Жазық беттің эталондық жазықтығы: Өлшеу, құрастыру және тексеруде қолданылатын өте тегіс беттік плиталар. Сапа деңгейлері мен қолданылуы туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Анықтама жазықтығы ретінде қолданылатын жалпақ бет.
Flat surface used as a reference plane
Беттік плита – бұл қатты, жалпақ тақта, ол дәлдікті тексеру, белгілеу (жоспарлау) және құралдарды орнату үшін негізгі көлденең анықтама жазықтығы ретінде қолданылады. Беттік плита көбінесе жұмысшеңнің барлық өлшемдері үшін бастапқы нүкте ретінде қолданылады, сондықтан бір негізгі беті 0 сыныпты плита үшін 2960 мм-ге дейін толеранспен өте тегіс өңделеді. Беттік плиталар өңдеу өнеркәсібінде жиі қолданылатын құрал болып табылады және көбінесе координаталық өлшеу машинасы, дәлдікті оптикалық құрастыру немесе басқа да жоғары дәлдікті ғылыми және өндірістік машина сияқты машинаның құрылымдық бөлігіне орнату үшін бекіту нүктелерімен жабдықталады. Плиталар әдетте шаршы немесе тіктөртбұрышты болып келеді, бірақ оларды кез келген пішінде жасауға болады.
A surface plate is a solid, flat plate used as the main horizontal reference plane for precision inspection, marking out (layout), and tooling setup. The surface plate is often used as the baseline for all measurements to a workpiece, therefore one primary surface is finished extremely flat with tolerances below per 2960 mm for a grade 0 plate. Surface plates are a common tool in the manufacturing industry and are often fitted with mounting points so that it can be an integrated structural element of a machine such as a coordinate measuring machine, precision optical assembly, or other high precision scientific & industrial machine. Plates are typically square or rectangular, although they may be cut to any shape.
Дұрыс және сынып
Кейбір метрологиялық жабдықтардың дәлдігін сипаттау үшін әр түрлі санаттар қолданылады, мысалы: АА, А, В және шеберханалық санат. Шеберханалық санат ең төмен дәлдікке ие болса да, барлық санаттағы беттік плиталардың тегіс болу деңгейі жоғары болады. Беттік плиталардың дәлдігін сақтау үшін оларды үнемі калибрлеу қажет, соның арқасында жарықтардың пайда болуы, бұрылыстар немесе тозудың алдын алуға болады. Көбінесе кездесетін мәселе – белгілі бір аймақтардың тозуы, мысалы, бір құралдың бір жерде жиі қолданылуынан (биіктік сызғыш сияқты) туындайтын тегіс емес беткей және плитаның жалпы дәлдігінің төмендеуі. Егер абразивті ұнтақ болса, бұл процесс жылдамдауы мүмкін. Құралдар мен детальдар плитаға түсіп қалғанда да зақымдануы мүмкін. Сонымен қатар, металл кескіштері мен басқа да қоқыстарды уақтылы жоймау да зақымдануға себеп болуы мүмкін, бұл қате өлшемдерге әкеледі. Плитаның зақымдануын түзету үшін тек оның бетін қайта өңдеу қажет, бұл плитаның санатына байланысты арнайы техника мен жабдықты талап етеді.
There are varying grades used to describe the accuracy of some metrology equipment such as: AA, A, B, and Workshop grade. While workshop grade is the least accurate, all grades of surface plates are held to a high degree of flatness. Surface plates must be calibrated regularly to ensure that chipping, warping, or wear has not occurred. A common problem is wear to particular areas, such as that caused by the frequent use of a tool in one place (such as a height gauge), that causes an uneven surface and reduces overall accuracy of the plate, this may be greatly accelerated if abrasive dust is present. Tools and workpieces may also cause damage when dropped on the surface plate. Also, damage can be caused when swarf and other debris have not been removed. This will result in erroneous measurements. Damage to the plate can be corrected only by resurfacing, which requires specialised techniques and equipment depending on the grade of the plate.
Тарих
Көптеген механикалық дәлдік аспаптарынан өзгеше, беттік пластиналар өздерінің дәлдігін жоғары дәл стандарттардан алмайды. Керісінше, олар "өлшегіштерді автоматты түрде жасау" принципін қолдану арқылы дәлдікті тудырады. Бұл процесте үш шамамен тегіс бет, бояғыш заттың арасында бір-біріне жұптасып үйкеліп, бірте-бірте дәл тегістікке дейін жетілдіріледі, содан кейін жоғары нүктелер қолмен сызылып алынады. Осы сызу арқылы жазықтық қателердің бәрі жойылады, себебі бір-бірімен үйлесетін жалғыз тұрақты бет пішіні – жазықтық. Жоғары дәлдікті беттік пластинаның маңыздылығын алғаш рет Генри Модслей 1800 жыл шамасында таныды. Ол құйма темір пластинаны тегістеу, кемшіліктерді көрсету үшін пластиналар жұбының арасында көк бояуды үйкеу, және конустық және дөңгелек жұптардың сәйкес келмеуін болдырмау арқылы үш жиынтықта пластиналармен жұмыс істеу жүйесін ойлап тапты. 1803 жылы туған Джозеф Уитворт 1825 жылдан бастап Модслейдің шәкірті болды, бірақ 1833 жылы өз кәсібін бастағанда кетіп қалды. Ол бұл процесті 1840 жылы Британдық қауымдастықтағы "Металдарда нақты жазықтықтар немесе беттер жасау туралы" мақаласында сипаттады – ол 1856 жылы Глазгодағы Британдық механикалық инженерлер институтының ашылу мәжілісінде төрағалық сөйлеген кезде айтқандай. Оның 1840 жылғы мақаласы және Модслей үшін бұрынғы жұмыстары кейбір авторларды Уитвортты беттік пластинаны сызып тегістеу техникасын ойлап тапқан Модслей емес деп есептеуге алып келді.
Unlike most mechanical precision instruments, surface plates do not derive their precision from more precise standards. Instead they originate precision by application of the principle of "automatic generation of gages". In this process, three approximately flat surfaces are progressively refined to precise flatness by manually rubbing them against each other in pairs with colouring matter in between, and then hand scraping the high points. Any errors of flatness are removed by this scraping, since the only stable, mutually conjugate surface shape is a plane. The importance of the high precision surface plate was first recognised by Henry Maudslay around 1800. He originated the systems of scraping a cast iron plate to flatness, rubbing marking blue between pairs of plates to highlight imperfections, and of working plates in sets of three to guarantee flatness by avoiding matching concave and convex pairs. Joseph Whitworth, born in 1803, had been an apprentice with Maudslay from 1825 but had left by the time he started his own business in 1833. He described this process to the British Association in 1840 in his paper "On producing True Planes or Surfaces on Metals"—as he related during his chairman's address in 1856 at the inaugural meeting of the British Institute of Mechanical Engineers in Glasgow. His 1840 paper, and his past work for Maudslay, has led to some writers claiming Whitworth as the originator of the surface plate scraping technique, not Maudslay.
Гранит
Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін металл беттік пластиналар үшін стандартты материал болды, бірақ түрлі елдердің соғысқа жұмсаған күштері металлдың қолжетімділігін шектеді. Огайо штатының Дейтон қаласындағы ескерткіш және металл шеберханасының иесі (Уоллас Херман) өзінің тапқыр қызметкері Дональд В. Портермен бірге металлдың орнына гранитті беттік пластиналар жасауға қолдана бастады. Бүгінде көптеген беттік пластиналар қара граниттен, дәлірек айтқанда қара диабаздан жасалады, ал тозуға төзімді пластиналар кварцты граниттен жасалады. Бұл граниттік беттік пластиналардың кварц құрамы пластинаның тозуға төзімділігін арттырады, себебі кварц – қаттырақ тас. Қара гранит машиналардың негіздерінде, граниттен жасалған қосымша жабдықтарда және арнайы қолдануларда жоғары беріктігі, өте жақсы дірілді серуі және жақсартылған өңделу қабілеті үшін қолданылады. Кварцты гранит (әдетте қызғылт, ақ немесе сұр түсті) қара гранитке қарағанда қалыңрақ жасалады, себебі ол қара гранитке қарағанда аз берік болып келеді, сондықтан беттік пластиналар үшін қолданылатын материалдардың бірдей жүктемеге төзу қабілетін қамтамасыз етеді. Граниттік беттік пластинаның зақымдануы көбінесе сынықтарға әкеледі, бірақ бұл жалпы жазықтықтың дәлдігіне әсер етпейді. Сынық болса да, тегіс бет сынық пластинаның зақымдалмаған бөлігімен жанаса алады, ал шойын пластинаның зақымдануы көбінесе айналасындағы материалды жұмыс жазықтығынан жоғары көтереді, соның салдарынан тексерілетін нысандар беттік пластинаға параллель емес болады. Гранит тұрақты, магниттік емес, дірілді жақсы серуіне ие және тот баспайды. 1961 жылдың 3 тамызында АҚШ-та нақты орналасу, құрастыру және тексеру жұмыстары үшін қолданылатын магмалық тау жынысы (гранит) беттік пластиналарына қатысты талаптарды белгілейтін GGG P 463B федералдық спецификациясы жарияланды. Ол жаңа сертификаттауды, далада қайта сертификаттауды және қайта өңдеуден кейінгі қайта сертификаттауды қамтыды. Кейіннен GGG P 463B қайта қаралып, 1973 жылдың 12 қыркүйегінде GGG P 463C ретінде қайта жарияланды, ол беттік пластиналар өндірісі мен саудасы үшін ортақ тіл мен классификациялау шарттарын ұсынды. 1977 жылдың 15 маусымында федералдық спецификацияға метрикалық бірліктердегі талаптарды қосу үшін түзету енгізілді. GGG P 463C жарияланғалы бері американдық өнеркәсіпте кеңінен қолданылса да, үкімет өнеркәсіптегі жаңа жетістіктермен қадамдасу үшін жаңа түзетулер жасамады. Америкалық механикалық инженерлер қоғамы (ASME) қазіргі заманғы технологияларға сәйкес федералдық спецификацияны қайта қарау үшін комиссия құруды шешті. Ең маңыздысы, қазіргі таңда қабылданған анықтамалары бар толық сөздік қосылды және стандартты қазіргі пайдаланушыларға таныс болатын жаңа формат қолданылды. ASME сондай-ақ іздеуге қабілеттілік және өлшеудің белгісіздігі сияқты заманауи түсініктерді қосу үшін жаңарту қажеттігін мойындады, олар 1973 жылдан бері едәуір дамыды. 2013 жылдың маусым айында ASME Fed Spec GGG P 463C-ді ASME B89.3.7 – 2013 Granite Surface Plates американдық ұлттық стандартымен (ANS) алмастырды. ISO стандарты граниттік беттік пластиналар үшін ISO8512 2 стандартын анықтайды, бірақ қазіргі қолданылып жүргені 1990 жылға дейін соққан.
Before the Second World War, metal was the standard material used for surface plates, however, the war efforts of various countries put a strain on the availability of metal. A monument and metal shop owner (Wallace Herman) in Dayton, Ohio, along with his inventive employee Donald V. Porter, started using granite in place of metal for his surface plates. Today most surface plates continue to be made of black granite, more accurately referred to as black diabase, with the more wear resistant surface plates being made of quartz bearing granite. The quartz content of these granite surface plates increases the wear resistance of the plate as quartz is a harder stone. Black granite is dominantly used in machine bases, granite accessories, and custom applications for its superior stiffness, excellent vibration damping, and improved machinability. Quartz bearing granite (usually pink, white, or grey) is often made thicker than black granite to provide equal load bearing capabilities of the types of material used for surface plates, as it is not as stiff as black granite. Damage to a granite surface plate will usually result in a chip but does not affect the accuracy of the overall plane. Even though it is chipped, another flat surface can still make contact with the undamaged portion of a chipped surface plate, whereas damage to a cast iron plate often raises the surrounding material above the working plane causing inspected objects to no longer sit parallel to the surface plate. Granite is also inherently stable, is non magnetic, has excellent vibration damping characteristics, and will not rust. On 3 August 1961, Federal Specification GGG P 463B was issued to provide requirements in United States customary units for igneous rock (granite) surface plates for use in precision locating layout, and inspection work. It encompassed new certification, recertification in the field, and recertification after resurfacing. GGG P 463B was later revised and reissued on 12 September 1973 as GGG P 463C, which provided common language and terms of classification for surface plate manufacturing and commerce. On 15 June 1977 an amendment was issued to the federal specification in order to include requirements in metric units. Although GGG P 463C was used extensively in American industry since its publication, the government did not issue any new revisions to keep up with advancements within industry. The American Society of Mechanical Engineers (ASME) decided to form a committee to revise the federal specification in accordance with modern technologies. Most notably, a more complete glossary was added with currently accepted definitions, and a new format was used that should be more familiar to current users of the Standard. ASME also recognised the need for updates to incorporate modern concepts such as traceability and measurement uncertainty that have undergone considerable development since 1973. In June 2013, ASME replaced Fed Spec GGG P 463C with the American National Standard (ANS) ASME B89.3.7 – 2013 Granite Surface Plates. Iso standard defines ISO8512 2 for granite surface plates, but it seems the current in use is still dating back 1990.
Құйма темір
Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін, дерлік барлық беттік пластиналар қатпарлы құйма темірден жасалған, қатпарлы конструкцияның салмағын арттырмай, беріктігін жоғарылату үшін қолданылған. Құйма темірдің металдық кернеуін азайту арқылы, пластинаның уақыт өте келе бұрылып немесе деформациялану мүмкіндігін төмендетуге тырысылған. Бүгінде құйма темірден жасалған беттік пластиналар өндіріс цехтарында гранитті беттік пластиналарды лаптау құралы ретінде жиі қолданылады, бұл белгілі бір дәлдік деңгейлеріне жетуге мүмкіндік береді. Металл үлкен, тегіс бетке лаптау ортасымен сіңіп кетуге мүмкіндік береді. Машина жасау шеберханаларында танымалдылығы төмендесе де, құйма темір зертхана метрологтары, машина жасаушылар, өлшеу құралдарын жасаушылар және жоғары дәлдік талаптары бар басқа да салалардағы мамандар үшін «бас беттер» (беттік пластиналардан өзгеше қолданыс) үшін ең танымал материал болып қала береді. Дұрыс құйылған құйма темір, гранит немесе керамикаға қарағанда уақыт өте келе өлшемдері мен геометриялық тұрақтылығын жақсы сақтайды, жоғары дәлдіктегі тегістікке оңай өңделеді және бас стандарттарды жасауға көмектесетін жақсы тіреу бетін қамтамасыз етеді. Бұл арнайы беттік пластиналар үш жиынтықтан тұрады және оларды пайдаланатын компаниялармен жасалады, осылайша пластиналарды үнемі тексеруге және жетілдіруге болады, соның ішінде Уитворттың үш пластиналы әдісімен, оларды жөндеуге жіберудің қажеті болмайды. Жоғары тұрақтылығына қарамастан, құйма темір жылулық кеңеюге байланысты жоғары талаптарға ие өндірісте қалыпты беттік пластина ретінде қолдануға жарамсыз. Керісінше, бас беттің сипаты мен қолданылуы материалды таңдауға қарамастан, температураны бақылау үшін қымбат шараларды талап етеді, сондықтан құйма темір тиімді болады. Құйма темір, граниттен айырмашылығы, өте біркелкі оптикалық қасиеттерге ие, ал шыны немесе керамикадан айырмашылығы, жарық сәулесінің ену тереңдігі өте аз, бұл оны белгілі бір оптикалық қолданыстар үшін қолайлы етеді.
Prior to World War II, almost all surface plates were made from ribbed cast iron with the ribbing used to increase stiffness without incurring the weight of solid construction. The cast iron was aged to reduce stress in the metal in an effort to decrease the likelihood of the plate twisting or warping over time. Cast iron surface plates are now frequently used on production floors as a tool for lapping granite surface plates to achieve certain grades of accuracy. The metal allows itself to be impregnated with the lapping media over a large flat surface. Despite a fall in popularity among machine shops, cast iron remains the most popular material for master surfaces (different use from a surface plates) among laboratory metrologists, machine builders, gauge makers, and other high accuracy industries that have a requirement for gauging flatness. Cast iron that has been properly cast is more dimensionally and geometrically stable over time than granite or ceramics, is more easily worked to a higher grade of flatness, and provides a better bearing surface to assist the creation of other master standards. These specialized surface plates are produced in sets of three, by the company that will be using them, so the plates may be regularly verified and refined, including by the Whitworth three plate method, without the need to send them out to be reconditioned. Despite its high stability, cast iron remains unsuitable for use as a normal surface plate in high tolerance production applications because of thermal expansion. The nature and use of a master surface, by contrast, already necessitates expensive measures to control temperature regardless of material choice, and cast iron becomes preferable. Cast iron, unlike granite, has very uniform optical properties and, unlike glass or ceramic, very small light penetration depth which makes it favorable for certain optical applications.
Шыны
Шыны – балама материал және екінші дүниежүзілік соғыс кезінде материалдар мен өндіріс мүмкіндіктері жетіспегенде қолданылды. Шыныны тиісті түрде ұнтақтауға болады, сондай-ақ оның бір артықшылығы бар: ол сынып қалу арқылы жиектері өткірленбейді, бұл сұр құйма темірді пайдаланғанда туындайтын мәселе.
Glass is an alternative material and was used during World War II when material and manufacturing capacity were in short supply. Glass can be suitably ground and has the benefit that it chips rather than raising a burr, which is a problem when using gray cast iron.
Қосымша құралдар
Жер беті пластинасы квадрат, түзу сызық, өлшегіш блоктар, синус штангасы, синус пластинасы, циферблаттық индикатор, параллель тіреулер, бұрыштық пластина, биіктік өлшегіш және т.б. сияқты аксессуарлармен бірге қолданылады.
The surface plate is used in conjunction with accessories such as a square, straight edge, gauge blocks, sine bar, sine plate, dial indicator, parallels, angle plate, height gauge, etc.
Жоғарғы қабатты тақталарды калибрлеу
Гранит беттік пластинаның калибрлеуін дұрыс жазықтықты сақтау және уақыт өте келе өлшеулердің дәлдігін қамтамасыз ету үшін жүйелі түрде жүргізу қажет. Калибрлеу аралықтары беттік пластина орналасқан ортаға байланысты болады. Қажет болған жағдайда, өлшеулерді талаптарға сәйкес келтіру үшін лаппинг немесе қайта өңдеу жасалады. Бұл процедураға барлық артық материалды жою үшін бетті абразивті пастамен жылтырату кіреді. Гранит беттік пластинаның калибрлеуіне сондай-ақ тазалау және жеңіл жылтырату да кіреді.
Granite surface plate calibration should be performed routinely to maintain proper flatness and ensure measurement accuracy over time. The intervals between calibrations depends on the environment where the surface plate is located. When needed, lapping or resurfacing is provided to bring measurements within grade guidelines. This procedure involves polishing the surface with an abrasive paste to remove all unwanted material. Granite surface plate calibration also includes cleaning and a light polishing.