ISO 1328:2013 ความแม่นยำของเฟือง: การจำแนกประเภท การวัด และการควบคุมในสายการผลิต

สรุปประเด็นสำคัญ: ชั้นความแม่นยำของเฟืองเป็นตัวกำหนดว่าเฟืองจะทำงานเงียบเพียงใด รับน้ำหนักได้มากแค่ไหน และมีอายุการใช้งานนานเท่าใด ภายใต้มาตรฐาน ISO 1328-1:2013 ความแม่นยำแสดงออกผ่านกลุ่มค่าเบี่ยงเบนสามกลุ่ม — ระยะพิทช์ (Fp/fp) โปรไฟล์ (Fa/ff/fHα) และเฮลิกซ์ (Fβ/fβ/fHβ) — ซึ่งจัดเรียงเป็นเกรด 0–12 อย่างไรก็ตาม สิ่งที่สำคัญในสายการผลิตไม่ใช่ชิ้นส่วนที่ดีที่สุดเพียงชิ้นเดียว แต่เป็นความสามารถในการทำซ้ำของทั้งล็อตการผลิต ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) จึงเป็นรากฐานของการผลิตที่เชื่อถือได้

ระดับความแม่นยำในทางปฏิบัติ

ISO เกรด 0–2 ใช้สำหรับเครื่องมือวัดความแม่นยำ; เกรด 3–5 ครอบคลุมเกียร์บ็อกซ์ความเร็วสูงและชุดเฟืองอากาศยาน; เกรด 6–8 ครองงานเกียร์บ็อกซ์อุตสาหกรรม; เกรด 9–12 เหมาะกับระบบขับเคลื่อนความเร็วต่ำแบบหยาบ

ความสามารถในการผลิตเฟืองความแม่นยำของ PinyiGear ครอบคลุม ISO เกรด 5–8 ซึ่งครอบคลุมงานส่งกำลังอุตสาหกรรมส่วนใหญ่

การเปรียบเทียบระบบมาตรฐานสากล

มีสามระบบที่ใช้ทั่วโลก ISO 1328:2013 เป็นมาตรฐานอ้างอิงสากลและเทียบเท่ากับ GB/T 10095; DIN 3961–3967 เป็นระบบของเยอรมนี ซึ่งส่วนใหญ่สอดคล้องกับ ISO และเสริมด้วยมาตรฐานสไปน์ DIN 5480; AGMA 2015 เป็นระบบของอเมริกาเหนือ ใช้ระดับตัวอักษร A–D กำหนดตามการใช้งาน

• ระบบ ISO 1328:2013: สากล
  • การจัดเกรด: 0–12 (0 สูงสุด)
  • หมายเหตุ: ใช้กันอย่างแพร่หลาย; เทียบเท่ากับ GB/T 10095
• ระบบ DIN 3961–3967: เยอรมนี
  • การจัดเกรด: 1–12 (1 สูงสุด)
  • หมายเหตุ: ใกล้เคียงกับ ISO; เพิ่มมาตรฐานสไปน์ DIN 5480
• ระบบ AGMA 2015: อเมริกาเหนือ
  • การจัดเกรด: ตัวอักษร A–D
  • หมายเหตุ: ชั้นกำหนดโดยการใช้งาน (ความแม่นยำ, เชิงพาณิชย์, ฯลฯ)

การอ่านกลุ่มค่าเบี่ยงเบนสามกลุ่มของ ISO 1328-1:2013

ระยะพิทช์: Fp และ fp

Fp คือค่าเบี่ยงเบนระยะพิทช์สะสมรวม — ผลรวมเชิงพีชคณิตของค่าเบี่ยงเบนระยะพิทช์เดี่ยวทั้งหมด — และเป็นตัวกำหนดความแม่นยำในการเคลื่อนที่และข้อผิดพลาดในการแบ่งดัชนี fp คือค่าเบี่ยงเบนระยะพิทช์เดี่ยว ช่องว่างระหว่างระยะพิทช์จริงและตามทฤษฎีของฟันที่อยู่ติดกัน และเป็นตัวกำหนดความเรียบเนียน การสั่นสะเทือน และเสียงรบกวน

ในระบบขับเคลื่อนเซอร์โว fp ควรได้รับความสนใจมากกว่า Fp: การสั่นสะเทือนความถี่สูงที่พบในการใช้งานมักมีสาเหตุมาจาก fp ที่มีค่าสูงเกินไป ในขณะที่ Fp กำหนดข้อผิดพลาดเชิงมุมสะสมต่อการหมุนหนึ่งรอบ

โปรไฟล์: Fa, ff และ fHα

• สัญลักษณ์ Fa: ค่าเบี่ยงเบนโปรไฟล์รวม
  • ความหมาย: การกระจายของโปรไฟล์จริงที่เบี่ยงออกจากโปรไฟล์ออกแบบ
• สัญลักษณ์ ff: ค่าเบี่ยงเบนรูปแบบโปรไฟล์
  • ความหมาย: ความผันผวนที่เหลืออยู่เมื่อขจัดความแปรผันของความชันออกแล้ว
• สัญลักษณ์ fHα: ค่าเบี่ยงเบนความชันโปรไฟล์
  • ความหมาย: ข้อผิดพลาดมุมกดดันอย่างเป็นระบบ

การดัดแปลงโปรไฟล์กลายเป็นเรื่องปกติในการออกแบบสมัยใหม่ การผ่อนคลายระดับจุลภาคที่ปลายฟันและโคนฟัน โดยทั่วไป 10–40 µm เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเค้นสัมผัสที่ขอบ อย่างไรก็ตาม หากทำมากเกินไป การดัดแปลงจะลดอัตราส่วนการสัมผัสและความสามารถในการรับน้ำหนัก

เฮลิกซ์: Fβ, fβ และ fHβ

• สัญลักษณ์ Fβ: ค่าเบี่ยงเบนเฮลิกซ์รวม
  • ความหมาย: การกระจายของแนวฟันจริงที่เบี่ยงออกจากแนวฟันตามทฤษฎี
• สัญลักษณ์ fβ: ค่าเบี่ยงเบนรูปแบบเฮลิกซ์
  • ความหมาย: ความผันผวนที่เหลืออยู่เมื่อขจัดความชันออกแล้ว
• สัญลักษณ์ fHβ: ค่าเบี่ยงเบนความชันเฮลิกซ์
  • ความหมาย: ข้อผิดพลาดมุมแนวฟันอย่างเป็นระบบ

ตำแหน่งและขนาดของรูปแบบการสัมผัสขึ้นอยู่กับค่าเบี่ยงเบนเฮลิกซ์โดยตรง บนเฟือง helical Fβ ที่มีค่าสูงเกินไปทำให้เกิดการเยื้องศูนย์ ดังนั้นปลายด้านหนึ่งของหน้าฟันรับความเค้นสัมผัสมากกว่าที่ออกแบบไว้มาก และโอกาสที่จะเกิดความเสียหายก่อนเวลาอันควรก็สูงขึ้นมาก

วิธีการตรวจสอบ

• ประเภทการตรวจสอบ ด้านเดียว: วัดโปรไฟล์ ระยะพิทช์ และเฮลิกซ์ทีละรายการ
  • อุปกรณ์: ศูนย์วัดเฟือง (GMC)
  • ตัวชี้วัดที่ได้: Fa, Fp, Fβ แต่ละรายการ
• ประเภทการตรวจสอบ แบบผสม: ทดสอบการประกบกับเฟืองมาสเตอร์
  • อุปกรณ์: เครื่องทดสอบการหมุนเฟือง
  • ตัวชี้วัดที่ได้: ค่าเบี่ยงเบนเรเดียลผสม Fi"
• ประเภทการตรวจสอบ สแกนเต็มรูปแบบ: จับพื้นผิวฟันทั้งหมดในการตั้งค่าเดียว
  • อุปกรณ์: CNC GMC (Klingelnberg/Gleason/ ฯลฯ)
  • ตัวชี้วัดที่ได้: พารามิเตอร์ทั้งหมด

โรงงานของเราใช้การตรวจสอบพารามิเตอร์เต็มรูปแบบด้วย GMC พร้อมการสอบเทียบที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ ดังนั้นความแม่นยำสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ในระดับล็อตการผลิต

ค่าความคลาดเคลื่อนตามเกรด (m_n = 3–6 mm, d = 150–300 mm)

• ISO เกรด เกรด 5: 22
  • Fa (µm): 10
  • Fβ (µm): 10
  • การใช้งานทั่วไป: ระบบขับเคลื่อนความแม่นยำความเร็วสูง, อากาศยาน
• ISO เกรด เกรด 6: 32
  • Fa (µm): 14
  • Fβ (µm): 14
  • การใช้งานทั่วไป: เกียร์บ็อกซ์ความแม่นยำสูง, แกนสปินเดิลเครื่องมือกล
• ISO เกรด เกรด 7: 45
  • Fa (µm): 20
  • Fβ (µm): 20
  • การใช้งานทั่วไป: เกียร์บ็อกซ์อุตสาหกรรมมาตรฐาน
• ISO เกรด เกรด 8: 63
  • Fa (µm): 28
  • Fβ (µm): 28
  • การใช้งานทั่วไป: เครื่องจักรทั่วไป, อุปกรณ์การเกษตร

ตัวเลขข้างต้นนำมาจากตารางมาตรฐาน ISO 1328-1:2013 ความคลาดเคลื่อนจริงแปรผันตามเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมพิทช์ d และโมดูลปกติ m_n

แนวปฏิบัติในสายการผลิตและปัญหาที่พบบ่อย

อุณหภูมิในการวัด

การวัดเฟืองควรทำที่ 20°C ± 1°C เหล็กขยายตัวประมาณ 11.5×10⁻⁶/°C ดังนั้นเฟือง Ø200 mm ที่วัดที่อุณหภูมิเบี่ยงเบนไป 5°C จากค่าที่กำหนดจะเปลี่ยนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 11.5 µm — ซึ่งใกล้เคียงกับช่วงความคลาดเคลื่อน ISO เกรด 7 แล้ว

การเลือกดาตัม

• ดาตัมอิงรูใน ซึ่งเป็นตัวเลือกปกติ: ความกลมของรูไม่เกิน 1/3 ของความคลาดเคลื่อนความแม่นยำ
• ดาตัมอิงเพลา: ใช้สำหรับเฟืองเพลา
• พื้นผิวดาตัมเองต้องแน่นกว่าเกรดความคลาดเคลื่อนของเฟือง 1–2 เกรด มิฉะนั้นผลการวัดจะไม่น่าเชื่อถือ

SPC ในการผลิตเป็นล็อต

กฎการสุ่มตัวอย่างที่ใช้ได้คือตรวจสอบหนึ่งชิ้นต่อ 25–50 ชิ้น โดยพล็อต Fp/Fa/Fβ บนแผนภูมิควบคุม ข้อสังเกตจากสายการผลิต:

• การเปลี่ยนแปลงความถี่ในการแต่งล้อเจียรจะปรากฏบน Fa ก่อน
• ความแปรปรวนของคุณภาพการลับดอกกัดจะปรากฏบน fp และ Fβ ก่อน
• รูปแบบการบิดตัวจากการอบชุบต้องใช้ข้อมูลอย่างน้อย 10 ล็อตก่อนที่จะสร้างแบบจำลองที่ใช้งานได้

เอกสารอ้างอิง

• ISO 1328-1:2013 เฟืองทรงกระบอก — ระบบ ISO สำหรับการจำแนกความคลาดเคลื่อนของฟันเฟือง
• AGMA 2015-1-A01 ระบบการจำแนกความแม่นยำ — การวัดแบบสัมผัส
• DIN 3961-1978 ความคลาดเคลื่อนสำหรับฟันเฟืองทรงกระบอก