В производстве и машиностроении плоскостность является важным геометрическим условием для заготовок и инструментов . Плоскостность — это состояние поверхности или производной срединной плоскости, имеющей все элементы в одной плоскости. [ 1]
Геометрические размеры и допуски обеспечили геометрически определенные, количественные способы определения плоскостности в операционном плане . Отклонение плоскостности может быть определено в терминах наименьших квадратов, соответствующих плоскости («статистическая плоскостность») или наихудшего случая (расстояние между двумя ближайшими параллельными плоскостями внутри). Оно может быть указано для заданной области и/или по всей поверхности.
При производстве прецизионных деталей и узлов, особенно там, где требуется, чтобы детали были соединены по всей площади поверхности герметично или герметично , плоскостность является критическим качеством изготовленных поверхностей. Такие поверхности обычно обрабатываются или шлифуются для достижения требуемой степени плоскостности. Метрология такой поверхности может подтвердить и гарантировать, что требуемая степень плоскостности была достигнута в качестве ключевого шага в производственном процессе.
Две части, которые плоские до 1 гелиевой световой полосы (HLB), можно «сжать» вместе, что означает, что они будут прилипать друг к другу при соприкосновении. Это явление обычно используется с калибровочными блоками .
Сэр Джозеф Уитворт популяризировал первый практический метод изготовления точных плоских поверхностей в 1830-х годах [2], используя инженерную синьку и методы соскабливания на трех пробных поверхностях, в том, что известно как метод трех пластин Уитворта . [3] Испытывая все три попарно друг против друга, можно гарантировать, что поверхности станут плоскими. Использование двух поверхностей приведет к вогнутой поверхности и выпуклой поверхности. В конце концов достигается точка, когда на каждом квадратном дюйме видны многие точки контакта, и в это время три поверхности становятся равномерно плоскими с очень малым допуском. [ необходима цитата ] Этот метод не полагается на другие плоские эталонные поверхности или другие точные инструменты и, таким образом, решает проблему самонастройки того, как создать первую точную плоскую поверхность.
До введения им техники соскабливания использовался тот же метод трех пластин с использованием техники полировки, что давало менее точные результаты. Это привело к взрыву развития точных инструментов, использующих эти методы создания плоской поверхности в качестве основы для дальнейшего построения точных форм.
При притирке двух любых поверхностей (назовем их A и B) выступы двух поверхностей будут истирать друг друга, в результате чего получатся две поверхности, которые будут плотно прилегать друг к другу, но которые все равно могут быть вогнутыми или выпуклыми (и, следовательно, не плоскими).
Ключевое понимание заключается в том, чтобы затем притереть их к третьей поверхности, C, с вращением. Различные пары поверхностей притираются друг к другу последовательно, пока все три не согласуются друг с другом. Невозможно, чтобы какая-либо одна поверхность была вогнутой (или выпуклой), и при этом согласовывалась с двумя другими взаимно согласующимися поверхностями.
При достаточном количестве итераций все три поверхности будут сходиться к идеальной плоской форме, а последующие итерации метода еще больше улучшат плоскостность.
ISO 12781-1 [4] определяет несколько показателей плоскостности:
Двумерные меры, указанные выше, находят одномерные аналоги в мерах прямолинейности [5], определенных стандартом ISO 12780 на поперечном сечении (плоская кривая, полученная в результате пересечения интересующей поверхности и плоскости, охватываемой нормалью к поверхности):