Полные эталоны калибровки для оценки плоскостности и параллельности гранитных (каменных) опорных плит
I. Основные стандарты исполнения (действующие в настоящее время в Китае)
- Стандарт приемки продукции
GB/T 20428-2006 “Каменные плоские мерные доски” (соответствует стандарту ISO 8512-2)
Применимо к: вновь изготовленным, эксплуатируемым и отремонтированным гранитным измерительным платформам, разделенным на 4 класса точности: 0, 1, 2 и 3. - Процедуры метрологической проверки / калибровки (основа для независимой проверки)
JJG 117-2013 “Плоскостные измерительные плиты” (Общая верификация чугунных и гранитных плоскостных измерительных плит)
Определяет схему проверки плоскостности, методы измерения, критерии приемлемости/неприемлемости, а также допустимые отклонения по плоскостности; является обязательной основой для выдачи сертификатов калибровки. - Общие рекомендации по параллелизму и геометрическим допускам
GB/T 1184-1996 “Геометрические спецификации изделий (GPS) — Стандартные допуски”
GB/T 1958-2017 “Контроль и проверка геометрических допусков” - Широко используемые международные стандарты
DIN 876 (Германия), ISO 8512-2 (Международные стандарты для каменных мерных пластин)
II. Нормы плоскостности (формулы расчета допусков на сердечники)
- Максимально допустимая погрешность плоскостности
Общая формула (JJG117, GB/T20428):
(F = K \times \left(1 \frac{d}{1000}\right) \quad (\mu\text{m}))
d: Длина диагонали плоской плиты (мм)
K: Коэффициент оценки
| Категория стола | Коэффициент K | Типичные сценарии применения |
|---|---|---|
| 0 класс | 4 | Координатно-измерительные машины, прецизионные приборы, оптические эталоны |
| 1-й класс | 8 | Формы, контроль качества прецизионной механической обработки |
| 2-й класс | 16 | Общая механическая обработка, проверка слесарем-наладчиком |
| 3-й класс | 40 | Компоновка, сборка инструментов |
Термин “класс 00/000”, используемый в отраслевой практике, относится к устаревшим версиям или внутренним подклассам, применяемым в отдельных предприятиях; официальный национальный стандарт не предусматривает таких подклассов, и метрологические институты единообразно оформляют протоколы в соответствии с классами 0/1/2/3.
- Локальные колебания плоскостности (площадь 250 мм × 250 мм)
Обязательное требование стандарта JJG117:
| Категория стола | Предел колебаний плоскостности в пределах 250×250 мм |
|---|---|
| 0 класс | ≤8 мкм |
| 1-й класс | ≤16 мкм |
| 2-й класс | ≤32 мкм |
| 3-й класс | ≤64 мкм |
- Пример расчёта
Для плоской плиты размером 1000×1000 мм с диагональю d = 1414 мм:
Степень плоскостности 0: (4 × (1 1414/1000) ≈ 9,66\ \mu\text{m})
III. Стандарты калибровки параллелизма (разделены на два сценария)
Вариант 1: Единая гранитная платформа — параллельность верхней и нижней рабочих поверхностей (платформа с эталонной толщиной)
- Основания для определения допустимых отклонений
- Основание: Погрешность плоскостности является верхним пределом для параллельности; погрешность параллельности ≤ допуска по плоскостности того же класса;
- Параллельность боковых и нижних поверхностей относительно рабочей поверхности: в соответствии со стандартом GB/T1184, геометрические допуски для класса 12 не указаны;
- Общие требования к внутреннему контролю в промышленности: погрешность параллельности, не превышающая 1,5-кратного значения допуска на плоскостность, считается допустимой.
- Метод калибровки
- Выровняйте платформу, закрепите штатив с индикатором на стандартных подкладках нужной высоты;
- Прикоснитесь наконечником индикатора к нижней поверхности, равномерно перемещайте его по всей области XY и зафиксируйте максимальное и минимальное отклонение в качестве погрешности параллельности;
- Для высокоточных платформ класса 0 рекомендуется использовать лазерный интерферометр с точностью 0,1 мкм.
Вариант 2: Гранитные брусья / квадратные ящики / соответствующие эталонные блоки
Параллельность двух рабочих поверхностей
GB/T 24761-2009 “Стальные и каменные линейки”
Вспомогательные требования:
- Параллельность стержней каменного класса 0 ≤3 мкм по всей длине;
- 1-й класс ≤6 мкм / по всей длине;
- Проверка: Установите изделие на стандартную плоскость класса 0 и измерьте колебания зазора с помощью циферблатного индикатора.
Сценарий 3: Относительный параллелизм двух гранитных платформ, используемых в парах
Сложите две плиты, измерьте диапазон зазора с помощью индикатора часового типа; этот диапазон не должен превышать сумму погрешностей плоскостности обеих плоских плит.
IV. Обязательные условия окружающей среды для калибровки (условия, необходимые для действительности сертификата)
Стандартная температура: 20 ℃ ± 2 ℃, колебания температуры ≤ 1 ℃ в час;
Влажность: 40%～60%, для предотвращения впитывания влаги камнем и его деформации;
Отсутствие вибрации, отсутствие прямого потока воздуха, установка виброизолирующих прокладок на столешнице;
Перед измерением платформу необходимо поддерживать при постоянной температуре и в неподвижном состоянии в течение ≥4 ч.
V. Стандартные методы калибровки плоскостности (три метода, указанные в JJG117)
Метод диагональной расстановки точек (предпочтительный общий метод)
8 диагональных линий, образующих крестообразный узор; электронный нивелир с мостовой платформой (разрешение 0,001 мм/м); подгонка по методу наименьших квадратов для расчета плоскостности; стандартный метод для небольших и средних платформ.
Метод размещения точек сетки (крупные платформы)
Сетка с шагом 50–100 мм, равномерно распределенная по всей рабочей поверхности, обеспечивает более полные данные и подходит для больших пластин размером свыше 2000 мм.
Метод лазерной интерферометрии (класс 0, сверхвысокая точность)
Измерения на нанометровом уровне, используемые для калибровки эталонных платформ в метрологических институтах.
VI. Выполните все этапы калибровки параллельности
Сначала выполните калибровку плоскостности рабочей поверхности и убедитесь, что она соответствует требованиям;
Выровняйте платформу с помощью трехточечной опоры, чтобы исключить прогиб под собственным весом;
Разрешение индикатора — 0,001 мм, щуп должен находиться на одном уровне с нижней поверхностью по вертикали;
Провести сканирование с полным охватом как в поперечном, так и в продольном направлениях, фиксируя максимальные и минимальные значения;
Разница = погрешность параллельности; для определения соответствия требованиям сравните с допуском по классу;
Сегментированные платформы с различной толщиной требуют повторного измерения по отдельным участкам.
VII. Цикл калибровки и правила принятия решений
Цикл калибровки
Платформа для метрологических измерений класса 0: один раз в 6 месяцев;
Платформа для осмотра мастерской класса 1/2: один раз в 12 месяцев;
Платформа для маркировки 3-го класса: один раз в 18 месяцев.
Решение о соблюдении требований
Измеренные погрешности плоскостности и параллельности должны быть не больше максимально допустимой погрешности, установленной стандартом; для признания изделия соответствующим требованиям колебания плоскости также должны соответствовать стандарту.
Действия в случае выхода за пределы допуска: Провести повторную калибровку после возврата на завод для шлифования и ремонта.
VIII. Основные требования к дополнительным материалам (условия для выпуска платформы)
Камень: габбро / чёрный гранит (Jinan Green), твёрдость по Шору HS ≥ 70;
Шероховатость рабочей поверхности Ra: 0,32–0,63 мкм;
Не должно быть песчаных ям, трещин или неровностей, чтобы избежать локального разрушения кромки, которое может повлиять на точность.
