هر نقاشی با یک بلوک تحمل در پایین روی میز ما قرار می گیرد. +/-0.05mm، +/-0.1mm یا کلاسیک "مگر اینکه غیر از این مشخص شده باشد." و تقریباً هیچ کس که آن نقاشی‌ها را ارسال می‌کند، واقعاً به هزینه آن اعداد فکر نکرده است. 0.005+/- میلی‌متر روی یک قطعه 200 میلی‌متری شما را کامل نشان نمی‌دهد - به نظر می‌رسد که هرگز برای ماشین‌کاری دقیق پولی پرداخت نکرده‌اید.

در اینجا آنچه در واقع در طبقه مغازه اتفاق می افتد، هنگامی که تلرانس ها تشدید می شود، آمده است. و چرا انتخاب های تحمل شما بیشتر از انتخاب های مادی شما اهمیت دارد.

بیایید با چیزی که اکثر مغازه‌ها «دقت استاندارد» در نظر می‌گیرند شروع کنیم - ۰.۰۱+/- میلی‌متر در ابعاد خطی. در مراکز ماشینکاری 3 محوره و 4 محوره ما، این یک روال است. ما آن را در تمام طول روز روی ویژگی هایی تا حدود 150 میلی متر نگه می داریم. ابزار نیازی به تعویض بین قطعات ندارد، بازرسی سریع است (کالیپر یا میکروفون)، و هزینه هر قطعه قابل پیش بینی است.

اما +/-0.005mm چطور؟ اینجاست که همه چیز جالب می شود. در 0.005 میلی متر، اکنون در عرض نیم تار مو هستید. انبساط حرارتی قطعه کار به تنهایی می تواند کل بودجه تحمل شما را بخورد. یک قطعه آلومینیومی 100 میلی‌متری که 3 درجه سانتیگراد از گرمای ماشینکاری گرم می‌شود، 7 میکرون رشد می‌کند - و این با خنک‌کننده سیل است. روی قطعه 200 میلی متری؟ 14 میکرون تمام نوار تحمل شما حتی قبل از اینکه آن را اندازه گیری کنید از بین رفته است.

به همین دلیل است که قطعات با تحمل محکم در محیطی با دمای کنترل شده (20 درجه سانتیگراد +/-1 درجه سانتیگراد) ماشین کاری می شوند، بر روی یک CMM اندازه گیری می شوند و اغلب به چندین پاس تکمیل نیاز دارند. زمان راه اندازی بالا می رود. زمان بازرسی بالا می رود نرخ قراضه بالا می رود ضریب هزینه از +/-0.01mm تا +/-0.005mm معمولاً 2-3x است و از +/-0.01mm تا +/-0.001mm 5-10x است.

بیشتر راهنمایی‌های هزینه ماشین‌کاری، منحنی صاف و خوبی را نشان می‌دهند که در آن هزینه به‌طور تصاعدی افزایش می‌یابد، زیرا تحمل سخت‌تر می‌شود. واقعیت بیشتر شبیه یک پلکان با صخره است.

جهش بزرگ بین 0.1 و 0.01 نیست. بین 0.01 و 0.005 است. اینجاست که از «ماشین کاری دقیق CNC» به «محوطه ماشینکاری دقیق» عبور می‌کنید، جایی که کل فرآیند - نصب، ابزار، محیط، بازرسی - تغییر می‌کند.

در اینجا سناریویی است که ما هر هفته می بینیم. یک مهندس +/-0.01 میلی‌متر در قطر سوراخ و +/-0.01 میلی‌متر در موقعیت حفره نسبت به مبدأ تعیین می‌کند. گزارش CMM هر دو را در محدوده تحمل نشان می دهد. قطعات به مونتاژ می روند. و مناسب نیستند.

چرا؟ از آنجایی که سوراخ ممکن است 0.01 میلی‌متر بزرگ باشد (که در محدوده تحمل است) و موقعیت ممکن است 0.01 میلی‌متر خاموش باشد (همچنین در محدوده تحمل)، اما اثر ترکیبی هر دو خطا به این معنی است که شفت جفت‌کننده نمی‌تواند به داخل بیفتد. به همین دلیل GD&T وجود دارد - رابطه عملکردی بین ویژگی‌ها، نه فقط ابعاد فردی را کنترل می‌کند.

پیام‌های GD&T که در واقع روی قطعات ماشینکاری شده CNC اهمیت دارند:

• موقعیت واقعی (0.05 میلی متر MMC): برای نصب الگوهای سوراخ. اگر دو قسمت را به هم متصل می کنید، تحمل موقعیت بیشتر از تحمل قطر سوراخ اهمیت دارد
• تمرکز (0.01 میلی متر): برای محورهای چرخشی و صندلی های بلبرینگ. محور باید به اشتراک گذاشته شود، نه فقط قطر درست
• صافی (0.02 میلی متر): برای آب بندی سطوح. واشر اهمیتی نمی‌دهد که سطح آن 0.02 میلی‌متر فاصله داشته باشد - به صاف بودن آن اهمیت می‌دهد.
• عمود (0.01mm): برای روابط مبنا. اگر وجه B عمود بر حفره A نباشد، مجموعه اشتباه روی هم قرار می گیرد

هزینه GD&T تقریباً مشابه تلورانس های خطی معادل است - روش بازرسی تغییر می کند (CMM به جای کولیس)، اما روش ماشینکاری اینطور نیست. تفاوت این است که GD&T به جای قطعات درست ابعادی که کار نمی کنند، قطعات کاربردی به شما می دهد.

تلورانس یکسان هزینه‌های متفاوتی در مواد مختلف دارد. در اینجا چیزی است که ما در تولید می بینیم:

آلومینیوم 6061: آسان ترین برای نگه داشتن تلورانس های محکم روی. نیروهای برش کم، فاصله تراشه خوب، حداقل سایش ابزار. +/-0.005 میلی متر در اکثر ویژگی های زیر 100 میلی متر قابل دستیابی است.

فولاد ضد زنگ 304: نیروهای برش 2-3 برابر بیشتر از آلومینیوم است. سایش ابزار تسریع می‌شود و 10 قسمت اول ممکن است +/-0.01 میلی‌متر نگه دارند، در حالی که قسمت 50 به دلیل ساییدگی درج به 0.02 میلی‌متر می‌رسد. تلورانس های سخت در SS نیاز به برنامه های تغییر ابزار تهاجمی دارد.

تیتانیوم Ti-6Al-4V: مواد با هم مقابله می کنند. برگشت فنری پس از برش به این معنی است که بعد تمام شده کمی بزرگتر از ابعاد برش است. ما این را با برنامه‌نویسی Spring-pass جبران می‌کنیم، اما زمان راه‌اندازی را اضافه می‌کند. +/-0.01 میلی متر واقع بینانه است. +/-0.005mm نیاز به حفاری یا سنگ زنی دارد.

PEEK: انبساط حرارتی مسئله اصلی است. اندازه قطعه به طور قابل اندازه گیری بین دمای ماشین کاری و دمای اتاق تغییر می کند. برای تلورانس‌های محکم، ماشین‌کاری می‌کنیم، اجازه می‌دهیم به مدت ۲ ساعت بماند تا متعادل شود، اندازه‌گیری کنیم، سپس یک برش بدون چربی انجام دهیم. زمان چرخه را اضافه می کند اما تحمل را حفظ می کند.

پس از ماشین‌کاری ده‌ها هزار قطعه، در اینجا روشی وجود دارد که بهترین نتایج را با کمترین هزینه ایجاد می‌کند:

1. فقط تلورانس های محدود را در جایی که اهمیت دارند مشخص کنید.رابط‌های مونتاژ، صندلی‌های بلبرینگ، سطوح آب‌بند - اینها شایسته +/-0.005mm تا +/-0.01mm هستند. همه چیز دیگه؟ +/-0.05mm احتمالا خوب است. ضخامت دیوار غیر بحرانی نیازی به تحمل مشابه با سوراخ یاتاقان ندارد.
2. از GD&T برای روابط عملکردی استفاده کنید.اگر دو ویژگی باید تراز شوند، موقعیت یا تمرکز را نسبت به یک مبنا مشخص کنید. فقط تلورانس های خطی محکمی را روی هر دو قرار ندهید و امیدوار باشید که در یک راستا قرار گیرند.
3. رفتار مادی را در نظر بگیرید.تلورانس های تنگ در قطعات بلند SS هزینه بیشتری نسبت به تلرانس های تنگ در قطعات آلومینیومی کوتاه دارد. اگر طراحی شما اجازه می‌دهد، موادی را انتخاب کنید که ماشین‌کاری دقیق‌تر آسان‌تر باشد.
4. تحمل را مشخص کنید، نه روند را.ننویسید "سایر تا +/-0.005mm" - بنویسید "+/-0.005mm" و اجازه دهید مغازه تصمیم بگیرد که آیا آسیاب CNC، جیگ حفاری، یا سنگ زنی مقرون به صرفه ترین روش است. گاهی اوقات یک ماشین‌کار ماهر با یک آسیاب انتهایی تیز می‌تواند 0.005 میلی‌متر را در مرکز فرز نگه دارد و سنگ‌زنی بیش از حد (و گران‌تر) است.
5. یک توضیح کاربردی ارائه دهید.اگر به ما بگویید "این حفره یک یاتاقان 6205 را با فشار سبک (تداخل 0.01-0.02 میلی متر) نگه می دارد،" می توانیم سوراخ را به طور مناسب تحمل کنیم (35.00-35.01 میلی متر) و روش ماشینکاری را انتخاب کنیم که آن را به طور قابل اعتماد نگه می دارد. ما نیازی به +/-0.001 میلی‌متر برای جا انداختن بلبرینگ شما نداریم. ما به تلرانس مناسب برای عملکرد نیاز داریم.

طراحی با 200 خط تلورانس که نیمی از آنها 0.005+/- میلی‌متر هستند، طراحی شما را قوی نمی‌کند. قطعات شما را گران می کند و زمان تحویل شما را طولانی می کند. بهترین استراتژی تحمل، استراتژی است که هر بعد را تا آنجایی که عملکرد اجازه می‌دهد، سست کند و فقط مواردی را که واقعاً مهم هستند، سفت کند.

ما پروژه‌هایی را دیده‌ایم که در آن‌ها کاهش 80 درصد تلرانس‌ها از +/-0.01mm به +/-0.05mm هزینه قطعه را تا 30 درصد کاهش می‌دهد و هیچ تأثیری بر کیفیت مونتاژ ندارد. تلورانس‌هایی که مهم بودند - حفره‌های حفره‌ای، چهره‌های مهر و موم، روابط داده‌ای - محکم باقی ماندند. همه چیز دیگر رها شد.

نکته همین است. طراحی تحمل به این نیست که همه چیز را محکم کنید. این در مورد این است که بدانید دقیقاً چه چیزی باید محکم باشد و اجازه دهید هر چیز دیگری نفس بکشد.