Toleranssien analysointi ja dimensiomittaus osavalmistuksessa

Abstract

Tämä diplomityö on tehty Rolls-Royce Oy Ab:n Rauman tehtaan osavalmistukselle. Työn tavoitteena oli arvioida Rolls-Royce Oy Ab:n potkurilaitteiden ylä- ja alarunkojen sekä akseleiden mitta- ja geometriatoleranssien kriittisyyttä laitteen toiminnan kannalta sekä kehittää kappaleiden mittausta. Toleranssin kriittisyys muodostuu toleranssialueen ylityksestä aiheutuvien seurausten vakavuudesta laitteen toiminnalle, toleranssin valmistettavuuden ja toleranssin mitattavuuden perusteella. Työn kirjallisuusosuudessa käsitellään mittaustekniikan teoriaa, koordinaattimittausta, pituusmittojen toleranssit ja eri geometriatoleransseja sekä esitellään konepajoissa käytössä olevia mittausvälineitä.

Toleranssien kriittisyyden analysointi tehtiin FVRA (Feature Verification Risk Analysis) -menetelmän avulla. Analyysissä on kolme arvioitavaa osa-aluetta, jotka ovat elementin mahdollisen virheen aiheuttaman riskin vakavuus, todennäköisyys ja havaitseminen. Tulosten mukaan kriittisiä toleransseja laitteen toiminnan kannalta ovat akselilinjoihin vaikuttavat rungon toleranssit sekä akseleiden laakerin paikkojen mittatoleranssit ja heitot.

Tuotannossa käytössä olevilla käsimittausvälineillä ja uusilla, vertailtavaksi hankituilla, käsimittausvälineillä (mikrometri ja hakatulkki) tehtiin RR-testi (repeatability ja reproducibility). RR-testillä tutkitaan mittausten toistettavuutta ja uusittavuutta. Mittauslaitteen tarkkuuden lisäksi tärkeää oli mittauslaitteiden käytettävyys yksittäistuotannossa. Mikrometrien etuna vertailumittauslaitteisiin nähden (kuten hakatulkki) on, että se antaa mittaustuloksena mitan todellisen arvon, eikä vertailuarvoa asetettuun mittaan. Käsimittausvälineiden osalta RR-testit osoittivat, että digitaalisilla mikrometreillä, joissa on tarkempi resoluutio, kuin perinteisissä analogisissa mikrometreissä saavutetaan parempi toistettavuus perinteisiin analogisiin mikrometreihin verrattuna. Asetettavalla hakatulkilla saavutettiin mikrometrejä parempi toistettavuus, mutta hakatulkin asettamisen oli ongelmallista yksittäistuotannossa.

Geometriatoleranssien mittausta varten lähetettiin kappaleita koordinaattimittaukseen ulkopuoliselle palveluntarjoajalle. Tulokset kertovat, mikä valmistusprosessin todellinen laaduntuottokyky oli tarkasteluhetkellä. Työssä tutustuttiin laserseuraimeen ja nivelvarsikoordinaattimittauskoneeseen, jotka ovat liikuteltavia koordinaattimittausjärjestelmiä. Rolls-Royce Oy Ab:n potkurilaitteiden rungot toimivat myös hammasvaihteen kotelona. Tästä syystä rungoille on asetettu useita suhteellisen tiukkoja geometriatoleransseja. Näiden toleranssien mittaaminen vaatii paljon myös koordinaattimittausjärjestelmältä. Vaikka liikuteltavat koordinaattimittausjärjestelmät ovat kehittyneet paljon, ei niiden tarkkuus vastaa parhaita koordinaattimittauskoneita.