Tolérance de planéité dans GD&T

La planéité est-elle importante dans la production de petites pièces ?

La planéité de surface est l'une des normes de dimensionnement et de tolérance géométriques (GD&T) utilisées pour communiquer comment une pièce doit être fabriquée. Cela peut également être une considération importante lors de l'optimisation de la fabricabilité.

Outre le positionnement, la cylindricité et d'autres caractéristiques de tolérance géométrique, la tolérance de planéité peut être indiquée sur un dessin technique pour garantir que les pièces métalliques produites auront à la fois la forme correcte et la fonctionnalité souhaitée.

Qu'est-ce que la planéité de surface ?

La planéité est une mesure de la forme d'une surface par rapport à elle-même, indiquant que tous les points le long de la surface se trouvent dans le même plan. Symbolisée en GD&T par un parallélogramme, la planéité permet de limiter l'ondulation ou la variation d'une surface sans resserrer sa tolérance dimensionnelle.

La caractéristique de planéité est utile pour aider à assurer une usure uniforme sur une surface. Il est également utile lorsque deux surfaces doivent se rencontrer au ras et former un joint étanche, comme avec deux surfaces boulonnées ensemble avec un joint entre elles.

Qu'est-ce que la tolérance de planéité ?

La zone de tolérance de planéité est la zone entre deux plans parallèles, dans laquelle la surface en question devrait s'adapter pour être qualifiée de "plate". La tolérance de planéité serait la distance autorisée entre ces plans parallèles.

En regardant les choses d'une autre manière, la zone de tolérance correspond aux points acceptables les plus élevés et les plus bas (±) sur le plan de la surface mesurée.

Planéité contre rectitude

La planéité est donc une caractéristique d'un objet tridimensionnel (3D) tel qu'il existe entre les deux plans parallèles qui délimitent sa zone de tolérance.

La rectitude de surface, en revanche, est bidimensionnelle (2D). Sa zone de tolérance existe entre deux lignes parallèles et est un indicateur de planéité le long d'une ligne sur la surface d'une pièce.

Il y a aussi la rectitude des axes, une caractéristique que nous traitons souvent ici chez Metal Cutting Corporation. La rectitude de l'axe contrôle le degré d'arc ou de courbure autorisé dans l'axe d'une pièce. (En savoir plus sur la mesure de la rectitude.)

Planéité contre parallélisme

Contrairement à la planéité, qui ne prend en compte aucune autre donnée ou caractéristique, le parallélisme compare l'orientation de surfaces opposées. Bien qu'il existe également une chose telle que le parallélisme des axes, dans GD&T, il est le plus souvent appelé pour contrôler le parallélisme entre deux surfaces ou caractéristiques.

Le parallélisme peut être utilisé lorsque deux surfaces doivent travailler en synchronisation et à une distance constante l'une de l'autre. Il peut également être utilisé lorsque vous avez une pièce qui doit s'adapter entre deux plans qui doivent se référencer.

Planéité contre perpendicularité

Contrairement à la planéité sur le plan d'une seule surface, la perpendicularité compare l'orientation des surfaces adjacentes. Dans GD&T, la tolérance de perpendicularité est généralement utilisée pour contrôler soit deux surfaces à 90°, soit un axe par rapport à un point de référence particulier sur un cylindre.

Chez Metal Cutting, nous mesurons généralement la perpendicularité en termes d'une pièce par rapport à sa coupe d'extrémité, en comparant le côté d'une tige, d'un tube ou d'un fil à la coupe d'extrémité que nous mettons sur cette pièce. (En savoir plus sur la mesure de la perpendicularité.)

Comment la planéité est-elle mesurée ?

La planéité est notoirement difficile à mesurer. Tout d'abord, il n'y a vraiment rien de tel que "parfaitement plat" (ou "parfaitement" quoi que ce soit !).

Deuxièmement, mesurer la planéité de la surface de l'extrémité coupée sur de très petites pièces, telles que des tubes d'un diamètre de 0,040 ″ (1,016 mm) et d'autres pièces minuscules que nous produisons généralement chez Metal Cutting, est pratiquement impossible.

Troisièmement, la planéité d'une pièce ne peut pas être mesurée en la plaçant sur une table et en faisant passer une jauge de hauteur sur la pièce. C'est parce que la table ferait alors partie des données - et ainsi, vous mesureriez le parallélisme, pas la planéité.

Au lieu de cela, vous devez vous assurer que les points le long de la surface de la pièce se trouvent dans la zone de tolérance de planéité, en comparant la surface à deux plans parallèles imaginaires.

Les machines de mesure tridimensionnelle (CCM) permettent un type de mesure 3D, créant des plans virtuels auxquels le profil de surface d'une pièce peut être comparé. Ainsi, un CCM peut être utilisé pour mesurer des points sur la longueur et la largeur d'une pièce pour vérifier que toute la surface est dans la tolérance de planéité.

Alternatives à la planéité dans les petites pièces métalliques

Chez Metal Cutting, où nous produisons chaque jour des milliers de barres, tubes et fils coupés à longueur, nous ne travaillons pas souvent avec des tolérances de planéité pour les surfaces que nous coupons, en raison de leurs très petites tailles.

Au lieu de cela, nos clients sont généralement plus préoccupés par le parallélisme, les angles et la perpendicularité de la coupe d'extrémité que par la planéité de la surface. De plus, nos clients recherchent des coupes d'extrémité sans bavure, en particulier pour les pièces qui doivent s'accoupler avec d'autres pièces.

Cependant, les clients nous demandent parfois de les aider à atteindre une tolérance de planéité spécifiée - par exemple, sur des pièces qui ont une plus grande surface, qui ont été usinées ou qui ont été préfabriquées et fournies par les clients pour une finition supplémentaire.

Dans ces cas, nous faisons bon usage de notre équipement de rodage pour obtenir des surfaces lisses et planes qui répondent aux spécifications du client.

Comment vérifions-nous la tolérance de planéité ?

Chez Metal Cutting, nous fixons généralement la pièce de manière à ce que la surface à mesurer soit de niveau; nous le confirmons en trouvant trois points opposés sur la surface de la pièce qui sont à la même hauteur.

Nous plaçons ensuite une jauge de hauteur sur divers autres points de la pièce pour noter les différences et vérifier que la pièce entière respecte les spécifications de planéité.

Nous pouvons également utiliser notre système OGP SmartScope pour mesurer plusieurs points aléatoires le long du plan de surface d'une pièce afin de nous assurer que les points les plus hauts et les plus bas se situent dans la plage de tolérance autorisée.

Existe-t-il des normes de tolérance de planéité ?

Sans aucun doute, la tolérance de planéité est importante pour certaines applications.

En janvier 2019, Apple a vanté la tolérance de planéité serrée de ses nouveaux modèles d'iPad Pro. La société a déclaré que le nouvel iPad Pro a été fabriqué pour "[autoriser] pas plus de 400 microns d'écart sur la longueur de n'importe quel côté - moins que l'épaisseur de quatre feuilles de papier".

En plus d'utiliser l'usinage CNC pour créer un boîtier en plastique et en aluminium plus solide, la tolérance de planéité plus serrée faisait partie de la réponse d'Apple aux plaintes concernant les problèmes de flexion dans divers appareils.

Dans la fabrication de petites pièces, ASTM International et d'autres organisations publient des normes de tolérances de planéité pour l'acier, l'aluminium et d'autres matériaux, sous des formes allant des plaques, feuilles et barres aux fils, tiges et tubes.

Utilisation de GD&T pour des spécifications précises

Pour la gamme complète de caractéristiques GD&T, du parallélisme, de la perpendicularité et de l'angularité à la circularité, la rectitude et la planéité, l'objectif de Metal Cutting est toujours de maintenir la rentabilité de la production tout en offrant la meilleure qualité pour les produits de nos clients.

En fournissant des spécifications détaillées et complètes à l'avance, y compris des tolérances claires et soigneusement pensées pour la planéité de la surface et d'autres caractéristiques importantes, vous pouvez jouer un rôle vraiment vital dans l'optimisation de la fabricabilité et nous aider à gérer à la fois les coûts et la qualité.