シャフト振れ：精密シャフトの指定と検査方法

はじめに

シャフトの振れ許容差は、「このシャフトを本当の走りにする」ための近道としてよく使われます。このショートカットは、コストのかかる混乱を引き起こします。直径公差、真直度、真円度、円振れ、および総振れは、さまざまな条件を制御します。

図面に機能データム、関連する表面、および検査方法を指定すると、より信頼性の高い部品が得られます。このガイドでは、見積と生産前にその決定を下す方法について説明します。

予防する必要がある障害から始めます

癖やコピーした図面メモからではなく、アセンブリの失敗から幾何学的制御を選択してください。

この表は設計分析に代わるものではありません。適切な質問をするのに役立ちます。ポンプ シャフト、モーター ローター シャフト、およびドライブ シャフトはすべて円形フィーチャを使用する可能性がありますが、重要な基準と故障モードは異なります。

各制御の実際の意味を理解する

最初のルールは、サイズ公差によって形状や位置合わせが自動的に制御されるわけではないということです。 ISO 286 では、制限とはめあいは機能の互換性をサポートしますが、形状や表面の状態が意図した機能に影響を与える場合には、サイズ公差が不十分になる可能性があると説明しています。 ISO 286-2 は、限界と適合システムの有用なリファレンスです。

直径サイズ

直径サイズは、フィーチャーの大きさまたは小ささを制御します。フィット感には欠かせません。直径が円形であるか、直線であるか、または別のフィーチャと位置合わせされているかを必ずしも制御するわけではありません。

Straightness

Straightness は、線要素または軸を制御できます。これは、シャフトが長いガイド、複数のベアリング、または長いシール経路を通過するときに関係します。測定時にはサポートの状態が重要です。フレキシブル シャフトは、自重またはプローブの力によって曲がります。

真円度

真円度は、1 つの断面の形状を評価します。ジャーナルの平均直径は許容範囲内であっても、真円ではない場合があります。これは、接触、ノイズ、および測定の一貫性に影響を与える可能性があります。

円形振れ

円形振れは、パーツがデータム軸を中心に回転する際の、指定された円形セクションの変動をチェックします。多くの場合、短いベアリング シート、シール ランド、または面の状態に関連します。

合計振れ

合計振れは、データム軸に対する回転面全体の変動を評価します。単一の円形チェックでは見逃す可能性のある、円筒面または面に沿ったエラーが表示される可能性があります。

ASME は、設計意図を表現するために必要な記号、ルール、解釈を含む、GD&T を伝達するための標準フレームワークとして Y14.5 を特定しています。重要な図面で制御やデータムを混合する前に、公式の ASME Y14.5 概要 をお読みください。

アセンブリに一致するデータム戦略を構築

振れ吹き出しは、データム軸がコンポーネントの機能を表す場合にのみ役立ちます。生産や検査で繰り返し使用できる、安定した機能面を選択してください。

ステップ モーター シャフトの場合は、プライマリ ベアリング ジャーナルを参照できます。ギア シャフトの場合、選択したデータムはギアの噛み合いを制御するベアリング インターフェイスを表す必要がある場合があります。ねじ端の場合、ねじ自体は自動的に正しいデータムではありません。

図面レビュー中に、次の質問をしてください:

1. 完成したアセンブリのシャフトの位置はどのサーフェスですか?
2. どのフィーチャーがそのサーフェスと位置合わせを維持する必要がありますか?表面?
3. 機械加工と検査中に同じデータムを確立できますか?
4. データム面が作成された後に熱処理または仕上げが行われますか?
5. 受け入れ方法は機能サポート条件をシミュレートしますか?

回答により、多くの場合、初期段階で曖昧な図面が明らかになります。納品後にインジケーターの読み取り値について議論するよりも、サンプル製造前にデータを明確にする方が簡単です。

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実際の振れ要件を設定する方法

正確に聞こえるため、極端な振れ値を選択しないでください。正しい要件は、速度、ベアリングの配置、長さ、剛性、回転質量、嵌合部品の公差、測定方法、材料、およびプロセス順序によって異なります。

実際の仕様には、次のように記載する必要があります。

• 制御対象機能、
• データム参照;
• 振れまたはその他の幾何学的制御のタイプ;
• 許可される値および単位;
• 必要に応じて測定位置または機能面;
• 適用される図面規格およびリビジョン;および
• 後処理またはコーティング後の状態。

「同心度/振れ」を 1 つの交換可能な語句として記述することは避けてください。サプライヤーと検査官には、解釈可能な単一の要件が必要です。従来の注記を使用している場合は、プログラムが適用する設計意図と図面標準に照らして注記を検証してください。

製造ルートを重要なジオメトリに一致させる

操作シーケンスは、保持できるジオメトリに直接影響します。 カスタム精密シャフト の一般的なルートには、旋削、フィーチャー加工、指定された場合の熱処理、研削または仕上げ、および検査が含まれる場合があります。

各ルートにはリスク ポイントがあります:

これが、工場でのテストレポートを一般的な証明書として扱うべきではない理由です。測定方法が管理特性と一致していることを示す必要があります。

最初の記事の前に検査を計画する

最初のサンプルの前に検査方法に同意します。これにより、サプライヤーはどの治具、インジケータ、ゲージ、または機械を準備する必要があるかを把握できるため、速度が向上します。

簡単な振れチェックの場合、部品をセンター、ジャーナル、または機能治具でサポートし、インジケーターが所定の表面に接触している間に回転させることができます。正しい設定は、図面とフィーチャの形状によって異なります。要求の厳しい形状の場合は、合意された CMM、真円度、または専用のファンクショナル ゲージ アプローチの方が適切な場合があります。

最初の記事で次の項目を確認してください:

• 図面の改訂と部品の識別、
• データム シミュレーションとサポート状態;
• 測定ポイントと単位;
• 必要に応じてゲージのアイデンティティと校正ステータス;
• 実際の測定値と合格結果;
• 指定されている場合、材料および熱処理の証拠。および
• 出荷検査とベアリングおよびシール表面の保護。

サプライヤーが必須ではないパラメータを認証できることを示唆するものではありません。アプリケーションにバランス、残留応力、磁気特性、コーティングの厚さ、または特別な清浄度条件が必要な場合は、RFQ に明記してください。

回避可能なコストを削減する設計の選択

機能を弱めることなく製造性を向上できます。

• 最も厳しい要件は機能ゾーンにのみ適用されます。
• 複数の矛盾する参照ではなく、1 つの明確なデータム スキームを使用します。
• 工具の出口を可能にする逃げとコーナー半径を提供します。
• 寸法が熱処理の前後に適用されるかどうかを示します。仕上げ。
• 化粧仕上げをベアリング、シール、およびはめ込み面から分離します。
• はめあいの決定が不明瞭な場合に、嵌合部品の公差を共有します。
• 検査頻度を現実的に計画できるように、予想数量を記載します。

目標は公差を作成することではありません緩い。それは、各制御を測定可能、機能的、そして経済的に防御できるようにすることです。これらは異なる GD&T 概念です。必要な機能を表現するコントロールを使用します。図面レビュー担当者は、用語を同義語として扱うのではなく、正しいデータム、フィーチャー、および検査アプローチを特定する必要があります。

シャフトは直径公差を満たしていても、組み立てに失敗できますか?

はい。直径だけでは、真円度、真直度、表面の質感、または別のフィーチャとの位置合わせを制御できない場合があります。これらの状態は、ベアリング、シール、ギア、またはカップリング インターフェイスに影響を与える可能性があります。

円振れまたは総振れを使用する必要がありますか?

指定された断面が重要な場合は、円振れを使用してください。完全な円筒面またはフェース面の関係が重要な場合は、総振れを考慮してください。決定は、機能と図面のデータム戦略によって異なります。

振れ見積のためにサプライヤーに何を送ればよいですか?

現在の図面、データム参照、制御されたフィーチャー、対象用途、材料、熱処理、後処理仕上げ、数量、および必要な検査を送信してください。 format.

なぜ熱処理がシャフトの振れに影響するのですか?

熱処理により形状やサイズが変化することがあります。効果は、材料、形状、プロセス、治具、仕様によって異なります。図面レビューで、許容値と最終仕上げ操作が必要かどうかを決定する必要があります。

結論

シャフト振れ公差は、機能データムと有効な検査計画に関連付けられている場合にのみ機能します。回避する必要がある障害を定義し、適切なコントロールを指定し、最初の記事でルートを検証します。

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