Varje vecka eller så landar en ritning på vårt skrivbord med två bildtexter som ser nästan utbytbara ut: en kort rak linje ritad ovanför ett skaft och ett litet parallellogram ritat ovanför ett ansikte. Rakhet och planhet är båda formtoleranser. Ingen av dem behöver en datumreferens. Båda kontrolleras vanligtvis med en visare och en ytplatta. Och ändå ställer de helt andra frågor om en del.
Ingenjörer som är nya inom GD&T frågar oss ofta vilken vi ska använda. Det korta svaret är att rakhet styr en linje eller en axel, medan planhet styr en hel yta. Det längre svaret är vad resten av den här artikeln handlar om.
Så här förklarar vi de två länktexterna för kunderna och hur skillnaden utspelar sig på verkliga delar.
Vad rakhet faktiskt styr
Rakhet är en tvådimensionell kontroll. Applicerad på en plan yta står det att varje enskilt linjeelement på den ytan måste ligga mellan två parallella linjer åtskilda av toleransvärdet. Tillämpad på en egenskap av storlek, såsom skaftet på en bult, en plugg eller en optisk axel, styr den den härledda medianlinjen, och toleranszonen blir en cylinder vars diameter är lika med toleransvärdet.
Två egenskaper gör rakhet ovanlig:
- Nej datum is required. Toleranszonen är fri att översätta och rotera tills den fångar den faktiska funktionen så tätt som möjligt, så inspektören mäter endast form, inte orientering eller plats.
- Det fungerar åt ett håll i taget. En yta som mäter bra längs sin längd kan fortfarande böjas, kuperas eller vridas tvärs över sin bredd, och en rakhetsanrop tagen i en enda riktning kommer inte att fånga det.
En 0,02 mm rakhet på ett skaft betyder att den härledda medianlinjen måste passa in i en cylinder med en diameter på 0,02 mm över hela längden av objektet. Om ritningen lägger till den maximala materialtillståndsmodifieraren bredvid toleransen, ökar det tillåtna felet när den faktiska diametern avviker från maximalt materialtillstånd. Den bonustoleransen är det som låter ett lite underdimensionerat skaft böjas lite mer och ändå klara inspektionen.
Där rakheten verkligen vinner sin plats är på långa, smala detaljer som glider, roterar eller riktar in något annat: styrstänger, spindlar, ejektorstift, ventilskaft och axelkärnor inuti små växellådor och roterande mekanismer.
Vad platthet egentligen betyder
Flatness tar samma idé och sträcker den över en hel yta. Toleranszonen är två parallella plan åtskilda av toleransvärdet, och varje punkt på den kontrollerade ytan måste sitta mellan dem. Liksom rakhet, behöver planhet inget datum, och de två planen är fria att luta tills de fångar ytan så tätt som möjligt.
Den friheten är den viktiga delen. En platthetsförklaring bryr sig inte om hur ytan är orienterad i rymden. Den bryr sig bara om att själva ytan inte är böjd, diskad eller vågig. Ett helt plant ansikte som sitter tre grader till botten av delen är fortfarande platt.
Rakhet och platthet relaterar till varandra. En yta som är platt är automatiskt rak i alla riktningar du kan dra en linje över den. The reverse is not true. Föreställ dig ett pappersark rullat försiktigt runt en stor cylinder. Varje linje som löper längs rullen är helt rak, men arket som helhet är krökt. En rakhetstext skulle acceptera det bladet. En platthetstext skulle avvisa den.
Planhet är också den mer exakta beskrivningen när ett ansikte måste täta, glida eller sitta i jämnhöjd med ett annat ansikte under belastning. En bricka som gungar på ett hus, eller ett ventilsäte som inte stänger jämnt, är ett planhetsproblem, inte ett rakhetsproblem.
Rakhet vs platthet: skillnaden i en tabell
Båda anropen är formtoleranser som inte behöver någon datum, men de styr olika geometri och verifieras på olika sätt. | Aspect | Straightness | Flatness |
| Tolerance zone | Två parallella linjer på en yta, eller en cylinder på en axel | Two parallel planes |
| Geometry controlled | Ett linjeelement, eller den härledda medianlinjen | Hela ytan, på en gång |
| Datum required | Nej | Nej |
| Dimensional nature | Two dimensional, a line | Tredimensionell, en yta |
| Relation till den andre | Does not imply flatness | Innebär rakhet åt alla håll |
| Typical features | Axlar, stift, stavar, spindlar, dubbar | Tätningsytor, bricka och mutterytor, flänsar, monteringsdynor |
| Common check | Indikeringssvep längs linjen, V-block för en axel, CMM linjeskanning | Indikeringssvep på en ytplatta, optisk platt, CMM-rutnätsskanning |
Skillnaden mellan linje och yta ger några praktiska konsekvenser som fångar människor:
- Planhet innebär rakhet i alla riktningar. Om en yta är platt inom 0,05 mm, är alla linjer som dras på den raka inom 0,05 mm också.
- Rakhet i en riktning säger ingenting om den vinkelräta riktningen. En del kan klara en enkelriktad rakhetskontroll och fortfarande gunga på en ytplatta.
- Axelräthet och yträthet beter sig olika, även om de kallas med samma namn och trycks med samma typ av text.
- Ingendera bildtexten styr ytstruktur, vågighet i en annan skala eller objektets orientering mot ett datum. Dessa behöver ytfinishnoteringar, profil, parallellitet eller vinkelräthet istället.
Var varje bildtext hör hemma på en riktig ritning
I praktiken tenderar de två bildtexterna att leva i olika hörn av ett tryck.
Rakhet visas vanligtvis på
- Styrstänger, spindlar och kolvar som ska löpa rätt längs deras längd.
- Pluggar, koniska stift och lokaliseringsstift som ställer in positionen för en fixtur eller en platta.
- Axelkärnor, stegade axlar och optiska axlar i små roterande enheter.
- Långa dubbar och gängade stänger där böjning skulle felinrikta fogen.
Flathet uppträder vanligtvis på
- Tätningsytor på ventilhus, beslag och hydrauliska komponenter.
- Brickytor, mutterlagerytor och bulthuvudlagerytor som fördelar klämbelastningen jämnt.
- Flänsytor, kugghjulsändytor, monteringsdynor och täckplåtar som skruvas fast och inte får läcka.
- Varje ansikte som glider mot ett annat ansikte, till exempel en slitplåt eller ett glidskydd.
En skruv med sexkant med insex är ett bra exempel på att båda bildtexterna bor på samma del. Skaftet kan ha en axel rakhetsanrop så att den inte binder i ett frigångshål, medan undersidan av huvudet kan ha en planhetskrop så att klämbelastningen sprids jämnt istället för att koncentrera sig på en kant.
Hur vi mäter båda på butiksgolvet
Ingendera toleransen är svår att kontrollera, men båda är lätta att kontrollera dåligt.
Mätning av rakhet
För en linje på en yta, sitter delen på en ytplåt och en mätklocka sveper längs funktionen. Spridningen mellan de högsta och lägsta avläsningarna, taget längs den enda linjen, är rakhetsfelet. För en axel stöds delen i V-block eller mellan centra, roteras och svepas längs sin längd. Riktningen på de höga fläckarna spelar lika stor roll som deras storlek, för vad förklaringen egentligen refererar till är den härledda medianlinjen och inte ytan du kan röra.
Measuring flatness
På en ytplatta sveper en höjdmätare eller indikator ett rutnät över ytan, och spridningen mellan de högsta och lägsta värdena är planhetsfelet. För överlappade eller finslipade ytor visar en optisk plan och en monokromatisk ljuskälla interferensband som kartlägger ytans form på några sekunder. För komplexa eller avbrutna ansikten är en CMM-rutnätsskanning vanligtvis den praktiska vägen.
Vilken metod som än används är det tre saker som avgör om siffran betyder något. Stöd delen som den sitter i monteringen, eftersom trepunktsstödet förhindrar gungningen som blåser upp varje avläsning. Låt delen och mätaren nå samma temperatur, eftersom en 100 mm stålyta växer ca 0,0012 mm för varje grad Celsius. Och rengör ytan, för ett enda chip på en ytplatta är lätt flera mikrometer högt. Att hålla dessa variabler under kontroll är det mesta av det dimensionella noggrannhetsarbete handlar om, och vi behandlade det mer i detalj i vår anteckning om hur vi håller måttnoggrannheten under kontroll .
Övertolerans kostar mer än undertolerans
Om det finns en vana som vi trycker tillbaka på, är det en platthet eller rakhet kopierad från en tidigare ritning till en del som aldrig behövde det.
Att dra åt planhet från 0,05 mm till 0,01 mm på en brickans yta ändrar inte bara en siffra på ett kalkylblad. It changes the process. Det innebär lappning eller finslipning, frekventare hjulbearbetning, extra inspektionsstationer, sortering och högre skrothastighet. Detsamma gäller för rakhet på en axel: en axel på 0,01 mm på ett 200 mm skaft förvandlar vanligtvis en svarvning till en slipoperation.
Några tumregler vi använder när vi granskar en utskrift med en kund:
- Fråga vad funktionen faktiskt gör. Försegling, glidning och lokalisering av ytor ger en platthet. Kosmetiska ansikten gör det sällan.
- Håll toleransen så generös som funktionen tillåter. Om monteringen tolererar 0,1 mm variation är en 0,05 mm planhet redan dubbelt så strikt som behövs.
- Använd rakhet för axlar och linjer, planhet för områden. Att blanda ihop dem är den vanligaste anledningen till att en del blir avvisad för något som aldrig spelat någon roll.
- Kom ihåg att planhet innebär rakhet. Att sätta båda på samma ansikte är vanligtvis överflödigt.
Anpassat arbete är där denna konversation är viktigast, eftersom varje icke-standard fästelement eller bearbetad del börjar med en ritning och ett beslut om vad som verkligen ska kontrolleras.
Rakhet och platthet är inte konkurrerande callouts. De beskriver två olika former av fel: en linje som vandrade och en yta som lämnade sitt plan. När den distinktionen är tydlig blir det lättare att fatta beslut och inspektionen blir kortare, eftersom ingen behöver bråka om vilken toleranszon som gäller.
Om ett tryck på ditt skrivbord ser tvetydigt ut, eller en tolerans verkar strängare än jobbet behöver, skicka det över. Vi skulle hellre prata igenom det innan chipsen flyger än att sortera delar efteråt.
