Wstęp
Dla inżynierów i specjalistów ds. jakości, którzy pracują z precyzyjnymi narzędziami pomiarowymi - płytami powierzchniowymi, prostymi krawędziami, płytkami kątowymi,-blokami V i podobnymi przyrządami -, międzynarodowy krajobraz standardów metrologicznych może wydawać się złożony. Niemieckie normy DIN, japońskie normy JIS, amerykańskie normy ASME, brytyjskie normy BS i międzynarodowe normy ISO dotyczą podobnych produktów, ale różnią się pod względem specyficznych wymagań, definicji gatunków i obliczeń tolerancji.
Zrozumienie tych norm, ich wspólnych podstaw i kluczowych różnic jest cenne dla każdego, kto określa, zamawia lub używa precyzyjnych narzędzi pomiarowych do granitu w międzynarodowym środowisku produkcyjnym lub metrologicznym.
Dlaczego standardy mają znaczenie w przypadku precyzyjnych narzędzi pomiarowych
Precyzyjna płyta powierzchniowa służy jako punkt odniesienia dla wykonywanych na niej pomiarów i montażu. Jego płaskość - maksymalne odchylenie od idealnej płaszczyzny na powierzchni roboczej - określa podstawową dokładność, jaką może osiągnąć każda operacja pomiaru lub montażu. Jednak bez znormalizowanej definicji sposobu pomiaru i komunikowania płaskości liczba na świadectwie kalibracji nie ma uniwersalnego znaczenia.
Organy normalizacyjne zajęły się tym problemem, definiując: w jaki sposób definiuje się i mierzy płaskość; jakie metody pomiarowe są dopuszczalne do weryfikacji; jakie tolerancje płaskości obowiązują dla każdego stopnia dokładności; warunki środowiskowe (zwykle 20 stopni ± 2 stopnie), w których pomiary są ważne; oraz wymagania dotyczące oznakowania i dokumentacji. Jeżeli parametry te są zdefiniowane przez uznaną normę, świadectwo kalibracji odwołujące się do tej normy ma precyzyjne, porównywalne w skali międzynarodowej znaczenie.
DIN 876: Norma niemiecka
DIN 876 to norma Niemieckiego Instytutu Normalizacyjnego dotycząca precyzyjnych płyt powierzchniowych. Definiuje cztery stopnie dokładności. Stopień 0 (Nullplatte) jest najwyższy i używany jako odniesienie do kalibracji dla innych płyt powierzchniowych. Klasa 1 przeznaczona jest do precyzyjnych pomieszczeń pomiarowych i-produkcji o wysokiej dokładności. Stopień 2 dotyczy standardowej kontroli jakości produkcji. Klasa 3 to klasa warsztatowa do ogólnego użytku produkcyjnego.
Tolerancje płaskości zgodnie z normą DIN 876 są wyrażone jako funkcje długości przekątnej płyty powierzchniowej, co pozwala na dostosowanie tolerancji do rozmiaru płyty. W przypadku płyty klasy 0 o przekątnej 1000 mm tolerancja płaskości mieści się zazwyczaj w zakresie 1,5–2,5 µm. W przypadku płytki klasy 2 o tym samym rozmiarze tolerancja jest około 5–8 razy większa.
Norma DIN 876 określa również wymagania dotyczące wykończenia powierzchni, fazowania krawędzi i stosowania określonych metod pomiarowych -, w tym kalibrowanych linijek i niwelatorów elektronicznych - do weryfikacji. Norma DIN 876 jest szeroko przywoływana w europejskich i międzynarodowych kontekstach produkcyjnych i wpłynęła na rozwój norm ISO.
JIS B 7513: Norma japońska
JIS B 7513 to specyfikacja japońskich norm przemysłowych dotycząca precyzyjnych płyt powierzchniowych. Podobnie jak norma DIN 876, definiuje wiele gatunków i podaje tolerancje płaskości jako funkcję wymiarów blachy. Norma definiuje klasę 0, klasę 1 i klasę 2, przy czym klasa 0 oznacza najwyższą dokładność.
Podstawowy wzór tolerancji w JIS B 7513 wykorzystuje wymiar długiego boku płyty powierzchniowej, a nie przekątną, co prowadzi do nieco innych wartości tolerancji dla płyt nie-kwadratowych w porównaniu z obliczeniami DIN. W praktyce różnice w wymaganiach dotyczących płaskości pomiędzy klasą 0 według JIS B 7513 i klasą 0 według DIN 876 są stosunkowo małe, a płyta powierzchniowa zweryfikowana według jednej normy w najwyższej klasie jest ogólnie zgodna z równoważnym gatunkiem drugiej.
JIS B 7513 to norma wymagana dla produktów eksportowanych do klientów w Japonii i większości krajów Azji Wschodniej. - Japonia, Korea, Tajwan i Chiny powszechnie odwołują się do norm JIS.
ASME B89.3.7: Norma amerykańska
W Stanach Zjednoczonych precyzyjne płyty powierzchniowe podlegają przepisom ASME B89.3.7. Stany Zjednoczone również odwoływały się do starszej specyfikacji federalnej GGG-P-463C, która definiowała klasę A (laboratorium), klasę B (inspekcja) i klasę C (narzędziownia). ASME B89.3.7 reprezentuje obecną normę amerykańską o podobnej strukturze trzech klas.
Godną uwagi różnicą w podejściu ASME jest nacisk na kwalifikację powtarzalności i wykorzystanie metody powtarzanego odczytu do kalibracji, oprócz płaskości. Norma wyraźnie uwzględnia także wpływ warunków podparcia na pomiary płaskości, - w szczególności wykorzystanie punktów Bessela, matematycznie określonych miejsc podparcia, które minimalizują-zginanie się płyty pod ciężarem własnym.
Amerykańscy klienci i firmy prowadzące handel z rynkiem amerykańskim zazwyczaj określają w dokumentach zamówienia zgodność z normą ASME B89.3.7.
Normy ISO i międzynarodowa harmonizacja
Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) opracowuje standardy przeznaczone do przyjęcia na całym świecie. ISO 8512 obejmuje wymagania dotyczące precyzyjnych płyt powierzchniowych i ma strukturę podobną do normy DIN 876 w definicjach gatunków i filozofii tolerancji.
W wielu przypadkach krajowe komitety normalizacyjne uczestniczą w opracowywaniu norm ISO, a normy krajowe mogą być aktualizowane w celu dostosowania do odpowiedniej normy ISO. Ten proces harmonizacji z biegiem czasu zmniejsza rozbieżności między normami, ułatwiając producentom i laboratoriom zadowolenie wielu klientów za pomocą jednego podejścia do kalibracji.
Dla firm działających na rynkach globalnych określenie zgodności z normą ISO 8512 zapewnia najszersze międzynarodowe uznanie, a dodatkowo powołanie się na zgodność z normą DIN 876 lub JIS B 7513 odnosi się do specyficznych wymagań regionalnych.
Normy dla innych narzędzi pomiarowych do granitu
Oprócz płyt powierzchniowych inne narzędzia pomiarowe do granitu również podlegają normom krajowym i międzynarodowym.
Proste krawędzie granitu są objęte normami DIN 874 i JIS B 7514. Normy te definiują gatunki i tolerancje płaskości podobne do norm dotyczących płyt powierzchniowych, skalowane do odpowiednich wymiarów.
Kątowniki granitowe i kwadraty precyzyjne są objęte normą DIN 875 i równoważnymi normami JIS. Tolerancje prostopadłości definiuje się jako funkcję długości ramienia kwadratu.
Bloki granitowe V-są objęte normami DIN 6321 i JIS B 7731. Wymagania dotyczące gatunku i tolerancji odzwierciedlają specyficzną geometrię zastosowań bloków V-.
W przypadku wszystkich tych typów narzędzi podstawowe metody pomiarowe - wykorzystujące autokolimatory, niwelatory elektroniczne i interferometry laserowe - są zdefiniowane w normach towarzyszących, które zapewniają spójność sposobu weryfikacji zgodności.
Możliwość śledzenia kalibracji w różnych standardach
Niezależnie od tego, z jaką normą sprawdzane jest precyzyjne narzędzie pomiarowe, kalibracja musi być zgodna z krajowymi normami pomiarowymi. W Niemczech jest to Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). W Stanach Zjednoczonych Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST). W Japonii Narodowy Instytut Metrologii Japonii (NMIJ). W Wielkiej Brytanii Krajowe Laboratorium Fizyczne (NPL).
Jeżeli dostawca dostarcza świadectwo kalibracji dla precyzyjnej płyty powierzchniowej z granitu, świadectwo to powinno określać zastosowany standard pomiarowy, zastosowane przyrządy i metody, warunki środowiskowe podczas pomiaru, niepewność pomiaru i wyraźną identyfikowalność z określoną normą krajową lub międzynarodową.
Praktyczne wskazówki dotyczące zakupów
Dla inżynierów i specjalistów ds. zaopatrzenia wybierających precyzyjne płyty powierzchniowe z granitu lub narzędzia pomiarowe ze zrozumienia krajobrazu standardów wynika kilka praktycznych względów.
Po pierwsze, wyraźnie określ obowiązującą normę i klasę w dokumentach zamówienia. Samo żądanie płyty powierzchniowej „klasy A” jest niejednoznaczne. - Klasa A zgodnie z GGG-P-463C i klasa 0 zgodnie z normą DIN 876 mają różne wymagania. Określenie „DIN 876 klasa 0” eliminuje niejednoznaczność.
Po drugie, wymagaj świadectw kalibracji, które wymieniają standard pomiarowy, użyte instrumenty i łańcuch identyfikowalności kalibracji. Certyfikat stwierdzający jedynie „spełnia specyfikację” bez tych szczegółów nie dostarcza wystarczających informacji do oceny niepewności pomiaru.
Po trzecie, weź pod uwagę środowisko-użytkowania końcowego. Płyta powierzchniowa używana w laboratorium kalibracyjnym akredytowanym przez ISO 17025 wymaga innej dokumentacji i identyfikowalności niż płyta używana na hali produkcyjnej do kontroli przychodzącej, nawet jeśli obie mają ten sam stopień płaskości.
Wniosek
Normy regulujące precyzyjne narzędzia pomiarowe do granitu - DIN 876, JIS B 7513, ASME B89.3.7, ISO 8512 i towarzyszące im normy dotyczące innych typów narzędzi - zapewniają ramy, dzięki którym międzynarodowy handel precyzyjnymi przyrządami jest znaczący i niezawodny. Zrozumienie tych norm, ich struktury gatunków, podejścia do tolerancji oraz ich związku z identyfikowalnością kalibracji pomaga inżynierom i specjalistom ds. jakości podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące specyfikacji, zamówień i użytkowania precyzyjnego sprzętu pomiarowego.
W miarę jak produkcja i metrologia stają się coraz bardziej globalnie zintegrowane, znajomość głównych międzynarodowych ram normalizacyjnych staje się coraz cenniejszą kompetencją dla specjalistów technicznych w zakresie zapewniania jakości, produkcji precyzyjnej i metrologii.