Vlakheidstolerantie in GD&T

Is vlakheid van belang bij de productie van kleine onderdelen?

Oppervlaktevlakheid is een van de standaarden voor geometrische dimensionering en toleranties (GD&T) die worden gebruikt om te communiceren hoe een onderdeel moet worden vervaardigd. Het kan ook een belangrijke overweging zijn bij het optimaliseren voor maakbaarheid.

Naast positionering, cilindriciteit en andere geometrische tolerantiekenmerken, kan vlakheidstolerantie worden aangegeven op een technische tekening om ervoor te zorgen dat de metalen onderdelen die worden geproduceerd zowel de juiste vorm als de gewenste functionaliteit hebben.

Wat is vlakheid van het oppervlak?

Vlakheid is een maatstaf voor de vorm van een oppervlak vergeleken met zichzelf, wat aangeeft dat alle punten langs het oppervlak in hetzelfde vlak liggen. Gesymboliseerd in GD&T door een parallellogram, stelt vlakheid je in staat golving of variatie in een oppervlak te beperken zonder de maattolerantie aan te scherpen.

De eigenschap van vlakheid is nuttig om te zorgen voor een gelijkmatige slijtage over een oppervlak. Het is ook handig wanneer twee oppervlakken vlak moeten samenkomen en een goede afdichting moeten vormen, zoals bij twee oppervlakken die aan elkaar zijn vastgeschroefd met een pakking ertussen.

Wat is vlakheidstolerantie?

De vlakheidstolerantiezone is het gebied tussen twee evenwijdige vlakken, waarin het betreffende oppervlak zou moeten passen om als 'plat' te worden aangemerkt. De vlakheidstolerantie zou de toegestane afstand tussen die parallelle vlakken zijn.

Als je het op een andere manier bekijkt, is de tolerantiezone de hoogste en laagste (±) acceptabele punten over het vlak van het te meten oppervlak.

Vlakheid versus rechtheid

Vlakheid is dus een kenmerk van een driedimensionaal (3D) object, aangezien het bestaat tussen de twee parallelle vlakken die de tolerantiezone afbakenen.

De rechtheid van het oppervlak is daarentegen tweedimensionaal (2D). De tolerantiezone ligt tussen twee evenwijdige lijnen en is een indicator van vlakheid langs één lijn op het oppervlak van een onderdeel.

Er is ook asrechtheid, een kenmerk waar we hier bij Metal Cutting Corporation vaak mee te maken hebben. De rechtheid van de as bepaalt hoeveel boog of kromming is toegestaan ​​in de as van een onderdeel. (Lees meer over het meten van rechtheid.)

Vlakheid versus parallellisme

In tegenstelling tot vlakheid, die geen rekening houdt met andere gegevens of kenmerken, vergelijkt parallellisme de oriëntatie van tegenovergestelde oppervlakken. Hoewel er ook zoiets bestaat als asparallellisme, wordt het in GD&T meestal genoemd voor het regelen van parallellisme tussen twee oppervlakken of kenmerken.

Parallellisme kan worden gebruikt wanneer twee oppervlakken synchroon en op een constante afstand van elkaar moeten werken. Het kan ook worden gebruikt als je een onderdeel hebt dat moet passen tussen twee vlakken die naar elkaar moeten verwijzen.

Vlakheid versus loodrechtheid

In tegenstelling tot vlakheid over het vlak van een enkel oppervlak, vergelijkt loodrechtheid de oriëntatie van aangrenzende oppervlakken. In GD&T wordt loodrechtheidstolerantie meestal gebruikt om ofwel twee 90°-oppervlakken of een as te regelen ten opzichte van een bepaald referentiepunt op een cilinder.

Bij Metal Cutting meten we meestal de loodrechtheid in termen van een onderdeel in relatie tot de eindsnede, waarbij we de zijkant van een staaf, buis of draad vergelijken met de eindsnede die we op dat onderdeel aanbrengen. (Lees meer over het meten van loodrechtheid.)

Hoe wordt vlakheid gemeten?

Vlakheid is notoir moeilijk te meten. Allereerst bestaat er niet zoiets als "perfect vlak" (of "perfect" wat dan ook!).

Ten tweede is het meten van de oppervlaktevlakheid van het afgesneden uiteinde op zeer kleine onderdelen - zoals buizen met een diameter van 0,040″ (1,016 mm) en andere kleine onderdelen die we normaal gesproken hier bij Metal Cutting produceren - vrijwel onmogelijk.

Ten derde kan de vlakheid van een onderdeel niet worden gemeten door het op een tafel te plaatsen en een hoogtemeter over het onderdeel te laten lopen. Dat komt omdat de tabel dan deel uitmaakt van de gegevens - en dus zou je parallelliteit meten, niet vlakheid.

In plaats daarvan moet u ervoor zorgen dat de punten langs het oppervlak van het onderdeel binnen de tolerantiezone voor vlakheid vallen, door het oppervlak te vergelijken met twee denkbeeldige evenwijdige vlakken.

Coördinatenmeetmachines (CCM's) maken een soort 3D-meting mogelijk, waarbij virtuele vlakken worden gecreëerd waarmee het oppervlakteprofiel van een onderdeel kan worden vergeleken. Een CCM kan dus worden gebruikt om punten over de lengte en breedte van een onderdeel te meten om te controleren of het gehele oppervlak binnen de vlakheidstolerantie valt.

Alternatieven voor vlakheid in kleine metalen onderdelen

Bij Metal Cutting, waar we duizenden staven, buizen en draden produceren die elke dag op lengte worden gesneden, werken we niet vaak met vlakheidstolerantie voor de oppervlakken die we snijden, vanwege hun zeer kleine afmetingen.

In plaats daarvan houden onze klanten zich doorgaans meer bezig met parallelliteit, hoeken en de haaksheid van de eindsnede dan met vlakheid van het oppervlak. Bovendien zijn onze klanten op zoek naar eindsneden die braamvrij zijn, vooral met onderdelen die moeten passen bij andere onderdelen.

Af en toe vragen klanten ons echter om hen te helpen een gespecificeerde vlakheidstolerantie te bereiken, bijvoorbeeld op onderdelen met een groter oppervlak, die zijn bewerkt of die vooraf zijn gemaakt en aan ons zijn geleverd door klanten voor extra afwerking.

In deze gevallen maken we goed gebruik van onze lepapparatuur om gladde, vlakke oppervlakken te verkrijgen die voldoen aan de specificaties van de klant.

Hoe verifiëren we vlakheidstolerantie?

Bij Metal Cutting fixeren we het onderdeel meestal zodat het te meten oppervlak waterpas is; we bevestigen dit door drie tegenovergestelde punten op het oppervlak van het onderdeel te vinden die dezelfde hoogte hebben.

Vervolgens plaatsen we een hoogtemeter op verschillende andere punten over het onderdeel om eventuele verschillen op te merken en te controleren of het hele onderdeel binnen de specificaties voor vlakheid valt.

We kunnen ons OGP SmartScope-systeem ook gebruiken om meerdere willekeurige punten langs het oppervlaktevlak van een onderdeel te meten om ervoor te zorgen dat de hoogste en laagste punten binnen het toegestane tolerantiebereik vallen.

Zijn er normen voor vlakheidstolerantie?

Ongetwijfeld is vlakheidstolerantie belangrijk voor sommige toepassingen.

In januari 2019 prees Apple de strakke vlakheidstolerantie van zijn nieuwe iPad Pro-modellen. Het bedrijf zei dat de nieuwe iPad Pro is gemaakt om "niet meer dan 400 micron afwijking over de lengte van elke zijde toe te staan ​​- minder dan de dikte van vier vellen papier."

Naast het gebruik van CNC-bewerking om een ​​sterkere kunststof en aluminium behuizing te creëren, maakte de strakkere vlakheidstolerantie deel uit van Apple's reactie op klachten over buigproblemen in verschillende apparaten.

Bij de productie van kleine onderdelen publiceren ASTM International en andere organisaties normen voor vlakheidstoleranties voor staal, aluminium en andere materialen, in vormen variërend van platen, platen en staven tot draden, staven en buizen.

GD&T gebruiken voor nauwkeurige specificaties

Voor het volledige scala aan GD&T-functies, van parallelliteit, loodrechtheid en hoekigheid tot cirkelvormigheid, rechtheid en vlakheid, is het doel van Metal Cutting altijd om de productie kosteneffectief te houden en tegelijkertijd de allerbeste kwaliteit voor de producten van onze klanten te leveren.

Door vooraf gedetailleerde en volledige specificaties te verstrekken, inclusief duidelijke en zorgvuldig doordachte toleranties voor vlakheid van het oppervlak en andere belangrijke kenmerken, kunt u een echt cruciale rol spelen bij het optimaliseren van de maakbaarheid en ons helpen zowel de kosten als de kwaliteit te beheersen.