טולרנסים גיאומטריים לחלק פשוט- חלק א

הגיאומטריה בסקיצה מייצגת חלק תיאורטי מושלם: הפלטה בעובי 20 מישורית לחלוטין, שני הצדדים מקבילים לחלוטין, החור הוא גליל מושלם…

• ברור שבמציאות אין גיאומטריה מושלמת!
• לכל משטח יש ארבע מאפינים גיאומטרים פוטנציאליים: גודל, מיקום, תנוחה וצורה.

האם יש בכלל צורך להגדיר גבולות לגיאומטריה?

טענה נפוצה היא שאין צורך להגדיר גבולות גאומטריים, כי בכרסום (או בכל טכנולוגיה עליה חשבנו שבה החלק ייוצר) דיוק התהליך גבוה יותר מהצורך, אז חבל סתם לדרוש דברים שאותם "מקבלים בחינם" (מהמכונה), וזה סתם מייקר, כי עכשיו נדרשת גם מדידה לכל הדרישות בשרטוט.

הסקיצה (למרות הקווים העקומים) היא תיאורטית ומושלמת. אבל המציאות אינה מושלמת ובודאות אנחנו יודעים שהחור בחלק אמיתי לא יהיה גליל מושלם.

התיעצתי עם טכנולוג מה הדיוק שניתן לקבל בעיבוד שבבי לחלק, ללא דרישות מיוחדות מפלטה ST-52 , התשובה הייתה 0.1. ועכשיו השאלה האם זה מספיק טוב?

בחנתי את גבולות הדרישות הפונקציונליות הקריטיות:

• דרך החור צריך לעבור בחופשיות פין שקוטרו המירבי הוא  25.4 מילימטר (1”) ואין בעיה עם מרווח של שלושה מילימטרים בין הפין לחור.
• אורך הבסיס צריך להיות > 75 מילימטר (מאמץ מותר לריתוך כולל מקדם ביטחון נדיב, רוחב 110 נבחר משיקולים אסתטיים). 
• מרחק מינימלי מהחור לרדיוס צריך להיות > 10 (מאמץ מותר ומקדם בטיחות נדיב)

והתברר כי מעשית, טולרנס של מילימטר הוא מספיק טוב. חזרתי לטכנולוג לברר האם לתת טולרנס גדול יותר ישנה משהו ליצור?

הוא מייד החזיר לי בשאלה, אם זה מה שצריך, למה לייצר בכרסום? 

ככל שהדיוק הנדרש יורד, יכול להיפתח מרחב גדול יותר של טכנולוגיות, למשל אפשר לעבור לחיתוך. ובחיתוך (מים, לייזר, פלאזמה…) ככל שהדרישה לדיוק יורדת מהירות החיתוך עולה (וזמן עיבוד והעלות יכולים לרדת). ועבור החלק הזה, אם צריך שניים שלושה חלקים אפשר בכלל לנסר או לחתוך בדיסק שאריות חומר מעבודות קודמות בלי לחכות בתור לתכנת CNC  או מכונה…

אם כך נראה כי טולרנס של ±0.1 הוא פי עשר יותר מדויק ממה שבאמת צריך, כלומר שאם נוציא את השרטוט ללא טולרנסים, קיים סיכון של עלות ולו"ז, וכדי להבטיח שלא יתאמצו ביצור להגיע לדיוקים שאינם נחוצים, רצוי להסביר – מה צריך.

אם מדובר על שניים שלושה חלקים + הסבר, הסיכון טופל ואכן לא צריך שרטוט, צריך רק לדבר (ולזכור מה עשינו). 

אבל אם נעבור ליצור סדרתי ושרטוט החלק יצא למכרז ממחלקת הרכש הסיכון יעלה משמעותית.

"טולרנסית" היא שפה שמאפשרת למתכנן לתעד בדיוק מה הגבולות הגיאומטריים הנדרשים להבטיח את הפונקציונליות של החלק, וחוסכת את הצורך לתווך מילולית מה הגבולות לגיאומטריה.

איור 2 מציג את השרטוט לביצוע:

• התקן לפיו יש לפרש את השרטוט ASME Y14.5 מהדורת 2009
• חומר גלם פלטה פלדה ST 52 עובי 20 (גבולות העובי והצורה מוגדרים לפי תקנים, למשל EN 10029)
• הפרופיל סוגר את כל דרגות החופש (גודל, מיקום, תנוחה וצורה) החור וכל המשטחים בהיקף צריכים לקיים גבולות באופסט סימטרי ברוחב 1 מ"מ מהגבול התיאורטי, בניצב למישור האמצע של הפלטה.

(לשאלה למה פרופיל ולא פלוס/מינוס, יש התייחסות בטיפ "מי מפחד מפרופיל")