平面度

平面度是指基片具有的巨觀凹凸高度相對理想平面的偏差。公差帶是距離為公差值t的兩平行平面之間的區域。平面度屬於形位誤差中的形狀誤差。

基本介紹

• 中文名：平面度
• 外文名：flatness; planeness
• 平面度測量：被測實際表面對其理想平面變動量
• 優勢：讀數快，節省人力

平面度測量

基本概念

平面度測量是指被測實際表面對其理想平面的變動量。

平面度誤差是將被測實際表面與理想平面進行比較，兩者之間的線值距離即為平面度誤差值；或通過測量實際表面上若干點的相對高度差，再換算以線值表示的平面度誤差值。

測量方法

平面度誤差測量的常用方法有如下幾種：

1、平晶干涉法：用光學平晶的工作面體現理想平面，直接以干涉條紋的彎曲程度確定被測表面的平面度誤差值。主要用於測量小平面，如量規的工作面和千分尺測頭測量面的平面度誤差。

平面是由直線組成的，因此直線度測量中直尺法、光學準直法、光學自準直法、重力法等也適用於測量平面度誤差。測量平面度時，先測出若干截面的直線度，再把各測點的量值按平面度公差帶定義(見形位公差)利用圖解法或計算法進行數據處理即可得出平面度誤差。也有利用光波干涉法和平板塗色法測量平面誤差的。

平面度測量

光波干涉法常利用平晶進行，圖為測量所得的不同干涉條紋。圖中a的干涉條紋是直的，而且間距相等，只在周邊上稍有彎曲。這說明被檢驗表面是平的，但與光學平晶不平行，而且在圓周部分有微小的偏差。圖中b的干涉條紋彎曲而且間隔不相等，表明被檢驗表面是球形的，平晶有微小傾斜。條紋彎曲度約為條紋間距的1.5倍，表示平面度誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。圖中c的干涉條紋呈圓形，同樣表明被檢驗表面是球形表面。將條紋數目乘以所用光束波長的一半，即得所求的平面誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。圖中d的干涉條紋成橢圓形排列，說明被檢驗表面是桶形的。可以把干涉圖案作為被檢驗表面的等高線，因此可以畫出該表面的形狀。這種方法僅適宜測量高光潔表面，測量面積也較小，但測量精確度很高。平面是由直線組成的，因此直線度測量中直尺法、光學準直法、光學自準直法、重力法等也適用於測量平面度誤差。測量平面度時，先測出若干截面的直線度，再把各測點的量值按平面度公差帶定義，利用圖解法或計算法進行數據處理即可得出平面度誤差。也有利用光波干涉法和平板塗色法測量平面誤差的。

光波干涉法常利用平晶進行，圖為測量所得的不同干涉條紋。圖中a的干涉條紋是直的，而且間距相等，只在周邊上稍有彎曲。這說明被檢驗表面是平的，但與光學平晶不平行，而且在圓周部分有微小的偏差。圖中b的干涉條紋彎曲而且間隔不相等，表明被檢驗表面是球形的，平晶有微小傾斜。條紋彎曲度約為條紋間距的1.5倍，表示平面度誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。圖中c的干涉條紋呈圓形，同樣表明被檢驗表面是球形表面。將條紋數目乘以所用光束波長的一半，即得所求的平面誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。

2、打表測量法：打表測量法是將被測零件和測微計放在標準平板上，以標準平板作為測量基準面，用測微計沿實際表面逐點或沿幾條直線方向進行測量。打表測量法按評定基準面分為三點法和對角線法：三點法是用被測實際表面上相距最遠的三點所決定的理想平面作為評定基準面，實測時先將被測實際表面上相距最遠的三點調整到與標準平板等高；對角線法實測時先將實際表面上的四個角點按對角線調整到兩兩等高。然後用測微計進行測量，測微計在整個實際表面上測得的最大變動量即為該實際表面的平面度誤差。

3、液平面法：液平面法是用液平面作為測量基準面，液平面由 “連通罐”內的液面構成，然後用感測器進行測量。此法主要用於測量大平面的平面度誤差。

4、光束平面法：光束平面法是採用準值望遠鏡和瞄準靶鏡進行測量，選擇實際表面上相距最遠的三個點形成的光束平面作為平面度誤差的測量基準面。

5、雷射平面度測量儀：雷射平面度測量儀用於測量大型平面的平面度誤差。

平面度測量現場

6、利用數據採集儀連線百分表測量平面度誤差的方法。

測量儀器：偏擺儀、百分表、數據採集儀。

測量原理：數據採集儀可從百分表中實時讀取數據，並進行平面度誤差的計算與分析，平面度誤差計算工式已嵌入我們的數據採集儀軟體中，完全不需要人工去計算繁瑣的數據，可以大大提高測量的準確率。

區別

面輪廓度和平面度是有質的區別。如果是曲面就不會有求平面度，應該是面輪廓度。就平面而言，面輪廓度和平面度也是有質的區別：平面度不帶基準，面輪廓度會會帶基準，如果不帶基準的面輪廓度，是表示自身變化在一個中心線的下負公差里偏移。平面度就是一個面上報有點在理論高度上的最大值和最小值點的總和。

面輪廓度描述曲面尺寸準確度的主要指標為輪廓度誤差，它是指被測實際輪廓相對於理想輪廓的變動情況。面輪廓度是限制實際曲面對理想曲面變動量的一項指標，它是對曲面的形狀精度要求。是實際被測要素（輪廓面線要素）對理想輪廓面的允許變動。描述曲面尺寸準確度的主要指標為輪廓度誤差，它是指被測實際輪廓相對於理想輪廓的變動情況。

平面度是指基片具有的巨觀凹凸高度相對理想平面的偏差。

評定方法

平面度誤差的評定方法有：三遠點法、對角線法、最小二乘法和最小區域法等四種。

1、三遠點法：是以通過實際被測表面上相距最遠的三點所組成的平面作為評定基準面，以平行於此基準面，且具有最小距離的兩包容平面間的距離作為平面度誤差值。

2、對角線法：是以通過實際被測表面上的一條對角線，且平行於另一條對角線所作的評定基準面，以平行於此基準面且具有最小距離的兩包容平面間的距離作為平面度誤差值。

3、最小二乘法：是以實際被測表面的最小二乘平面作為評定基準面，以平行於最小二乘平面，且具有最小距離的兩包容平面間的距離作為平面度誤差值。最小二乘平面是使實際被測表面上各點與該平面的距離的平方和為最小的平面。此法計算較為複雜，一般均需計算機處理。

4、最小區域法：是以包容實際被測表面的最小包容區域的寬度作為平面度誤差值，是符合平面度誤差定義的評定方法。

數據處理

由上述平面度誤差的測量方法和評定方法闡述可知，測量方法和評定方法不同，數據處理的方法也不相同。選定某一測量方法和評定方法，可能直接得到實際表面的平面度誤差值，如採用打表法進行測量，再用對角線法評定其平面度誤差，則可不必進行數據處理，可直接得到測量結果；採用水平儀進行測量，則不論採用何種評定方法，均需進行數據處理；而對於任何一種測量方法，如果按最小區域法來評定其平面度誤差，都必須進行數據處理才能得到平面度誤差值。

另外，還應注意到，測量基準面和評定基準面一般是不重合的（或說不平行的）。尤其是符合最小條件的評定基準面的位置是按實際表面的形狀確定的，不可能在測量之前預先確定。且測量所得到的原始數據中的最大值與最小值並不一定是實際表面上的最高點和最低點，故在數據處理之前，一般應根據所測數據對實際表面的形狀特徵進行大致分析，初步判斷實際表面是凸形、凹形、鞍形或其它複雜形態，以免過多重複計算花費時間，必要時還可畫出其數據空間分布示意圖，進而確定其評定基準面。

數據處理方法有：解析法、坐標變換法和投影作圖法等。其中坐標變換法對數據處理帶有一般性。