Konsentrisitet i GD&T: Betydning, toleranse, inspeksjon og maskineringstips

Geometri, design og toleranser er de primære kravene ved produksjon av enhver del. Her er konsentrisitet et av de viktigste geometriske begrepene, som betyr hvordan de to sentrale aksene til to roterende deler møtes perfekt. Et vanlig eksempel på konsentrisitet finnes i en bil, der et dekk roterer perfekt med en aksel. For pålitelige applikasjoner er konsentrisitet det viktigste i GD&T. Denne artikkelen forklarer ulike aspekter ved konsentrisitet med hensyn til GD&T.

Hva er konsentrisitet i GD&T

I GD&T (geometrisk dimensjonering og toleranse) betyr konsentrisitet justering av en dels akse med en dataakse. Den måler om alle medianpunktene i en dels tverrsnitt faller innenfor en sylindrisk toleransesone.

GD&T-konsentrisitet forklart

Det viktigste formålet med konsentrisitet i GD&T er å bekrefte om materialet i en sylindrisk del er jevnt fordelt. Hvis massen er ujevnt fordelt under rotasjoner, vil det forårsake vibrasjoner under påføringen, noe som ytterligere fører til tap.

Her, i denne figuren, fokuserer konsentrisiteten på alle medianpunkter som er perfekt justert med data A-aksen.

Brukes konsentrisitet fortsatt i GD&T?

Den brukes i svært spesifikke applikasjoner, som luftfart og gyroskoper, osv., der presisjon er ekstremt viktig. Den er fjernet fra ASME Y14.5-2018, men brukes fortsatt i ISO.

For konsentrisitet:

• ASME Y14.5-2018 anbefaler bruk av runout i stedet for konsentrisitet med mindre massefordeling er svært kritisk.
• ISO-standarden anser konsentrisitet som en tvetydig og vanskelig å kontrollere geometrisk egenskap. Den anbefaler bruk av koaksilitet, som styres gjennom posisjonstoleranse og kast.

Hvorfor konsentrisitet er viktig i presisjonsdeler

I presisjonsdeler , som turbinblader i luftfart, har konsentrisitet betydelig betydning med hensyn til delens ytelse. Det sikrer at delens masse er jevnt fordelt rundt et sentralt punkt og at alle midtpunktene er riktig justert med nullpunktsaksen.

Hvis massen ikke er jevn i delen, vil den riste og vibrere under rotasjonen. Det kan forårsake alvorlig skade på turbinbladet og føre til tap av liv.

Konsentrisitetssymbol i tegning

I tegning brukes forskjellige symboler for å presentere en spesifikk dimensjon. For eksempel betyr ǁ at to linjer er parallelle. På samme måte presenteres konsentrisitet gjennom et symbol i tegning.

Konsentrisitet GD&T-symbol

Se følgende figur, som viser konsentrisitetssymbolet som brukes i tegningene.

Symbolet har to konsentriske sirkler:

1. Den ene presenterer toleransesonen
2. En presenterer data A.

symbol

• ◎ presenterer konsentrisitet i GD&T
• Angir om alle medianpunktene er innenfor den sylindriske toleransesonen

Vårt kontor:

• ◎vises i den første blokken i en funksjonskontrollramme (FCF) på en tegning
• Festet til diameterdimensjonen til en sylindrisk funksjon
• Referererer til en datumakse for å kontrollere justeringen.
• For eksempel, Ø20 ◎| 0.05 | A

Toleransedatum

I GD&T brukes et enkelt punkt eller en akse som referansepunkt for å definere plasseringer, variasjoner i toleranser og orientering av andre punkter eller egenskaper ved delen. Dette punktet kalles toleransedatumet.

Grunnleggende konsentrisitetsfunksjoner

Grunnleggende konsentrisitetsfunksjoner inkluderer:

• Geometrisk karakteristikk

Konsentrisitet måler justeringen av alle medianpunktene innenfor en sylindrisk toleranse i forhold til datumaksen.

• Toleranseverdi

Det betyr den tillatte variasjonen i justeringen med datumaksen.

• Datumreferanse

En grunnlinje avledet fra en datafunksjon som alle medianpunktene må være sentrert rundt.

Hva kontrollerer konsentrisitetstoleranse i GD&T?

Enkelt sagt styrer konentrisitetstoleranse hvor jevnt massen er fordelt i en del. Teknisk sett styrer den plasseringen av en funksjons medianakse i forhold til en dataakse.

Hva er konsentrisitetstoleransesonen

Formen på konsentrisitetstoleransesonen er sylindrisk, som er sentrert på en dataakse. Innenfor denne sonen må medianaksen til den kontrollerte funksjonen ligge.

Konsentrisitetsformel og enheter

I CMM-programvaren måles konsentrisitet ved hjelp av følgende formel:

Formel:

C = (W _min / W _maks ) * 100 %

Her

• C = konsentrisitet
• W_minutter= minimum veggtykkelse
• W_max= maksimal veggtykkelse

enheter:

Ulike enheter brukes med hensyn til størrelsen på delen:

• Tommer (tommer)
• Millimeter (mm)
• Mikrometer (µm)

Vanlige akseptable konsentrisitetsgrenser

Dette er konsentrisitetsgrensene med hensyn til forskjellige deler:

• For generelt maskinerte deler:

0.05 - 0.1mm

• For presisjonsdeler:

0.02 - 0.05 mm

• For roterende deler med høy hastighet, som motorer:

0.005 - 0.02 mm

• For luftfarts- og gyroskopiske komponenter:

≤ 0.005 mm

Konsentrisitet vs. utløp og posisjon

Runout brukes ofte i stedet for konsentrisitet i tekniske tegninger fordi det er relativt enklere enn konsentrisitet. Posisjon er en annen geometrisk egenskap som brukes i GD&T.

Konsentrisitet vs. sirkulær utløp

• Et enkelt punkt eller en akse, brukt som referansepunkt for å orientere punkter i en dels andre funksjoner, kalles konsentrisitet.
• Hvor mye en overflate vingler under rotasjonen måles gjennom den sirkulære utløpsvinkelen.

Konsentrisitet vs. total utløp

• Målingen av en dels vingling langs hele lengden under rotasjonen kalles total runout.

Selv om den kontrollerer konsentrisitet, er den fortsatt forskjellig fra konsentrisitet på noen måter:

Konsentrisitet vs. posisjon og koaksialitet

• Posisjon styrer aksens retning, aksens plassering og koaksilitet i forhold til en datumakse.
• Koaksialitet betyr at to eller flere overflater deler samme akse. Den har ikke et separat symbol i GD&T slik som konsentrisitet.

Konsentrisitet er en måte å forsøke å kontrollere koaksilitet på, mens posisjon er et annet verktøy, som runout, for å måle konsentrisitet.

Slik måler du konsentrisitet

Konsentrisitet måles ikke ved hjelp av tradisjonelle verktøy, men spesifikke verktøy, som CMM og indikatormålere, brukes.

CMM-arbeidsflyt for konsentrisitetsmåling

Det første trinnet er å montere delen og deretter definere nullpunktsaksen. Resultatene av målingen vises på en skjerm på slutten. Se følgende arbeidsflytskjema for bedre forståelse:

Metoder for urskiveindikator

For å måle konsentrisiteten ved hjelp av måleurmetoder, utføres følgende trinn:

1. Etabler nullpunktsaksen
2. Monter indikatorskive
3. Roter del eller måler
4. Registrer total indikatoravlesning (TIR)
5. Sammenlign med toleranse

Dette er konsentrismetene som brukes til å måle konsentrisme:

• Faste målere
• Master-jig målere (rask)
• Luftmålere (kontaktfrie)

Hvilke verktøy er best for å sjekke konsentrisitet og koaksialitet?

• Koordinatmålemaskin (CMM)
• Skiveindikator
• Luftmålere
• Koaksialitetsmålere
• Optiske metoder, som bruk av kameraer

Konsentrisitet i reelle deler og industrier

Det finnes mange bransjer der konsentrisitet anses som kritisk og fortsatt brukes. I en maskin spiller koaksilitet mellom to deler, som i et dekk og en aksel, en avgjørende rolle i ytelsen.

Presisjonsrør og Medisinsk utstyr

Konsentrisitet spiller sin rolle i:

1. katetre
2. Nøyaktighet i væskestrømning, som IV-infusjonsslanger
3. Styretråder og leveringssystemer
4. Montering og montering av medisinsk utstyr

Sikkerhet i disse delene er svært avgjørende, noe som kontrolleres av konsentrisitet. Disse delene er svært små og har svært tynne vegger. Konsentrisitet sikrer sikkerhet ved å forhindre knekk, unøyaktig strømningskontroll og brudd. Konseptet bak denne forebyggingen er at den indre diameteren forblir perfekt justert med den ytre diameteren, som er konsentrisitet.

Høytrykkshus

Høytrykkshus er sylindriske deler. De inneholder høyt indre trykk. Konsentrisitet er nødvendig i følgende områder i høytrykkshus:

1. Hydrauliske ventilhus
2. Trykkbeholdere
3. Olje- og gassverktøy nedihulls
4. Pumpe- og kompressorhus

Konsentrisitet sikrer jevn veggtykkelse over hele lengden, noe som forhindrer spenningskonsentrasjon, tetningssvikt, redusert sprengtrykk og katastrofale sikkerhetsrisikoer.

Væskekoblinger

Som navnet antyder, forbinder de to eller flere rør som fører flytende gasser eller høytrykksgasser. Her kreves konsentritet i:

1. Medisinske luer-kontakter
2. Pneumatiske koblinger
3. Hydrauliske beslag
4. Drivstoffledningskontakter

Tilpassede presisjonsdeler

Når konsentritet og koaksibilitet er påkrevd i produksjonen av deler, står TUOFAs eksperter på CNC-presisjonsmaskinering høyt på grunn av sine avanserte CNC-maskiner, ekspertarbeidere og fullt oppdaterte inspeksjonsmaskiner og -verktøy. TUOFA sørger for nøyaktig montering og jevn væskestrøm i delene. Inspeksjon under og etter prosessering utføres hos TUOFA for å unngå geometriske og tekniske feil. For maskineringstjenester for dine prosjekter der konsentritet er påkrevd, kom til TUOFA. Vi tilbyr våre tjenester til kostnadseffektive priser + korteste leveringstider.

Hvordan CNC-maskinering prosesskontroll for konsentrisitet

Det er svært vanskelig å maskinere deler for konsentrisitetskrav hvis tradisjonelle skjæreverktøy eller operasjoner brukes. Derfor er CNC-maskinering nødvendig her. Men noen områder som blir påvirket under CNC-maskineringsprosessene , for eksempel:

• Spindeltilstand og justering
• Verktøyrelaterte faktorer
• Skjærekraft og arbeidsstykkets materiales oppførsel
• Arbeidsholding og fiksturering

CNC-dreiing av konsentriske deler

I CNC-dreieprosessen :

• Arbeidsstykket roterer
• Skjæreverktøyene forblir stasjonære i sine posisjoner

Denne prosessen gir streng kontroll over dimensjonstoleranser og jevn massefordeling i delen. Konsentrisiteten i de påfølgende delene opprettholdes gjennom dreieprosessen.

1. Trinnformede sjakter
2. Motoraksler
3. Foringer og hylser
4. Lagerseter

CNC-fresing av konsentriske deler

I CNC-freseoperasjonen :

• Arbeidsstykket forblir stasjonært
• Men skjæreverktøyene fungerer

Denne prosessen er effektiv for å lage deler med komplekse geometrier, og den står seg høyt når den er relatert til konsentrisitet i delene.

1. Girkassehus
2. Pumpehus
3. Motor- og servohus
4. Luftfartsboringer med presisjonsbraketter

Disse delene trenger konsentritet, og det er derfor en CNC-freseoperasjon brukes.

Inspeksjon underveis

For å sikre at delene bearbeides perfekt med hensyn til konsentrisitet, utføres det inspeksjon underveis, noe som bidrar til å fastsette følgende punkter:

• Tidlig oppdagelse av feil
• Unngå skrapet
• Korriger forskyvninger umiddelbart

Denne inspeksjonen underveis er en viktig del av maskinering av delene når konsentritet er nødvendig, fordi det er svært vanskelig å finne konsentritetsfeil når en del først er produsert.

For inspeksjon underveis brukes disse verktøyene:

• Kontroll av urskiveindikator
• Berøringsprobe
• Boremåler for hull

Designtips for å oppnå bedre produksjonsevne

For å oppnå konsentrisitet effektivt, gir denne delen noen tips for designere og DFM-ingeniører, som hvordan man skriver i tegninger og velger mål.

Bruk konsentrisitet kun når det er nødvendig

Konsentrisitet er svært vanskelig å måle, så prøv å bruke alternativene, som er gitt nedenfor. Disse alternativene er enkle å måle og gir svært nøyaktig informasjon, slik konsentrisitet gjør.

Alternativer:

1. Posisjonstoleranse
2. Sirkulær eller total utløp
3. Profiltoleranse

Design for produksjon

For å oppnå konsentrisitet under produksjonen, følg disse tipsene:

1. Prøv å bruke maskinering med ett oppsett
2. Bruk riktig arbeidsfeste
3. Velg riktig nullpunkt
4. Minimer verktøyavbøyning
5. Kontroller termiske effekter gjennom noe kjølevæske
6. Maskineringssekvensen er viktig
7. Bruk inspeksjon underveis
8. Minimer omklemming og håndtering av deler
9. Ferdig sliping eller honing

Tips for tilpasset design

Tilpasning kan være nødvendig i deler, som presisjonsaksler, væskekoblinger osv., når designet er litt forskjellig fra standarden. For tilpasset design er disse tipsene som skal følges for konsentrisitet:

1. Vurder konsentrisitet når du designer delen
2. Bruk jevn tykkelse i hule deler
3. Prøv å redusere tynne, lange eller asymmetriske vegger
4. Ikke bruk unødvendige toleranser
5. Innlemme referanseflater for fiksturering
6. Ikke lag design som er veldig komplekse

Konklusjon

I GD&T er konsentrisitet en viktig geometrisk egenskap. Den måler massefordeling rundt en dataakse. Konsentrisitet forbedrer sikkerhetsfaktoren til en del ved å kontrollere delens vingling under rotasjon, slik at den forhindrer at delen brister. Den måles i mm eller µm. Koordinatmålemaskiner og indikatormålere brukes til å måle denne geometriske konsentrisiteten. I moderne produksjon og design foretrekkes utløp og posisjonstoleranse fremfor konsentrisitet på grunn av vanskeligheten med å måle den. Den brukes bare når massefordelingen er kritisk.

Vanlige spørsmål om konsentrisitet

Hva er 3/2/t-regelen i GD&T?

Det er en regel for etablering av data, som bruker tre, to og ett kontaktpunkt for å fullstendig begrense en dels seks frihetsgrader.

Hvordan sjekker du konsentrisiteten?

Koordinatmålemaskin (CMM) og indikatormålere brukes til å kontrollere konsentrisiteten.

Hva er konsentrisitet kontra utløp?

Konsentrisitet: det er midtpunktet til en del der alle medianpunktene er innenfor toleransesonen til en dataakse.

Runout: det er en måte å sjekke om delen vingler når den roterer.

Hva regnes som akseptabel konsentrisitet?

I følge ASME-standarden er det bare akseptabelt når massefordeling er viktig. ISO-standarden anser det som en tvetydig geometrisk egenskap.

Hva representerer symbolet ⌀ i GD&T?

Symbolet ⌀ representerer diameter i GD&T.