Το παχύμετρο, ως ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα εργαλεία μέτρησης στον τομέα της μηχανικής κατασκευής, είναι απλό
στη λειτουργία και εφαρμόζεται ευρέως στη μέτρηση εξωτερικής διαμέτρου. Ωστόσο, εξακολουθεί να έχει πολλούς εγγενείς τεχνικούς περιορισμούς.
Με τις αυξανόμενες απαιτήσεις ακρίβειας στη σύγχρονη κατασκευή, τα μειονεκτήματα της μέτρησης εξωτερικής διαμέτρου με παχύμετρο έχουν γίνει όλο και πιο εμφανή, επηρεάζοντας την ακρίβεια και
την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων μέτρησης. Η ακρίβεια μέτρησης ενός τυπικού παχύμετρου vernier είναι ±0,02
χιλιοστά, ενώ αυτή ενός ψηφιακού παχύμετρου μπορεί να φτάσει τα ±0,01χιλιοστά. Ωστόσο, σε πραγματικές εφαρμογές,
επηρεάζεται από πολλαπλούς παράγοντες όπως οι δεξιότητες χειρισμού, οι περιβαλλοντικέςσυνθήκες και τα χαρακτηριστικά
του τεμαχίου, και το πραγματικό σφάλμα μέτρησης συχνά υπερβαίνει το θεωρητικόεύρος ακρίβειας.
I. Ο θεμελιώδης λόγος για τον περιορισμό της ακρίβειας μέτρησης
1. Τα ανθρώπινα σφάλματα λειτουργίας είναι το κύριο μειονέκτημα της χρήσης παχυμέτρων για τη μέτρηση της εξωτερικής διαμέτρου.
Ο έλεγχος τηςδύναμης μέτρησης επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια των αποτελεσμάτων μέτρησης. Η τυπική
δύναμη μέτρησης θα πρέπει να ελέγχεται εντός του εύρους των 8-12 Newton, αλλά είναι δύσκολο να διατηρηθεί
μια σταθερή δύναμη μέτρησης σε πραγματικέςσυνθήκες λειτουργίας.
Μια αλλαγή 1 Newton στη δύναμη μέτρησης μπορεί να οδηγήσει σε σφάλμα μέτρησης 0,005-0,01 χιλιοστά.
Ειδικά κατά τη μέτρηση λεπτότοιχων εξαρτημάτων ή μαλακών υλικών, η υπερβολική δύναμη μέτρησης μπορεί να προκαλέσει την παραμόρφωση του τεμαχίου, επηρεάζοντας σοβαρά την
ακρίβεια μέτρησης.2. Τα σφάλματα ανάγνωσης είναι εγγενή τεχνικά ελαττώματα του παχύμετρου vernier. Η υποκειμενικότητα των ανθρώπινων ματιών κατά την
ανάγνωση των γραμμών της κλίμακας οδηγεί σε ασυνεπή αποτελέσματα μέτρησης. Η ελάχιστη τιμή ανάγνωσης της αρχής vernier είναι 0,02
χιλιοστά, αλλά η πραγματική ανάγνωση επηρεάζεται από παράγοντες όπως οι συνθήκες φωτισμού, οι γωνίες παρατήρησης και η όραση του
χειριστή. Η διαφορά ανάγνωσης για το ίδιο μέγεθος από διαφορετικούς χειριστές μπορεί να φτάσει
0,03 - 0,05 χιλιοστά.Αυτό το είδος ανθρώπινου σφάλματος ανάγνωσης είναι απαράδεκτο σε ακριβείς μετρήσεις.3. Ο περιορισμός της περιοχής επαφής οδηγεί σε ανεπαρκή αντιπροσωπευτικότητα των αποτελεσμάτων μέτρησης.
Η περιοχή επαφής
μεταξύ των σιαγόνων του παχύμετρου και του τεμαχίου είναι συνήθως μόνο λίγα τετραγωνικά χιλιοστά. Για τεμάχια με υψηλή επιφανειακή
τραχύτητα ή τοπικά ελαττώματα, μια μικρή αλλαγή στη θέση των σημείων επαφής μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικά αποτελέσματα μέτρησης.
Το πραγματικό σφάλμα στρογγυλότητας και το σφάλμα ελλειπτικότητας των κυκλικών τεμαχίων διατομής δεν μπορούν να αντικατοπτριστούν με ακρίβεια
από μια μοναδική μέτρηση. Απαιτείται μέτρηση πολλαπλών σημείων για την απόκτηση αξιόπιστων γεωμετρικών παραμέτρων.
II. Ο αντίκτυπος των περιβαλλοντικών συνθηκών στην ακρίβεια μέτρησης1. Η μεταβολή της θερμοκρασίας είναι ένας σημαντικός περιβαλλοντικός παράγοντας που επηρεάζει την ακρίβεια των μετρήσεων με παχύμετρο.
Ο
συντελεστής θερμικής διαστολής των μεταλλικών υλικών προκαλεί αλλαγές στις διαστάσεις με τη θερμοκρασία. Ο γραμμικός
συντελεστήςδιαστολής του χάλυβα είναι περίπου 11×10^-6/℃.
Μια αλλαγή θερμοκρασίας 10℃ θα οδηγήσει σε αλλαγή 0,011mm σε μια διάσταση 100mm. Οι διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος του εργαστηρίου, η μεταφορά της θερμοκρασίας του χεριού του χειριστή,
και η υπολειμματικήθερμότητα από την επεξεργασία του τεμαχίου μπορούν να επηρεάσουν την ακρίβεια των αποτελεσμάτων μέτρησης.2. Η υγρασία και οι ρύποι έχουν αρνητικό αντίκτυπο στην ακρίβεια μέτρησης του παχύμετρου, ειδικά σε σκληράπεριβάλλοντα παραγωγής. Τα υγρά κοπής μετάλλων και τα υγρά ψύξης παραμένουν στην επιφάνεια του τεμαχίου, σχηματίζοντας μια υγρή μεμβράνη που μεταβάλλει την πραγματική κατάσταση επαφής και την αναφορά μέτρησης.
Το πάχος της επιφανειακής μεμβράνης λαδιού, που κυμαίνεται από
0,01 έως 0,05 χιλιοστά, προστίθεται άμεσα στο αποτέλεσμα μέτρησης.
Για να ληφθούν ακριβή δεδομένα μέτρησης,
η επιφάνεια του τεμαχίου πρέπει να καθαριστεί σχολαστικά.3. Οι κραδασμοί και οι δονήσεις μπορούν να προκαλέσουν παρεμβολές σε ακριβείς μετρήσεις. Στον τόπο παραγωγής, η λειτουργία των μηχανημάτων
εργαλείων και η κίνηση βαρέων εξοπλισμών μπορούν να δημιουργήσουν κραδασμούς. Ως φορητό εργαλείο μέτρησης, τα παχύμετρα είναιιδιαίτερα ευαίσθητα σε παρεμβολές κραδασμών. Όταν το
πλάτος δόνησης υπερβαίνει τα 0,02 χιλιοστά, θα επηρεάσει σημαντικά
τη σταθερότητα της ανάγνωσης. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μέτρησης, οι τρόμοι του χεριού του χειριστή
θα μεταδοθούν επίσηςστο αποτέλεσμα μέτρησης, επηρεάζοντας την επαναληψιμότητα και την ακρίβεια της μέτρησης.
III. Περιορισμοί των χαρακτηριστικών του τεμαχίου στα αποτελέσματα μέτρησης1. Σημαντικές διαφορές στην ποιότητα της επιφάνειας επηρεάζουν την αξιοπιστία των μετρήσεων με παχύμετρο. Οι κορυφές και οι κοιλάδες σε
μια τραχιά επιφάνεια προκαλούν αβεβαιότητα στα σημεία επαφής. Όταν η τραχύτητα της επιφάνειας Ra υπερβαίνει τα 1,6 μικρόμετρα, η τυχαιότητα του μικροσκοπικού γεωμετρικού σχήματος στην επιφάνεια
αυξάνει τη διασπορά των
αποτελεσμάτων μέτρησης.Το σφάλμα μέτρησης για τραχιές επιφάνειες όπως
επιφάνειες χύτευσης, επιφάνειες σφυρηλάτησης και επιφάνειες συγκόλλησης μπορεί να φτάσει
±0,1 χιλιοστά, υπερβαίνοντας κατά πολύ την ονομαστική ακρίβεια του παχύμετρου.
2. Η πολυπλοκότητα του γεωμετρικού σχήματος του τεμαχίου περιορίζει το πεδίο εφαρμογής του παχύμετρου. Μη τυπικά γεωμετρικά σχήματα δεν μπορούν να μετρηθούν με ακρίβεια. Τα τεμάχια με ελλειπτικές
διατομές, πολυγωνικές διατομές,και ακανόνιστες διατομές απαιτούν εξειδικευμένες μεθόδους μέτρησης και εξοπλισμό.
Το παχύμετρο μπορεί να μετρήσει μόνο τοπικές διαστάσεις, αλλά δεν μπορεί να αξιολογήσει
περιεκτικά τη γεωμετρική ακρίβεια. Για εξαρτήματα με υψηλές απαιτήσεις γεωμετρικής ακρίβειας, η
αντιπροσωπευτικότητα των αποτελεσμάτων μέτρησης του παχύμετρου είναι ανεπαρκής.3. Η σκληρότητα και οι ελαστικές ιδιότητες των υλικών επηρεάζουν τη σταθερότητα των αποτελεσμάτων μέτρησης. Τα μαλακά υλικά
υφίστανται ελαστική ή πλαστική παραμόρφωση υπό την επίδραση της δύναμης μέτρησης. Η μέτρηση υλικών όπωςκράμα αλουμινίου, πλαστικό και καουτσούκ απαιτεί ειδικό έλεγχο της δύναμης μέτρησης.
Για υλικά με σκληρότητα χαμηλότερη
από HB100, το σφάλμα μέτρησης μπορεί να υπερβεί τα ±0,05 χιλιοστά.
Τα χαρακτηριστικά ανάκαμψης των εξαιρετικά ελαστικών υλικών προκαλούν την
αλλαγή των αποτελεσμάτων μέτρησης με την πάροδο του χρόνου, επηρεάζοντας έτσι την επαναληψιμότητα των δεδομένων μέτρησης.IV. Περιορισμοί του εύρους μέτρησης και της ευελιξίας1. Το εύρος μέτρησης περιορίζεται από τις δομικές διαστάσεις του παχύμετρου και δεν μπορεί να μετρήσει
τεμάχια μεγάλου μεγέθουςπέρα από το εύρος. Το μέγιστο εύρος μέτρησης των τυπικών παχυμέτρων είναι συνήθως 150-300 χιλιοστά.
Για τη μέτρηση της εξωτερικής διαμέτρου μεγάλων τεμαχίων, απαιτούνται εξειδικευμένα παχύμετρα μεγάλου μεγέθους
ή άλλες μέθοδοι μέτρησης.
Οι διαστάσεις ειδικών θέσεων όπως οι εσωτερικές διάμετροι βαθιών οπών, οι διάμετροι πυθμένα
τυφλών οπών και τα πλάτη των αυλακώσεων δεν μπορούν να μετρηθούν άμεσα χρησιμοποιώντας συνηθισμένα παχύμετρα.
2. Οι περιορισμοί στις γωνίες και τις θέσεις μέτρησης επηρεάζουν τη σκοπιμότητα της μέτρησης ορισμένων τεμαχίων. Τα παχύμετρα πρέπει
να είναι κάθετα στην επιφάνεια που μετράται για να ληφθούν ακριβή αποτελέσματα. Για τεμάχια σύνθετου σχήματος, ορισμένα εξαρτήματα ενδέχεται να μην τοποθετηθούν με ακρίβεια από τα παχύμετρα.
Μια γωνία μέτρησης που αποκλίνει κατά 5 μοίρες από την κάθετη
κατεύθυνση θα οδηγήσει σε περίπου 0,4% σφάλμα συνημιτόνου.
Η μέτρηση εξαρτημάτων σε συνθήκες συναρμολόγησης συχνά περιορίζεται από τον χώρο
και δεν μπορεί να επιτύχει τις ιδανικές συνθήκες μέτρησης. 3. Η ανεπαρκής δυναμική ικανότητα μέτρησης περιορίζει την εφαρμογή των παχυμέτρων στην αυτοματοποιημένη
παραγωγή, εμποδίζοντας την υλοποίηση της διαδικτυακής μέτρησης και της παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο. Η σύγχρονη κατασκευή απαιτεί γρήγορη ανίχνευση και ανατροφοδότηση. Ωστόσο, τα παχύμετρα έχουν αργές ταχύτητες μέτρησης και απαιτούν
χειροκίνητη λειτουργία,αποτυγχάνοντας έτσι να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις ρυθμού παραγωγής για υψηλή απόδοση.
Οι αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής χρειάζονται
ενσωματωμένα συστήματα μέτρησης. Η χειροκίνητη φύση των παχυμέτρων γίνεται εμπόδιο
για την αποδοτικότητα της παραγωγής.
