เครื่องคำนวณพิกัดความเผื่อ ISO 286

ระบบพิกัดความเผื่อ ISO 286 ทำงานอย่างไร?

ISO 286 กำหนดระบบพิกัดขนาดและงานสวม (limits and fits) สำหรับชิ้นงานทรงกระบอกด้วยองค์ประกอบสองส่วน: ค่าเบี่ยงเบนมูลฐาน (ตัวอักษรตำแหน่ง) และเกรด IT (ขนาดของพิกัดความเผื่อ) ตัวอักษรเบี่ยงเบน (a-z สำหรับเพลา, A-Z สำหรับรู) กำหนดว่าโซนพิกัดความเผื่อเยื้องจากขนาดระบุเท่าใด ส่วนเกรด IT (IT01 ถึง IT18) กำหนดความกว้างของโซน

งานสวมแบ่งเป็นแบบคลอน (เพลาเล็กกว่ารูเสมอ เช่น H7/f6) แบบกึ่งอัด (อาจคลอนหรืออัดก็ได้ เช่น H7/k6) หรือแบบอัด (เพลาโตกว่าเสมอ เช่น H7/p6) ระบบ 'รูเป็นหลัก' (รู H กับตัวอักษรเพลาที่แปรเปลี่ยน) ใช้กันมากที่สุด เพราะดอกรีมเมอร์ขนาดมาตรฐานผลิตรูพิกัด H ได้

เกรด IT เป็นไปตามอนุกรมเรขาคณิตที่อิง 'แฟกเตอร์พิกัดความเผื่อมาตรฐาน' i = 0.45∛D + 0.001D โดย IT7 (งานแมชชีนนิ่งทั่วไป) มีค่าราว 16i เทียบเท่า 21 μm สำหรับเพลา 25 mm ส่วน IT6 ใช้กับงานสวมความเที่ยงตรงสูง และ IT5 ใช้กับงานระดับเกจวัด

ในการผลิตด้วย CNC สมัยใหม่ การทำพิกัดความเผื่อระดับ IT7 เป็นเรื่องปกติสำหรับงานกลึงและเจียระไน ขณะที่ IT6 ต้องการการควบคุมกระบวนการอย่างรัดกุม และ IT5 เข้าใกล้ขีดจำกัดของการแมชชีนนิ่งทั่วไป สำหรับพิกัดความเผื่อระดับต่ำกว่าไมครอน (IT4 ลงไป) ต้องใช้กระบวนการเฉพาะทาง เช่น จิ๊กกรายดิ้ง แลปปิ้ง หรือโฮนนิ่ง

ผลกระทบเชิงเศรษฐศาสตร์ของการเลือกพิกัดความเผื่อมีนัยสำคัญ: ต้นทุนการผลิตเพิ่มเป็นประมาณสองเท่าทุกครั้งที่เกรด IT แคบลงหนึ่งขั้นจาก IT10 การวิเคราะห์พิกัดความเผื่ออย่างเป็นระบบ (worst-case หรือเชิงสถิติ) ในขั้นออกแบบช่วยรับประกันการทำงานของชุดประกอบโดยไม่กำหนดพิกัดความเผื่อชิ้นส่วนแน่นเกินจำเป็น

Formula: i = 0.45 × ∛D + 0.001 × D (μm, D หน่วย mm) IT5 = 7i, IT6 = 10i, IT7 = 16i, IT8 = 25i ขนาดสูงสุด = ขนาดระบุ + ค่าเบี่ยงเบนบน ขนาดต่ำสุด = ขนาดระบุ + ค่าเบี่ยงเบนล่าง

ตัวอย่างการคำนวณ

สำหรับรู Ø25 H7: D = 25 mm, i = 0.45 × ∛25 + 0.001 × 25 = 1.341 μm, IT7 = 16 × 1.341 ≈ 21 μm ค่าเบี่ยงเบนมูลฐาน H = 0 ดังนั้น: ค่าเบี่ยงเบนล่าง = 0, ค่าเบี่ยงเบนบน = +21 μm ขนาดรู: 25.000 ถึง 25.021 mm

เมื่อใดควรใช้เครื่องคำนวณนี้

• ออกแบบผิวสัมผัสเพลา-ตลับลูกปืนและต้องหามิติต่ำสุด/สูงสุดที่แน่นอนสำหรับงานสวมกึ่งอัด H7/k6
• ทบทวนรายงานการตรวจวัดของช่างกลึงและตรวจสอบว่ามิติที่วัดได้อยู่ในแถบพิกัดความเผื่อ ISO ที่กำหนดหรือไม่
• แปลงข้อกำหนดงานสวมจากขนาดระบุหนึ่งไปยังอีกขนาดหนึ่ง — ความกว้างของแถบพิกัดความเผื่อเปลี่ยนตามเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ
• สื่อสารกับซัพพลายเออร์ต่างประเทศที่ใช้รหัส ISO 286 เพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนใช้สับเปลี่ยนกันได้อย่างสม่ำเสมอ

ข้อผิดพลาดที่ควรหลีกเลี่ยง

• สับสนตัวอักษรเบี่ยงเบนตัวพิมพ์ใหญ่ (รู) กับตัวพิมพ์เล็ก (เพลา) — H7 คือพิกัดความเผื่อของรู ส่วน h7 คือพิกัดความเผื่อของเพลา และให้มิติที่ต่างกันมาก
• เข้าใจว่าเกรด IT เดียวกันให้ความกว้างพิกัดความเผื่อเท่ากันทุกขนาด — IT7 คือ 21 μm ที่ Ø25 แต่เป็น 52 μm ที่ Ø120
• กำหนดพิกัดความเผื่อแน่นกว่าที่จำเป็น — IT7 มีต้นทุนการผลิตสูงกว่า IT11 ประมาณ 3 เท่า ควรเลือกพิกัดความเผื่อที่หลวมที่สุดที่ยังตอบโจทย์การใช้งานเสมอ
• ลืมว่าค่าเบี่ยงเบนมีหน่วยเป็นไมโครเมตร (μm) ไม่ใช่มิลลิเมตร — ความผิดพลาดในการคัดลอกที่พบบ่อยซึ่งทำให้ชิ้นงานหลุดพิกัด 1000 เท่า

วิธีตีความผลลัพธ์

• ค่าเบี่ยงเบนเป็นบวกของเพลาหมายความว่าเพลาโตกว่าขนาดระบุ — จะทำให้งานสวมแน่นขึ้น (อัดมากขึ้น)
• รูพิกัด H มีค่าเบี่ยงเบนล่างเป็นศูนย์เสมอ — แถบพิกัดความเผื่อยื่นขึ้นเหนือขนาดระบุเท่านั้น
• ถ้าขนาดสูงสุดของเพลาเกินขนาดต่ำสุดของรู แสดงว่ามีการอัดเกิดขึ้นอย่างน้อยในบางส่วนของช่วงพิกัดความเผื่อ (งานสวมกึ่งอัดหรืออัด)
• ความกว้างของแถบพิกัดความเผื่อ (ค่าเบี่ยงเบนบนลบล่าง) บ่งบอกความยากในการผลิต — แถบกว้างกว่าผลิตได้ถูกกว่า

มาตรฐานและเอกสารอ้างอิง

• ISO 286-1:2010 — ข้อกำหนดผลิตภัณฑ์เชิงเรขาคณิต — ระบบรหัส ISO สำหรับพิกัดความเผื่อขนาดเชิงเส้น — ส่วนที่ 1: พื้นฐานของพิกัดความเผื่อ ค่าเบี่ยงเบน และงานสวม
• ISO 286-2:2010 — ส่วนที่ 2: ตารางชั้นพิกัดความเผื่อมาตรฐานและค่าเบี่ยงเบนจำกัดสำหรับรูและเพลา
• ASME B4.2 — พิกัดขนาดและงานสวมเมตริกที่แนะนำ (ฉบับรับมาใช้ของสหรัฐฯ จาก ISO 286)
• ISO 1829 — การคัดเลือกโซนพิกัดความเผื่อสำหรับการใช้งานทั่วไป

H7 — ค่าเบี่ยงเบนจำกัดตามขนาดระบุ

ทุกช่วงขนาดระบุที่ ISO 286 ครอบคลุม คำนวณโดยเครื่องมือนี้สำหรับชั้นพิกัดที่แสดง ค่าเบี่ยงเบนมีหน่วยเป็นไมโครเมตร

คำถามที่พบบ่อย

งานสวม (fit) ที่ใช้กันมากที่สุดในวิศวกรรมเครื่องกลคือแบบใด?

H7/h6 (งานสวมเลื่อน) เป็นงานสวมที่ใช้ได้ทั่วไปที่สุดสำหรับการกำหนดตำแหน่งชิ้นส่วนที่ต้องเลื่อนหรือประกอบด้วยมือ H7/f6 ให้งานสวมคลอนแบบหมุนอิสระสำหรับแบริ่ง H7/p6 ให้งานสวมอัดปานกลางสำหรับการประกอบถาวร ทั้งสามแบบนี้ครอบคลุมความต้องการงานสวมทางวิศวกรรมทั่วไปประมาณ 80%

ระบบรูหลัก (hole basis) กับระบบเพลาหลัก (shaft basis) ต่างกันอย่างไร?

ในระบบรูหลัก (พบมากที่สุด) รูจะเป็น 'H' เสมอ และตัวอักษรของเพลาที่ต่างกันจะเป็นตัวกำหนดชนิดของงานสวม วิธีนี้ใช้งานได้จริงเพราะรีมเมอร์และบรอชมาตรฐานผลิตรูพิกัด H อยู่แล้ว ในระบบเพลาหลัก เพลาจะเป็น 'h' เสมอ และเปลี่ยนตัวอักษรของรูแทน ระบบเพลาหลักใช้เมื่อเพลาเดียวต้องประกบกับหลายชิ้นส่วน เช่น เพลาแบบขั้นที่มีงานสวมต่างกันตลอดความยาว