VDI VDE 2631 Blatt 5-2015 Form metrology - Determination of the axial spindle deviation.pdf

1、ICS 17.040.01, 19.060 VDI/VDE-RICHTLINIEN Juni 2015 June 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Formmesstechnik Ermittlung der axialen Drehfhrungsabweichung Form metrology Determination of the axial spindle deviation VDI/VDE 2631 Blatt 5 / Part 5 A

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

3、hbereich Fertigungsmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Fertigungsmesstechnik VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren Band 1: Grundlagen und Planung Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgaben:08.04;06.14 Entwurf,d

4、eutschFormereditions:08/04;06/14 Draft,in German onlyZu beziehen durch / Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten / Allrightsreserved Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Ve

5、rweise 3 3 Begriffe 3 4 Formelzeichen . 3 5 Verfahren und Normale 3 5.1 Ausfhrung der Normale . 3 5.2 Eigenschaften und Merkmale . 3 5.3 Ermittlung der axialen Drehfhrungsabweichung fa,max4 6 Durchfhrung der Messungen und Ergebnisdarstellung . 5 6.1 Vorbereitung der Messung . 5 6.2 Wahl der Mess- un

6、d Auswertebedingungen 6 6.3 Messdurchfhrung . 6 Anhang Beispiel fr Planlaufprofil . 7 Schrifttum 8 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3 Terms and definitions 3 4 Symbols . 3 5 Methods and standards . 3 5.1 Designs of the standards 3 5.2 Properties and characte

7、ristics. 3 5.3 Determining the axial spindle deviation fa,max4 6 Performing the measurements and displaying the results . 5 6.1 Preparations for the measurement 5 6.2 Choice of measurement and evaluation conditions . 6 6.3 Performing the measurement . 6 Annex Example of an axial run-out profile . 7

8、Bibliography 8 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 2 VDI/VDE 2631 Blatt 5 / Part 5 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Rich

9、tlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.v

10、di.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser 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 st

11、andard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (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 lic

12、ensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish 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

13、ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2631. Die Richtlinie wurde im Fachausschuss Form-messtechnik“ der VDI/VDE-GMA erarbeitet. Introduction This standard forms part of the series VDI/VDE 2631. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.

14、vdi.de/2631. This standard was prepared by the VDI/VDE-GMA Technical Committee “Form measurement technology”. 1 Anwendungsbereich In dieser Richtlinie ist ein Standardverfahren be-schrieben, mit dem die messtechnische Eigenschaft der axialen Drehfhrungsabweichung eines Form-messgerts an seinem Stand

15、ort durch Planlaufmes-sungen ermittelt und dokumentiert werden kann. Das beschriebene Verfahren eignet sich sowohl zur Annahmeprfung (Prfung des Formmessgerts entsprechend den Angaben des Herstellers) als auch zur berwachung der Messbestndigkeit von Formmessgerten (siehe VDI/VDE 2631 Blatt 8). Im Me

16、ssergebnis sind messobjekt-, gerte- und standortspezifische Einflsse enthalten; eine Tren-nung dieser Anteile ist nicht oder nur einge-schrnkt mglich. Durch Dokumentation der Mes-sergebnisse lassen sich Istzustand sowie nderun-gen der messtechnischen Eigenschaften des Formmessgerts an seinem Standor

17、t feststellen. Unter anderem knnen Vernderungen z. B. durch genderte Umgebungsbedingungen (Klimaeinflsse, Schwingungserregung usw.) schnell und leicht er-kannt und Manahmen zur Verbesserung der Mess-bedingungen oder zur Fehlerbeseitigung ergriffen werden. Feststellbar sind u. a.: Wert der axialen Dr

18、ehfhrungsabweichung Charakter der axialen Drehfhrungsabweichung (z. B. Richtung, Ausprgung) 1 Scope This document describes a standardised method with which the metrological properties of the axial spindle deviation of a form measuring instrument can be determined and documented in situ through axia

19、l run-out measurements. This method is suita-ble both for acceptance tests (testing the form measuring instrument in accordance with the man-ufacturers data) and for monitoring the measure-ment stability of form measuring instruments (see VDI/VDE 2631 Part 8). The measurement result is influenced by

20、 site-specific effects and by those arising from the measured object and the instrumentation; differen-tiating between the contributions of these effects is either impossible or possible only to a limited de-gree. Documenting the measurement result allows the actual state and any changes in the metr

21、ological properties of the form measuring instrument to be determined in situ. Inter alia, changes due e.g. to variable ambient conditions (climatic effects, excit-ed oscillations, etc.) can be rapidly and easily de-tected, and steps taken to improve the measurement conditions or to rectify errors.

22、The following can be determined, inter alia: magnitude of the axial spindle deviation nature of the axial spindle deviation (e.g. direction, characteristics) B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI/V

23、DE 2631 Blatt 5 / Part 5 3 Strungen, wie sie blicherweise durch Schmutz oder Defekte hervorgerufen werden Nicht feststellbar sind u. a.: Empfindlichkeit (Signalbertragung) des Gerts Filtereigenschaften des Gerts Ursachen von Strungen Diese Richtlinie ist anzuwenden in Verbindung mit VDI/VDE 2631 Bla

24、tt 1. interference, as caused usually by dirt or defects The following cannot be determined, inter alia: the instruments sensitivity (signal transmission) the instruments filter properties the causes of interference This standard applies in conjunction with VDI/VDE 2631 Part 1. 2 Normative Verweise

25、Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich: DIN 1319-1:1995-01 Grundlagen der Messtechnik; Grundbegriffe VDI/VDE 2631 Blatt 1:1999-06 Formprfung; Grundlagen zur Bestimmung von Form- und Lageabweichungen Internationales Wrterbuch der Metrologie (VIM) 1 2 No

26、rmative references The following referenced documents are indispen-sable for the application of this standard: DIN 1319-1:1995-01 Fundamentals of metrology; Basic terminology VDI/VDE 2631 Part 1:1999-06 Principles for the measurement of geometrical deviations International Vocabulary of Metrology (V

27、IM) 1 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach DIN 1319-1 und VIM 1. 3 Terms and definitions For the purposes of this standard, the terms and definitions as per DIN 1319-1 and VIM 1 apply. 4 Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelze

28、ichen verwendet: Formel-zeichen Bezeichnung fa,max Kennwert der axialen Drehfhrungs-abweichung h Hhe ber der Tischebene R radialer Abstand von der Drehachse des Gerts 4 Symbols The following symbols are used throughout this standard: Symbol Designation fa,max parameter of axial spindle deviation h h

29、eight above the table plane R radial distance from the instruments axis of rotation 5 Verfahren und Normale 5.1 Ausfhrung der Normale Zur Abnahme bzw. berwachung werden kalib-rierte Ebenheitsnormale eingesetzt. Bewhrte Ebenheitsnormale sind z. B. kreisfrmige Planplat-ten aus Glas, Glaskeramik oder K

30、eramik. Handels-bliche Ebenheitsnormale haben Formabweichun-gen von 0,02 m bis 0,08 m. 5.2 Eigenschaften und Merkmale Um den Anschluss an die internationale Lngen-einheit sicherzustellen, muss die Kalibrierung der Ebenheit des Normals von einer geeigneten Kalib-rierstelle ausgefhrt werden. Das Kalib

31、rierergebnis besteht aus dem Wert der Ebenheitsabweichung und dessen Messunsicherheit. Ebenheitsnormale 5 Methods and standards 5.1 Designs of the standards Calibrated flatness standards are used for ac-ceptance tests and for monitoring. Established flatness standards include e.g. circular plane pla

32、tes made of glass, glass ceramics or ceramics. Com-mercial flatness standards have form deviations of 0,02 m to 0,08 m. 5.2 Properties and characteristics In order to ensure conformity with the international unit of length, calibrating the flatness of the stand-ard should be performed by a suitable

33、calibration laboratory. The calibration result consists of the magnitude of the flatness deviation and its meas-urement uncertainty. Flatness standards frequently B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 4 VDI/VDE 2631 Blatt 5 / Part 5 Alle Rechte vorbehalten Verein Deuts

34、cher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 weisen in den Randzonen hufig grere Formab-weichungen auf. Daher werden diese Bereiche bei der Kalibrierung ausgeschlossen. Normale werden nur in dem Bereich verwendet, in dem sie kalib-riert sind. 5.3 Ermittlung der axialen Drehfhrungsabweichung fa,maxDer Kennwe

35、rt der axialen Drehfhrungsabwei-chung fa,maxlsst sich nach folgendem Standardver-fahren ermitteln (Bild 1): Das Verfahren beruht auf einer Planlaufmessung in der Drehachse des Formmessgerts an einem Ebenheitsnormal (z. B. einer kreisfrmigen Plan-glasplatte). Bei Planlaufmessungen bewegt sich die Tas

36、tkugel relativ zum Prfling im Idealfall kreisfrmig auf einer Ebene. Taumelbewegungen der Spindel sind im Messergebnis mit enthalten. Die Ermittlung der axialen Drehfhrungsabweichung ist in der Hhe h durchzufhren, in der blicherweise Werkstcke gemessen werden (siehe Bild 1). Laufabweichun-gen der Fhr

37、ung, Unvollkommenheiten des Tast-systems, rtliche und zeitliche Temperaturgradien-ten sowie Schwingungseinflsse verursachen Ab-weichungen von der idealen Ebene. Es wird vor-ausgesetzt, dass die Formabweichungen des Eben-heitsnormals vernachlssigbar klein sind. Damit werden alle gemessenen ortsabhngi

38、gen Abwei-chungen von der idealen Ebene als vom Gert bzw. von Strungen aus seiner Umgebung verursacht angesehen1). Die Darstellung des Messprofils kann als Lineardiagramm, als Polardiagramm usw. er-folgen. Bild 1. Prinzipielle Darstellung des Prfaufbaus exhibit larger form deviations in the marginal

39、 zones. Therefore these zones are excluded during calibration. Standards are used only within the zone for which they are calibrated. 5.3 Determining the axial spindle deviation fa,maxThe parameter fa,maxof the axial spindle deviation can be determined according to the following standard method (Fig

40、ure 1): This method relies on axial run-out measurement in the axis of rotation of the form measuring in-strument on a flatness standard (e.g. a circular plane glass plate). In axial run-out measurements, in the ideal case the tracing ball moves relative to the specimen circu-larly in a plane. Any w

41、obbles of the spindle are contained in the measurement results. Determining the axial spindle deviation should be performed at the height h at which workpieces are usually meas-ured (see Figure 1). Spindle run-out deviations, imperfections in the tracing system, spatial and temporal temperature grad

42、ients and oscillatory effects cause deviations from the ideal plane. It is assumed that the form deviations of the flatness standard are negligibly small. Therefore, all meas-ured position-dependent deviations from the ideal plane are regarded as caused by the instrument and/or by interference from

43、its environment1). The measured profile can be displayed as a linear dia-gram, a polar diagram, etc. Figure 1. Schematic diagram of the test rig 1)Prinzipiell ist es auch mglich, die Formabweichungen des Normals durch aufwendige Mess- und Auswertemethoden zu eliminieren. / In principle, it is also p

44、ossible to eliminate the form deviations of the standard through costly measurement and evaluation methods. tracer pin z-axis axial spindle de-viation fa,max flatness standard carrier plate rotary table axis of rotation C h Taststift z-Achse axiale Drehfhrungs-abweichung fa,max Ebenheits- normal Auf

45、lage Drehtisch Drehachse C h B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI/VDE 2631 Blatt 5 / Part 5 5 Vor Beginn der Messung erfolgt die Nivellierung des Ebenheitsnormals durch Antastung in einem Abstand

46、R von der Drehachse C (Bild 2). Durch diese Manahme wird die Flchennormale des Ebenheitsnormals parallel zur Drehachse C ausge-richtet. Zur Bestimmung der axialen Drehfh-rungsabweichung wird im Zentrum, das heit an der Position der Drehachse (R = 0), ein Messprofil in Form einer Laufmessung ber eine

47、n Vollkreis aufgenommen. Die mit der z-Achse des Messgerts als Bezug ermittelte Planlaufabweichung ist die gesuchte axiale Drehfhrungsabweichung. Bild 2. Lage des Taststifts beim Nivellieren Aufgrund der Parallelitt von z- und C-Achse kn-nen beide als Bezugsachse herangezogen werden. Es wird empfohl

48、en, diese Messung mit verschie-denen Grenzwellenzahlen (W/U) auszuwerten, die sich an der praktischen Anwendung des Form-messgerts orientieren. Werden an anderen vertikalen Messpositionen axiale Planlaufmessungen durchgefhrt, knnen sich andere Drehfhrungsabweichungen ergeben. Before starting the mea

49、surement, the flatness standard is levelled by means of contacting at a distance R from the axis of rotation C (Figure 2). This aligns the normal to the plane of the flatness standard in parallel to the axis of rotation C. In order to determine the axial spindle deviation, a measured profile in the form of a run-out meas-urement over a complete circle is recorded at the centre, i.e. at the position of the axis of rotati