Поверхностная плита - Surface plate

Поверхность 250 мм x 250 мм
Поверхностная пластина bottom.jpg

А поверхностная плита твердый, плоский тарелка используется как основная горизонталь базовая плоскость для точного контроля, разметка (макет) и настройка инструментов.[1] Поверхностная пластина часто используется в качестве базовой линии для всех измерений заготовки, поэтому одна первичная поверхность обрабатывается исключительно плоской с допусками менее 11,5 мкм или 0,0115 мм на 2960 мм для пластины класса 0.[2] Поверхностные пластины являются обычным инструментом в обрабатывающей промышленности и часто снабжены точками крепления, так что они могут быть интегрированным структурным элементом машины, такой как координатно-измерительная машина, прецизионная оптическая сборка или другое высокоточное научное и промышленное оборудование. Пластины обычно квадратные или прямоугольные, хотя им можно придать любую форму.

Точность и класс

Для описания точности некоторых метрология такое оборудование, как: AA, A, B и класс мастерской. Хотя мастерская сортность является наименее точной, все классы поверхностных пластин имеют высокую степень плоскостности.

Поверхностные плиты должны быть откалиброванный регулярно, чтобы не допускать сколов, деформации или износа. Распространенной проблемой является износ определенных участков, например, вызванный частым использованием инструмента в одном месте (например, высотомер ), что приводит к неровной поверхности и снижает общую точность пластины, это может значительно ускориться при наличии абразивной пыли. Инструменты и детали также могут повредить их при падении на пластину. Также ущерб может быть нанесен при стружка и прочий мусор не убирался. Это приведет к ошибочным измерениям. Повреждение пластины можно исправить только шлифовкой, которая требует специальных методов и оборудования в зависимости от класса пластины.

История

В отличие от большинства механических прецизионных инструментов, поверхностные пластины не получают своей точности от более точных стандарты. Вместо этого они создают точность за счет применения принципа «автоматического создания датчиков». В этом процессе три приблизительно плоские поверхности постепенно доводятся до точной ровности путем ручного трения их друг о друга попарно с окрашивающим веществом между ними, а затем соскабливание рук яркие моменты. С помощью этого соскабливания устраняются любые ошибки плоскостности, поскольку единственной стабильной, взаимно сопряженной формой поверхности является плоскость.

Важность высокоточной поверхностной пластины была впервые признана Генри Модслей около 1800 г. Он создал системы соскабливание чугунная пластина до плоскостности, натирания маркировка синий между парами пластин, чтобы подчеркнуть недостатки, и рабочими пластинами в наборах по три, чтобы гарантировать плоскостность, избегая совпадения вогнутых и выпуклых пар.[3]

Джозеф Уитворт родился в 1803 году, был учеником Модслея с 1825 года, но покинул его к тому времени, когда в 1833 году начал свой бизнес. Он описал этот процесс Британская ассоциация в 1840 г. в своей статье «О создании истинных плоскостей или поверхностей на металлах»- как он рассказывал во время выступления своего председателя в 1856 году на инаугурационном заседании Британского института инженеров-механиков в Глазго.[4][5] Его статья 1840 года и его предыдущая работа для Модслея привели к тому, что некоторые авторы заявили, что создателем техники соскабливания с поверхности пластин является Уитворт, а не Модслей.[6]

Материал плиты

Гранит

Перед Вторая мировая война, металл был стандартным материалом, используемым для поверхностных пластин, однако военные усилия различных стран снизили доступность металла. Владелец монумента и магазина металла (Уоллес Херман) в Дейтоне, штат Огайо, вместе со своим изобретательным сотрудником Дональдом В. Портером, начали использовать гранит вместо металла для его поверхностных пластин. Сегодня большинство поверхностных плит по-прежнему изготавливаются из черного гранита, точнее называемого черным. диабаз, причем более износостойкие поверхностные плиты выполнены из кварцсодержащего гранита. Содержание кварца в этих гранитных поверхностных пластинах увеличивает износостойкость пластины, поскольку кварц является более твердым камнем. Черный гранит преимущественно используется для изготовления оснований машин, принадлежностей из гранита и специальных применений из-за его превосходной жесткости, превосходного гашения вибрации и улучшенной обрабатываемости. Кварцсодержащий гранит (обычно розовый, белый или серый) часто делают толще, чем черный гранит, чтобы обеспечить такую ​​же несущую способность, что и типы материалов, используемых для поверхностных плит, поскольку он не такой жесткий, как черный гранит.

Повреждение гранитной плиты обычно приводит к сколам, но не влияет на точность всей плоскости. Даже при наличии сколов другая плоская поверхность может контактировать с неповрежденной частью пластины с сколами, в то время как повреждение чугунной пластины часто поднимает окружающий материал над рабочей плоскостью, из-за чего контролируемые объекты больше не располагаются параллельно поверхности пластины.

Гранит также по своей природе устойчив, немагнитен, имеет отличные характеристики. гашение вибрации характеристики, и не будет ржаветь.

3 августа 1961 г. была выпущена федеральная спецификация GGG-P-463B, в которой были изложены требования в Обычные единицы США для поверхностных плит изверженных горных пород (гранита) для использования при точной локации и инспекционных работах. Он включал в себя новую сертификацию, повторную сертификацию на местах и ​​повторную сертификацию после восстановления поверхности. GGG-P-463B был позже переработан и переиздан 12 сентября 1973 года как GGG-P-463C, что обеспечивало общий язык и термины классификации для производства и торговли поверхностными пластинами. 15 июня 1977 г. была внесена поправка в федеральную спецификацию, чтобы включить требования в метрические единицы.

Хотя GGG-P-463C широко использовался в американской промышленности с момента его публикации, правительство не выпускало никаких новых версий, чтобы идти в ногу с достижениями в отрасли. В Американское общество инженеров-механиков (ASME) решили сформировать комитет по доработке федеральной спецификации в соответствии с современными технологиями. В частности, был добавлен более полный глоссарий с принятыми в настоящее время определениями и использован новый формат, который должен быть более знаком текущим пользователям Стандарта. ASME также признал необходимость обновлений для включения современных концепций, таких как прослеживаемость и неопределенность измерений, которые претерпели значительные изменения с 1973 года. В июне 2013 года ASME заменил Fed Spec GGG-P-463C американским национальным стандартом (ANS) ASME B89.3.7 - 2013 Гранитные плиты.[7]Стандарт ISO определяет ISO8512-2 для поверхностей из гранита, но, похоже, в настоящее время используется еще с 1990 года.[8]

Чугун

Поверхность из чугуна, ручки помогают поднять пластину и использовать ее для притирки.

До Второй мировой войны почти все поверхностные плиты изготавливались из ребристых чугун с оребрением, используемым для увеличения жесткости, без увеличения веса прочной конструкции. Чугун был в возрасте уменьшить стресс в металле, чтобы уменьшить вероятность скручивания или коробления пластины с течением времени.

Чугунные поверхностные плиты в настоящее время часто используются на производственных площадках в качестве инструмента для притирка плиты поверхности гранита для достижения определенных степеней точности. Металл позволяет пропитывать притирочным материалом большую плоскую поверхность.

Несмотря на падение популярности среди механических цехов, чугун остается самым популярным материалом для изготовления мастер-поверхностей (в отличие от поверхностных пластин) среди лабораторных. метрологи, машиностроители, производители измерительных приборов и другие отрасли высокоточной промышленности, которые требуют измерения плоскостности. Правильно отлитый чугун более стабилен по размерам и геометрически с течением времени, чем гранит или керамика.[нужна цитата ] легче обрабатывать до более высокого уровня плоскостности и обеспечивает лучшую опорную поверхность, что помогает создавать другие эталоны. Эти специализированные поверхностные пластины производятся наборами по три листа компанией, которая будет их использовать, поэтому пластины можно регулярно проверять и улучшать, в том числе методом трех пластин Уитворта, без необходимости отправлять их на ремонт. Несмотря на свою высокую стабильность, чугун по-прежнему не подходит для использования в качестве обычной поверхностной плиты в производственных приложениях с высокими допусками из-за теплового расширения. Напротив, природа и использование эталонной поверхности уже требуют дорогостоящих мер по контролю температуры независимо от выбора материала, и чугун становится предпочтительным.

Чугун, в отличие от гранита, имеет очень однородные оптические свойства и, в отличие от стекла или керамики, очень маленькую глубину проникновения света, что делает его подходящим для определенных оптических применений.[9]

Стекло

Стекло является альтернативным материалом и использовался во время Второй мировой войны, когда не хватало материалов и производственных мощностей. Стекло можно подходящим образом отшлифовать, и его преимущество заключается в том, что оно скалывается, а не поднимает заусенец, что является проблемой при использовании серого чугуна.

Аксессуары

Поверхностная пластина используется в сочетании с такими аксессуарами, как квадрат, прямой край, калибровочные блоки, синусоида, синусоидальная пластина, циферблатный индикатор, параллели, угловая пластина, высотомер, так далее.

Калибровка поверхностных пластин

Калибровку гранитной плиты следует выполнять регулярно, чтобы обеспечить надлежащую плоскостность и точность измерений с течением времени. Интервалы между калибровками зависят от среды, в которой расположена поверхностная плита. При необходимости предоставляется притирка или шлифовка, чтобы привести измерения в соответствие с рекомендациями по уклону. Эта процедура включает в себя полировку поверхности абразивной пастой для удаления всего нежелательного материала. Калибровка гранитной плиты также включает чистку и легкую полировку.

использованная литература

  1. ^ Паркер, Дана Т. Победа в строительстве: производство самолетов в районе Лос-Анджелеса во время Второй мировой войны, п. 82, Сайпресс, Калифорния, 2013. ISBN  978-0-9897906-0-4
  2. ^ https://www.iso.org/standard/15737.html
  3. ^ Ролт (1965) С. 87–88.
  4. ^ Уитворт, Джозеф (1841). «По созданию истинных плоскостей или поверхностей на металлах». Уведомления и аннотации сообщений Британской ассоциации развития науки на встрече в Глазго, август 1840 г.. Лондон, Англия: Джон Мюррей. п. 192.
  5. ^ Уитворт, Джозеф (апрель 1856 г.). «Институт инженеров-механиков в Глазго: обращение председателя». Журнал практической механики. 2. 1: 173–175. Получено 26 октября 2011.
  6. ^ Ролт (1965), п. 113.
  7. ^ B89.3.7 Гранитные поверхностные плиты.
  8. ^ Стандарт ISO8512-2 для гранитных поверхностей был пересмотрен и подтвержден в 2012 году..
  9. ^ «Поверхностная плита». www.zebraoptical.com.

дальнейшее чтение

  • Общество инженеров-технологов, (1991). Основы проектирования инструментов. Дирборн, Мичиган: Общество инженеров-производителей. ISBN  0-87263-412-4
  • Уэйн Р. Мур (1970), Основы механической точности, Компания Moore Tool
  • Rolt, L.T.C. (1986) [1965]. Инструменты для работы. HMSO. ISBN  0112904335.

внешние ссылки