דיוק ודיוק חשובים מאוד בהנדסה, ויציאה צירית היא אחת הדרכים הנפוצות ביותר לקרות טעויות בעת עיבוד שבבי.
יציאה צירית היא הכמות שציר הסיבוב של כלי חיתוך מורחק מהמישור.
זה יכול להשפיע רבות על הדיוק של המוצר המוגמר, מה שעלול להוביל לעיבוד חוזר יקר, יותר בזבוז ופחות יעילות.
הבנת ההרצה הצירית חשובה לסטודנטים להנדסה ולאנשי מקצוע שרוצים לוודא שהעיבוד עובד היטב ונשאר מדויק.
בפוסט זה בבלוג, אדבר על הגורמים וההשפעות של יציאה צירית, אדבר על איך למדוד אותו, ואסתכל על הדרכים הטובות ביותר לצמצם את ההשפעות שלה על פעולות עיבוד למינימום.
אז, בין אם אתה מהנדס מנוסה ובין אם אתה סטודנט סקרן, התכוננו ותתכוננו ללמוד על העולם המרתק של יציאה צירית.
מבוא ל-Axial Runout
הגדרה פורמלית:
הכמות הכוללת לאורך ציר הסיבוב שבאמצעותה סיבוב של כלי חיתוך סוטה ממישור.
יציאה צירית היא סוג של יציאה המתארת כמה רחוק ציר הסיבוב של כלי חיתוך ממישור.
זה קורה כאשר ציר הסיבוב אינו זהה לציר המרכזי של הציר, וההפרש נמדד לאורך ציר הסיבוב.
מצד שני, יציאה רדיאלית מתרחשת כאשר ציר הסיבוב מתרחק מציר קו האמצע של הציר אך נשאר מקביל לו.
שני סוגי התקלה עלולים לגרום לבעיות כמו רטט, רעש ואובדן דיוק.
יציאה רדיאלית מול צירית
לאורך ציר קו המרכז, כמות היציאה הרדיאלית תמיד זהה, אך כמות היציאה הצירית משתנה בהתאם למקום שבו היא נמדדת ביחס לבסיס.
מיקומו של משטח כשהוא מסתובב במישור אנכי מושפע מהחולשה הצירית שלו.
הטווח הרדיאלי שלו, לעומת זאת, מתאר עד כמה הוא עגול או מחוץ למרכז.
בדרך כלל, שלבים ושולחנות סיבוביים עשויים עם יציאות רדיאליות וציריות כאחד.
מדידת יציאה צירית
יציאה צירית היא הזווית בין שני צירים שאינם באותו מישור.
במקרה זה, ההבדל בין חלק לציר ייחוס גדל ככל שמתרחקים מהמקום שבו הם נפגשים.
מחוון חוגה מונח על הציר של השולחן הסיבובי או הבמה כדי למדוד את היציאה הצירית.
לאחר מכן מזיזים את המחוון כך שהוא נוגע במשטח הייחוס, והטבלה מסובבת כדי לגלות כמה רחוק הוא יכול להיות ממישור הייחוס.
טיפ: הפעל את לחצן הכיתוב אם אתה צריך את זה. בחר "תרגום אוטומטי" בכפתור ההגדרות, אם אינך בקי בשפה האנגלית. ייתכן שתצטרך ללחוץ תחילה על שפת הסרטון לפני שהשפה המועדפת עליך תהיה זמינה לתרגום.
גורמים והשפעות של התרחקות צירית
חלק מהדברים שעלולים לגרום ליציאה צירית הם מיסבים שחוקים או לא מיושרים, ציר מכופף או חומר עבודה, יישור כלי או מתקן מרושל, וכלי המכונה מתרחב כשהיא מתחממת.
אם לא נלקחת בחשבון יציאה צירית או לא קבועה במהלך העיבוד, זה יכול לגרום לחלק להיות פחות מדויק, לפסילת חלקים, לעלות לעלויות ולירידה בתפוקה.
השפעות של התרחקות צירית
יציאה צירית עלולה להשפיע על פעולות העיבוד על ידי הפיכת עומס השבב לא אחיד או לגרום לכלי לפטפט יותר מדי.
זה יכול לגרום לקצה לזוז, מה שמשנה את אופן יצירת המשטח ואת מידת המחוספס שלו.
זה יכול גם לגרום לשינויים בטופוגרפיה של פני השטח.
לדוגמה, אם הערך גבוה מספיק, המרחק בין סימני הכלים יכול להשתנות, וניתן להסיר את סימן הכלי שהותירה השן ה-k.
כמו כן, משתנה יציאה צירית במקום שבו כלי החיתוך נמצא במישור האנכי, מה שעלול לגרום לעומסי שבבים לא אחידים, לקיצור חיי הכלי ולרעידות נוספות.
זה, בתורו, יכול לגרום למשטח של חומר העבודה להיות בעל גימור גרוע, כגון חספוס, גלים וסימני פטפוט.
בעת עיבוד עיבוד לאורך ציר ה-Z, יציאה צירית יכולה גם לשנות את עומק החתך ולהוביל לשגיאות במידות, כגון התחדדות.
כאשר חלקים עדינים או בעלי דיוק גבוה עוברים עיבוד, ההשפעות של יציאה צירית על גימור פני השטח עשויות להיות בולטות מאוד.
Runout רדיאלי
מצד שני, יציאה רדיאלית מתרחשת כאשר ציר הסיבוב מתרחק מציר קו האמצע של הציר אך נשאר מקביל לו.
שני סוגי התקלה יכולים להפוך את הכלי או הציוד לפחות מדויק, מה שיכול לגרום לו להסתחרר מהציר האידיאלי שלו.
יציאה רדיאלית מקשה על מרכז חלק על השולחן, מה שעלול להוביל לשגיאת זווית גדולה מכדי להיות מקובלת.
יציאות רדיאליות וציריות עלולות לגרום לכלי חיתוך להתבלות מהר מדי או בצורה לא אחידה, מה שעלול לגרום להם להישבר מוקדם מדי ולהפוך את התהליך לפחות בטוח.
הפסקות כאלה עלולות להקשות על השיפוץ או השימוש בקצוות החיתוך הנותרים, דבר שיעלה את עלות החומרים המתכלים.
ל-runout יש השפעה גדולה על מידת העיבוד המדויק וכמה זמן מחזיקים הכלים.
מדידת יציאה צירית
ישנן דרכים שונות למדידת יציאה צירית המשתנות במידת הדיוק שלהן ובמידת הקושי שלהן להשתמש בהן.
שיטות בדיקה סטטיות
בדיקה סטטית היא דרך נפוצה למדידת יציאה צירית מכיוון שהיא קלה יותר ועולה פחות מבדיקה דינמית.
בדיקות סטטיות נעשות כאשר הציר או חומר העבודה עדיין.
ישנן דרכים שונות לעשות אותן, אשר מוסברות ב-Axes of Rotation על ידי האגודה האמריקאית למהנדסי מכונות.
מחוון חיוג עם בסיס מגנטי סטנדרטי הוא דרך פשוטה ונפוצה למדידת יציאות של צימוד או פיר.
כדי לבצע בדיקה זו, הבסיס המגנטי מונח על משטח ישר ליד הצימוד או הציר, ומחוון החוגה מונח על הצימוד או הציר כדי למדוד את היציאה.
אם יש יותר מדי נזילות, זה אומר שהקוטר הפנימי של רכזת הצימוד שחוק או שהפיר כפוף.
במקרים מסוימים, מומלץ גם לבדוק את היציאה הצירית של המצמד על ידי הצבת מחוון החוגה על פניו החיצוניים של רכזת הצימוד.
שיטות בדיקה דינמיות
שיטות בדיקה דינמיות קשות יותר להבנה, אבל הן נותנות תוצאות קצת יותר מדויקות מכיוון שהן לוקחות בחשבון חום, רטט וכוח צנטריפוגלי.
בדיקה דינמית נעשית בזמן שהציר או חלק העבודה נעים.
זה יכול להיעשות גם בדרכים שונות, כמו שימוש בשיטות מבוססות זמן או מבוססות תדר.
בשיטה המבוססת על זמן משתמשים במד טכומטר כדי למדוד את מהירות הסיבוב של הציר ומד תאוצה משמש למדידת כמות התאוצה שגורמת למכונה לרעוד.
השיטה המבוססת על התדר מודדת את תדירות הרעידות הנגרמות כתוצאה מהפרעה באמצעות מנתח תדרים.
ציוד וכיול
הדיוק של מדידות של יציאה צירית תלוי בציוד המשמש ובאופן ההגדרה והכיול שלו.
לא משנה באיזו שיטה משתמשים, יש להגדיר ולכייל מדידות מדויקות בצורה נכונה.
חשוב לוודא שהציוד מוגדר ומכויל בצורה נכונה כדי שיוכל לתת קריאות מדויקות.
יציאת פיר
רוב הזמן, פעולת פיר צירי משמשת לבדיקת מצב מיסבי הדחף.
הוא נמדד באמצע הפיר (על הציר הסיבובי שלו).
ריצת הפנים היא המונח למדידות שאינן במרכז.
במקרה זה, השטיחות והריבוע הופכים לחלק מהמדידה, שלרוב היישומים לא אכפת ממנו.
יציאת הפיר הרדיאלי היא דרך למדוד כמה ציר עגול נע סביב מרכזו תוך כדי סיבוב.
יישור כונן/ציר, קשיחות מיסבים, הגדלת תזוזה עם שחיקת מיסבים ואיזון הם כל הדברים שיכולים לגרום לכך.
ההבדל בין יציאה צירית ורדיאלית
שני סוגי היציאה הם סטיות מציר הסיבוב המיועד, אך כיוון הסטייה וההשפעות על חומר העבודה שונים עבור כל סוג.
הסבר רדיאלי
יציאה רדיאלית היא כאשר ציר הסיבוב אינו בקנה אחד עם קו האמצע של הציר אך עדיין מנותק ממנו.
יציאה רדיאלית היא מדידה זהה לאורך כל הדרך לאורך ציר המכונה.
הוא מראה כיצד שולחן סיבובי נע כשהוא מסתובב במישור אופקי.
זה נקרא לפעמים אקסצנטריות או תרגום לרוחב.
הרחקה צירית מוסברת
כאשר ציר הסיבוב של כלי חיתוך מתרחק ממישור לאורך ציר הסיבוב שלו, זה נקרא יציאה צירית.
בגלל הסטייה, הציר מוטה כעת ואינו פועל עוד במקביל לציר הראשי.
כמה יציאה צירית תהיה תלויה היכן על הבסיס היא נמדדת.
יציאה צירית עלולה להוביל למספר בעיות, כגון עומס לא אחיד של שבבים, יותר מדי פטפוטים של הכלים, סחיפה של הקצה ובעיות בחספוס ויצירת פני השטח.
השפעות של התרחקות רדיאלית וצירית
שני סוגי התקלה יכולים להפוך את הכלי או הציוד לפחות מדויק, מה שיכול לגרום לו להסתחרר מהציר האידיאלי שלו.
יציאה רדיאלית מקשה על מרכז חלק על השולחן, מה שמוביל לשגיאות זוויתיות וגימור משטח לקוי בצורה של שגיאות עגולות.
יציאה צירית משתנה במקום שבו כלי החיתוך נמצא במישור האנכי, מה שגורם לעומסי שבבים לא אחידים, לקיצור חיי הכלי ולעוד רטט.
זה, בתורו, יכול לגרום למשטח של חומר העבודה להיות בעל גימור גרוע, כגון חספוס, גלים וסימני פטפוט.
בעת עיבוד עיבוד לאורך ציר ה-Z, יציאה צירית יכולה גם לשנות את עומק החתך ולהוביל לשגיאות במידות, כגון התחדדות.
מדידת יציאה צירית ורדיאלית
רוב הזמן, מחוון חוגה עם בסיס מגנטי סטנדרטי משמש למדידת התפקוד של צימוד או פיר.
פשוט הנח את הבסיס המגנטי על משטח שטוח קרוב לפיר או לחיבור.
לאחר מכן, הנח את מחוון החוגה על הצימוד או הציר וצפה כיצד החוגה זזה.
אם יש יותר מדי נזילות, זה אומר שהקוטר הפנימי של רכזת הצימוד שחוק או שהפיר כפוף.
במקרים מסוימים, מומלץ גם לבדוק את היציאה הצירית של המצמד על ידי הצבת מחוון החוגה על פניו החיצוניים של רכזת הצימוד.
ניתן למדוד יציאה צירית במספר דרכים.
מחווני חיוג, חיישני לייזר ומכונות מדידת קואורדינטות הם חלק מהדרכים הנפוצות ביותר לעשות זאת.
מדידות פשוטות נעשות לעתים קרובות עם מחווני חוגה, כמו אלה עם בסיס מגנטי.
הבדיקה נעשית על ידי הנחת הבסיס המגנטי על משטח ישר והנחת מחוון החוגה על הציר או הצימוד למדידת היציאה.
ניתן להשתמש בחיישני לייזר או במכונות מדידת קואורדינטות כדי לבצע מדידות מדויקות ומדויקות יותר.
התקנים אלה מאפשרים לך לבצע מדידות מבלי לגעת בהם, והם יכולים למדוד את הטווח לאורך יותר מציר אחד בו-זמנית.
מזעור והעלמת יציאה צירית
כדי להפחית או להיפטר מהנזק הצירי, חשוב להגדיר ולתחזק את המכונה בצורה נכונה.
להלן כמה מהדרכים הטובות ביותר להפחתת נזילות צירית:
- מחזיקי כלים מדויקים: שימוש במחזיקי כלים מדויקים כמו מחזיקי כלים בהתאמה לחיצה או מחזיקי כלים בהתאמה, יכול לתת לך סיבוב כלי מדויק ומדויק, מה שיכול לעזור להפחית את הנזילות.
- בחירת מכונות ומחזיקי כלים עם יציאה מינימלית: בחירת מכונות ומחזיקי כלים עם נזילות מינימלית היא המפתח למינימום הכמות הכוללת של מערכת.
- לחץ אחיד: ודא שיש את אותה כמות לחץ מסביב לשוק כדי להפחית את הנזילות.
- בדיקה והחלפה של מיסבים בלויים: כדי להפחית את היציאה הצירית, יש לבדוק ולהחליף מיסבים בלויים או פגומים על בסיס קבוע.
- ניטור ובקרה של כוחות חיתוך: שימוש בפרמטרי חיתוך נכונים, למשל, יכול לעזור לשלוט בכוחות החיתוך ולהפחית את היציאה הצירית.
תקנים ומפרטים בתעשייה
ישנם תקנים ומפרטים בתעשייה עבור יציאה צירית המשמשים כדי לוודא שחלקים עומדים בדרישות דיוק ודיוק מסוימות.
ארגונים כמו ארגון התקינה הבינלאומי (ISO) ומכון התקנים הלאומי האמריקאי קובעים כללים ודרישות אלה (ANSI).
יציאה מעגלית היא אחד מהסטנדרטים הנפוצים ביותר בתעשייה עבור יציאה צירית.
יציאה מעגלית היא סוג של סובלנות גיאומטרית המשמשת למדידת כמה משטח זז למעלה או למטה כשהוא מסתובב במישור אופקי.
בהרצה מעגלית, ציר הנתונים משמש כנקודת ייחוס לאזור הסובלנות.
זה יוצר אזור סובלנות דו-ממדי סביב ציר הנתונים.
כדי לעמוד בהסבר, כל הנקודות על פני השטח האמיתיות חייבות להיות בתוך אזור סובלנות זה.
על ידי שילוב של שני צירים קצרים בקצוות החלק, ניתן להשתמש ביציאה מעגלית גם כדי לבדוק מאפיינים מרכזיים אחרים של החלק.
ישנם כללים נוספים בעולם העסקים לגבי יציאה צירית, כגון:
- ISO 1101: תקן זה מתאר את הדרישות הכלליות לסובלנות גיאומטרית של חלקי עבודה, לרבות השימוש באזורי סובלנות לשליטה על צורה, כיוון ומיקום.
תקן זה, ANSI Y14.5, אומר כיצד יש להשתמש בממדים גיאומטריים וסובלנות (GD&T) בשרטוטים הנדסיים.
תקן זה, ASME B89.3.4, אומר כיצד למדוד יציאה צירית עם מחווני חוגה או בדיקות תזוזה אלקטרוניות.
תקנים ומפרטים אלו בתעשייה נותנים למהנדסים, יצרנים ואנשים האחראים על בקרת האיכות דרך לדבר זה עם זה ולוודא שחלקים עומדים בדרישות מסוימות.
על ידי ביצוע תקנים והנחיות אלו, היצרנים יכולים לוודא שהחלקים שלהם מדויקים ועונים על צרכי הלקוחות שלהם.
סיכום
לסיכום, יציאה צירית היא דבר שחשוב למהנדסים ומכינים לחשוב עליו אם הם רוצים שהעבודה שלהם תהיה מדויקת.
זה תמיד איום על הדיוק והיעילות של פעולות העיבוד, אבל עם הכלים, הטכניקות והידע הנכונים, ניתן להתמודד איתה.
על ידי הבנת הגורמים וההשפעות של יציאה צירית ושימוש בשיטות עבודה מומלצות להפחתת השפעותיה, אנשי מקצוע מהנדסים יכולים להשיג רמות דיוק גבוהות, לשפר את הפרודוקטיביות ולהפחית בזבוז.
אבל יציאה צירית היא גם תזכורת לאיזון העדין שצריך להישמר בין המורכבות של עשיית דברים לבין הרצון לשלמות.
כשאנחנו ממשיכים להעלות רעיונות חדשים ולדחוף את הגבולות של מה שאפשר, אנחנו צריכים להישאר צנועים מול אתגרים ולנסות תמיד ללמוד יותר ולהשתפר בעולם שסביבנו.
תשתף…
