cât şi orizontal,, se pot determina abaterile APlx şi APly.

Fig.4.43 Masurarea abaterii de la parallelism intre doua suprafete de rotatie.

Abaterea de la perpendicularitate a) Perpendicularitatea între două drepte. Dreptele care se controlează pot fi: două drepte propriu-zise, axele a două suprafeŃe de rotaŃie sau o dreaptă şi o axă a unei suprafeŃe de rotaŃie.

Verificarea perpendicularităŃii

dintre o

suprafaŃă de rotaŃie şi dreapta materializată de suprafeŃele unui ghidaj (Fig. ig.4.44) se realizează cu ajutorul unui echer-cadru aşezat pe suprafaŃa de rotaŃie şi a

unui comparator aşezat pe

ghidajul considerat cu ajutorul unei prisme în V. Fig.4.444 Masurarea abaterii de la perpendicularitate intre doua drepte.

33

Perpendicularitatea unei drepte faŃă de un plan.

Se va considera, ca exemplu, e controlul

perpendicularităŃii dintre o suprafaŃă cilindrică (alezaj) şi un plan (baza sa). Măsurandul se aşează cu baza sa, considerată plan de referinŃă, pe

platoul de verificare. Cilindrul adiacent

alezajului este materializat cu aj ajutorul dornului de verificare. Pentru ghidarea aparatului se foloseşte un echer cilindric aşezat, de asemenea, pe platoul de verificare. DiferenŃa dintre valorile lecturate la extremităŃile lungimii de referinŃă este abaterea de la perpendicularitate pe lungimea considerată (Fig.4.4 4.45).

Fig.4.455 Masurarea perpendicularitatii unei drepte fata de un plan.

plan Se fixează un Perpendicularitatea unui plan faŃă de o dreaptă, o axă sau un plan. comparator pe suprafaŃa de rotaŃie a cărei axă o verificăm suprafaŃă, indicaŃiile comparatorului dau informaŃii

(Fig.4.4 4.46); rotind această

despre abaterea căutată.

Fig.4.466 Masurarea perpendicularitatii unui plan fata de un plan.

34

Abaterea de la înclinare Se

consideră

verificarea abaterii de la înclinare a unui alezaj faŃă de un plan (Fig.4.47).

Metoda este asemănătoare celei prezentate la verificarea perpendicularităŃii.

Fig.4.4 Fig.4.47 Masurarea abaterii de la inclinare.

Bătaia radială si frontala În Fig.4.48.aa se exemplifică controlul bătăii radiale a unor suprafeŃe de rotaŃie exterioare (arbori). În cazul verificării suprafeŃelor de rotaŃie interioare (alezaje), cu diametre ce nu permit accesul comparatoarelor, se materializează alezajul cu ajutorul dornului de verificare. În Fig.4.48.b se prezintă şi controlul bătăii frontale.

a)

b)

Fig.4.4 Fig.4.48 Masurarea bataii radiale (a) si frontale (b).

35

Abaterea de la coaxialitate Verificarea coaxialităŃii a două alezaje (Fig.4.49) se face materializând cu un dorn unul din alezaje şi aşezând pe dornul de verificare un comparator, al cărui palpator se deplasează de-a lungul circumferinŃei celui ui de al doilea alezaj.

Fig.4.500 Masurarea abaterii de la concentricitate.

Fig.4.499 Masurarea abaterii de la coaxialitate.

Dacă acă acul indicator al compara comparatorului rămâne în poziŃie neschimbată, cele două alezaje sunt perfect coaxiale. Dacă nu, variaŃia indicaŃiilor aparatului de măsurat reprezintă dublul abaterii de la coaxialitate a celor două alezaje. Abaterea de la concentricitate (excentricitatea) În Fig.4.50 se prezintă măsurarea excentricităŃii într într-o secŃiune mijlocie a măsurandului faŃă de axa sa, materializată de vârfurile de centrare. Abaterea de la simetrie (asimetria) În Fig.4.51 se dă un exemplu de măsurare a abaterii de la simetrie a suprafeŃelor laterale ale măsurandului în raport cu axa acestuia. Se materializează alezajul cu ajutorul unui dorn prins apoi între vârfuri. Folosind un comparator se stabilesc înălŃimile h1 şi h2. SemidiferenŃa acestor înălŃimi este abaterea de la simetrie simetrie: APs =

h1 − h2 2

Fig.4.5 Fig.4.51 Masurarea abaterii de la simetrie.

36