Mikrometr służy do wykonywania bardzo dokładnych pomiarów wymiarów geometrycznych. To właśnie dlatego znajduje szerokie zastosowanie w zakładach produkcyjnych, narzędziowniach, laboratoriach pomiarowych, działach kontroli jakości, utrzymaniu ruchu i wszędzie tam, gdzie nawet niewielka różnica wymiaru może zdecydować o tym, czy wykonany element spełnia wymagania dokumentacji technicznej.
Wysoka rozdzielczość mikrometru nie oznacza jednak, że każdy odczyt jest automatycznie wiarygodny. Przyrząd pomiarowy może z czasem zmieniać swoje właściwości wskutek zużycia, uszkodzeń, zmian temperatury, niewłaściwego użytkowania czy zwykłego starzenia się elementów mechanicznych. Dlatego w profesjonalnych zastosowaniach tak duże znaczenie ma wzorcowanie mikrometrów.
Wzorcowanie pozwala określić relację pomiędzy wskazaniami przyrządu a odpowiednimi wartościami odniesienia. Główny Urząd Miar wskazuje, że celem wzorcowania jest ustalenie tej relacji, a wynik może pozwolić m.in. na wyznaczenie poprawek wskazań i błędów pomiaru. Wyniki są dokumentowane w świadectwie wzorcowania.
Co dokładnie oznacza wzorcowanie mikrometru? Kiedy należy je przeprowadzać? Czy nowy mikrometr również trzeba wzorcować? Jak często powtarzać wzorcowanie? I dlaczego świadectwo wzorcowania może być tak istotne dla działu jakości?
Czym jest wzorcowanie mikrometru?
Najprościej mówiąc, wzorcowanie polega na porównaniu wskazań badanego przyrządu z odpowiednimi wartościami odniesienia z wykorzystaniem ustalonej procedury pomiarowej.
Nie należy utożsamiać wzorcowania z regulacją.
Wzorcowanie odpowiada na pytanie: jak zachowuje się przyrząd pomiarowy i jakie są jego błędy lub odchylenia?
Regulacja ma natomiast na celu zmianę właściwości przyrządu tak, aby jego wskazania były bliższe wartościom odniesienia.
Po regulacji przyrząd może więc wymagać ponownego wzorcowania, aby potwierdzić jego parametry.
Warto również odróżnić wzorcowanie od zwykłego sprawdzenia przyrządu. Sprawdzenie może być elementem wewnętrznej procedury kontroli wyposażenia pomiarowego, natomiast wzorcowanie jest formalnym procesem określającym relację między wskazaniami a wartościami odniesienia i pozwalającym udokumentować uzyskane wyniki.
Dlaczego mikrometr trzeba wzorcować?
Mikrometr jest przyrządem mechanicznym lub elektronicznym, a więc podlega wpływowi warunków eksploatacji.
Na jego wskazania mogą wpływać między innymi:
- zużycie powierzchni pomiarowych,
- zużycie mechanizmu wrzeciona,
- uszkodzenia mechaniczne,
- niewłaściwa siła pomiarowa,
- zabrudzenia,
- niewłaściwe przechowywanie,
- zmiany temperatury,
- intensywność użytkowania,
- niewłaściwa konserwacja.
W przypadku przyrządu, którego zadaniem jest mierzenie z dokładnością rzędu mikrometrów, nawet niewielkie odchylenie może mieć znaczenie.
Wyobraźmy sobie, że dokumentacja techniczna przewiduje wymiar:
25,000 mm ± 0,005 mm
Dopuszczalny przedział wynosi więc:
24,995–25,005 mm.
Jeżeli używany mikrometr wskazuje wartość obarczoną nieznanym błędem, osoba dokonująca kontroli może błędnie zakwalifikować element jako zgodny albo niezgodny.
Problem nie polega więc wyłącznie na tym, czy mikrometr „pokazuje dużo miejsc po przecinku”.
Najważniejsze jest pytanie:
czy wskazanie mikrometru jest wystarczająco wiarygodne dla wykonywanego zadania pomiarowego?
Rozdzielczość mikrometru to nie to samo co jego dokładność
To jeden z najważniejszych tematów związanych z użytkowaniem mikrometrów.
Na rynku dostępne są przyrządy, których wyświetlacz prezentuje wynik np.:
18,347 mm
Może to sugerować bardzo wysoką dokładność.
Trzeba jednak rozróżnić:
rozdzielczość – najmniejszą zmianę wskazania, którą przyrząd potrafi wyświetlić,
od:
dokładności / błędu granicznego – parametrów określających, jak bardzo wskazanie może różnić się od wartości odniesienia w określonych warunkach.
Dobrym przykładem jest oferowany przez Oberon mikrometr cyfrowy Sylvac S_Mike EVO 0–25/0,001 mm z końcówkami Ø 6,5 mm. Ma on rozdzielczość 0,001 mm, natomiast maksymalny błąd pomiarowy określono na 2 μm. Producent deklaruje również powtarzalność na poziomie 1 μm, stopień ochrony IP67 i transmisję danych Bluetooth. Przyrząd jest wykonywany zgodnie z DIN 863 / ISO 3611.
Mikrometr cyfrowy Sylvac S_Mike EVO 0–25/0,001 mm – oferta Oberon
Co ważne, ten mikrometr jest dostarczany ze świadectwem wzorcowania producenta.
Nie oznacza to jednak, że przyrząd będzie już zawsze wykazywał takie same parametry.
Świadectwo dokumentuje stan przyrządu w określonym momencie i zgodnie z konkretnymi warunkami wykonania wzorcowania.
Czy nowy mikrometr trzeba wzorcować?
To częste pytanie.
Odpowiedź brzmi: nie ma jednej uniwersalnej częstotliwości ani jednej reguły, która nakazywałaby każdemu użytkownikowi wzorcować każdy nowy mikrometr w identyczny sposób.
Znaczenie ma przede wszystkim sposób wykorzystania przyrządu oraz wymagania organizacji dotyczące nadzoru nad wyposażeniem pomiarowym.
GUM wskazuje, że częstotliwość i zakres wzorcowania ustala użytkownik przyrządu, kierując się przede wszystkim jego przeznaczeniem i potrzebą uzyskiwania wyników dla określonych wartości mierzonych wielkości. Częstotliwość może być także określana przez procedury branżowe.
Jeżeli producent dostarcza nowy mikrometr ze świadectwem wzorcowania, użytkownik otrzymuje już informację o jego właściwościach metrologicznych potwierdzonych w procesie wykonanym przez producenta.
Dla wielu zastosowań może to być istotny argument przy wdrażaniu nowego przyrządu do użytkowania.
Nie należy jednak traktować tego jako gwarancji, że przez cały okres eksploatacji przyrząd pozostanie idealnie zgodny z pierwotnym stanem.
Jak często wzorcować mikrometr?
To kolejne pytanie, na które nie powinno się odpowiadać jednym terminem typu „raz w roku”.
Roczny okres wzorcowania może być odpowiedni dla jednego zastosowania, ale niekoniecznie dla innego.
Częstotliwość warto określać na podstawie ryzyka i sposobu eksploatacji.
Pod uwagę można wziąć:
Intensywność użytkowania
Mikrometr używany kilka razy dziennie może zużywać się znacznie szybciej niż przyrząd używany sporadycznie.
Znaczenie wykonywanych pomiarów
Jeżeli wynik decyduje o przyjęciu lub odrzuceniu kosztownego elementu, wymagania będą inne niż przy pomiarach orientacyjnych.
Wartość tolerancji
Im mniejsza tolerancja kontrolowanego wymiaru, tym większe znaczenie ma stan metrologiczny przyrządu.
Warunki pracy
Pył, wilgoć, zmiany temperatury, intensywne użytkowanie na hali produkcyjnej czy ryzyko uderzeń mogą wpływać na stan wyposażenia.
Historię przyrządu
Jeżeli poprzednie wzorcowania wykazują stabilne parametry przez kilka kolejnych okresów, organizacja może mieć podstawy do opracowania innego interwału niż w przypadku przyrządu, którego parametry szybko się zmieniają.
Zalecenia producenta i procedury organizacji
Wewnętrzny system nadzoru nad wyposażeniem pomiarowym powinien uwzględniać wymagania dotyczące konkretnego procesu.
Kiedy mikrometr należy wzorcować wcześniej?
Nie zawsze trzeba czekać do zaplanowanego terminu.
Wzorcowanie lub przynajmniej dodatkowe sprawdzenie przyrządu warto rozważyć po zdarzeniach, które mogą wpłynąć na jego właściwości.
Dotyczy to szczególnie sytuacji takich jak:
upadek mikrometru
Nawet jeśli na obudowie nie widać poważnych śladów uszkodzenia, uderzenie może wpłynąć na mechanizm pomiarowy.
naprawa lub regulacja
Zmiana elementów konstrukcyjnych lub regulacja może zmienić właściwości metrologiczne przyrządu.
podejrzenie błędnych wyników
Jeżeli mikrometr zaczyna dawać wyniki odbiegające od innych przyrządów albo wyniki przestają być powtarzalne, nie należy ignorować problemu.
zmiana zastosowania
Mikrometr wykorzystywany wcześniej do prostych pomiarów może zostać przeznaczony do znacznie bardziej wymagającej kontroli jakości.
stwierdzenie problemu podczas kontroli wewnętrznej
Jeśli wewnętrzne sprawdzenie wskazuje na nieprawidłowość, może być konieczne dokładniejsze ustalenie stanu metrologicznego przyrządu.
Wzorcowanie a kontrola jakości
W zakładzie produkcyjnym mikrometr nie jest tylko „narzędziem operatora”.
Jego wskazanie może wpływać na decyzję:
zgodny / niezgodny.
A ta decyzja może mieć dalsze konsekwencje:
- element zostanie zaakceptowany,
- element zostanie odrzucony,
- produkcja będzie kontynuowana,
- część trafi do klienta,
- zostanie uruchomiona reklamacja,
- konieczne będzie wykonanie dodatkowej kontroli.
Jeżeli przyrząd pomiarowy ma nieznany lub niekontrolowany błąd, cały proces kontroli staje się mniej wiarygodny.
Dlatego nadzór nad wyposażeniem pomiarowym jest istotnym elementem systemu jakości.
W przedsiębiorstwie warto prowadzić ewidencję przyrządów obejmującą m.in.:
- identyfikator przyrządu,
- producenta i model,
- numer seryjny,
- zakres pomiarowy,
- datę ostatniego wzorcowania,
- wynik wzorcowania,
- termin kolejnego działania,
- historię napraw i regulacji,
- miejsce użytkowania,
- status przyrządu.
Dobrą praktyką jest również jednoznaczne oznaczenie, czy przyrząd jest dopuszczony do użytkowania.
Co zawiera świadectwo wzorcowania?
Świadectwo wzorcowania jest dokumentem, który pozwala udokumentować wykonanie procesu wzorcowania oraz jego wyniki.
Zakres informacji zależy od laboratorium i rodzaju świadectwa, ale dokumentacja może zawierać m.in.:
- identyfikację przyrządu,
- producenta i typ,
- numer seryjny,
- zastosowane wzorce,
- warunki pomiaru,
- wyniki,
- wartości odchyłek,
- niepewność pomiaru,
- informacje dotyczące odniesienia pomiarowego.
Szczególnie istotna jest spójność pomiarowa.
GUM wskazuje, że usługi metrologiczne realizowane w GUM mają odniesienie do państwowych wzorców pomiarowych lub wzorców odniesienia powiązanych z Międzynarodowym Układem Jednostek Miar SI. System ten jest związany z wymaganiami i praktyką laboratoriów zgodnych z PN-EN ISO/IEC 17025.
czy świadectwo wzorcowania oznacza, że mikrometr jest „idealnie dokładny”?
Nie.
To ważne nieporozumienie.
Wzorcowanie nie sprawia, że przyrząd staje się bezbłędny.
Wręcz przeciwnie – jednym z efektów wzorcowania jest określenie, jak zachowuje się przyrząd i jakie występują odchylenia.
Dzięki temu użytkownik może ocenić, czy przyrząd nadaje się do konkretnego zastosowania.
Przykładowo mikrometr może wykazać niewielkie odchylenie, które jest akceptowalne dla jednego zadania pomiarowego, ale nie będzie akceptowalne dla innego.
Dlatego pytanie nie powinno brzmieć wyłącznie:
„Czy mikrometr jest dokładny?”
Lepsze pytanie brzmi:
„Czy jego właściwości metrologiczne są odpowiednie do konkretnego zadania pomiarowego?”
Mikrometr a niepewność pomiaru
W profesjonalnej metrologii nie powinno się analizować wyniku pomiaru wyłącznie jako pojedynczej liczby.
Każdy pomiar jest związany z pewną niepewnością.
Na końcowy wynik mogą wpływać m.in.:
- właściwości mikrometru,
- wzorcowanie,
- temperatura,
- sposób ustawienia przyrządu,
- siła pomiarowa,
- kształt elementu,
- powierzchnia mierzonego detalu,
- operator,
- metoda pomiarowa.
W praktyce oznacza to, że przy bardzo wąskich tolerancjach trzeba analizować cały proces pomiarowy, a nie tylko parametry zapisane na obudowie mikrometru.
Czy mikrometr można wzorcować samodzielnie?
W przedsiębiorstwach często wykonuje się wewnętrzne kontrole przyrządów.
Nie jest to jednak automatycznie tym samym co formalne wzorcowanie wykonane zgodnie z odpowiednią procedurą i udokumentowane odpowiednim świadectwem.
W przypadku wewnętrznego sprawdzenia można na przykład kontrolować wskazania mikrometru z wykorzystaniem odpowiednich wzorców długości.
Zakres takiej kontroli powinien być jednak dopasowany do wymaganej dokładności i możliwości organizacji.
Jeżeli przyrząd wykorzystywany jest do krytycznych pomiarów, a wyniki mają znaczenie dla systemu jakości lub wymagań klienta, warto rozważyć wykonanie wzorcowania w kompetentnym laboratorium.
Jak przygotować mikrometr do wzorcowania?
Przed przekazaniem mikrometru do wzorcowania warto zadbać o jego stan techniczny.
Przede wszystkim należy:
1. Oczyścić przyrząd.
Usunąć zabrudzenia, olej, chłodziwo i ewentualne opiłki.
2. Sprawdzić stan mechaniczny.
Zwrócić uwagę na wrzeciono, kowadełko, obudowę i mechanizm pomiarowy.
3. Opisać problem, jeśli występuje.
Jeśli użytkownik zauważył nieprawidłowości, warto przekazać tę informację wraz z przyrządem.
4. Zapewnić identyfikację.
Numer seryjny lub wewnętrzny numer ewidencyjny powinien jednoznacznie wskazywać konkretny przyrząd.
5. Określić wymagania pomiarowe.
Laboratorium powinno wiedzieć, do jakiego zastosowania przeznaczony jest przyrząd i jakie są wymagane zakresy pomiarowe.
Mikrometr wysokiej klasy – dlaczego warto zacząć od dobrego przyrządu?
Wzorcowanie jest bardzo ważne, ale nie zastąpi właściwego doboru mikrometru.
Jeśli proces wymaga wysokiej dokładności, zakup taniego przyrządu o słabych parametrach i próba „uratowania” sytuacji poprzez częste wzorcowanie niekoniecznie będzie najlepszym rozwiązaniem.
Warto analizować:
- zakres pomiarowy,
- rozdzielczość,
- maksymalny błąd,
- powtarzalność,
- siłę pomiarową,
- rodzaj powierzchni pomiarowych,
- warunki pracy,
- stopień ochrony,
- możliwość transmisji danych,
- dostępność serwisu,
- dokumentację i świadectwo wzorcowania.
Przykład: mikrometr Sylvac S_Mike EVO w ofercie Oberon
Przykładem nowoczesnego przyrządu przeznaczonego do wymagających pomiarów jest Sylvac S_Mike EVO 0–25/0,001 mm dostępny w ofercie Oberon.
Producent podaje dla tego modelu:
- zakres pomiarowy 0–25 mm,
- rozdzielczość 0,001 mm,
- maksymalny błąd 2 μm,
- powtarzalność 1 μm,
- siłę pomiarową 7–10 N,
- stopień ochrony IP67,
- komunikację Bluetooth,
- funkcję preset,
- konwersję mm/inch,
- powierzchnie kontaktowe z węglika spiekanego.
Oberon podaje również, że produkt dostarczany jest ze świadectwem wzorcowania producenta oraz oferuje serwis gwarancyjny i pogwarancyjny.
Sprawdź mikrometr Sylvac S_Mike EVO w Oberon
To interesujący przykład dlatego, że współczesny mikrometr może być jednocześnie precyzyjnym narzędziem pomiarowym i elementem cyfrowego procesu kontroli jakości. Dzięki Bluetooth dane pomiarowe mogą być przesyłane bezprzewodowo do komputera lub aplikacji.
Mikrometry Oberon – rozwiązania do różnych zastosowań
W ofercie Oberon znajduje się znacznie więcej niż jeden rodzaj mikrometru. Katalog obejmuje m.in. mikrometry zewnętrzne, wewnętrzne, mikrometry do gwintów oraz cyfrowe modele o rozdzielczości 0,001 mm.
Dostępne są między innymi mikrometry takich producentów jak Sylvac, Schut, MICRO i Ultra.
Oznacza to, że przy wyborze nie trzeba ograniczać się do jednego uniwersalnego rozwiązania. Przyrząd można dopasować do:
- zakresu mierzonego wymiaru,
- wymaganej rozdzielczości,
- rodzaju powierzchni,
- zastosowania,
- warunków pracy,
- sposobu rejestrowania wyników.
Szczególnie interesującym kierunkiem są współczesne mikrometry cyfrowe, które łączą wysoką rozdzielczość z funkcjami transmisji danych.
Wzorcowanie mikrometru w praktyce – prosty system dla firmy
Organizacja może stosunkowo łatwo stworzyć własny system kontroli mikrometrów.
Etap 1 – identyfikacja
Każdy mikrometr powinien otrzymać unikalny numer.
Etap 2 – określenie zastosowania
Trzeba określić, jakie pomiary wykonuje się przy jego użyciu i jakie są wymagania dokładnościowe.
Etap 3 – klasyfikacja ryzyka
Mikrometry używane do krytycznych pomiarów powinny podlegać bardziej rygorystycznemu nadzorowi niż przyrządy wykorzystywane pomocniczo.
Etap 4 – harmonogram
Na podstawie warunków użytkowania należy ustalić częstotliwość wzorcowania lub innych działań kontrolnych.
Etap 5 – kontrola po zdarzeniach
Upadek, uszkodzenie, naprawa czy podejrzane wyniki powinny powodować dodatkową ocenę przyrządu.
Etap 6 – analiza historii
Wyniki kolejnych wzorcowań można analizować. Jeśli parametry przyrządu pozostają stabilne, organizacja może lepiej dopasować okresy między kolejnymi wzorcowaniami. Jeśli natomiast błędy rosną, może być konieczne skrócenie tego okresu.
10 sygnałów, że mikrometr wymaga szczególnej uwagi
W codziennej pracy warto zwracać uwagę na symptomy mogące świadczyć o problemach z przyrządem.
- Wyniki różnią się od uzyskiwanych innym przyrządem.
- Wynik zmienia się przy powtórzeniu pomiaru.
- Wrzeciono pracuje nierówno.
- Mechanizm wymaga nietypowo dużej siły.
- Powierzchnie pomiarowe mają widoczne uszkodzenia.
- Mikrometr uległ upadkowi.
- Przyrząd przeszedł naprawę lub regulację.
- Mikrometr pracuje w bardzo trudnych warunkach.
- Upłynął okres określony w firmowym harmonogramie nadzoru.
- Przyrząd będzie wykorzystywany do pomiarów bardziej wymagających niż wcześniej.
W każdej z tych sytuacji nie należy ignorować problemu tylko dlatego, że „mikrometr nadal działa”.
Działający przyrząd nie musi być przyrządem odpowiednim do konkretnego zadania pomiarowego.
Wzorcowanie mikrometrów – najczęstsze błędne przekonania
„Nowy mikrometr nie wymaga kontroli”
Nowy przyrząd może być dostarczony ze świadectwem wzorcowania, jak ma to miejsce w przypadku wybranych modeli oferowanych przez Oberon. Nie oznacza to jednak, że późniejszy nadzór nad nim jest zbędny.
„Jeżeli pokazuje 0,001 mm, to jego dokładność wynosi 0,001 mm”
Nie. Rozdzielczość wskazania jest innym parametrem niż błąd pomiarowy.
„Wzorcowanie oznacza naprawę”
Nie. Wzorcowanie służy przede wszystkim do określenia relacji między wskazaniami przyrządu a wartościami odniesienia.
„Każdy mikrometr należy wzorcować co 12 miesięcy”
Nie istnieje jeden uniwersalny okres właściwy dla każdego zastosowania. Częstotliwość powinna wynikać z przeznaczenia, sposobu użytkowania i wymagań procesu. GUM wskazuje, że ustala ją użytkownik przyrządu, kierując się m.in. jego zastosowaniem.
„Wystarczy raz sprawdzić mikrometr”
Nie, jeżeli przyrząd jest eksploatowany przez długi czas i wyniki jego pomiarów mają znaczenie dla jakości. Właściwy jest ciągły nadzór nad wyposażeniem.
Dlaczego wzorcowanie ma znaczenie?
Wzorcowanie mikrometru ma znaczenie przede wszystkim dlatego, że pozwala odpowiedzieć na pytanie, na ile można ufać wynikowi pomiaru.
A właśnie wynik pomiaru jest podstawą wielu decyzji technicznych.
Precyzyjny pomiar pozwala:
- kontrolować jakość produkcji,
- ograniczać liczbę wadliwych elementów,
- potwierdzać zgodność z dokumentacją,
- analizować proces produkcyjny,
- ograniczać ryzyko reklamacji,
- dokumentować wyniki kontroli,
- budować wiarygodność systemu jakości.
Wysokiej klasy mikrometr, właściwie użytkowany i objęty odpowiednim nadzorem metrologicznym, jest więc nie tylko narzędziem pomiarowym.
Jest elementem całego systemu zapewnienia jakości.
Podsumowanie
Wzorcowanie mikrometrów nie jest formalnością. To jeden z elementów zapewnienia wiarygodności pomiarów.
Mikrometr, nawet bardzo precyzyjny, może zmieniać swoje właściwości w trakcie eksploatacji. Z tego powodu należy kontrolować jego stan i odpowiednio planować wzorcowanie.
Nie ma jednego uniwersalnego terminu, który będzie właściwy dla każdego mikrometru. Częstotliwość powinna uwzględniać przeznaczenie przyrządu, intensywność pracy, wymagania procesu, tolerancje kontrolowanych wymiarów, warunki środowiskowe oraz historię wcześniejszych wyników. GUM wyraźnie wskazuje, że częstotliwość i zakres wzorcowania ustala użytkownik, kierując się przeznaczeniem przyrządu oraz potrzebą uzyskania odpowiednich wyników pomiarów.
Równie ważny jest właściwy wybór samego mikrometru.
Przykładowo Sylvac S_Mike EVO dostępny w Oberon oferuje zakres 0–25 mm, rozdzielczość 0,001 mm, maksymalny błąd 2 μm, powtarzalność 1 μm, IP67 oraz transmisję danych Bluetooth. Jest również dostarczany ze świadectwem wzorcowania producenta.
Zobacz mikrometry dostępne w ofercie Oberon
W praktyce najlepsze podejście polega na połączeniu trzech elementów:
dobrego mikrometru + prawidłowej techniki pomiarowej + odpowiedniego nadzoru metrologicznego.
Dopiero takie połączenie pozwala traktować wynik pomiaru jako wiarygodną podstawę decyzji dotyczących jakości produkowanych elementów.
