Jak prawidłowo mierzyć suwmiarką? Fakty i mity dotyczące dokładności suwmiarek

Suwmiarka to bez wątpienia najpopularniejszy i jeden z najprostszych przyrządów pomiarowych jakim posługujemy się w codziennej praktyce pomiarowej. Dzięki łatwej obsłudze, prostej konstrukcji i wspomnianej wyżej powszechności stosowania, łatwo wpaść w pułapkę rutynowych działań, prowadzących w konsekwencji do pogorszenia jakości pomiarów.

  1. Źródła błędów w pomiarach suwmiarkami

Źródła błędów, które zakłócają każdy nasz pomiar suwmiarką podzielić możemy na 3 grupy, wśród których wskażemy kilka najważniejszych:

  • Błędy wynikające z konstrukcji suwmiarki 
    • Błąd Abbego – oś pomiaru jest oddalona od osi przyrządu
    • Główna skala (liniał) może wyginać się w 2 kierunkach
    • Błędy geometrii powierzchni i krawędzi pomiarowych oraz wzajemnego ich ułożenia
    • Pomiary małych otworów przy użyciu szczęk krawędziowych wewnętrznych obarczone są błędem wykonania szczęk
       
  • Błędy odczytu
    • Błąd paralaksy (suwmiarki noniuszowe)
    • Ograniczona rozdzielczość suwmiarki z odczytem cyfrowym

 

  • Błędy spowodowane otoczeniem i warunkami pomiaru
    • Odchyłka od temperatury odniesienia
    • Różnica temperatur suwmiarki i mierzonego detalu
    • Brak stałego nacisku pomiarowego wywieranego przez operatora

Kiedy uświadomimy sobie, że wszystkie te czynniki wywierają wpływ na każdy pojedynczy pomiar, uzmysławiamy sobie iż nawet prosty ręczny przyrząd pomiarowy typu suwmiarkowego wymaga od nas szczególnego traktowania, jeśli naszym celem jest osiągnięcie pomiaru odpowiedniej jakości. Wszystkie przytoczone wyżej elementy (a zaznaczam, że nie jest to pełna lista) składają się na określenie „dokładności” urządzenia stanowiącej cechę jakościową będącą wypadkową dwóch kluczowych parametrów, a więc błędu wskazania oraz rozrzutu wskazań (więcej na ten temat w tym artykule).

2. Która suwmiarka jest lepsza/ dokładniejsza – noniuszowa czy elektroniczna?

Ilość mitów i teorii na ten temat prowadzi tylko do jednej smutnej konkluzji, mianowicie uświadamia nam wciąż bardzo słabe rozumienie tematu „dokładności” urządzeń pomiarowych. Po pierwsze sama „dokładność” nie może być rozpatrywana w oderwaniu od konkretnego procesu pomiarowego. Urządzenie dokładne dla jednego klienta, może być znacznie poniżej oczekiwań innego. Po drugie – porównując urządzenia w kontekście suchego błędu wskazania, musimy odwołać się do wymagań aktualnie obowiązującej normy, a więc DIN 862:

 

Dopuszczalne błędy wskazań dla przyrządów suwmiarkowych, źródło: DIN 862

Wniosek numer 1: suwmiarki z odczytem cyfrowym oraz noniuszowe o wartości działki 0,02 mm mają takie same wartości błędów dopuszczalnych, są więc mówiąc potocznie tak samo „dokładne”.

Przypomnę rzecz wydawałoby się oczywistą: lepsza zdolność odczytowa urządzenia pomiarowego to nie to samo co mniejszy błąd…

Wyższe odchyłki są dopuszczalne dla suwmiarek z noniuszem 0,05 i 0,1 mm, co oczywiście wynika z relatywnie niskiej zdolności odczytowej tychże urządzeń.

Jak już kilkakrotnie wskazywaliśmy, nie możemy ocenić „dokładności” urządzenia na podstawie samego tylko błędu wskazania nie uwzględniwszy rozrzutu wskazań. I tutaj dochodzimy do najciekawszego wniosku, który brutalnie skutecznie odbiera argumenty zwolennikom urządzeń cyfrowych. Otóż wykonanie serii pomiarów suwmiarką noniuszową i elektroniczną obnaża największą słabość tych drugich – słabą powtarzalność otrzymanych wyników pomiarów. Składa się na to kilka czynników, głównie brak możliwości zapewnienia stałego i powtarzalnego nacisku pomiarowego oraz błędy konstrukcyjne i zużycie. Im suwmiarka niższej klasy, tym wspomniane błędy będą bardziej widoczne. Dodatkowo operator ma tendencję do sugerowania się i osiągania wyników oczekiwanych. Bezbłędnie obnaża to tzw. ślepy test, w którym to użytkownik nie widzi aktualnego odczytu na wyświetlaczu. Po drugiej stronie barykady stoi suwmiarka noniuszowa, która z kolei (o ile nie wykazuje znacznych mechanicznych uszkodzeń) będzie cechowała się lepszą, często 100% powtarzalnością wskazań…

Na podstawie powyższego sformułować możemy wniosek numer 2: najdokładniejszą suwmiarką (a więc mającą najniższe błędy wskazań oraz najbardziej powtarzalne wskazania) będzie suwmiarka noniuszowa o działce 0,02 mm…

3. Jak prawidłowo wykonać pomiar suwmiarką?

  1. Rozsuń szczęki na odległość większą niż rozmiar mierzonego obiektu
  2. Umieść obiekt w szczękach suwmiarki tak, aby dotknął szczęki stałej
  3. Ustaw oś liniału suwmiarki równolegle do mierzonego wymiaru
  4. Dosuń szczękę ruchomą do mierzonego obiektu starając się zapewnić właściwą siłę (4-6 N)
  5. Upewnij się, że szczęka przylega właściwie do detalu i nie widać szczelinywskazującej na nierównoległe ułożenie. W razie potrzeby skoryguj.
  6. Odczytaj wynik
  7. Sprawdź punkt zero. Jeśli wskazanie jest różne od zera, możliwe że z detalu mierzonego na suwmiarkę dostało się zabrudzenie.
  8. Oczyść suwmiarkę i wykonaj kolejne powtórzenie – punkt 1

Jak widać nawet najprostsze i wszystkim znane urządzenie jakim jest suwmiarka wymaga odpowiedniego poziomu świadomości metrologicznej. Nie staram się tu dyskredytować urządzeń cyfrowych, ale przedstawiać zerojedynkowe fakty. Urządzenia cyfrowe mają przecież niepodważalne zalety, jak łatwość odczytu czy możliwość eksportu wyników do komputera czy systemu SPC.

Przytoczone przykłady to tylko wierzchołek góry lodowej. Gorąco zachęcam użytkowników do samodzielnych eksperymentów i identyfikacji problemów, które mogą zakłócać procesy pomiarowe.

Dodaj komentarz