Поверхностная пластина

Поверхностная пластина размером 250 x 250 мм.

— Поверхностная пластина это сплошная плоская пластина, используемая в качестве основной горизонтальной опорной плоскости для точного контроля, разметки (компоновки) и настройки инструментов. Поверхностная пластина часто используется в качестве базовой линии для всех измерений заготовки, поэтому одна первичная поверхность обрабатывается очень плоской с допусками ниже 11,5 мкм или 0,0115 мм на 2960 мм для пластины класса 0. Поверхностные пластины являются распространенным инструментом в обрабатывающей промышленности и часто оснащены точками крепления, поэтому они могут быть интегрированным структурным элементом машины, такой как координатно-измерительная машина , прецизионный оптический узел или другая высокоточная научная и промышленная машина. Пластины обычно имеют квадратную или прямоугольную форму, хотя им можно придать любую форму.

Точность и класс

оборудования используются различные классы, Для описания точности некоторого метрологического такие как: AA, A, B и класс Workshop. Хотя мастерская степень является наименее точной, все марки поверхностных пластин сохраняют высокую степень плоскостности.

Поверхностные пластины необходимо регулярно калибровать , чтобы исключить появление сколов, короблений или износа. Распространенной проблемой является износ определенных участков, например, вызванный частым использованием инструмента в одном месте (например, штангенциркуля ) , что приводит к неровной поверхности и снижению общей точности пластины. Это может значительно ускориться, если присутствует абразивная пыль. Инструменты и детали также могут стать причиной повреждений при падении на поверхность пластины. Кроме того, повреждение может быть причинено, если стружку не удалить и другой мусор. Это приведет к ошибочным измерениям. Повреждения пластины можно исправить только путем шлифовки, для которой требуются специальные методы и оборудование в зависимости от марки пластины.

История

В отличие от большинства прецизионных механических инструментов, точность поверхностных пластин не определяется более точными стандартами . Вместо этого они обеспечивают точность путем применения принципа «автоматического создания размеров». В этом процессе три примерно плоские поверхности постепенно доводятся до точной плоскостности путем их попарного трения друг о друга вручную с красящим веществом между ними, а затем соскабливания вручную верхних точек. При этом циклевании устраняются любые ошибки плоскостности, поскольку единственной устойчивой, взаимно сопряженной формой поверхности является плоскость.

Важность высокоточной поверхностной пластины была впервые осознана Генри Модслеем около 1800 года. Он разработал систему очистки чугунной пластины до плоскостности, натирания синей маркировки между парами пластин, чтобы подчеркнуть дефекты, а также системы обработки пластин в наборах три, чтобы гарантировать плоскостность, избегая совпадения вогнутых и выпуклых пар.

Джозеф Уитворт , родившийся в 1803 году, был учеником Модслея с 1825 года, но покинул его к тому времени, когда он начал свой собственный бизнес в 1833 году. Он описал этот процесс Британской ассоциации в 1840 году в своей статье «О создании истинных плоскостей или поверхностей на Металлы» — как он рассказал во время своего председательского выступления в 1856 году на первом собрании Британского института инженеров-механиков в Глазго. Его статья 1840 года и его прошлые работы для Модслея привели к тому, что некоторые авторы заявили, что создателем техники соскабливания поверхности пластины является Уитворт, а не Модслей.

Материал пластины

Гранит

До Второй мировой войны металл был стандартным материалом, используемым для изготовления поверхностных пластин, однако военные усилия различных стран ограничивали доступность металла. Владелец магазина памятников и металлических изделий (Уоллес Херман) в Дейтоне, штат Огайо, вместе со своим изобретательным сотрудником Дональдом В. Портером начал использовать гранит вместо металла для своих поверхностных пластин. Сегодня большинство поверхностных пластин по-прежнему изготавливаются из черного гранита, точнее называемого черным диабазом , а более износостойкие поверхностные пластины изготавливаются из кварцсодержащего гранита. Содержание кварца в этих гранитных поверхностях повышает износостойкость плиты, поскольку кварц является более твердым камнем. Черный гранит преимущественно используется в основаниях машин, гранитных аксессуарах и нестандартных изделиях из-за его превосходной жесткости, отличного гашения вибраций и улучшенной обрабатываемости. Кварцсодержащий гранит (обычно розовый, белый или серый) часто делают толще черного гранита, чтобы обеспечить равную несущую способность типов материалов, используемых для поверхностных плит, поскольку он не такой жесткий, как черный гранит.

Повреждение гранитной поверхности обычно приводит к сколу, но не влияет на точность общей плоскости. Даже если на поверхности есть сколы, другая плоская поверхность все равно может контактировать с неповрежденной частью пластины со сколами, тогда как повреждение чугунной пластины часто поднимает окружающий материал над рабочей плоскостью, в результате чего проверяемые объекты больше не располагаются параллельно поверхности. поверхностная пластина.

Гранит также по своей природе стабилен, немагнитен, обладает отличными характеристиками гашения вибрации и не ржавеет.

3 августа 1961 года были выпущены Федеральные спецификации GGG-P-463B, устанавливающие требования в обычных единицах измерения США к поверхностным пластинам из магматических пород (гранита) для использования при точном определении местоположения и в инспекционных работах. Он включал в себя новую сертификацию, ресертификацию в полевых условиях и ресертификацию после замены покрытия. GGG-P-463B был позже переработан и переиздан 12 сентября 1973 года как GGG-P-463C, который обеспечил общий язык и термины классификации для производства и торговли поверхностными пластинами. 15 июня 1977 г. в федеральную спецификацию была внесена поправка, включающая требования в метрических единицах измерения .

Хотя GGG-P-463C широко использовался в американской промышленности с момента его публикации, правительство не выпустило никаких новых изменений, чтобы идти в ногу с достижениями в отрасли. Американское общество инженеров-механиков (ASME) решило сформировать комитет для пересмотра 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 нынешним пользователям Стандарта. ASME также признал необходимость обновлений для включения современных концепций, таких как прослеживаемость и неопределенность измерений, которые претерпели значительное развитие с 1973 года. В июне 2013 года ASME заменил Fed Spec GGG-P-463C американским национальным стандартом (ANS) ASME B89.3.7. – 2013 Гранитные поверхностные плиты. Стандарт ISO определяет ISO8512-2 для гранитных плит, но похоже, что в настоящее время он используется еще с 1990 года.

Чугун

Чугунная поверхностная пластина, ручки помогают поднимать пластину и использовать ее для притирки.

До Второй мировой войны почти все поверхностные пластины были изготовлены из ребристого чугуна , причем ребра использовались для увеличения жесткости без увеличения веса прочной конструкции. Чугун состаривали , чтобы уменьшить напряжение в металле и уменьшить вероятность скручивания или деформации пластины с течением времени.

Чугунные поверхностные пластины в настоящее время часто используются на производственных площадках в качестве инструмента для притирки гранитных поверхностных пластин для достижения определенного уровня точности. Металл позволяет пропитывать притирочной средой большую плоскую поверхность.

Несмотря на падение популярности среди механических мастерских, чугун остается самым популярным материалом для эталонных поверхностей (отличного от поверхностных пластин) среди лабораторных метрологов , машиностроителей, производителей датчиков и других высокоточных отраслей, где есть требования к измерению плоскостности. . Правильно отлитый чугун более устойчив по размерам и геометрической форме с течением времени, чем гранит или керамика. легче обрабатывается до более высокой степени плоскостности и обеспечивает лучшую опорную поверхность, что помогает в создании других эталонов. Эти специализированные поверхностные пластины производятся комплектами по три компании, которые будут их использовать, поэтому пластины можно регулярно проверять и совершенствовать, в том числе с помощью метода трех пластин Уитворта, без необходимости отправлять их на ремонт. Несмотря на свою высокую стабильность, чугун по-прежнему непригоден для использования в качестве обычной поверхностной пластины в производстве с высокими допусками из-за теплового расширения. Напротив, характер и использование мастер-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 небольшую глубину проникновения света, что делает его пригодным для определенных оптических применений.

Стекло

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

Аксессуары

Поверхностная пластина используется в сочетании с такими аксессуарами, как угольник , линейка , измерительные блоки , синусоидальная полоса , синусоидальная пластина, циферблатный индикатор , параллели , угловая пластина , измеритель высоты и т. д.

Калибровка поверхностных пластин

Калибровку гранитной поверхности следует проводить регулярно, чтобы поддерживать надлежащую плоскостность и гарантировать точность измерений с течением времени. Интервалы между калибровками зависят от среды, в которой находится поверхностная пластина.При необходимости производится притирка или шлифовка поверхности, чтобы привести измерения в соответствие с рекомендациями по классу. Эта процедура включает полировку поверхности абразивной пастой для удаления всего нежелательного материала. Калибровка гранитной поверхности также включает очистку и легкую полировку.

Ссылки

Библиография

• Ролт, LTC (1986) [1965]. Инструменты для работы . ХМСО . ISBN  0112904335 .

Дальнейшее чтение

• Рид, Дэвид Т. (1991). Основы проектирования инструментов (3-е изд.). Дирборн, Мичиган: Общество инженеров-технологов. ISBN  0-87263-412-4 .

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с поверхностными пластинами, на Викискладе?
• Две поверхностные пластины производства Whitworth.
• «Гранитные плиты» . Компания LS Starrett . Проверено 27 января 2012 г.
• «Часто задаваемые вопросы» . Компания LS Starrett . Проверено 15 февраля 2007 г.