Was ist Ebenheit in GD&T?

In diesem Artikel werden wir die Grundlagen der Ebenheit im Rahmen der GD&T-Methode untersuchen und analysieren, wie sie als wichtiges Werkzeug zur Sicherstellung der Präzision einer Oberfläche fungiert.

Was ist Flachheit?

Die Ebenheit ist die Abweichung der makrokonvexen und konkaven Höhen eines Substrats von einer idealen Ebene. Sie ist ein Indikator, der die Abweichung einer realen Ebene von ihrer idealen Ebene begrenzt und zur Kontrolle des Formfehlers der gemessenen Oberfläche dient. Die Ebenheit gehört zur Kategorie der Formfehler. Geometrische Bemaßung und Tolerierung (GD&T)Die Toleranzzone ist der Bereich zwischen zwei parallelen Ebenen, die durch den Toleranzwert t voneinander getrennt sind.

Wie annotiert man Flachheit?

Wie aus der Abbildung (nicht dargestellt) hervorgeht, bedeutet dies, dass jede 100*100-Fläche der Oberfläche innerhalb zweier paralleler Ebenen liegen muss, die durch einen Toleranzwert von 0.1 mm voneinander getrennt sind.

Wie in der Abbildung dargestellt, bedeutet dies, dass die Werkstückoberfläche innerhalb zweier paralleler Ebenen liegen muss, die durch einen Toleranzwert von 0.08 mm voneinander getrennt sind.

Wie misst man Ebenheit?

Bei der Messung mechanischer Geometriefehler ist die Ebenheitsmessung von entscheidender Bedeutung. Dabei wird die tatsächliche Messfläche mit einer idealen Ebene verglichen; der lineare Abstand zwischen beiden ergibt den Ebenheitsfehler. Alternativ kann dieser durch Messung der relativen Höhenunterschiede mehrerer Punkte auf der tatsächlichen Oberfläche und Umrechnung dieser Werte in einen als lineare Abmessung ausgedrückten Ebenheitsfehler ermittelt werden. Gängige Methoden zur Ebenheitsmessung sind:

Optische Flachinterferenzmessung

Dieses Verfahren nutzt die Arbeitsfläche einer optischen Planplatte, um die ideale Ebene zu repräsentieren und den Planheitsfehler der gemessenen Oberfläche direkt anhand der Krümmung der Interferenzstreifen zu bestimmen. Es wird primär zur Messung kleiner Oberflächen eingesetzt, beispielsweise der Arbeitsflächen von Messgeräten und der Messflächen von Mikrometerambossen. Obwohl es traditionell für kleine Oberflächen geeignet ist, ermöglicht die Entwicklung optischer Planplatteninterferometer mittlerweile auch die Anwendung dieses Verfahrens auf größere Flächen.

Die Arbeitsschritte umfassen:

• Platzieren Sie die optische Planplatte: Platzieren Sie die optische Planplatte auf der zu messenden Oberfläche und achten Sie darauf, dass sich zwischen ihr und der Planplatte ein sehr kleiner Keilwinkel bildet.
• Beleuchtung durch Lichtquelle: Verwenden Sie eine monochromatische Lichtquelle, um Interferenzstreifen zu erzeugen. Die Position dieser Streifen hängt vom Einfallswinkel des Lichts ab.
• Beobachten Sie die Interferenzstreifen: Sind diese gerade, parallel und gleichmäßig verteilt, ist die Oberflächenebenheit ausgezeichnet. Gekrümmte Streifen deuten auf eine mangelhafte Ebenheit hin.
• Fehlerberechnungsmethode: Der Fehlerwert wird berechnet, indem das Verhältnis der Interferenzstreifenkrümmung zum Abstand benachbarter Streifen mit der halben Wellenlänge des Lichts multipliziert wird. Als Lichtquelle wird häufig weißes Licht mit einer typischen Wellenlänge von 0.6 μm verwendet.

Messuhr

Das Werkstück und eine Messuhr werden auf einer genormten Messplatte platziert, die als Messbezugspunkt dient. Die Messuhr wird punktweise oder entlang mehrerer linearer Bahnen über die Oberfläche bewegt. Dieses Verfahren findet breite Anwendung in der Zerspanung und der Automobilindustrie zur Erkennung geometrischer Fehler wie Ebenheit und Geradheit. Es ist einfach und kostengünstig und eignet sich daher für schnelle Vor-Ort-Prüfungen. Die Ergebnisse hängen jedoch stark von der Erfahrung des Bedieners ab, und die Präzision ist relativ gering, weshalb sich das Verfahren nur für allgemeine Prüfungen eignet.

Die Arbeitsschritte umfassen:

• Vorbereitung: Legen Sie das Werkstück auf die Messplatte und justieren Sie die spitzen Stützen und die Messuhr, um sicherzustellen, dass die Messfläche nivelliert ist.
• Messvorgang: Die Ebene wird nivelliert (z. B. mit der Drei-Punkt-, Vier-Punkt- oder Horizontalmethode). Anschließend werden neun gleichmäßig verteilte Punkte auf der Oberfläche gemessen. Die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Messwert wird als ungefähre Ebenheitsabweichung erfasst.
• Datenverarbeitung: Der Fehlerwert ist die Differenz zwischen dem Maximal- und Minimalwert und dient als Grundlage für die Beurteilung der Ebenheit.

Füllstandsmessung

Dieses Verfahren nutzt eine Flüssigkeitsoberfläche als Messbezugspunkt, die durch Flüssigkeit in miteinander verbundenen Behältern gebildet wird, und misst diese mithilfe von Sensoren. Es wird hauptsächlich zur Messung der Ebenheitsabweichung großer Oberflächen eingesetzt, beispielsweise von großen Motorprüfständen und flexiblen Schweißplattformen. Es liefert relativ genaue Ergebnisse für große Flächen und ist einfach und kostengünstig. Allerdings ist die Messzeit lang, das Verfahren reagiert empfindlich auf Temperaturschwankungen und eignet sich nur für Flächen mit geringeren Präzisionsanforderungen.

CMM-Messung

Der Einsatz von Koordinatenmessgeräten (KMG) ermöglicht eine schnelle und präzise Ebenheitsmessung und eignet sich für Anwendungen mit hohen Präzisionsanforderungen. Zu ihren Vorteilen zählen hohe Präzision, Automatisierung und Effizienz.

Die Arbeitsschritte umfassen:

• Installation und Kalibrierung: Montieren Sie das Werkstück auf der Koordinatenmessmaschine und führen Sie eine Nullpunktkalibrierung und eine Bezugseinstellung durch, um die Genauigkeit zu gewährleisten.
• Messpunkte auswählen: Wählen Sie mehrere Punkte auf der Oberfläche. Je mehr Punkte, desto realistischer ist in der Regel die Beurteilung der Oberflächenebenheit. Unabhängig von der gewählten Methode müssen mindestens vier Punkte zur Bestimmung der Ebenheit vermessen werden.
• Datenerfassung und -import: Verwenden Sie das Koordinatenmessgerät (KMG) oder ein optisches Messgerät (OMM), um das Objekt direkt zu messen, die Koordinatenwerte aufzuzeichnen und die Daten in eine Computersoftware zu importieren.
• Datenanalyse und Fehlerkorrektur: Die Software verbessert die Genauigkeit durch Datenanalyse und Fehlerkorrektur. Konkret können Merkmalspunkte gemäß der „Minimalbedingung“ berechnet und konstruiert werden, um den Ebenheitsfehler zu ermitteln.
• Ergebnisauswertung: Wählen Sie in der Software die auszuwertende Ebene aus und geben Sie die Toleranz ein, um das Ergebnis zu erhalten. Bei Bedarf kann die Software die Ergebnisse ausgeben und Diagramme der Einzelpunktabweichungen und Formfehler anzeigen.

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Die folgende Tabelle zeigt die Ebenheitstoleranzen anhand typischer Bereiche für CNC-bearbeitete Teile.

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