כשזה מגיע ל עיבוד CNC מדויק כאשר כל פרט וסובלנות ממדים הם קריטיים, שני מושגים חשובים ממלאים תפקיד משמעותי: ישרות ושטיחות.
ישרות ושטוחות עוזרות להגדיר את הצורה והצורה של תכונה בחלק, והבנת כל אחת מהן חיונית להשגת דיוק קפדני. שני מונחים אלה משמשים לעתים קרובות לסירוגין, תוך כדי מימד וסובלנות גיאומטרית (GD&T), יש להם הגדרות ומטרות ברורות.
כאן נתאר את ההגדרות של ישרות ושטיחות ב-GD&T וההבדל ביניהם, וכן נדון בשיטות מדידה.
ישרות ב-GD&T
סובלנות ישרות, סימון GD&T דו מימדי, משמש לשליטה על הישר של תכונות החלק. אף ציר לא יכול להיות ישר לחלוטין. סובלנות הישר מגדירה את השונות הכוללת המותרת של קו ישר בודד בפועל, ומבטיחה שהוא ישר מספיק עבור היישום המיועד.
כדי לדמיין את סובלנות הישר, דמיינו הגדרת גבול דמיוני כמו להלן. גבול זה מייצג את אזור הסובלנות וגודלו מוגדר על ידי ערך במסגרת הסובלנות, המתבטא בדרך כלל במאה אלפי אינץ'. בתוך גבול סובלנות זה, הקו הנוצר על ידי ההצטלבות של המשטח העליון של הצלחת ומישור החתך יכול לקבל כל צורה.
ב-GD&T, ישרות משרתת שתי מטרות ברורות: שליטה על ישרות משטח ועל ישרות של ציר. ישרות משטח הצורה הרגילה היא סובלנות המשמשת לוויסות צורת הקו על פני השטח של תכונה. מצד שני, ישרות ציר היא סובלנות השולטת במידת העקמומיות המותרת בציר של החלק המעובד.
בנוסף, חשוב לציין שמסגרת בקרת התכונה שונה עבור כל אחת מהפונקציות הללו. כעת, בואו נחקור ונבין כל אחת מהפונקציות הללו ביתר פירוט.
ישרות פני השטח
כאשר תוסף הישר מוחל לציון ישרות פני השטח, אזור הסובלנות מקיף רוחב כולל מעל ומתחת למיקום המשטח האידיאלי, השולט על סטיות כלשהן. ישרות פני השטח משמשת לווסת את צורת הקו על פני השטח וניתנת ליישום בשני תרחישים שונים:
- הראשון כולל משטח שטוח, כמו פנים של קובייה.
- השני נוגע למשטח גלילי בכיוון הצירי.
בשני המקרים, אזור הסובלנות מקבל צורה של מישור דו-ממדי. מישור זה מוצג כשני קווים מקבילים (גם מקבילים למשטח) הממוקמים מעל ומתחת לפני השטח בהתאמה.
ישרות ציר
להסבר הישר יש גם את הפונקציה של שליטה על ישרות של ציר. זה חיוני לשלוט בכמות הסטייה הליניארית בציר כדי להבטיח הרכבה חלקה. על ידי שימוש בהסבר הישר, ניתן לשמור את הסטייה של קו החציון הנגזר בגבולות מקובלים.
במקרה זה, אזור הסובלנות אינו מוחל על פני השטח אלא על ציר החלק. בנוסף, במקום להיות ממוקם מעל ומתחת לציר, אזור הסובלנות מקבל צורה של אזור גלילי המקיף את הציר המרכזי.
מסגרת בקרת תכונה (FCF) של ישרות
ה מסגרת בקרה תכונה מציע את כל המידע החיוני לגבי הסובלנות.
ישרות פני השטח FCF
בעת החלת GD&T לשלוט על ישרות פני השטח, הבלוק המאפיין הגיאומטרי כולל את הסמל לישר, שמיוצג על ידי קו אופקי קצר הדומה למקף.
הבלוק השני מכיל מידע על סוג אזור הסובלנות, ערך הסובלנות וכל שינויי חומר (כגון מצב חומרי מקסימלי) אם ניתן ליישום. מכיוון שסוג אזור הסובלנות הוא אזור רוחב כולל, אין צורך בסמלים נוספים, מכיוון שזהו סוג אזור ברירת המחדל.
הסבר הישר, כמו שאר בקרות הטופס, אינו מצריך נתון. החץ המוביל משמש אך ורק לציון המשטח שיש לשלוט בו.
ישרות ציר FCF
במקרה של ישרות ציר, מסגרת בקרת התכונה דומה לרוב, עם תוספת של סמל המייצג את סוג אזור הסובלנות. מכיוון שאזור זה הוא גלילי, הבלוק השני כולל את סמל הקוטר כדי לציין זאת.
הבדל נוסף הוא שעבור ישרות הציר, החץ המוביל כבר לא מסמן את פני השטח אלא מצביע על ממד הגודל הקוטרלי של החלק.
כאשר החץ מכוון לממד גודל מסוים, הוא מציין שה-FCF שולט במישור המרכזי או בציר התכונה. לכן, הצבעה על הממד הקוטרלי של החלק מסמלת שהסבר הישר שולט על הציר של החלק.
שטוחות ב-GD&T
שטוחות היא מאפיין גיאומטרי ב-GD&T המווסת את צורת המשטח. מטרתו להגדיר את השונות המקובלת בצורת משטח, להבטיח שהוא יישאר בתוך אזור סובלנות מוגדר. אזור סובלנות זה נקבע על ידי שני מישורים מקבילים הנמצאים במרחק שווה מהמשטח האידיאלי. כל סטיות של פני השטח בתוך אזור סובלנות זה מותרות.
השטיחות משמשת בדרך כלל כדי לווסת את התכונות המישוריות של משטחים, במיוחד המשטחים העליונים או התחתונים של חלק. המטרה העיקרית שלו היא להבטיח שמשטח יישאר נקי מפיתול, עיוות או כל סוג אחר של עיוות שעלול להשפיע על הפונקציונליות או הרכבה של החלק. ערך הסובלנות לשטיחות מתבטא בדרך כלל ביחידות אורך, כגון מילימטרים או אינצ'ים, ומייצג את השונות המקסימלית המותרת בצורת המשטח.
ההבדל בין ישרות לשטיחות
למרות שגם הישר וגם השטיחות מתייחסים לסטיות מהצורה האידיאלית, ישנם הבדלים משמעותיים בין השניים:
- מיקוד ממדי: ישרות מתמקדת בשליטה בצורת קו או תכונה ב-2D, בעוד שהשטוח שולט בצורת המשטח בתלת-ממד.
- צורת אזור סובלנות: ישרות קובעת אזור סובלנות גלילי סביב הקו האידיאלי, בעוד שהשטוח מייצר אזור סובלנות מישורי מקביל סביב המשטח האידיאלי.
- סוגי תכונה: ישרות חלה על צירים, קווים, קווי מרכז וקצוות, בעוד שישרות זמינה עבור משטחים מישוריים.
- יישום גיאומטרי: ישרות משמשת בדרך כלל ליישור תכונות או לשלוט בתנועה ליניארית, ואילו שטוחות משמשת כדי להבטיח מישוריות או מגע נכון בין משטחים.
- במונחים של צורות פני השטח, השטיחות עומדת ביחס הפוך לגבשושיות, ובצורות ליניאריות, הישר עומד ביחס הפוך לעקמומיות.
כיצד למדוד ישרות ושטיחות
מדידת ישרות
בעת הערכת ישרות, אתה בוחן את המידה שבה מטרה מתיישרת עם קו ישר ומזהה כל עיוות או עקמומיות בעצמים מוארכים.
שימוש במד גובה
כדי למדוד ישרות, ודא שהמטרה ממוקמת בצורה מאובטחת בגובה שווה הן בצד שמאל והן בצד ימין. השתמש בשקעים קטנים במידת הצורך כדי למנוע הטיה כלשהי. לאחר מכן, הזיזו את המטרה או את מד הגובה בקו ישר כדי למדוד את הישר.
הישר נקבע על ידי חישוב ההפרש בין ערכי הגובה המקסימלי והמינימלי (ΔH).
ת: שקע מיקרו
ב: △H = ישרות
ג: גרף גובה (Hn).
בדרך כלל, מדי גובה הם בעלי דיוק נמוך יותר בהשוואה למכונות מדידת קואורדינטות (CMM). יתרה מכך, הערכים הנמדדים יכולים להיות מושפעים מהכוח המופעל בזמן הנחת מד הגובה על המטרה, מה שמוביל לתוצאות מדידה לא יציבות. במקרים בהם לא ניתן ליישר את המטרה, הזזת מד הגובה הופכת למאתגרת, מה שמקשה על תהליך המדידה.
שימוש במכונת מדידת קואורדינטות (CMM)
ניתן למדוד את הישר באמצעות CMM על ידי מיקום קל של החרט על המטרה. שיטה זו מבטלת שגיאות הנגרמות מלחץ מדידה ומאפשרת תוצאות מדידה יציבות.
יתר על כן, החרט יכול להיות ממוקם על המטרה מזוויות שונות, מה שמאפשר מדידה מדויקת של מטרות שלא ניתן ליישור או למדוד באמצעות מד גובה.
ת: סטיילוס
ב: יעד
מדידת שטוחות
הגישה לאימות אם המדידות הסופיות עומדות בסובלנות השטיחות שצוינה משתנה בהתאם למשטח הנבדק. לכן, נדון בכל מקרה בנפרד.
משטחים מישוריים בודדים
כדי למדוד שטוחות, תזדקק לצלחת משטח וגם מד גובה, בדיקה או משטח מתאים אחר. חשוב לציין שלא ניתן למדוד שטוחות פשוט על ידי הנחת החלק על צלחת משטח או לוח ושימוש במד גובה, מכיוון שזו תהיה מדידת מקביליות ביחס למשטח התחתון.
1. שימוש במד גובה
כדי לאמוד את השטיחות של משטח באמצעות מד גובה, חיוני לשמור על תכונת הייחוס במיקום מקביל. יש להזיז את מד הגובה על פני כל המשטח, ולהבטיח שהוא מכסה כל אזור. על ידי מדידת הגבהים החיוביים והשליליים המרביים שנרשמו על המד, נוכל לחשב את השונות הכוללת. כדי לאשר את החלק, השונות הזו לא תעלה על ערך סובלנות השטיחות שצוין.
2. שימוש בצלחת משטח
מכונאים משתמשים בלוח משטח כדי להעריך את השטיחות של חלק. החלק ממוקם עם הפנים כלפי מטה על צלחת המשטח, ומד גובה משמש כדי ליצור מגע עם המשטח המיועד דרך חור בצלחת.
לאחר מכן, מד הגובה והחלק מתומרנים באופן המקיף את כל האורך והרוחב של המשטח. זה מאפשר לחשב את שונות השטיחות של המשטח בפועל.
תכונת גודל (שטוחות ב-MMC)
כדי להעריך את השטיחות בתנאי חומר מרבי (MMC), אנו בעצם מודדים את השטיחות של המישור החציוני המתקבל. כאשר בוחנים את השטיחות ביחס לתכונה של גודל, קיימות שתי גישות זמינות:
1. שימוש במד פונקציונלי
בגישה זו, אנו משתמשים בשני מדי גובה הממוקמים בקצוות מנוגדים של תכונת הגודל. הבה ניקח בחשבון צלחת שטוחה שבה תכונת הגודל, הנשלטת על ידי הסבר השטיחות, היא הרוחב שלה.
אנו מניחים מד גובה על המשטח העליון והתחתון, ומיישרים אותם זה עם זה. מדי גובה אלו מודדים את העובי המקומי. לאחר מכן הם מוזזים על פני כל המשטח כדי להבטיח שהמשטח כולו נופל בסובלנות הגודל.
השיטה השנייה כוללת שימוש במד בעל חלל שתוכנן במיוחד כדי להתאים לצלחת בגבול המצב הווירטואלי. גבול המצב הווירטואלי מייצג את הסובלנות המקסימלית המותרת כאשר אנו רואים את השילוב של סובלנות גיאומטרית ו-MMC. כדי לאשר את החלק, הלוח חייב להתאים למדד זה.
2. שימוש ב-CMM
מכונת מדידת קואורדינטות (CMM) מסוגלת לבצע סוגים שונים של מדידות. עם זאת, מדידת ההסבר הספציפי הזה דורשת כמה הכנות נוספות.
באמצעות אותה צלחת שהוזכרה קודם לכן, עם אותה תכונה של גודל (FOS) בשליטה, הצלחת צריכה להיות ממוקמת בצורה שתאפשר לבדיקה להגיע לשני המשטחים. אנו ממשיכים על ידי סימון נקודות על פני השטח ומדידת העובי המקומי בנקודות אלו. אם העוביים הללו נופלים בגבולות הגודל שצוינו, אנו מחשבים את נקודת האמצע בין הנקודות המנוגדות הללו ומחברים אותן ליצירת המישור החציוני הנגזר.
כדי לקבוע את סובלנות השטיחות, אנו מפחיתים את העובי המקומי המרבי של הצלחת. אם שונות השטיחות של המישור החציוני הנגזר קטן מהסובלנות לשטיחות שצוינה, אז החלק נחשב כנמצא בתוך המפרט.
שאלות נפוצות
סיכום
ב-GD&T, ישרות ושטיחות הם שני מאפיינים נפרדים המשמשים לשליטה בצורת הקווים/קצוות והמשטחים, בהתאמה. ישרות מבטיחה שקו או תכונה נשארים בתוך אזור סובלנות ייעודי, בעוד שהשטוחות מבטיחה את הצורה המישורית של משטח. חיוני להבין את ההבחנה בין שני סמלי GD&T אלה לתקשורת מדויקת של מפרטי עיצוב וייצור. על ידי יישום הסבילות המתאימה לישור או לשטיחות, מהנדסים ויצרנים יכולים להשיג את ההתאמה, הפונקציונליות וההרכבה הרצויים של החלקים, ובסופו של דבר לשפר את האיכות הכוללת של המוצר.
קבל חלקי עיבוד CNC מדויקים בהתאמה אישית עם סובלנות הדוקה מ-Runsom Precision
אם אתם מחפשים חלקים בעיבוד CNC עם סובלנות מדויקת ואיכות גבוהה, Runsom דיוק היא אפשרות אמינה. אנו מתמחים בדייקנות שירותי עיבוד שבבי CNC לייצר חלקים בהתאמה אישית באמצעות חומרים שונים. צוות אנשי המקצוע המנוסים שלנו משתמש בציוד ומכשירי בדיקה מתקדמים, כולל מכונת מדידת הקואורדינטות (CMM), כדי להבטיח שכל החלקים עומדים בסובלנות ובסטנדרטים הנדרשים. כל שעליך לעשות הוא להעלות את הקבצים שלך ולקבל ציטוט מיידי היום!
מאמרים נוספים שאתה עשוי להתעניין בהם:
