VDI VDE 2631 Blatt 4-2014 Form measurement - Determination of the radial spindle deviation.pdf

1、ICS 17.040.01, 19.060 VDI/VDE-RICHTLINIEN Juni 2014 June 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Formprfung Ermittlung der radialen Drehfhrungsabweichung Form measurement Determination of the radial spindle deviation VDI/VDE 2631 Blatt 4 / Part 4 Au

2、sg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fach

3、bereich Fertigungsmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Fertigungsmesstechnik VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren Band 1: Grundlagen und Planung Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:09.99;06.13Entwurf,deut

4、schFormereditions:09/99;06/13Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2014Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 3 3 Be

5、griffe 3 4 Formelzeichen . 4 5 Verfahren und Normale 4 5.1 Ausfhrung der Normale . 4 5.2 Eigenschaften und Merkmale . 4 5.3 Ermittlung der radialen Drehfhrungsabweichung 5 6 Durchfhrung der Messungen und Ergebnisdarstellung . 6 6.1 Vorbereitung der Messung . 6 6.2 Wahl der Mess- und Auswertebedingun

6、gen 7 6.3 Messdurchfhrung . 7 Schrifttum 8 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3 Terms and definitions 3 4 Symbols . 4 5 Procedure and measurement standards 4 5.1 Implementation of measurement standards 4 5.2 Properties and features . 4 5.3 Determination of rad

7、ial spindle deviation 5 6 Performance of measurements and representation of results 6 6.1 Preparation of measurement 6 6.2 Selection of measurement and analysis conditions . 7 6.3 Performance of measurements . 7 Bibliography 8 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF88D9NormCD - Stand 2014-06 2 VD

8、I/VDE 2631 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektr

9、onischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehr

10、enamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reprod

11、uction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wi

12、sh to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung Diese Richtlinie ist Bestandteil der Richtlinienrei-he VDI/VDE 2631. Eine Liste der aktuell verfg-baren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2631. Vorausgesetzt fr die Anwendung

13、dieser Richtlinie wird die Kenntnis von VDI/VDE 2631 Blatt 1. Die Richtlinie wurde im Fachausschuss Form-messtechnik“ der VDI/VDE-GMA erarbeitet. Anmerkung: Fr Formmessungen auf Koordinatenmessger-ten ist die Richtlinie VDI/VDE 2617 Blatt 4 anzuwenden. Introduction This standard is part of the serie

14、s of standards VDI/VDE 2631. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the internet at www.vdi.de/2631. The knowledge of VDI/VDE 2631 Part 1 is pro-vided for the application of this standard. The standard has been drafted by the Technical Committee “Form measu

15、ring systems” of the VDI/VDE-Society for Measurement and Auto-matic Control (GMA). Note: Form measurements using coordinate measuring ma-chines are governed by the standard VDI/VDE 2617 Part 4. 1 Anwendungsbereich In dieser Richtlinie ist ein Standardverfahren be-schrieben, mit dem die messtechnisch

16、e Eigenschaft der radialen Drehfhrungsabweichung eines Form-messgerts an seinem Standort durch Rundheits-messungen ermittelt und dokumentiert werden kann. Das beschriebene Verfahren eignet sich so-wohl zur Abnahme als auch zur berwachung der Messbestndigkeit von Formmessgerten (siehe VDI/VDE 2631 Bl

17、att 8). Als ergnzende Literatur wird 1 bis 3 empfohlen. Im Messergebnis sind messobjekt-, gerte- und standortspezifische Einflsse enthalten; eine Tren-nung dieser Anteile ist nicht oder nur einge-schrnkt mglich. Durch Dokumentation der Prf-ergebnisse lassen sich Istzustand sowie nderun-gen der messt

18、echnischen Eigenschaften des Form-messgerts an seinem Standort feststellen. Unter anderem knnen Vernderungen z. B. durch gen-derte Umgebungsbedingungen (Klimaeinflsse, Schwingungserregung usw.) schnell und leicht er-kannt und Manahmen zur Verbesserung der Mess-bedingungen oder zur Fehlerbeseitigung

19、ergriffen 1 Scope This standard describes a standard procedure for determining and documenting the metrological characteristic of radial spindle deviation of a form measuring system by means of in-situ roundness measurements. The procedure described is suitable for acceptance testing as well as for

20、stability moni-toring of form measuring systems (cf. VDI/ VDE 2631 Part 8). Supplementary information is provided in 1 to 3. The measurement result contains influences which vary depending on the test object, the system and the site; separating these contributions is impossi-ble, or possible to a li

21、mited extent only. From the documented test results, the actual condition and changes in the metrological characteristics of the form measuring system at its current site can be established. Among other things, this allows quick and easy detection of changes as caused, e.g., by changed ambient condi

22、tions (climatic influences, vibration excitation, etc.), whereupon action can be taken in order to improve the measurement condi-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF88D9NormCD - Stand 2014-06All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI/VDE 2631 Blatt 4 / Part 4 3 we

23、rden. Feststellbar sind unter anderem: Wert der radialen Drehfhrungsabweichung Charakter der radialen Drehfhrungsabwei-chung (z. B. Richtung, Ausprgung) Strungen, wie sie blicherweise durch Schmutz oder Defekte hervorgerufen werden Nicht feststellbar sind unter anderem: Empfindlichkeit (Signalbertra

24、gung) des Gerts Filtereigenschaften des Gerts Ursachen von Strungen tions or to remedy any faults. The following items, amongst others, can be determined: value of radial spindle deviation character of radial spindle deviation (e. g. direction, significance) disturbances, normally caused by to dirt

25、or defects The following items, amongst others, cannot be determined: sensitivity (signal transmission) of system filter characteristics of system causes of disturbances 2 Normative Verweise Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich: DIN EN ISO 1101:2014-

26、04 Geometrische Produkt-spezifikation (GPS); Geometrische Tolerierung; Tolerierung von Form, Richtung, Ort und Lauf (ISO 1101:2012 + Cor. 1:2013); Deutsche Fas-sung EN ISO 1101:2013 DIN EN ISO 12181-1:2011-07 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Rundheit; Teil 1: Be-griffe und Kenngren der Rund

27、heit (ISO 12181-1:2011); Deutsche Fassung EN ISO 12181-1:2011 DIN EN ISO 12181-2:2011-07 Geometrische Pro-duktspezifikation (GPS); Rundheit; Teil 2: Spe-zifikationsoperatoren (ISO 12181-2:2011); Deut-sche Fassung EN ISO 12181-2:2011 VDI/VDE 2631 Blatt 1:1999-06 Formprfung; Grundlagen zur Bestimmung

28、von Form- und Lageabweichungen 2 Normative references The following referenced documents are indispen-sable for the application of this standard: DIN EN ISO 1101:2014-04 Geometrical product specifications (GPS); Geometrical tolerancing; Tol-erances of form, orientation, location and run-out (ISO 110

29、1:2012 + Cor. 1:2013); German version EN ISO 1101:2013 DIN EN ISO 12181-1:2011-07 Geometrical product specifications (GPS); Roundness; Part 1: Vocabu-lary and parameters of roundness (ISO 12181-1: 2011); German version EN ISO 12181-1:2011 DIN EN ISO 12181-2:2011 Geometrical product specifications (G

30、PS); Roundness; Part 2: Specifica-tion operators (ISO 12181-2:2011); German version EN ISO 12181-2:2011 VDI/VDE 2631 Part 1:1999-06 Form measure-ment; Principles for the measurement of geometri-cal deviations 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Radiale Drehfh

31、rungsabweichung Kennwert der gemessenen Rundheit, gemessen an einem geeigneten Normal. Rundheit Signalhub senkrecht zur Drehachse bei einer Um-drehung ohne Exzenteranteil. 3 Terms and definitions For the purposes of this standard, the following terms and definitions apply: Radial spindle deviation C

32、haracteristic of the measured roundness, mea s-ured using a suitable measurement standard. Roundness Signal swing perpendicular to the axis of rotation within one revolution excluding eccentricity con-tribution. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF88D9NormCD - Stand 2014-06 4 VDI/VDE 2631 Blat

33、t 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 4 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Benennung 2a zulssiger Bereich fr die Lage der Profil-messlinie fr,maxKennwert der radialen Drehfhrun

34、gs-abweichung h Messhhe ber der Referenzebene RONt Wert der grten positiven lokalen Rund-heitsabweichung addiert zum Wert der grten negativen lokalen Rundheits-abweichung u Unsicherheit der Weitergabe des kalibrier-ten Formprofils des Rundheitsnormals 4 Symbols The following symbols are used through

35、out this standard: Symbol Term 2a admissible range for position of profile measuring line fr,maxcharacteristic radial spindle deviation h measurement height above reference plane RONt value of largest positive local roundness deviation added to value of largest negative local roundness deviation u u

36、ncertainty of transfer of calibrated form profile of roundness standard 5 Verfahren und Normale 5.1 Ausfhrung der Normale Zur Abnahme bzw. berwachung werden kali-brierte Rundheitsnormale eingesetzt. Bewhrte Rundheitsnormale sind polierte Halb- oder Vollku-geln aus Glas, Glaskeramik oder Keramik. Ihr

37、e Formabweichung muss hinreichend klein bezogen auf die Qualitt des Gerts sein (Faktor 3 bis Fak-tor 10). Mit solchen Normalen lsst sich in einfa-cher Weise die radiale Drehfhrungsabweichung von Formmessgerten ermitteln. Anmerkung: nderungen des bertragungsverhaltens der Messkette werden mit den gen

38、annten Normalen nicht erkannt. Entsprechende Verfahren hierzu sind in VDI/VDE 2631 Blatt 2 nher beschrieben. 5.2 Eigenschaften und Merkmale Um den Anschluss an die internationale Lngen-einheit sicherzustellen, muss die Kalibrierung des Rundheitsnormals von einer geeigneten Kalibrier-stelle ausgefhrt

39、 werden. Die Kalibrierung erfolgt durch mechanische Antastung. Referenzkreise sind die Kreise der minimalen Ringzone MZCI (DIN ISO 1101 und DIN EN ISO 12181-1 und -2). Zu-stzlich zur Auswertung nach MZCI (Minimum Zone Circle) kann auch nach der Methode der kleinsten Abweichungsquadrate (LSCI Least S

40、quare Circle) ausgewertet werden. Bei der Ver-wendung von Rundheitsnormalen lsst sich die im Kalibrierschein definierte Lage der Messlinie nur bedingt wiederfinden. Das kalibrierte Profil muss deshalb auch in der Umgebung der kalibrierten Messlinie mit vernach-lssigbar kleinen Abweichungen reproduzi

41、erbar sein. Das Kalibrierergebnis fr das Normal enthlt 5 Procedure and measurement standards 5.1 Implementation of measurement standards Calibrated roundness standards are used for accep-tance testing and monitoring. Examples of proven roundness standards are polished spheres or semi-spheres made of

42、 glass, ceramic glass or ceramics. Their form deviation shall be sufficiently small in relation to the quality of the system (factor 3 to factor 10). Such standards allow easy determina-tion of the radial spindle deviation of form measur-ing systems. Note: The above-mentioned standards do not allow

43、detection of changes in the transfer behaviour of the measurement chain. Details of suitable procedures are described in VDI/VDE 2631 Part 2. 5.2 Properties and features In order to relate the results to the international unit of length, the calibration of the roundness standard shall be carried out

44、 by a suitable calibra-tion laboratory. Calibration is performed by means of mechanical probing. The minimum zone circles MZCI (DIN ISO 1101 and DIN EN ISO 12181-1 and -2) are the reference circles. In addition to the analysis using MZCI (minimum zone circle), it is also possible to apply the least-

45、squares method (LSCI least square circle). When using roundness standards, the position of the measuring line as defined in the calibration certificate is difficult to locate. The calibrated profile shall therefore be reproduci-ble with only negligible deviations even in the vicinity of the calibrat

46、ed measuring line. In addi-tion to the uncertainty of the calibration method B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF88D9NormCD - Stand 2014-06All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI/VDE 2631 Blatt 4 / Part 4 5 nicht nur die Unsicherheit des verwendeten Kali-brierv

47、erfahrens, sondern auch die Unsicherheit des Normals, die durch unterschiedliche Lagen der Profilmesslinie im zulssigen Bereich 2a (Bild 1) verursacht wird. Bild 1. Mgliche Lagen der Profilmesslinien; oben: ideal; unten gekippt (zulssiger Grenzfall) 2a zulssiger Bereich h Messhhe ber der Referenzebe

48、ne R Rundheitsnormal C Drehachse K Tastkugel . Profilmesslinie 5.3 Ermittlung der radialen Drehfhrungsabweichung Bei Rundheitsmessungen bewegt sich das Tast-element bezogen auf den Prfling im Idealfall auf einer Kreisbahn. Axiale Laufabweichungen bzw. Taumelbewegungen der Spindel sind im Messergebni

49、s mit enthalten. Bei zylindrischen Prflingen und bei Messung in der quatorebene einer Kugel werden diese Einflsse minimiert. Einflsse der Drehfhrung und des Tastsystems, thermische Einflsse und selbst- bzw. fremderregte Schwingungen verursachen Abweichungen von der idealen Kreisbahn. Sie sind abhngig vom Dreh-winkel und der axialen Position des Tastelements. Die radiale Drehfhrungsabweichung fr,max lsst sich nach folgendem Stand