Hoe de vlakheid van een machinebed werkelijk wordt gemeten

Haarliniaal, precisiewaterpas, autocollimator, laser en CMM vergeleken voor grote vlakken, plus de invloed van ondersteuning en temperatuur op de uitkomst.

Vlakheid is de vaakst gespecificeerde en slechtst gedefinieerde eis op een tekening van een machinebed. “Vlak binnen 0,05” komt voortdurend voor, en op een groot vlak is dat nog geen specificatie.

Wat vlakheid precies betekent

Vlakheid is de afstand tussen twee evenwijdige vlakken die het oppervlak precies omsluiten. Meer niet. Er is geen referentie voor nodig, het zegt niets over de oriëntatie, en een vlak kan volkomen vlak zijn terwijl het onder een hoek staat ten opzichte van al het andere aan het onderdeel.

Dat doet ertoe, omdat ingenieurs vaak vlakheid schrijven terwijl ze parallelliteit ten opzichte van een montagevlak bedoelen, of haaksheid ten opzichte van een referentie. Dat zijn andere eisen, ze hebben een referentie nodig en ze worden anders gemeten. Wie dit goed vastlegt in de GD&T, neemt het grootste deel van de discussie weg voordat die begint.

De methoden, en waar elke methode past

Haarliniaal en voelermaat. Snel, goedkoop en grof. Handig voor een snelle controle en om een duidelijke hoge plek te vinden. De methode meet langs een lijn, niet over een oppervlak, en kan dus geen echte vlakheidswaarde voor een vlak geven.

Precisiewaterpas. Een gevoelige waterpas die in een raster over het vlak wordt verplaatst, waarbij de hoekmetingen worden opgeteld tot een hoogtekaart. Het werkpaard voor grote machinebedden, omdat er geen referentie nodig is die groter is dan het instrument en de meting ter plaatse werkt. Traag, en de meting is relatief ten opzichte van de zwaartekracht, dus een gelijkmatige helling ziet ze niet.

Autocollimator. Een optisch instrument dat de hoek afleest van een spiegel op een slede die over het vlak wordt bewogen. Zeer nauwkeurig over lange afstanden, beproefd in de werktuigmachinebouw, en het vraagt een vrij optisch pad en een stabiele opstelling.

Laserinterferometer of lasertracker. Snel over grote oppervlakken, levert een dichte kaart, kan omgaan met lastige geometrie en meerdere vlakken in één opstelling. Duur, en niet elke producent heeft er een. Een tracker geeft u het hele onderdeel; een interferometer geeft een hogere nauwkeurigheid langs een lijn.

CMM. Ideaal als het onderdeel erin past, wat bij een machinebed vaak betekent dat het er niet in past. Waar een CMM met een groot meetbereik beschikbaar is, is het de zuiverste oplossing: vlakheid, parallelliteit en haaksheid ten opzichte van een echt referentiesysteem in één bewerking.

Vlakplaat en meetklok. De referentiemethode voor kleine onderdelen. Vraagt een vlakplaat die groter is dan het onderdeel en de middelen om het erop te krijgen, dus zelden beschikbaar voor een machinebed van enige omvang.

Wat een meting ongeldig maakt

Dit is het deel dat tot geschillen leidt, en niets ervan is een fout van het instrument.

Ondersteuningsschema. Een grote constructie zakt onder haar eigen gewicht door tussen haar steunpunten. Op drie punten gemeten neemt ze de ene vorm aan; op zes een andere; ondergegoten op een fundering weer een andere. Alle drie zijn correcte metingen van verschillende toestanden. Tenzij de tekening zegt hoe het onderdeel tijdens de inspectie wordt ondersteund, is het getal niet reproduceerbaar.

Temperatuur. Staal en gietijzer zetten aanzienlijk uit met de temperatuur, en een groot machinebed in een hal die tussen nacht en dag tien graden schommelt, heeft ’s ochtends een andere maat dan ’s middags. Erger nog: een temperatuurgradiënt door de constructie buigt haar. Een meting terwijl het onderdeel nog warm is van het verspanen, meet de verkeerde vorm.

Rusttijd. Een onderdeel dat met de kraan op de steunpunten is gezet, heeft tijd nodig om zich te zetten voordat het consistent meet. Meet het direct en een paar uur later opnieuw, en de getallen verschillen.

Puntdichtheid. Vlakheid uit negen punten en vlakheid uit honderd punten zijn verschillende getallen op hetzelfde vlak, omdat meer punten meer afwijking vinden. Vermeld het raster.

Reinheid. Op een groot bewerkt vlak geeft een spaan onder een voet of een braam aan een rand een uitlezing die niets met het vlak te maken heeft.

Een eis schrijven die haalbaar en controleerbaar is

Specificeer alle zes:

1. Welk vlak, eenduidig aangeduid, elk montagevlak afzonderlijk of het hele vlak als één.
2. De waarde, en over welke lengte. 0,05 mm over 300 mm en 0,05 mm over 2000 mm zijn totaal verschillende opdrachten tegen totaal verschillende prijzen.
3. De methode, of een afgesproken lijst van toegestane methoden.
4. De ondersteuning tijdens de inspectie.
5. De temperatuur, of een toegestaan bereik, en of er een wachttijd voor temperatuurvereffening nodig is.
6. Het puntenraster of de scandichtheid.

Zes regels notities. Ze maken van een discussie een inspectie, en ze zorgen ervoor dat drie producenten dezelfde opdracht offreren in plaats van drie verschillende.

Wees eerlijk over wat de machine nodig heeft

Het aanscherpen van de vlakheid verloopt in kosten niet lineair. Van 0,10 mm naar 0,05 mm over een meter is vaak nog een snede. Van 0,05 mm naar 0,02 mm kan een andere machine, een extra opspanning, een geklimatiseerde hal en een tweede cyclus van spanningsarm gloeien betekenen.

De duurste tekeningen in deze branche zijn die waarop een nauwe standaardtolerantie op elk vlak is toegepast omdat niemand vroeg welke vlakken er werkelijk toe doen. Geleidingen op een ondergegoten plaat hebben niet nodig wat een meetframe nodig heeft. Bepaal welke vlakken functievlakken zijn, specificeer die goed, en laat de rest zoals verspaand.

Veelgestelde vragen

← Alle vakartikelen