ความตรงและความเรียบ: ความแตกต่างของ GD&T ที่มีความสำคัญใน Shop Floor

ทุกสัปดาห์โดยประมาณ ภาพวาดจะวางลงบนโต๊ะของเราโดยมีข้อความเสริมสองอันที่ดูแทบจะใช้แทนกันได้: เส้นตรงสั้นๆ ที่ลากเหนือด้ามไม้ และรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานเล็กๆ ที่วาดไว้เหนือใบหน้า ความตรงและความเรียบเป็นทั้งความคลาดเคลื่อนของรูปแบบ ทั้งสองไม่ต้องการการอ้างอิงข้อมูล โดยปกติแล้วทั้งสองอย่างจะถูกตรวจสอบด้วยตัวบ่งชี้การหมุนและแผ่นพื้นผิว แต่พวกเขาก็ถามคำถามที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงเกี่ยวกับส่วนหนึ่ง

วิศวกรที่เพิ่งเริ่มใช้ GD&T มักจะถามเราว่าควรใช้อันไหน คำตอบสั้นๆ ก็คือ ความตรงควบคุมเส้นหรือแกน ในขณะที่ความเรียบควบคุมพื้นผิวทั้งหมด คำตอบที่ยาวกว่าคือเนื้อหาส่วนที่เหลือของบทความนี้เกี่ยวกับอะไร

ต่อไปนี้คือวิธีที่เราอธิบายข้อความเสริมทั้งสองนี้ให้กับลูกค้า และความแตกต่างที่เกิดขึ้นกับส่วนจริงเป็นอย่างไร

สิ่งที่ความตรงควบคุมได้จริง

ความตรงคือการควบคุมแบบสองมิติ เมื่อนำไปใช้กับพื้นผิวเรียบ ข้อความระบุว่าองค์ประกอบของเส้นแต่ละเส้นบนพื้นผิวนั้นจะต้องอยู่ระหว่างเส้นคู่ขนานสองเส้นคั่นด้วยค่าพิกัดความเผื่อ เมื่อนำไปใช้กับคุณลักษณะขนาด เช่น ก้านโบลต์ หมุดเดือย หรือเพลาออปติคอล จะควบคุมเส้นมัธยฐานที่ได้รับ และโซนพิกัดความเผื่อจะกลายเป็นกระบอกสูบซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับค่าพิกัดความเผื่อ

คุณสมบัติสองประการทำให้ความตรงผิดปกติ:

• ไม่จำเป็นต้องมีข้อมูล โซนพิกัดความเผื่อมีอิสระในการแปลและหมุนเวียนจนกว่าจะจับคุณลักษณะจริงได้แน่นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ดังนั้นผู้ตรวจสอบจึงวัดเฉพาะแบบฟอร์มเท่านั้น ไม่ใช่การวางแนวหรือตำแหน่ง
• มันทำงานในทิศทางเดียวในแต่ละครั้ง พื้นผิวที่วัดความยาวได้ดียังคงสามารถโค้งงอ ครอบแก้ว หรือบิดไปตามความกว้างได้ และคำบรรยายภาพแบบตรงที่ถ่ายในทิศทางเดียวจะไม่จับสิ่งนั้น

การระบุความตรง 0.02 มม. บนก้านเพลาหมายความว่าเส้นมัธยฐานที่ได้รับต้องพอดีกับภายในกระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.02 มม. ตลอดความยาวทั้งหมดของคุณลักษณะ หากภาพวาดเพิ่มตัวแก้ไขสภาพวัสดุสูงสุดถัดจากค่าเผื่อ ความคลาดเคลื่อนที่อนุญาตจะเพิ่มขึ้นเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางจริงแยกจากสภาพวัสดุสูงสุด ความทนทานต่อโบนัสนั้นคือสิ่งที่ทำให้เพลาที่มีขนาดเล็กกว่าเล็กน้อยงอได้มากขึ้นอีกเล็กน้อยและยังคงผ่านการตรวจสอบ

ในกรณีที่ความตรงเกิดขึ้นได้จริงนั้นอยู่ที่ลักษณะที่เรียวยาวซึ่งเลื่อน หมุน หรือจัดแนวอย่างอื่น เช่น ก้านนำทาง สปินเดิล หมุดตัวดีด ก้านวาล์ว และแกนเพลาภายในกระปุกเกียร์ขนาดเล็กและกลไกแบบหมุน

ความเรียบหมายถึงอะไรจริงๆ

ความเรียบใช้แนวคิดเดียวกันและขยายไปทั่วพื้นผิว โซนพิกัดความเผื่อคือระนาบขนานสองระนาบที่คั่นด้วยค่าพิกัดความเผื่อ และทุกจุดบนพื้นผิวควบคุมจะต้องอยู่ระหว่างระนาบเหล่านั้น เช่นเดียวกับความตรง ความเรียบไม่จำเป็นต้องมี Datum และระนาบทั้งสองสามารถเอียงได้อย่างอิสระจนกว่าจะยึดพื้นผิวได้แน่นที่สุด

อิสรภาพนั้นเป็นส่วนสำคัญ คำบรรยายภาพความเรียบไม่สนใจว่าพื้นผิวจะวางแนวอย่างไรในอวกาศ เพียงแต่ใส่ใจว่าพื้นผิวนั้นไม่โค้งงอ ไม่เป็นแผ่น หรือเป็นคลื่น ใบหน้าที่แบนราบอย่างสมบูรณ์โดยนั่งอยู่ที่ 3 องศาจากด้านล่างของส่วนนั้นยังคงแบนอยู่

ความตรงและความเรียบมีความสัมพันธ์กัน พื้นผิวที่เรียบจะตรงโดยอัตโนมัติในทุกทิศทางที่คุณสามารถลากเส้นพาดผ่านได้ กลับไม่เป็นความจริง ลองนึกภาพกระดาษแผ่นหนึ่งค่อยๆ ม้วนรอบๆ กระบอกขนาดใหญ่ ทุกเส้นที่วิ่งไปตามม้วนนั้นตรงอย่างสมบูรณ์ แต่แผ่นโดยรวมจะโค้ง คำบรรยายภาพแบบตรงจะยอมรับแผ่นงานนั้น คำบรรยายภาพแบบเรียบจะปฏิเสธ

ความเรียบยังเป็นคำอธิบายที่แม่นยำยิ่งขึ้นเมื่อใบหน้าต้องปิดผนึก เลื่อน หรือนั่งชิดกับใบหน้าอื่นภายใต้น้ำหนักบรรทุก แหวนรองที่กระแทกตัวเรือนหรือบ่าวาล์วที่ปิดไม่เท่ากันคือปัญหาความเรียบ ไม่ใช่ปัญหาความตรง

ความตรงและความเรียบ: ความแตกต่างในตาราง

ความแตกต่างของเส้นกับพื้นผิวก่อให้เกิดผลในทางปฏิบัติบางประการที่ดึงดูดผู้คน:

1. ความเรียบ หมายถึง ความตรงในทุกทิศทาง หากใบหน้าแบนภายใน 0.05 มม. เส้นใดๆ ที่วาดไว้จะต้องเป็นเส้นตรงภายใน 0.05 มม. เช่นกัน
2. ความตรงในทิศทางเดียวไม่ได้บอกอะไรเกี่ยวกับทิศทางตั้งฉาก ชิ้นส่วนสามารถผ่านการตรวจสอบความตรงในทิศทางเดียวและยังคงโยกอยู่บนแผ่นพื้นผิว
3. ความตรงของแกนและความตรงของพื้นผิวมีลักษณะการทำงานที่แตกต่างกัน แม้ว่าจะถูกเรียกด้วยชื่อเดียวกันและพิมพ์ด้วยคำอธิบายแบบเดียวกันก็ตาม
4. คำบรรยายภาพไม่สามารถควบคุมพื้นผิว ความเป็นคลื่นในระดับอื่น หรือการวางแนวของจุดสนใจเป็น Datum สิ่งเหล่านั้นต้องการบันทึกการตกแต่งพื้นผิว โปรไฟล์ ความขนาน หรือความตั้งฉากแทน

โดยที่คำบรรยายภาพแต่ละภาพอยู่ในรูปวาดจริง

ในทางปฏิบัติ คำบรรยายภาพทั้งสองมักจะอยู่ในมุมที่ต่างกันของงานพิมพ์

ความตรงมักจะปรากฏบน

• แกนนำ แกนหมุน และลูกสูบที่ต้องวิ่งตามความยาว
• เดือย หมุดเรียว และหมุดระบุตำแหน่งที่กำหนดตำแหน่งของฟิกซ์เจอร์หรือแผ่น
• แกนเพลา เพลาขั้นบันได และเพลาออปติคัลในชุดประกอบแบบหมุนขนาดเล็ก
• สตั๊ดยาวและแท่งเกลียวซึ่งการดัดงอจะทำให้ข้อต่อไม่ตรง

ความเรียบมักจะปรากฏบน

• หน้าซีลบนตัววาล์ว ข้อต่อ และส่วนประกอบไฮดรอลิก
• หน้าแหวนรอง หน้าลูกปืนน็อต และหน้าลูกปืนหัวโบลท์ที่กระจายโหลดแคลมป์เท่าๆ กัน
• หน้าแปลน หน้าปลายเกียร์ แผ่นยึด และแผ่นปิดที่สลักลงและต้องไม่รั่วซึม
• ใบหน้าใดๆ ที่เลื่อนไปชนกับอีกหน้าหนึ่ง เช่น แผ่นกันสึกหรือฝาครอบสไลด์

สกรูหัวจมหกเหลี่ยมเป็นตัวอย่างที่ดีของคำบรรยายภาพทั้งสองที่อยู่ในส่วนเดียวกัน ด้ามอาจมีคำบรรยายความตรงของแกน จึงไม่พันกันในรูหลบ ในขณะที่ด้านล่างของส่วนหัวอาจมีคำบรรยายความเรียบ ดังนั้นภาระในการจับยึดจะกระจายเท่าๆ กัน แทนที่จะมุ่งไปที่ขอบด้านเดียว

เราวัดผลทั้งที่หน้าร้านอย่างไร

ความอดทนก็ไม่ใช่เรื่องยากที่จะตรวจสอบ แต่ทั้งสองอย่างก็ตรวจสอบได้แย่เช่นกัน

การวัดความตรง

สำหรับเส้นบนพื้นผิว ชิ้นส่วนจะวางอยู่บนแผ่นพื้นผิวและตัวระบุหน้าปัดจะกวาดไปตามคุณสมบัติ ส่วนต่างระหว่างค่าสูงสุดและค่าต่ำสุดที่อ่านได้ในบรรทัดเดียวนั้น คือค่าคลาดเคลื่อนของความตรง สำหรับแกน ชิ้นส่วนได้รับการรองรับในบล็อกรูปตัว V หรือระหว่างจุดศูนย์กลาง หมุนและกวาดไปตามความยาว ทิศทางของจุดสูงมีความสำคัญพอๆ กับขนาดของจุดนั้น เพราะสิ่งที่คำบรรยายภาพอ้างอิงจริงๆ คือเส้นมัธยฐานที่ได้รับ ไม่ใช่พื้นผิวที่คุณสามารถสัมผัสได้

การวัดความเรียบ

บนแผ่นพื้นผิว เกจวัดความสูงหรือตัวบ่งชี้จะกวาดตารางไปทั่วใบหน้า และการแพร่กระจายระหว่างการอ่านค่าสูงสุดและต่ำสุดถือเป็นข้อผิดพลาดของความเรียบ สำหรับพื้นผิวที่มีการเหลื่อมหรือพื้นผิวละเอียด แผ่นเรียบแบบออปติคอลและแหล่งกำเนิดแสงแบบโมโนโครมจะแสดงแถบสัญญาณรบกวนที่สร้างแผนผังรูปร่างของพื้นผิวในไม่กี่วินาที สำหรับใบหน้าที่ซับซ้อนหรือถูกขัดจังหวะ การสแกนตาราง CMM มักจะเป็นวิธีที่ใช้งานได้จริง

ไม่ว่าจะใช้วิธีใดก็ตาม สามสิ่งจะตัดสินว่าตัวเลขนั้นมีความหมายอะไรหรือไม่ รองรับชิ้นส่วนในลักษณะที่อยู่ในชุดประกอบ เนื่องจากการรองรับสามจุดช่วยป้องกันการโยกที่ทำให้ค่าที่อ่านเพิ่มขึ้นทุกครั้ง ปล่อยให้ชิ้นส่วนและเกจมีอุณหภูมิเท่ากัน เนื่องจากหน้าเหล็ก 100 มม. จะขยายตัวประมาณ 0.0012 มม. ทุกๆ องศาเซลเซียส และทำความสะอาดพื้นผิว เนื่องจากชิปเพียงตัวเดียวบนแผ่นพื้นผิวจะมีความสูงหลายไมโครเมตรได้อย่างง่ายดาย การควบคุมตัวแปรเหล่านั้นภายใต้การควบคุมถือเป็นงานเกี่ยวกับความแม่นยำของมิติเป็นส่วนใหญ่ และเราได้กล่าวถึงรายละเอียดเพิ่มเติมในบันทึกของเราเกี่ยวกับ เราจะควบคุมความแม่นยำของมิติได้อย่างไร .

ต้นทุนที่ยอมรับได้มากเกินกว่าที่ยอมรับได้ต่ำกว่าที่ยอมรับได้

หากมีนิสัยหนึ่งที่เราพยายามแก้ไข นั่นคือคำบรรยายภาพความเรียบหรือความตรงที่คัดลอกมาจากภาพวาดครั้งก่อนไปยังส่วนที่ไม่จำเป็นต้องใช้

การขันความเรียบให้แน่นตั้งแต่ 0.05 มม. ถึง 0.01 มม. บนหน้าแหวนรองไม่เพียงแต่เปลี่ยนตัวเลขบนสเปรดชีตเท่านั้น มันเปลี่ยนกระบวนการ ซึ่งหมายถึงการขัดหรือการเจียรแบบละเอียด การตกแต่งล้อบ่อยขึ้น สถานีตรวจสอบพิเศษ การคัดแยก และอัตราเศษที่สูงขึ้น เช่นเดียวกับความตรงบนเพลา: การเรียกแกน 0.01 มม. บนด้ามขนาด 200 มม. มักจะเปลี่ยนการกลึงเป็นการเจียร

กฎทั่วไปบางประการที่เราใช้เมื่อตรวจสอบงานพิมพ์กับลูกค้า:

• ถามว่าฟีเจอร์นี้ทำอะไรได้บ้าง ใบหน้าการซีล การเลื่อน และการระบุตำแหน่งทำให้ได้คำบรรยายภาพแบบเรียบ เครื่องสำอางหน้าไม่ค่อยทำ
• รักษาความอดทนให้มากที่สุดเท่าที่ฟังก์ชันจะอนุญาต หากชุดประกอบทนต่อการเปลี่ยนแปลง 0.1 มม. การเรียกความเรียบ 0.05 มม. จะเข้มงวดเป็นสองเท่าตามความจำเป็น
• ใช้ความตรงสำหรับแกนและเส้น ความเรียบสำหรับพื้นที่ การปะปนกันเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้ส่วนหนึ่งถูกปฏิเสธเพราะสิ่งที่ไม่เคยสำคัญ
• โปรดจำไว้ว่าความเรียบหมายถึงความตรง การวางทั้งสองอย่างไว้หน้าเดียวกันมักเป็นเรื่องซ้ำซ้อน

งานที่กำหนดเองคือจุดที่การสนทนานี้มีความสำคัญมากที่สุด เพราะทุกๆ ตัวยึดหรือชิ้นส่วนกลึงที่ไม่เป็นมาตรฐาน เริ่มต้นด้วยการวาดภาพและการตัดสินใจเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องควบคุมจริงๆ

ความตรงและความเรียบไม่ใช่ไฮไลต์ที่แข่งขันกัน พวกเขาอธิบายรูปร่างของข้อผิดพลาดที่แตกต่างกันสองรูปแบบ: เส้นที่เคลื่อนที่ และพื้นผิวที่ออกจากระนาบ เมื่อความแตกต่างนั้นชัดเจน การตัดสินใจในการวาดก็จะง่ายขึ้น และการตรวจสอบก็จะสั้นลง เนื่องจากไม่มีใครต้องโต้แย้งว่าจะใช้โซนความอดทนใด

หากงานพิมพ์บนโต๊ะของคุณดูคลุมเครือ หรือเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนดูเข้มงวดกว่าความต้องการของงาน ให้ส่งไป เราอยากจะพูดคุยกันก่อนที่ชิปจะบินมากกว่าแยกชิ้นส่วนในภายหลัง