משטחי יחוס (דטום DATUM). כשקיימים בשרטוט שנים או יותר, האם יש מקום לציין דרישות אילוץ כל שהן ביניהם?
GD&T , וקביעת משטחי היחוס (DATUM) לחלק הוא נושא מורכב וגם טעון. במאמר שלפננו, אציג לפניך דוגמא למורכבות, ואראה עד כמה יש לשים לב לכל פרט ופרט כשמתכננים חלק ומיצרים את השרטוט (ההוראות ליצור החלק). מוזמנים לקחת חלק בדיון.
במועדון ההשראה למהנדסי מכניקה, שהוא מועדון סגור לחברים בלבד, בדיון מרתק בנושא GDT וDATUM (משטחי ייחוס), התפתח דיון סוער בשאלה:
האם נכון לציין דרישות (אילוץ או אילוצים) בין שני משטחי יחוס או יותר, שמהווים ביחד מערכת צירים אחת.
לחיזוק העמדה המצדדת ברישום האילוץ לצד סימון הדאטום, הביא אחד המשתתפים את ההסבר הרצ”ב מתוך המסמך האמריקאי ASME_Y14.5-2009
Dimensioning and Tolerancing
Engineering Drawings and Related Documentation Practices
הנה קטע מתוך עמוד 49 במסמך הנ”ל:
רואים שיש דרישה לניצבות בין משטח E למשטח D (משטח D יש רק דרישה כלפי עצמו, ללא ייחוס). למשטח F יש דרישת נצבות למערכת המשטחים ED .
קדחים קוטר 7 ממוקמים יחסית למערכת הצירים: DEF, מכאן שזו מערכת, ולא רק “מתן שם” למשטח, לצורך נוחיות.
והשאלה: האם מותר לדרוש (אילוץ) גיאומטרי כל שהוא בין משטחי ייחוס?
מה אתם אומרים?
הבה נחקור קצת.
נניח שקבלנו ניצבות של 0.5 במקום 0.2:
איש אבטחת האיכות שיתקל בחלק כזה, יפסול אותו ללא ספק.
אך האם החלק באמת אינו ראוי להרכבה ואינו מתפקד כראוי??
נסו (אפילו כתרגיל מחשבתי) להרכיב את החלק ותראו שהוא נכנס למקומו ויכול לתפקד כמו חלק שעמד בדרישה זו (וכמובן גם בכל האחרות).
לא! החלק אינו פסול!
כי המידה נמדדת ממישור F שמקומו על ציר Y, יקבע רק ע”י נקודה אחת והיא הנקודה “השמאלית” ביותר בתמונה (“Y” הכי קטן).
החלק יתפקד מצויין.
אם כך, מה המשמעות של הדרישה לניצבות 0.2? ואיזו דרישה פונקציונלית ממלא אילוץ זה?
מי המתכנן שיודע לקבוע את הערך 0.2 לניצבות?
מדוע לא 0.5?
מדוע לא 0.8?
מה אתם אומרים?
אסביר שוב:
המיקום של הקדחים קוטר 7 יכול שיהיה בסדר. למרות הסטייה החמורה בניצבות (תלוי איך ייצרתי ואיך מדדתי!!)
החלק יישב במקומו בצורה מעולה. בדיוק כמו החלק האידיאלי:
והחלק שלנו, “הפסול”, בהרכבה יראה כך:
אך החלק אינו עומד בדרישות השרטוט!
פסול-במקרה הגרוע.
וועדת הנצלה-במקרה הטוב.
יוצא מכאן, שהדרישה לניצבות של המישור F, תביא לכינוס ועדת ההנצלה של הארגון.
מסקנות הועדה ידועות מראש: “החלק מתקבל כמות שהוא” ובא לציון גואל.
הכל טוב!
אלא, שהיו כאן עלויות מיותרות:
דוח מבקר
הוצאת החלק מהמנה (טיפול אינדיבידואלי בחלק)
עלות זמן ועדת ההנצלה (לפחות שלושה אנשים שמשכורתם מכובדת)
ניירת נלווית, רישומים, תעוד, דוחות סטטיסטיים
הטיפול בחלק, והחזרתו לשימוש
יודעים לכמת את העלויות?
והכל בגלל סימון לפי התקן.
נ.ב.
- בתקן ISO1101_2012 המקביל לתקן האמריקאי המצוטט ( ASME_Y14.5-2009) לא מצאתי אזכור לאפשרות של ציון דרישות הדדיות בין הדטומים.
- מרבותיי למדתי שאין חיה כזו (דרישה כל שהיא לדיוק בין שני שטחי מוצא)
מה אתם אומרים?
אגוז קשה לפצוח!
אשמח לשמוע את דעתכם בנושא.
ברמה העקרונית הפתרון די פשוט, אבל הוא מאד לא פשוט ברמה המעשית. הקושי נובע מערבוב בין משטחים פיסיים למשטחי המוצא למידות. כל אחד מהמשטחים הוא גם משטח פיסי, אבל צמוד אליו גם מישור תיאורטי. מישור D לצורך בקרת המידות הוא איזשהו מישור תיאורטי שהמשטח הפיסי בעל הישרות המוגדרת מצוי בתוך טולרנץ המישוריות ביחס אליו. מישור E הוא מישור תיאורטי בעל ניצבות מושלמת אל משטח D התיאורטי, והוא בנוי על הקו שהוא החיתוך בין המשטח הפיסי E למישור התיאורטי D. גם כאן, הקו הזה לא לגמרי מוגדר, בגלל שהוא לא בהכרח ישר, אבל הוא זה שמגדיר את מיקום מישור E. המישור התיאורטי F, לפי אותו עיקרון, הוא מישור תיאורטי שניצב לשני המישורים האחרים, ועובר דרך הנקודה שבה המשטח הפיסי F חותך את הקו שעליו בנוי משטח E. בעצם בנינו בכך מערכת צירים עצמאית תיאורטית, והבעיה שלנו היא מה הקשר בין הגוף הפיסי למערכת הצירים הזאת. לדעתי, כל גוף שניתן למקם אותו בסמיכות למערכת הצירים, כך שאף משטח פיסי לא יחרוג מהטולרנצים הוא כשר, כאשר הטולרנצים הגיאומטריים של המשטחים הפיסיים לא נחוצים להגדרת מערכת הצירים, אלא רק לשימושים אחרים של הגוף. בפועל די קשה לנתק את המשטחים הפיסיים מהמישורים התיאורטיים, ואם זה ממש חשוב, אז כדאי להגדיר 6 נקודות מגע בין הגוף הפיסי למערכת המישורים התיאורטית: 3 נקודות על משטח D, 2 נקודות על משטח E, ונקודה אחת על משטח F. על הנקודות האלה ניתן לבנות ג’יגים לדפינת החלק בעיבוד או במדידה ובקרת המידות. הטולרנצים על משטחי הייחוס יכולים להיות נחוצים או לא, למטרות אחרות של השימוש בחלק.
בביקורת למיקום הקדחים, את המדידה לוקחים מקיר הגרניט- הוא דאטום F.
אם הניצבות היא 0.5, אזי למידה למיקום הקדח מותר ליסטות גם 0.5
לדעתי חלק שלא עמד בניצבות של דאטום פיצ’ר ביחס ל-D ו-E לפי הדוגמה (0.5 במקום 0.2) דווקא כן עלול, בנסיבות מסויומות ומבחינות מסויומות, לתפקד פחות טוב. נכון שתאורטית מתקיימת ממילא רק נקודת מגע אחת לסגירת דרגת החופש השישית, אבל, משמעות החריגה היא בכל זאת ממשק פחות איכותי, כי אם פועלים כוחות כנגד משטח זה בזמן שהחלק עובד, האיזור ימעך מהר יותר. נכון שבהרכבה החלק יתמקם במקומו ללא הפרעה, אבל השאלה גם – מה הלאה? האם המיקום הראשוני יישמר באופן יציב? התשובה תלויה בתפקידו ואופן עבודתו של החלק, אבל ככלל “הכשרת” המשטח באמצעות טולרנס מתאים ביחס לקודמיו בחשיבות הממשקית – היא יותר פתרון מאשר בעיה.
בנוסף, אם לא מוגדרת המגבלה על אי-הניצבות, מהו בכל זאת הגבול הסביר? כלומר, אולי באמת אי ניצבות של מספר עשיריות לא תורגש, אבל אם המשטח ייוצר בהטיה משמעותית (למשל 70° במקום 90°) האם גם זה יהיה קביל? מה יהיה הפרמטר לביקורת שימנע מצבים כאלה?
אני מכיר המלצה אחרת – כן להגדיר באופן מלא את הגבולות הגאומטריים, אבל לתת סיבולות מספיק גדולות על מנת למנוע פסילה או ועדות הנצלה מיותרות. מצריך קצת יותר יסודיות מצד המתכנן אבל שווה את זה. העלויות רק ירדו מכך שגם הפסילה וגם הסיכון לתקלות בלתי צפויות יקטנו.