Οδηγοί

Ρίγες Επιπεδότητας

Η ρίγα επιπεδότητας ενσωματώνει μια γεωμετρική αναφορά γνωστής ακρίβειας: μια ακμή για την οποία γνωρίζεις πόσο ευθεία είναι. Η χρησιμότητά της εξαρτάται από δύο μόνο πράγματα, πόσο ευθεία είναι πραγματικά αυτή η ακμή και πώς την ακουμπάς.

Φέρνοντας την ακμή σε επαφή με την επιφάνεια, ό,τι μένει ανάμεσά τους είναι η απόκλιση της επιφάνειας. Με απλή οπτική σύγκριση παίρνεις ποιοτική ένδειξη, δηλαδή αν υπάρχει κενό και πού. Σε συνδυασμό με φίλλερ, πλακίδια ή ρολόι, η ίδια ρίγα συμμετέχει σε αριθμητικό έλεγχο.

Ευθύτητα πρώτα, επιπεδότητα μετά

Μία τοποθέτηση της ρίγας ελέγχει την ευθύτητα κατά μήκος μιας διεύθυνσης, δηλαδή μιας μόνο γραμμής πάνω στην επιφάνεια.

Η επιπεδότητα είναι ιδιότητα ολόκληρης της επιφάνειας και προκύπτει μόνο αν επαναλάβεις τον έλεγχο σε αρκετές θέσεις και διευθύνσεις. Το επίπεδο αναφοράς συγκροτείται από μια οικογένεια ευθειών, όχι από μία.

Οι τρεις βασικές μορφές

Flat straightedge

Επίπεδη ρίγα

Πλατιά έδρα εργασίας. Για μεγάλες επιφάνειες, οδηγούς μηχανών και ελέγχους με πλακίδια ή ρολόι.

Knife edge

Μαχαιρωτή ρίγα

Λεπτή, ελαφρώς στρογγυλεμένη ακμή. Γραμμική επαφή, για τη μέθοδο του φωτός σε μικρά μήκη.

Angle / box

Γωνιακή και κιβωτοειδής

Τριγωνική ή τραπεζοειδής διατομή για επιφάνειες υπό γωνία. Νευρωμένες μορφές για μεγάλα μήκη.

Το DIN 874 έχει τρία μέρη

Αυτή είναι η πιο συχνή σύγχυση στον χώρο, και την αναπαράγουν και κατάλογοι προμηθευτών. Τα τρία μέρη αφορούν διαφορετικά εργαλεία, διαφορετικά υλικά και διαφορετική λογική ανοχών.

Μέρος	Αφορά	Κλάσεις ανοχής	Έκδοση
DIN 874-1	Επίπεδες ρίγες από χάλυβα	00, 0, 1, 2	2003-11
DIN 874-2	Μαχαιρωτές ρίγες επιπεδότητας, Haarlineale	Καμία	2003-11
DIN 874-3	Επίπεδες ρίγες από φυσικό σκληρό πέτρωμα, στην πράξη γρανίτη	000, 00	2008-01

Οι ρίγες γρανίτη προτιμώνται σε εργαλειομηχανές και μηχανές μέτρησης συντεταγμένων.

Προσοχή στον κωδικό του προμηθευτή

Όταν διαβάζεις DIN 874/0, DIN 874/1 ή DIN 874/2 σε κατάλογο, ο αριθμός μετά την κάθετο είναι η κλάση ανοχής, όχι το μέρος του προτύπου. Αρκετοί το γράφουν λανθασμένα ως «DIN 874-2» εννοώντας κλάση 2. Μια ρίγα «DIN 874-2» μπορεί έτσι να είναι είτε η φθηνότερη επίπεδη ρίγα, είτε μια ακριβή μαχαιρωτή ρίγα. Ρώτα ποια από τις δύο.

DIN 874-1: οι τέσσερις κλάσεις ανοχής

Οι κλάσεις δεν είναι αυθαίρετες ετικέτες. Κάθε μία αντιστοιχεί σε έναν γραμμικό τύπο που συνδέει το μήκος της ρίγας με τη μέγιστη επιτρεπτή απόκλιση της έδρας εργασίας.

Κλάση 00t = 1 + L / 150 [µm]
Κλάση 0t = 2 + L / 100 [µm]
Κλάση 1t = 4 + L / 60 [µm]
Κλάση 2t = 8 + L / 40 [µm]

Όπου L το μήκος της ρίγας σε mm και t η ανοχή επιπεδότητας σε µm. Η ανοχή παραλληλότητας είναι η διπλάσια της αντίστοιχης ανοχής επιπεδότητας σε κάθε κλάση.

GG00, GG0 και οι υπόλοιπες σημάνσεις

Στην αγορά θα δεις σχεδόν πάντα GG00, GG0, GG1, GG2, από το γερμανικό Genauigkeitsgrad, βαθμός ακριβείας. Είναι καθιερωμένη εμπορική σήμανση και αντιστοιχεί ένα προς ένα με τις κλάσεις. Η ονομασία του ίδιου του προτύπου είναι σκέτη: κλάση 00, 0, 1, 2.

Μήκος	Κλάση 00	Κλάση 0	Κλάση 1	Κλάση 2
300 mm	2	5	Δεν προσφέρεται	Δεν προσφέρεται
500 mm	4	7	12	21
750 mm	6	9,5	17	27
1000 mm	8	12	21	33
1500 mm	11	17	29	46
2000 mm	14	22	37	58
2500 mm	Δεν προσφέρεται	27	46	71
3000 mm	Δεν προσφέρεται	32	54	83
4000 mm	Δεν προσφέρεται	42	71	108
5000 mm	Δεν προσφέρεται	52	87	133
6000 mm	Δεν προσφέρεται	62	104	158

Τιμές σε µm, από δημοσιευμένους πίνακες κατασκευαστών. Για ενδιάμεσα μήκη υπολόγισε από τον τύπο. Οι στρογγυλοποιήσεις των καταλόγων διαφέρουν κατά ένα µm από το αποτέλεσμα του τύπου σε ορισμένα μήκη.

Πώς διαβάζεται μια κλάση στην πράξη

Μια ρίγα 1000 mm στην κλάση 0 εγγυάται 12 µm σε όλο της το μήκος. Η ίδια ρίγα στην κλάση 2 εγγυάται 33 µm, σχεδόν τριπλάσια απόκλιση. Ο κανόνας επιλογής είναι απλός: η ανοχή της ρίγας πρέπει να είναι σαφώς μικρότερη από το σφάλμα που θέλεις να ανιχνεύσεις, ως τάξη μεγέθους τουλάχιστον τέσσερις με πέντε φορές.

DIN 874-2: οι Ρίγες Επιπεδότητας Μαχαιρωτές

Η μαχαιρωτή ρίγα έχει λεπτή, σκληρυμένη και λειασμένη ακμή, ελαφρώς στρογγυλεμένη ώστε να μη θρυμματίζεται. Επειδή η επαφή είναι γραμμική και όχι επιφανειακή, είναι το εργαλείο της μεθόδου του φωτός. Το πρότυπο δεν προβλέπει κλάσεις εδώ: υπάρχει μία ανοχή, αρκετά αυστηρή ώστε να μη χρειάζεται διαβάθμιση.

Ρίγα επιπεδότητας μαχαιρωτή σε ξύλινη θήκη φύλαξης — Μαχαιρωτή ρίγα στη θήκη της. Η ακμή προστατεύεται, γιατί ένα χτύπημα την αχρηστεύει.

DIN 874-2t = 2 + L / 250 [µm]

Μήκος	Ανοχή	Μήκος	Ανοχή
75 mm	2 µm	400 mm	4 µm
100 mm	2 µm	500 mm	4 µm
125 mm	3 µm	750 mm	5 µm
150 mm	3 µm	1000 mm	6 µm
200 mm	3 µm	1250 mm	7 µm
250 mm	3 µm	1500 mm	8 µm
300 mm	3 µm	2000 mm	10 µm

Στρογγυλοποίηση του τύπου στο πλησιέστερο µm.

Η ένδειξη GG00 σε μαχαιρωτή ρίγα

Θα τη δεις τυπωμένη σε πολλά προϊόντα. Είναι εμπορική σήμανση, όχι κανονιστική, γιατί το DIN 874-2 δεν αναγνωρίζει κλάσεις. Αναφέρεται έτσι επειδή η ανοχή του DIN 874-2 είναι συγκρίσιμη με εκείνη της κλάσης 00 του DIN 874-1: στα 500 mm και τα δύο δίνουν 4 µm, ενώ σε μεγαλύτερα μήκη η μαχαιρωτή είναι μάλιστα αυστηρότερη, 6 µm έναντι 8 µm στο ένα μέτρο. Δεν σημαίνει ότι το προϊόν είναι κακό, σημαίνει ότι η ένδειξη δεν προσθέτει πληροφορία. Η μόνη τιμή που μετράει είναι αυτή του πίνακα.

Έλεγχος επιφάνειας με τη ρίγα

Εδώ η ρίγα είναι η αναφορά και το ζητούμενο είναι η κατάσταση της επιφάνειας.

Μέθοδος φωτός

Ακουμπάς τη μαχαιρωτή ρίγα στην επιφάνεια και κοιτάς κόντρα σε φωτεινό, κατά προτίμηση διάχυτο φόντο. Απουσία φωτός σημαίνει επαφή. Όπου περνάει φως, υπάρχει κενό.

Με εξάσκηση ανιχνεύονται κενά της τάξης του 1 έως 2 µm. Το χρώμα δίνει εκτίμηση μεγέθους: κόκκινο περίπου 1,3 έως 1,8 µm, μπλε περίπου 0,75 µm. Όσο μικραίνει το κενό, η περίθλαση μετατοπίζει το χρώμα προς το μπλε.

Μελάνι ελέγχου

Λεπτή στρώση prussian blue στην έδρα εργασίας και σύρσιμο της ρίγας πάνω στην επιφάνεια. Τα υψηλά σημεία βάφονται έντονα, τα χαμηλά μένουν άβαφα. Είναι η μέθοδος που καθοδηγεί το ξύσιμο, το scraping, μέχρι να προκύψει ομοιόμορφη κατανομή στιγμάτων. Οι ρίγες με τρεις ή τέσσερις έδρες φτιάχτηκαν ακριβώς για αυτή τη δουλειά.

Φίλλερ

Όπου η μέθοδος φωτός δείχνει κενό, το φίλλερ το ποσοτικοποιεί χονδρικά. Χρήσιμο σε μεγαλύτερα κενά, τυπικά πάνω από 20 έως 30 µm, εκεί που το μάτι δεν διακρίνει πια διαφορές. Πρόσεξε τη δύναμη εισαγωγής: το έλασμα λυγίζει και περνάει εκεί που δεν θα έπρεπε.

Έλεγχος της ίδιας της ρίγας

Εδώ η ρίγα είναι το αντικείμενο και η αναφορά έρχεται από αλλού, συνήθως από πλάκα εφαρμογής γνωστής ακρίβειας.

Πλάκα και πλακίδια

Μέτρηση κενού

Η ρίγα σε δύο ίσα πλακίδια πάνω σε πλάκα, ακριβώς στα σημεία ελάχιστης παραμόρφωσης. Μετράς το κενό κατά μήκος. Η ομοιομορφία του κενού είναι το μέτρο της ευθύτητας. Με δύο ελαφρώς άνισα πλακίδια δημιουργείς ελεγχόμενη κλίση και το αναμενόμενο κενό υπολογίζεται εκ των προτέρων.

Πλάκα και ρολόι

Αριθμητικό προφίλ

Η ρίγα πάνω στην πλάκα, με ρολόι σε κινητή βάση να σαρώνει την έδρα εργασίας. Δίνει αριθμητικό προφίλ της ακμής, όχι απλώς αν περνάει φως. Η ίδια διάταξη, αντεστραμμένη, χρησιμοποιείται και για τον έλεγχο πλακών εφαρμογής με διακριβωμένη ρίγα.

Η ρίγα δεν είναι αιώνια αναφορά

Η ρίγα δεν παραμένει απαραίτητα ευθεία σε όλη τη διάρκεια της ζωής της. Η χρήση, τα χτυπήματα, η διάβρωση και η ακατάλληλη αποθήκευση μπορούν να μεταβάλουν τη γεωμετρία της. Για αυτό πρέπει να ελέγχεται περιοδικά και, όταν απαιτείται ιχνηλάσιμο αποτέλεσμα, να διακριβώνεται σύμφωνα με καθορισμένη διαδικασία.

Η κρίσιμη λεπτομέρεια

Πού ακουμπάει η ρίγα

Μια ρίγα δύο μέτρων κάμπτεται από το ίδιο της το βάρος. Δεν υπάρχει τρόπος να το αποφύγεις, υπάρχει όμως τρόπος να το ελαχιστοποιήσεις. Αν στηρίξεις στα άκρα ή στη μέση, εισάγεις σφάλμα μεγαλύτερο από την ίδια την ανοχή της.

Ρίγα στηριγμένη σε δύο σημεία στο 0,22 του μήκους από κάθε άκρο, με τη βύθιση f2 στο μεσαίο άνοιγμα και την πτώση f3 στα ελεύθερα άκρα — Τα βέλτιστα σημεία στήριξης στο 0,22 του μήκους από κάθε άκρο. Η βύθιση είναι υπερβολικά μεγεθυμένη· στην πράξη μιλάμε για µm ενώ το μήκος a είναι μέτρα.

Ο πρακτικός κανόνας είναι ένας: στήριξε στα χαραγμένα σημεία της ρίγας, ή περίπου στο 22% του μήκους από κάθε άκρο. Η παλαιότερη βιβλιογραφία δίνει 2/9 του μήκους, δηλαδή 0,222 a, την ίδια θέση.

Πρόσεξε τι δείχνει το σχήμα: ακόμη και στη σωστή στήριξη η ρίγα δεν είναι ευθεία. Το μεσαίο άνοιγμα βυθίζεται κατά f2 και τα ελεύθερα άκρα γέρνουν προς τα κάτω κατά f3. Η θέση 0,22 a δεν εξαφανίζει την παραμόρφωση, την εξισορροπεί: είναι το σημείο όπου η βύθιση στη μέση και η πτώση στα άκρα εξισώνονται περίπου, ώστε η συνολική απόκλιση από την ιδανική ευθεία να είναι η μικρότερη δυνατή. Μετακίνησε τα στηρίγματα προς τα μέσα και μεγαλώνει το f3, προς τα έξω και μεγαλώνει το f2.

Σημεία	Μεταξύ τους	Από κάθε άκρο	Τι βελτιστοποιούν
Airy	0,5774 a	0,2113 a	Μηδενική κλίση στα άκρα, ώστε οι ακραίες έδρες να μένουν παράλληλες. Αφορά πρότυπα μήκους με άκρα.
Bessel	0,5594 a	0,2203 a	Ελάχιστη μεταβολή του συνολικού μήκους καθώς η δοκός κάμπτεται.
Ελάχιστη κάμψη	0,5536 a	0,2232 a	Ελάχιστη απόκλιση από την ευθεία, με f2 και f3 περίπου ίσα. Αυτό αφορά τη ρίγα.

Θα συναντήσεις και τους τρεις όρους, συχνά ως συνώνυμα. Δεν είναι. Οι τρεις θέσεις απέχουν λιγότερο από 1,2% του μήκους μεταξύ τους, γι' αυτό και στην πράξη συγχέονται. Στα 2000 mm η διαφορά Airy και ελάχιστης κάμψης είναι 24 mm.

Αν στηρίξεις στα άκρα

Ρίγα στηριγμένη στα δύο ακραία της σημεία μπορεί να βυθιστεί κατά περίπου 10 µm ανά μέτρο μήκους από το βάρος της και μόνο. Για μια GG0 ενός μέτρου με ανοχή 12 µm, αυτό σημαίνει ότι η λανθασμένη στήριξη σχεδόν διπλασιάζει το σφάλμα. Το εργαλείο δεν χάλασε, απλώς δεν το χρησιμοποιείς όπως προβλέπεται.

Πού σταματάει η μέθοδος του φωτός

Το όριο δεν είναι το εργαλείο, είναι η μέθοδος. Η ίδια ρίγα μπορεί να δώσει είτε μια εντύπωση σε δέκα δευτερόλεπτα, είτε ιχνηλάσιμο αριθμό, ανάλογα με το τι τη συνοδεύει.

Η σωστή διάκριση

Η απλή μέθοδος φωτός δεν παρέχει από μόνη της ιχνηλάσιμο αριθμητικό αποτέλεσμα. Για διακρίβωση απαιτούνται τρία πράγματα: διακριβωμένη αναφορά, καθορισμένη διαδικασία και υπολογισμός αβεβαιότητας.

Επίπεδο 1

Ρίγα και φως

Γρήγορη ποιοτική απάντηση στο ερώτημα αν υπάρχει πρόβλημα και πού, σε μία διεύθυνση κάθε φορά.

Επίπεδο 2

Διακριβωμένη ρίγα με ρολόι

Ρίγα γρανίτη με πιστοποιητικό ιχνηλάσιμο σε εθνικό πρότυπο και ρολόι ανάλυσης 0,5 µm. Χρησιμοποιείται για έλεγχο επιπεδότητας πλακών εφαρμογής.

Επίπεδο 3

Autocollimator

Ανακλαστήρας που μετακινείται βηματικά σε οκτώ διαδρομές και αποδίδει χάρτη υψών. Το πιο ακριβές, με εναλλακτική τα ηλεκτρονικά αλφάδια.

Το μεσαίο σκαλοπάτι υπάρχει και είναι σοβαρό. Ο κανόνας διαστασιολόγησης εκεί είναι ότι η ρίγα πρέπει να καλύπτει τουλάχιστον όλο το πλάτος και το μισό μήκος της πλάκας. Στο τρίτο επίπεδο, οι οκτώ διαδρομές είναι τέσσερις περίμετροι, δύο διαγώνιοι και δύο κεντρικές γραμμές, σε μοτίβο Union Jack.

Ποια ρίγα χρειάζεσαι

Ξεκίνα από την ανοχή που ελέγχεις, όχι από την τιμή της ρίγας. Διάλεξε κλάση με ανοχή τουλάχιστον τέσσερις φορές μικρότερη από το σφάλμα που θέλεις να δεις.

Μαχαιρωτή ρίγα για μικρά μήκη και τη μέθοδο του φωτός: έδρες εργαλειομηχανών, επιφάνειες σφράγισης, ακμές κοπτικών.

Επίπεδη ρίγα όταν χρειάζεσαι στήριξη για πλακίδια ή ρολόι, ή όταν το μήκος ξεπερνά το ένα μέτρο.

Νευρωμένη ή κιβωτοειδής μορφή πάνω από τα δύο μέτρα. Η ακαμψία γίνεται πιο κρίσιμη από την ονομαστική κλάση.

Έλεγξε αν φέρει σημάδια στήριξης. Ρίγα άνω του μέτρου χωρίς χαραγμένα σημεία σε αναγκάζει να τα υπολογίσεις μόνος σου στο 22%.

Επίπεδη ρίγα επιπεδότητας από ατσάλι κλάσης GG0 — Επίπεδη ρίγα ατσαλιού για ελέγχους με πλακίδια ή ρολόι.

Ρίγα επιπεδότητας μαχαιρωτή inox GG00 — Ρίγες Επιπεδότητας Μαχαιρωτές inox για τη μέθοδο του φωτός.

Και η ίδια η ρίγα θέλει έλεγχο

Δεν είναι αιώνια. Χτυπήματα στην ακμή, διάβρωση και εσωτερικές τάσεις που εκτονώνονται με τον χρόνο αλλάζουν τη γεωμετρία της. Αποθηκεύεται στηριγμένη στα σωστά σημεία ή κρεμαστή, ποτέ επίπεδη πάνω σε πάγκο για μεγάλο διάστημα, και ελέγχεται περιοδικά σε πλάκα εφαρμογής γνωστής ακρίβειας.