Допуск плоскостности в GD&T

Имеет ли значение плоскостность при производстве мелких деталей?

Плоскостность поверхности — это один из стандартов определения геометрических размеров и допусков (GD&T), используемый для указания того, как должна быть изготовлена ​​деталь. Это также может быть важным фактором при оптимизации технологичности.

Наряду с позиционированием, цилиндричностью и другими характеристиками геометрических допусков, допуск плоскостности может быть указан на инженерном чертеже, чтобы гарантировать, что производимые металлические детали будут иметь как правильную форму, так и желаемую функциональность.

Что такое плоскостность поверхности?

Плоскостность — это мера формы поверхности по сравнению с самой собой, указывающая на то, что все точки вдоль поверхности лежат в одной плоскости. Плоскостность, обозначенная в GD&T параллелограммом, позволяет ограничить волнистость или вариации поверхности без ужесточения допусков на ее размеры.

Характеристика плоскостности помогает обеспечить равномерный износ по всей поверхности. Это также полезно, когда две поверхности должны соприкасаться заподлицо и образовывать герметичное соединение, например, когда две поверхности скреплены болтами с прокладкой между ними.

Что такое допуск плоскостности?

Зона допуска плоскостности — это область между двумя параллельными плоскостями, в которую должна поместиться рассматриваемая поверхность, чтобы ее можно было квалифицировать как «плоскую». Допустимым отклонением плоскостности будет допустимое расстояние между этими параллельными плоскостями.

С другой стороны, зона допуска – это самая высокая и самая низкая (±) допустимые точки на плоскости измеряемой поверхности.

Плоскостность и прямолинейность

Таким образом, плоскостность — это характеристика трехмерного (3D) объекта, поскольку он существует между двумя параллельными плоскостями, очерчивающими его зону допуска.

С другой стороны, прямолинейность поверхности является двухмерной (2D). Его зона допуска находится между двумя параллельными линиями и является индикатором плоскостности вдоль одной линии на поверхности детали.

Существует также прямолинейность оси, характеристика, с которой мы часто имеем дело здесь, в Metal Cutting Corporation. Прямолинейность оси определяет допустимый изгиб или кривизну оси детали. (Подробнее об измерении прямолинейности.)

Плоскостность и параллелизм

В отличие от плоскостности, которая не учитывает никаких других данных или признаков, параллелизм сравнивает ориентацию противоположных поверхностей. Хотя существует и такая вещь, как параллелизм осей, в GD&T он чаще всего используется для контроля параллелизма между двумя поверхностями или элементами.

Параллелизм можно использовать, когда две поверхности должны работать синхронно и на постоянном расстоянии друг от друга. Его также можно использовать, когда у вас есть деталь, которая должна помещаться между двумя плоскостями, которые должны ссылаться друг на друга.

Плоскостность и перпендикулярность

В отличие от плоскостности по плоскости одной поверхности, перпендикулярность сравнивает ориентацию прилегающих поверхностей. В GD&T допуск перпендикулярности обычно используется для контроля либо двух поверхностей под углом 90°, либо оси по отношению к конкретной контрольной точке на цилиндре.

В Metal Cutting мы обычно измеряем перпендикулярность детали по отношению к ее концевому срезу, сравнивая сторону стержня, трубы или проволоки с концевым срезом, который мы делаем на этой детали. (Подробнее об измерении перпендикулярности.)

Как измеряется плоскостность?

Общеизвестно, что плоскостность трудно измерить. Во-первых, на самом деле не существует такого понятия, как «идеально плоское» (или «идеально» что-то еще!).

Во-вторых, измерить плоскостность поверхности обрезанного конца на очень мелких деталях, таких как трубы диаметром 0,040 дюйма (1,016 мм) и другие мелкие детали, которые мы обычно производим здесь, в Metal Cutting, практически невозможно.

В-третьих, плоскостность детали нельзя измерить, положив ее на стол и проведя над ней штангенрейсмасом. Это связано с тем, что тогда таблица будет частью данных, и поэтому вы будете измерять параллелизм, а не плоскостность.

Вместо этого вам нужно убедиться, что точки вдоль поверхности детали находятся в пределах зоны допуска плоскостности, сравнивая поверхность с двумя воображаемыми параллельными плоскостями.

Координатно-измерительные машины (CCM) позволяют проводить трехмерные измерения, создавая виртуальные плоскости, с которыми можно сравнить профиль поверхности детали. Таким образом, CCM можно использовать для измерения точек по длине и ширине детали, чтобы убедиться, что вся поверхность находится в пределах допуска плоскостности.

Альтернативы плоскостности в мелких металлических деталях

В Metal Cutting, где мы ежедневно производим тысячи стержней, труб и проводов, нарезанных по длине, мы не часто работаем с допусками на плоскостность для поверхностей, которые мы разрезаем, из-за их очень малых размеров.

Вместо этого наши клиенты, как правило, больше заботятся о параллельности, углах и перпендикулярности торцевого среза, а не о плоскостности поверхности. Кроме того, нашим клиентам нужны торцевые пропилы без заусенцев, особенно для деталей, которые должны сопрягаться с другими деталями.

Тем не менее, клиенты иногда просят нас помочь им достичь заданного допуска на плоскостность — например, на деталях с большей площадью поверхности, которые были обработаны или были предварительно изготовлены и предоставлены нам клиентами для дополнительной обработки.

В этих случаях мы эффективно используем наше притирочное оборудование для получения гладких, плоских поверхностей, соответствующих требованиям заказчика.

Как мы проверяем допуск плоскостности?

В Metal Cutting мы обычно закрепляем деталь так, чтобы измеряемая поверхность была ровной; мы подтверждаем это, находя три противоположные точки на поверхности детали, которые имеют одинаковую высоту.

Затем мы помещаем штангенрейсмасы в другие точки детали, чтобы отметить любые различия и проверить, соответствует ли плоскостность всей детали спецификации.

Мы также можем использовать нашу систему OGP SmartScope для измерения нескольких случайных точек вдоль плоскости поверхности детали, чтобы убедиться, что самая высокая и самая низкая точки находятся в допустимом диапазоне допусков.

Существуют ли стандарты допуска плоскостности?

Без сомнения, допуск на плоскостность важен для некоторых приложений.

В январе 2019 года Apple рекламировала жесткие допуски на плоскостность своих новых моделей iPad Pro. Компания заявила, что новый iPad Pro был изготовлен так, чтобы «[допускать] отклонение не более 400 микрон по длине любой стороны — меньше, чем толщина четырех листов бумаги».

Наряду с использованием станков с ЧПУ для создания более прочного корпуса из пластика и алюминия, более жесткий допуск на плоскостность был частью ответа Apple на жалобы на проблемы с изгибом в различных устройствах.

В производстве мелких деталей ASTM International и другие организации публикуют стандарты допусков плоскостности для стали, алюминия и других материалов в различных формах:от пластин, листов и стержней до проволоки, стержней и труб.

Использование GD&T для точных спецификаций

Для всего спектра функций GD&T, от параллельности, перпендикулярности и угловатости до округлости, прямолинейности и плоскостности, цель Metal Cutting всегда состоит в том, чтобы поддерживать рентабельность производства при обеспечении наилучшего качества продукции наших клиентов.

Предоставляя подробные и полные спецификации заранее, включая четкие и тщательно продуманные допуски на плоскостность поверхности и другие важные характеристики, вы можете сыграть действительно важную роль в оптимизации технологичности и помочь нам управлять как затратами, так и качеством.