Lubang Persegi yang Dibor: Mengapa Poros Persegi Macet?

Lubang persegi yang dibor tampak seperti fitur termudah pada hub penggerak, sampai saat poros tidak bisa masuk. Pekerjaan 260616007 tiba pada November 2023 dari produsen komponen penggerak katup yang pemasok sebelumnya telah mengirimkan hub yang dianodisasi hitam yang dirakit dengan tangan menggunakan palu pada satu shift dan dijatuhkan dengan gravitasi pada shift berikutnya: persegi terukur dengan benar di mulut lubang dan salah di ujung jauh, dan pada sebagian suku cadang, sisi datar telah berputar, sehingga poros persegi yang pas sempurna sejajar dengan pola lubang flensa dan perakitan berputar ke posisi yang salah.

Hub dalam foto adalah suku cadang produksi dari pesanan yang mengikuti: hub flensa kembar AL6061-T6, diputar dan diselesaikan dalam satu pengaturan mill-turn, dengan lubang persegi yang dibor melalui badan, enam lubang di setiap flensa, alur penahan di ujung jauh, lubang silang radial, lapisan anodisasi hitam, dan tanda laser pada badan di antara flensa. Lubang persegi yang dibor adalah fitur yang menentukan apakah suku cadang berfungsi, dan itu adalah satu-satunya fitur yang tidak dapat diperbaiki setelah dipotong.

Apa yang harus dilakukan hub ini?

Empat pekerjaan, dan lubang persegi adalah yang membawa penggerak.

Lubang persegi mengambil poros dan mentransmisikan torsi. Lubang bulat dengan pasak akan melakukan tugas yang sama, tetapi persegi memungkinkan poros diindeks ke hub dalam empat posisi dan tidak memerlukan pasak, alur pasak, atau fitur pengunci terpisah.

Kedua flensa menempatkan perakitan. Kedua pola flensa diindeks dengan jarak yang sama, dan enam lubang di setiap flensa harus sejajar dengan pola baut yang cocok, yang berarti kedua pola harus dibor dari satu datum daripada dari dua pengaturan terpisah.

Alur penahan dan lubang silang radial menahan perakitan. Alur menahan cincin penahan yang menghentikan hub meluncur di sepanjang poros, dan lubang silang menahan pin yang mengunci poros secara aksial.

Lapisan anodisasi dan tanda laser adalah penyelesaian dan identitas suku cadang. Keduanya diterapkan terakhir, yang berarti keduanya harus bekerja di sekitar toleransi yang telah ditetapkan oleh operasi sebelumnya.

Mengapa lubang persegi lebih sulit daripada lubang bulat?

Lubang bulat dinilai di satu tempat, lubang persegi harus dinilai di sepanjang kedalamannya

Lubang bulat diukur dengan pengukur pin atau pengukur lubang pada satu kedalaman, dan jika ukurannya di sana, hampir selalu ukurannya di seluruh sisa lubang, karena reamer atau batang bor memotong silinder yang konsisten.

Lubang persegi dipotong oleh broach: batang panjang gigi pemotong bertingkat yang didorong atau ditarik sekali melalui lubang pilot, setiap gigi mengambil langkah kecil lebih dalam dari yang sebelumnya. Lebar melintasi sisi datar karenanya diputuskan secara progresif, gigi demi gigi, di sepanjang seluruh kedalaman lubang. Jika beban pemotongan berubah di sepanjang langkah, atau jika alat aus selama berjalan, lubang berakhir sedikit berbeda di permukaan masuk daripada di permukaan keluar. Suku cadang melewati pemeriksaan di mulut dan gagal di ujung jauh, yang persis merupakan gejala yang membuat pekerjaan ini sulit dikutip.

Itulah sebabnya inspeksi pada pesanan ini mengukur lebar melintasi sisi datar pada tiga kedalaman di lubang daripada hanya di permukaan. Persegi yang seragam di permukaan dan berbeda 0,02 mm di ujung keluar masih akan lulus pemeriksaan permukaan, dan itu masih akan menjepit poros.

Broach juga menentukan clocking, dan clocking tidak dapat diperbaiki nanti

Posisi sudut sisi datar relatif terhadap pola lubang flensa ditetapkan oleh broach. Apa pun clocking yang dimasukkan broach adalah apa yang dimiliki suku cadang jadi, karena tidak ada operasi selanjutnya yang dapat memutar lubang persegi di dalam suku cadang.

Pada hub seperti ini konsekuensinya spesifik: poros persegi dapat pas dengan lubang dengan sempurna dan masih menyajikan sisi datarnya pada sudut yang salah relatif terhadap pola flensa, sehingga perakitan baut tetapi duduk pada posisi rotasi yang salah. Jika gambar tidak menyebutkan toleransi clocking, bengkel harus menebak apakah broach dipandu dari lubang flensa atau dari sisi datar yang dimesin, dan tebakan itulah yang menghasilkan sejumlah suku cadang yang sempurna secara dimensi dan salah secara fungsional.

Perbaikannya bersifat prosedural daripada mahal. Lubang pilot dibor dan broach dimasukkan dari datum yang sama dengan pola flensa dibor, dengan bushing pemandu yang mencegah broach berputar saat mulai. Clocking kemudian diperiksa terhadap lubang flensa pada pengukur, bukan diperkirakan dengan mata.

Persegi yang dibor selalu memiliki radius sudut

Tidak ada broach yang dapat memotong sudut internal yang tajam secara matematis, karena gigi pemotong memiliki radius sudut yang terbatas. Sudut-sudut persegi yang dibor karenanya membawa radius, dan poros persegi yang cocok harus dikurangi untuk dicocokkan. Ketika tidak, poros bersentuhan pada sisi datar dan bertumpu pada radius sudut alih-alih duduk, yang terasa seperti interferensi meskipun lebar melintasi sisi datar benar.

Gambar harus menyatakan radius sudut apa yang diizinkan di lubang dan relief apa yang disediakan pada poros. Meninggalkan keduanya untuk asumsi adalah bagaimana suku cadang yang terukur dalam toleransi ditolak saat perakitan.

Bagaimana hub dibuat, langkah demi langkah?

Langkah 1 - Putar profil, langkah, dan alur penahan dalam satu pengaturan

Profil luar, kedua permukaan flensa, poros bertingkat, dan alur penahan diputar dalam satu pengaturan dengan suku cadang yang dipegang pada sumbu utama. Satu pengaturan menjaga kedua flensa konsentris satu sama lain dan ke sumbu lubang, yang merupakan apa yang bergantung pada panggilan konsentrisitas flensa 0,02 mm pada gambar ini.

Langkah 2 - Gerinda pola lubang flensa dalam penjepitan yang sama

Enam lubang di setiap flensa digerinda dalam penjepitan yang sama dengan pemutaran, diindeks dari satu datum, sehingga kedua pola berbagi sumbu dan referensi sudut. Mengebor kedua flensa dalam pengaturan terpisah adalah apa yang menghasilkan hub yang lubangnya masing-masing sejajar dengan gambar dan bukan satu sama lain.

Langkah 3 - Bor lubang pilot ke ukuran yang diharapkan broach

Lubang pilot dibor ke diameter yang dirancang broach untuk diikuti. Memotongnya terlalu besar membuat setiap gigi mengambil pemotongan yang lebih ringan dari yang dimaksudkan, yang memungkinkan broach bergeser alih-alih memotong, dan lubang yang dihasilkan lebih lebar di ujung keluar daripada di ujung masuk. Memotongnya terlalu kecil membebani gigi dan mendorong gerinda berat di permukaan keluar.

Langkah 4 - Bor persegi, dipandu dari datum flensa

Broach dimasukkan melalui pemandu yang menahan posisi sudutnya, dengan suku cadang diorientasikan sehingga sisi datar berputar ke pola flensa seperti yang digambar. Ini adalah langkah yang memperbaiki clocking suku cadang secara permanen, jadi ini adalah langkah di mana operator memeriksa pengaturan daripada suku cadang jadi.

Langkah 5 - Gerinda tepi keluar dan tahan radius sudut

Broaching mendorong gerinda di depan gigi terakhir, dan gerinda berkumpul di permukaan keluar. Tepi keluar digerinda tanpa merusak chamfer yang diminta gambar, dan radius sudut di lubang diperiksa terhadap radius yang dikurangi poros yang cocok.

Langkah 6 - Anodisasi hitam ke film seragam

Hub dianodisasi hitam. Film tumbuh dari permukaan aluminium serta ke dalamnya, sehingga lubang dan lubang flensa keduanya sedikit mengencang, dan garis anodisasi diberi tahu dimensi mana yang penting untuk kesesuaian dan mana yang dilindungi. Suku cadang yang pas sebelum anodisasi dan tidak pas sesudahnya biasanya salah di sini daripada di mesin.

Langkah 7 - Tandai laser dari datum yang sama

Tanda identifikasi diterapkan pada badan di antara flensa, direferensikan ke datum yang sama yang mengatur pola persegi dan flensa, sehingga tanda mendarat di tempat yang sama relatif terhadap sisi datar pada setiap suku cadang. Pada permukaan yang dianodisasi hitam, kontras tanda itulah yang membuatnya dapat dibaca, sehingga tanda diverifikasi pada suku cadang jadi daripada pada sampel sebelum anodisasi.

Langkah 8 - Periksa persegi di sepanjang kedalamannya, dan clocking terhadap lubang flensa

Inspeksi akhir mencakup lebar melintasi sisi datar pada tiga kedalaman, clocking sisi datar ke pola lubang flensa, konsentrisitas flensa, posisi alur, film, dan tanda. Memeriksa persegi hanya di permukaan adalah satu kebiasaan inspeksi yang memungkinkan sejumlah besar suku cadang buruk keluar dari bengkel.

Berapa ukuran lari 1.600 buah?

Enam belas ratus hub dikirim dalam 22 hari, dan pelanggan melaporkan tidak ada penyesuaian tangan saat perakitan dan tidak ada kesalahan clocking di lini produksi.

Kesalahan yang kami temukan dalam uji coba kami sendiri

Uji coba lima puluh suku cadang lulus di bangku inspeksi dan gagal pada pengukur, dan penyebabnya adalah lubang pilot kami.

Setiap suku cadang uji coba terukur di dalam pita lebar melintasi sisi datar di permukaan masuk. Ketika kami mengukur suku cadang yang sama di permukaan keluar, lebarnya berjalan 0,02 mm lebih lebar, dengan gerinda berat di tepi keluar. Kami telah mengebor lubang pilot 0,04 mm di atas ukuran yang dirancang broach untuk diikuti, dengan alasan bahwa lubang pilot yang sedikit lebih besar akan meringankan beban pemotongan dan memperpanjang umur broach. Hal sebaliknya terjadi: dengan lebih sedikit material yang harus dihilangkan, gigi memotong ringan, broach bebas bergeser di lubang alih-alih dipandu oleh pemotongan, dan gigi terakhir membuka lubang di ujung keluar.

Tiga perubahan masuk ke produksi. Diameter lubang pilot disesuaikan dengan persyaratan broach dan diperiksa pada suku cadang pertama dari setiap batch. Bushing pemandu ditambahkan sehingga broach dimulai pada posisi sudut yang tetap. Dan lebar melintasi sisi datar diukur pada tiga kedalaman setiap 100 suku cadang, yang merupakan pemeriksaan yang akan menangkap penyimpangan pada suku cadang uji coba dalam satu pengukuran.

Antara uji coba dan lari produksi, kemiringan di sepanjang lubang menghilang dan gerinda keluar berhenti menjadi masalah penghilangan gerinda.

Tiga cara memotong persegi internal, dibandingkan

Aturan praktis: broaching menang dalam biaya unit setelah bentuk berulang, penggilingan menang ketika geometri masih berubah, dan EDM menang ketika radius sudut atau material mengalahkan dua lainnya. Pada suku cadang ini, persegi berulang pada setiap suku cadang, sehingga broach terbayar dalam pesanan pertama.

FAQ

Mengapa lubang persegi yang dibor ketat di satu ujung dan longgar di ujung lain?

Karena broach memotong secara progresif, gigi demi gigi, di sepanjang kedalaman lubang. Jika beban pemotongan bervariasi di sepanjang langkah, atau jika alat aus selama berjalan, atau jika lubang pilot tidak berukuran seperti yang dirancang broach untuk diikuti, sisi datar berakhir beberapa ratus milimeter berbeda antara permukaan masuk dan permukaan keluar. Pemeriksaan di mulut lubang tidak akan menunjukkannya, jadi lebar melintasi sisi datar harus diukur pada beberapa kedalaman.

Bisakah lubang persegi digerinda alih-alih dibor?

Ya, dan untuk prototipe biasanya begitu. Pemotong kecil membentuk sudut dan yang lebih besar membersihkan sisi datar. Ini bekerja dengan baik ketika persegi besar, jumlahnya sedikit, atau geometri masih berubah, tetapi radius sudut dibatasi oleh pemotong terkecil yang dapat Anda jalankan, dan biaya unit tetap tinggi karena setiap suku cadang mengikuti seluruh jalur alat.

Berapa banyak radius sudut yang dimiliki persegi yang dibor?

Itu ditetapkan oleh radius sudut gigi broach dan tidak bisa nol, karena tepi potong dengan sudut internal yang tajam akan segera rusak. Gambar harus menyatakan radius yang boleh dibawa oleh lubang, dan poros persegi yang cocok harus dikurangi untuk dicocokkan. Ketika poros dibiarkan tajam, ia bersentuhan pada radius sudut alih-alih sisi datar dan terasa seperti pas interferensi bahkan ketika lebar melintasi sisi datar benar.

Bagaimana cara memeriksa clocking lubang persegi ke lubang flensa?

Dengan pengukur yang mereferensikan lubang flensa dan membaca posisi sudut sisi datar, daripada dengan mata atau dengan memasang poros. Itu harus dilakukan pada setiap suku cadang, karena clocking ditetapkan oleh entri broach dan tidak ada operasi selanjutnya yang dapat memutar lubang. Pada pesanan ini, pemeriksaan berjalan pada 100 persen suku cadang, bersama dengan indeks flensa dan konsentrisitas flensa.

Apa yang harus dimasukkan dalam gambar Anda?

Enam baris menyelesaikan hampir semua argumen tentang lubang persegi yang dibor:

1. Berikan lebar melintasi sisi datar dengan toleransi, dan katakan bahwa itu berlaku di sepanjang seluruh kedalaman lubang daripada di permukaan masuk.
2. Berikan clocking sisi datar ke lubang flensa yang disebutkan, dengan toleransi, dan sebutkan datum dari mana ia diukur.
3. Nyatakan radius sudut yang boleh dibawa oleh lubang, dan nyatakan relief pada poros yang cocok.
4. Nyatakan hubungan lubang dengan sumbu flensa sebagai panggilan konsentrisitas atau runout.
5. Sebutkan permukaan mana yang dilindungi selama anodisasi, dan apa yang dapat dilakukan film pada lubang dan lubang flensa.
6. Nyatakan di mana tanda laser berada relatif terhadap sisi datar, sehingga tanda dan persegi ditetapkan dari datum yang sama.

Hub adalah tumpukan fitur yang semuanya mereferensikan satu sumbu dan satu posisi sudut, dan lubang persegi adalah fitur yang mengunci posisi sudut di tempatnya. Tentukan persegi dengan benar dan sisa suku cadang adalah pekerjaan pemutaran dan penggilingan biasa: flensa konsentris, lubang yang sejajar, dan tanda yang mendarat di tempat yang sama pada setiap suku cadang.

PFT - pemutaran, pemesinan mill-turn, broaching, dan anodisasi untuk komponen penggerak aluminium, prototipe hingga produksi. Kirimkan gambar Anda kepada kami untuk tinjauan DFM dan penawaran di hari yang sama.