Các bộ phận tiện và phay – Mối quan hệ tính năng quyết định việc thiết lập

Một bộ phận tiện và phay thường được gọi là "máy tiện"—một máy, một thiết lập, đã hoàn tất. Nhưng không phải bộ phận nào cũng cần điều đó. Những gì nó cần là một kế hoạch thiết lập phù hợp với các mối quan hệ đối tượng trên bản vẽ. Một lỗ chéo phải thẳng hàng với lỗ khoan trong phạm vi 0,02 mm cần một lần thiết lập—mối quan hệ không thể tồn tại sau khi kẹp lại. Có thể phay một mặt phẳng lắp chỉ cần song song với trục trong khoảng 0,1 mm trong thiết lập thứ hai—dung sai đủ lỏng để hấp thụ sự dịch chuyển chuẩn.

Các bộ phận tiện và phay không được xác định bởi máy—chúng được xác định bởi mối quan hệ giữa các tính năng. Kế hoạch thiết lập tuân theo các mối quan hệ: các mối quan hệ chặt chẽ diễn ra trong một thiết lập; mối quan hệ lỏng lẻo có thể di chuyển. Một nhà cung cấp gia công mọi thứ trên trung tâm 5 trục đang xử lý quá mức các tính năng rời rạc. Một nhà cung cấp di chuyển mọi thứ giữa các máy móc đang đánh mất các mối quan hệ chặt chẽ.

Tại Nuote Metals, chúng tôi sản xuất các bộ phận tiện và phay với kế hoạch thiết lập được thúc đẩy bởi các mối quan hệ tính năng của bản vẽ. Bài viết này đề cập đến ba loại mối quan hệ, khi nào có thể chấp nhận các thiết lập riêng biệt và những điều cần xác minh trước khi chấp nhận một phần.

Ba mối quan hệ tính năng yêu cầu một thiết lập

Quyết định sử dụng một hoặc hai thiết lập không phải là một lựa chọn ưu tiên—nó được xác định bởi sự dung sai giữa các tính năng.

Lỗ chéo để khoanlà mối quan hệ phổ biến nhất cần một lần thiết lập. Lỗ chéo phải giao với lỗ ở đúng vị trí—nếu bộ phận được kẹp lại và vật cố định tham chiếu đường kính ngoài, lỗ chéo sẽ dịch chuyển theo dung sai OD. Dung sai OD 0,05mm trở thành lỗi vị trí lỗ chéo 0,05mm—nằm ngoài yêu cầu 0,03mm.

phẳng theo trụcyêu cầu một thiết lập khi tính song song chặt chẽ. Không thể phay mặt phẳng lắp phải song song với trục trục trong phạm vi 0,02mm trong thiết lập thứ hai—bộ cố định thứ hai tham chiếu đến một bề mặt khác và độ song song bị lệch.

Khe để khoanyêu cầu một thiết lập khi tính đối xứng chặt chẽ. Rãnh then phải đối xứng với lỗ ổ trục trong phạm vi 0,05 mm không thể tồn tại khi thay đổi vật cố định—khe quay tương đối với lỗ lỗ.

Đối với các bộ phận tiện và phay, mối quan hệ—không phải số lượng tính năng—xác định kế hoạch thiết lập.

Tiêu chuẩn tham khảo:Dung sai vị trí và độ song song tuân theo ASME Y14.5 và ISO 1101 trừ khi có chú thích chặt chẽ hơn được chỉ định.

Khi chấp nhận được các thiết lập riêng biệt

Không phải mọi tính năng đều cần một lần thiết lập. Các tính năng có mối quan hệ lỏng lẻo có thể di chuyển giữa các máy—và việc di chuyển chúng sẽ rẻ hơn so với việc thêm thiết lập 5 trục.

Các tính năng có thể di chuyển:

• Lỗ gắnvới dung sai vị trí ≥0,1mm—sự dịch chuyển lại kẹp được hấp thụ bởi dung sai.
• Căn hộvới độ song song ≥0,05mm—bộ cố định thứ hai là đủ chính xác.
• Cổng renvới vị trí ≥0,1mm—sự ăn khớp của ren sẽ hạn chế được độ lệch nhỏ.
• Làm mờ và vát cạnh—không có mối quan hệ nào với mốc thời gian cả.

Sự đánh đổi chi phí:Trung tâm tiện máy phay 5 trục có chi phí mỗi giờ cao hơn máy tiện hoặc máy phay 3 trục. Nếu một nửa các chi tiết có thể chuyển sang thiết lập thứ hai thì chi tiết đó sẽ rẻ hơn nếu được sản xuất trên máy tiện cộng với máy phay chứ không phải trên trung tâm tiện máy phay. Kế hoạch thiết lập là một quyết định về chi phí cũng như một quyết định về mức độ chấp nhận.

Một lỗi phổ biến:Trích dẫn từng chi tiết tiện và phay trên tâm 5 trục vì "nó chính xác hơn". Đối với các bộ phận có mối quan hệ lỏng lẻo, trung tâm 5 trục sẽ tăng thêm chi phí mà không tăng thêm giá trị—dù sao thì thiết lập thứ hai cũng sẽ có dung sai.

Thiết bị và năng lực

Nuote Metals vận hành cả trung tâm tiện máy phay 5 trục cũng như máy tiện và trung tâm gia công riêng biệt—vì vậy kế hoạch thiết lập tuân theo bộ phận chứ không phải tính khả dụng của máy.

• Trung tâm phay tiện 5 trục(DMG MORI NHX 5000, Mazak Integrex)—dành cho các bộ phận có mối quan hệ tính năng chặt chẽ.
• Máy tiện CNC với dụng cụ trực tiếp(Haas ST-20Y)—dành cho các bộ phận tiện có lỗ chéo và mặt phẳng đơn giản.
• Trung tâm gia công 3 trục và 4 trục—để phay thứ cấp trên các chi tiết lỏng lẻo.
• CMM với đầu dò quét(Zeiss Contura 7/10/6)—được cố định trên mốc gia công.

Chứng nhận:ISO 9001:2015 (có thể cấp chứng chỉ theo yêu cầu). Công suất hàng năm: 2,5 triệu bộ phận tiện và phay trong các chương trình thủy lực, y tế và ô tô.

Hạn chế:Kế hoạch thiết lập dựa trên mối quan hệ giả định rằng các tính năng chặt chẽ có thể truy cập được trong một lần kẹp. Đối với các bộ phận có mối quan hệ chặt chẽ ở cả hai đầu—bất kể yêu cầu hai thiết lập—chúng tôi xem xét việc truyền dữ liệu chuẩn và có thể đề xuất một hình học hoặc thước đo chức năng khác.

Một ví dụ thực tế – Hai mối quan hệ, hai thiết lập, tiết kiệm 20% chi phí

Một nhà sản xuất cảm biến ô tô của Đức cần vỏ nhôm 6061 có lỗ khoan quay, mặt lắp được phay ở độ song song 0,02 mm với trục lỗ khoan và bốn lỗ lắp ở mức ±0,15 mm.

Những gì chúng tôi đề xuất:

• Một thiết lập cho lỗ khoan và mặt lắp—Tâm quay phay 5 trục, độ song song được giữ ở mức 0,015mm.
• Thiết lập thứ hai cho bốn lỗ gắn—Máy nghiền 3 trục, độ dịch chuyển kẹp lại được hấp thụ bởi dung sai ± 0,15mm.
• Nhà cung cấp trước đó đã trích dẫn toàn bộ bộ phận trên tâm 5 trục—Đắt hơn 20%hơn kế hoạch chia nhỏ.

Một bài học chúng ta đã học được:Trong giai đoạn đầu của chương trình lập kế hoạch thiết lập, chúng tôi chia một phần có yêu cầu đối xứng giữa khe với lỗ là 0,04mm cho hai thiết lập. Vòng quay kẹp lại đã dịch chuyển khe 0,06 mm—3% lô đã bị loại bỏ. Kể từ đó, sự đối xứng giữa khe với lỗ khoan dưới 0,05 mm luôn được gia công trong một thiết lập.

Hạn chế:Sơ đồ phân chia được xác nhận cho hình học này—mối quan hệ chặt chẽ nằm trên mặt lỗ khoan và các lỗ lỏng nằm trên mặt bích. Nếu một mối quan hệ chặt chẽ nằm ở phía bên kia thì sự chia rẽ sẽ không thành công.

Đã vận chuyển 2.000 bộ phận mà không có lỗi lắp ráp nào. Đây là những gì các bộ phận tiện và phay sẽ mang lại: không phải là chiếc máy có khả năng tốt nhất mà là kế hoạch thiết lập phù hợp với các mối quan hệ—các tính năng chặt chẽ trong một thiết lập, các tính năng lỏng lẻo ở nơi chúng thuộc về.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Làm cách nào để biết những tính năng nào cần thiết lập trên chi tiết tiện và phay?

A: Ghép mối quan hệ tính năng với dung sai. Một lỗ chéo để khoan ở vị trí ≤0,03mm cần một lần thiết lập. Một trục phẳng ở độ song song ≤0,02mm cần một thiết lập. Một khe có lỗ khoan đối xứng ≤0,05mm cần một lần thiết lập. Các chi tiết có dung sai ≥0,1mm thường có thể chuyển sang thiết lập thứ hai—sự dịch chuyển lại kẹp sẽ được hấp thụ. Đối với các bộ phận tiện và phay, mối quan hệ—không phải số lượng tính năng—xác định kế hoạch thiết lập.

Câu hỏi 2: Trung tâm tiện phay 5 trục có luôn tốt hơn cho các bộ phận này không?

Đáp: Không—sẽ tốt hơn cho các bộ phận có mối quan hệ tính năng chặt chẽ. Đối với các bộ phận có mối quan hệ lỏng lẻo, tâm 5 trục sẽ tăng thêm chi phí mà không tăng thêm giá trị—thiết lập thứ hai giữ được dung sai. Máy được chọn cho mối quan hệ chứ không phải cho danh sách khả năng. Một bộ phận có một lỗ chéo chặt và mười lỗ lỏng có thể rẻ hơn trên máy tiện cộng với máy phay chứ không phải trên tâm quay phay.

Câu hỏi 3: Điều gì xảy ra nếu một tính năng chặt chẽ được phân chia giữa hai thiết lập?

A: Dịch chuyển kẹp lại sẽ thêm vào vị trí tính năng. Dung sai OD 0,05mm trở thành lỗi vị trí lỗ chéo 0,05mm—nằm ngoài yêu cầu 0,03mm. Nếu dung sai đủ chặt thì thiết lập phân tách không thể giữ được—đối tượng phải được gia công trong một thiết lập hoặc mốc chuẩn phải được chuyển bằng thước đo chức năng.

Câu hỏi 4: Kế hoạch thiết lập phân chia có bổ sung thêm chi phí cho đồ đạc hoặc kiểm tra không?

Đáp: Kế hoạch phân chia bổ sung thêm thiết bị cố định thứ hai và bước kiểm tra thứ hai—nhưng nó giúp tiết kiệm thời gian gia công 5 trục. Đối với các bộ phận có tính năng lỏng lẻo, tổng chi phí sẽ thấp hơn khi sử dụng gói chia nhỏ. Chúng tôi cung cấp bảng phân tích chi phí thể hiện chi phí cố định và kiểm tra so với thời gian chạy máy 5 trục—để bạn có thể biết gói nào rẻ hơn cho phần của mình.