[討論] 車床加工:偏擺度&真圓度案例

作者: choral   2021-07-11 20:57:55
最近有一位板友問我關於偏擺度和真圓度推論的問題,
該板友做車床加工相關。
我覺得這個情況應該不少做車床加工的人都會遇到,
所以就把自己的見解PO出來跟大家討論,
這個問題我自己也不太確定自己的推估正不正確,
如有錯誤還請不吝指正。
該問題敘述如下:
=========================敘述開始=========================
該板友加工一個柱狀/軸對稱工件,
他想用千分錶錶數據(偏擺度)來推算出大概的真圓度,
例如說,錶頭置於工件上,
手動旋轉主軸一圈,
此時發現千分錶的跳動範圍在2u內,可否利用這個2u的偏擺度回推工件真圓度?
另一個情境:
改用刀塔移動z軸在該工件上拖錶一小段距離,
可以得到這個類似平直度的數值(引述該板友的原文,而這個叫做全偏擺 total runout)
能否將這兩個數值(偏擺度、全偏擺)透過推算,
去知道大概圓筒度(圓柱度)在哪個範圍嗎?
=========================敘述結束=========================
會有這個問題,主要是該板友的客戶量出該工件的真圓度和圓柱度,
但該板友廠內沒有量測圓柱度和真圓度的儀器/器材,
因此想藉由偏擺和全偏擺的數值來推測真圓度和圓柱度的範圍。
我的見解如下:
先說結論,想用偏擺度去推測真圓度範圍在工程上可行不高。
首先,真圓度的定義是擷取一個工件的2D輪廓,和標準圓相比的輪廓差異的最大值。
真圓度沒有需要對應的基準軸或特徵,單純就是看這個2D輪廓而已,
偏擺度的定義則是以一個軸當基準,去量測一個特徵跟該基準軸的上下差異量總和,
最常見的方法就是工件夾在車床上,用車床主軸當基準軸,千分錶頭靠在工件表面,
旋轉工件一圈得到千分錶的跳動變化量。
一般的工程圖上都會註明要以誰當基準軸來量測某個特徵的偏擺度,如下圖。
https://imgur.com/a/MftmLEv
真圓度通常是獨立存在的
https://imgur.com/a/gOI7OlW
如果今天偏擺度要能夠當作真圓度用,至少得有一個條件得達成
1.基準軸的軸心跟真圓度的圓心得重合
很明顯,工程上基準軸軸心和真圓度圓心幾乎不可能重合,
所以我們無法用偏擺推測真圓度。
但該板友的問題是想用偏擺度推算真圓度的範圍:
這個的話,可行性不高,因為無法得知基準軸和真圓度的圓心距離多大,
有種極端情況是本身真圓度很好,但和基準軸的同心度很差,
這種情況下做出來的偏擺本身無法去推算真圓度範圍,因此沒有參考價值。
如果在一般的情況下,車床加工同心度在1~5條左右,
那偏擺度即使在真圓度很好(~um)的情況下,推算出來的範圍也是1~5條以上,
更不用說真圓度在幾條的狀況下了,大概推出來的範圍就超標了,
以我目前能想到的幾個狀況都很難滿足工程上的要求,
所以我認為可行性不高。
不過我不是車床加工專業的,應該有我沒想到的狀況,
就PO在這跟大家分享討論,
謝謝各位!
作者: TESA (TESA)   2021-07-12 01:07:00
如果版友是機上量測不拆卸 的確可以量測真圓度,但是拆卸後就無法再找回原本的軸這兩個形狀公差應該都能在機上直接量測(不拆卸為前提)
作者: tonn (金殺)   2021-07-12 10:53:00
主軸有軟爪夾持下量測的數據,跟拿下來量的數據差異會很大喔
作者: TESA (TESA)   2021-07-12 18:44:00
樓上所言甚是 我都忘記加持受力會造成干擾
作者: tonn (金殺)   2021-07-12 18:52:00
一般加工廠沒有特殊量儀的情況下,的確無法量測出真圓度土法煉鋼的方式就是以六分割的方式,量測六點看差異多少不過當工件被夾出一個完美的三角飯糰形狀,變成量測數據有進但實際裝配NG,所以實務上容易變形的工件會做塞規/環規搭配量測數據,這樣品質才能稍微穩定
作者: fjack (fjack)   2021-07-16 11:54:00
可以不用夾持;用电磁盤;夾持会有变型問題;不然就用加寬軟爪;儘量做到軟爪全包覆工件外徑;包覆愈多;变型量愈低大部分狀況;真圓度不是問題;細長工件的偏擺才是問題用頂心也沒用,因為光用1根手指压工件都會偏擺
作者: HiJimmy (å—¨ 吉米)   2021-07-16 17:43:00
如果像是輪子一樣的東西,中間用頂心雙邊夾,加上雷射測距,控制頂心旋轉,這樣偏擺和真圓度會準嗎?
作者: chinnez (稜靘)   2021-07-17 01:53:00
換邊如果是cnc的話根本不用對心 ,傳統車床就超麻煩還要量表靠著 一邊轉一用黃銅棒慢慢敲
作者: choral   2021-07-17 08:49:00
感覺我應該找台CNC車床玩玩
作者: dhtsai (tsai dzeng-han)   2021-07-18 11:53:00
不然就一體成形,最後用切斷車刀斷面,整個工件同軸
作者: alevy (smart life)   2021-07-18 13:41:00
所以在整個同軸的情況下,單點拖錶測偏擺的數值就可以當作該點真圓度的數值了嗎?
作者: khakibye (bridge)   2021-07-18 21:19:00
簡單說,還挾持在機台上量測就是不會準
作者: fjack (fjack)   2021-07-18 22:01:00
你的圖真的要準的話 可以考慮使用雙頂心車床但是你這個工件的比例來看, 換頭夾持應該是影響不大 最困難的都是又細又長的工件 你可以想像一條直線 如果只有偏擺個0.001度 在前面100 MM長度 可能真圓度都是一樣 但是如果那場到300 mm 真圓度可能就偏2條了CNC車床換邊夾持不是不用對心, 跟長度一樣, 直徑愈大,換邊夾持, 愈容易偏擺, 直徑30mm跟直徑300mm量是不同的另外就是車床切削本身就有一個下壓力道會造成偏擺, 所以你會看到車長工件, 會使用一個中心架扶住工件, 有些中心架是可數位的, 會跟車車刀跑, 就是為了避免中間懸空, 被車刀往下壓, 造成變型實務上要很多經驗,每家公司專精的項目不同, 也有專攻走心式專門車小零件的, 加工的領域, 沒有人是全部都會的很多時候也無法克服達到理想值, 都只能儘量啦..說真的就算用雙頂心加研磨, 頂心一放掉,工作就偏擺了呀https://www.youtube.com/watch?v=YIJmrmzeG4g就像上面這個影片, 你覺得會準嗎? 這就要看你的標準了不過說真的啦, 在很多領域, 加工準只是一個條件而己, 那畢竟只是眾多零件之一,例如模具, 各方面的設計都要考慮,不是強度, 耐用性等等..不是只有做得準就好,這個才是決勝點很多廠商都強調他們加工很準..如果他們單純只有做零件OEM加工那是不錯啦, 但他如果是模具廠,加工準只是條件之一, 談不上是頂尖模具廠有的說自己用德國cnc,加工有多準, 但那完全不表示他的模具水準有多高..只能說他很有錢, 加工能力不錯這樣...
作者: choral   2021-07-19 07:24:00
感謝f大提供資訊!
作者: skyflighter (山海蒸)   2021-08-14 01:08:00
你的問題其實只要把車床檢驗的標準規範弄懂,就知道怎麼處理了
作者: choral   2021-08-14 09:01:00
請問樓上所採用的標準規範名稱為何?
作者: skyflighter (山海蒸)   2021-08-14 23:37:00
網路上有,搜尋CNS或是JIS規範就有了唷!之前從事機械業很多資料都是網路上找的再配合實務比較容易瞭解
作者: choral   2021-08-15 11:40:00
感謝!

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