Standardy pomiarów: Od przedramion faraonów do prędkości światła

Nowoczesna produkcja nie byłaby możliwa bez rygorystycznych standardów pomiarowych, wraz z wyrafinowanymi narzędziami i technikami, które pomagają nam mierzyć narzędzia, przedmioty obrabiane i gotowe produkty. Obróbka CNC jest doskonałym przykładem praktycznego zastosowania nowoczesnych metod pomiarowych, czyli metrologii. W produkcji opartej na metalu, obróbka CNC jest często ostatnim procesem przed dostarczeniem części. Bez niewiarygodnie dokładnych i precyzyjnych sposobów mierzenia i cięcia, wiele z metalowych produktów, które uważamy za oczywiste, byłoby niemożliwych do wyprodukowania. Historia pomiarów to opowieść o tym, jak ludzka cywilizacja dążyła do znalezienia nowych sposobów dokładnego mierzenia, a wszystko to prowadzi do współczesnej metrologii. Metrologia rozpoczęła się od pomysłu standardowych jednostek miar. Już około 6000 lat p.n.e. cywilizacje opracowały standardy miar, aby obliczyć rozmieszczenie plonów i spożycie żywności. Od tego czasu stosowano wiele różnych wzorców miar. Wiele z nich opierało się na częściach ciała, jak na przykład egipski "kubit", który mierzył długość od łokcia do końca środkowego palca. Prawdopodobnie najbardziej rygorystyczną naukowo jednostką standardową jest metr, który po raz pierwszy został zdefiniowany jako równy jednej czterdziestej milionowej obwodu Ziemi i został ustalony w wyniku ośmioletniej, wielonarodowej misji badawczej. Później metr został ponownie zdefiniowany w oparciu o mierzalne długości fal świetlnych.

Standardy miar stosowane w historii obejmują: Kubit egipski (ok. 3000 p.n.e.): ok. 43-53 cm, na podstawie odległości między łokciem a czubkiem środkowego palca. Rzeczywista długość zmieniała się w zależności od tego, który faraon był u władzy. Rzymska mila: 1000 kroków; rzeczywista długość była różna, ale dystans ten jest bardzo podobny do dzisiejszej mili. 5.280 stóp zostało ogłoszone oficjalną miarą przez królową Elżbietę I w 1593 roku. System metryczny: uniwersalny system miar wprowadzony po raz pierwszy oficjalnie w 1795 roku. Wymiary przestrzenne oparte są na metrze, który na przestrzeni lat miał kilka różnych standardów. Obecnie metr jest definiowany jako "długość drogi przebytej przez światło w próżni w przedziale czasu wynoszącym 1/299 792 458 sekundy". Imperialny system miar: wprowadzony w Wielkiej Brytanii w 1824 roku; obecnie nadal szeroko stosowany w Stanach Zjednoczonych, obejmuje jardy, stopy i cale. Cale zostały oparte na ziarnach jęczmienia, ziarnach maku i paznokciu królewskiego kciuka. Dokładność, precyzja i tolerancja Dokładność odnosi się do tego, jak bardzo pomiar jest zbliżony do wartości standardowej. Dokładna część to taka, która jest produkowana z wymiarami zgodnymi lub bardzo zbliżonymi do zamierzonych pomiarów standardowych.

Precyzja to dokładność poprzez powtarzanie. W obróbce CNC precyzja oznacza, że każdy egzemplarz części będzie miał takie same lub bardzo podobne wymiary. W metrologii precyzja może również oznaczać, że wiele odczytów daje podobne pomiary. Tolerancja, kolejny termin, który można usłyszeć dość często w świecie obróbki CNC, to stopień, w jakim wymiar może się różnić bez powodowania wadliwości części. Wartość ta jest zwykle wyrażana jako zakres, jak w przypadku "+/- .004 cala". Metrologia dzisiaj Wyrafinowanie naszych jednostek pomiarowych zbiega się bezpośrednio z naszą zdolnością do mierzenia dokładniejszych wymiarów. Przeszliśmy już długą drogę od mierzenia przedramienia faraona do mierzenia długości fali świetlnej, a ostatnie dekady przyniosły jeszcze większy postęp w metrologii. Ponieważ nasze wymagania dotyczące pomiarów stały się bardziej rygorystyczne, zmieniły się również nasze standardy pomiarowe. Nie zadowalamy się już określaniem cala jako "trzy ziarna jęczmienia ułożone koniec do końca", lecz definiujemy go teraz w odniesieniu do systemu metrycznego (cal to oficjalnie 2,54 cm). Podczas wytwarzania mikroskopijnie skomplikowanych produktów, takich jak mikrochipy, a nawet gwinty na obrobionej śrubie, musimy być w stanie mierzyć z niezwykle wysoką dokładnością, w przeciwnym razie część nie będzie działać zgodnie z przeznaczeniem. Jak dokładnie mierzyć Sklepy z maszynami CNC i inne zakłady, w których bardzo ważne są dokładne i precyzyjne pomiary, korzystają z maszyn CMM, czyli współrzędnościowych maszyn pomiarowych. Maszyny CMM pozwalają metrologom mierzyć nie tylko trzy wymiary, ale także cechy charakterystyczne dla danego kształtu, takie jak płaskość, kątowość i współosiowość. Dzięki zastosowaniu maszyn przyspieszających proces, mogą oni wykonywać setki, a nawet tysiące pojedynczych pomiarów i tworzyć dokładne modele komputerowe części. Pozwala to ekspertom na śledzenie markerów jakości, inżynierię odwrotną części i diagnozowanie problemów. Aby uzyskać więcej informacji na temat narzędzi używanych w warsztatach obrabiarek CNC do mierzenia tych niezwykle małych wymiarów, sprawdź nasz wpis na blogu, 7 niezbędnych narzędzi dla nowoczesnych warsztatów obrabiarek. W przypadku obróbki CNC, jakość oznacza wysoki stopień dokładności i precyzji w każdej partii, za każdym razem. Współpracując z warsztatem obróbki CNC, należy upewnić się, że posiada on metrologa i aktualne wyposażenie. Nie ma sposobu na zagwarantowanie jakości, jeśli nie ma się narzędzi i umiejętności do jej pomiaru.