دو استوانه نشان داده شده در تصویر را در نظر بگیرید. از نظر ظاهری، کدام یک به استوانه ایده آل نزدیک تر است؟ در قطعات واقعی، سطح هیچ استوانه ای کاملا ایده آل نیست و ممکن است در طول یا محیط آن، انحراف هایی از شکل هندسی مورد نظر وجود داشته باشد. اما چطور می توان تشخیص داد که سطح یک قطعه به اندازه کافی استوانه ای است و انحراف آن در محدوده مجاز قرار دارد؟
تلرانس استوانه ای (Cylindricity) در سیستم تلرانس گذاری هندسی یا GD&T برای کنترل فرم کلی یک سطح استوانه ای به کار می رود. این تلرانس مشخص می کند که سطح واقعی قطعه تا چه اندازه مجاز است از شکل استوانه ایده آل انحراف داشته باشد.
کنترل استوانه ای
استوانه ای بودن یکی از تلرانس های فرم است. این تلرانس، شکل کل سطح استوانه ای را در سه بعد کنترل می کند؛ یعنی هم تغییرات فرم در مقاطع مختلف و هم تغییرات در امتداد طول استوانه در ارزیابی آن اهمیت دارند.
برای مثال، ممکن است مقطع یک شفت در چند نقطه به شکل دایره ای نزدیک باشد، اما قطر آن در طول قطعه تغییر کند یا محور سطح در امتداد طول انحراف داشته باشد. در چنین شرایطی، کنترل گردی یک مقطع به تنهایی برای ارزیابی فرم کلی استوانه کافی نیست.
تلرانس استوانه ای کمک می کند تا مشخص شود سطح قطعه تا چه اندازه به یک استوانه ایده آل نزدیک است. این موضوع در قطعاتی مانند شفت ها، بوش ها، پین های دقیق و سطوح استوانه ای مورد استفاده در مجموعه های مکانیکی اهمیت دارد.
ناحیه تلرانس استوانه ای
ناحیه تلرانس استوانه ای از فضای بین دو استوانه هم محور تشکیل می شود. اختلاف شعاعی این دو استوانه برابر مقدار تلرانس مشخص شده در نقشه است و تمام سطح استوانه ای تحت کنترل باید درون این ناحیه قرار بگیرد.
نکته مهم: مقدار تلرانس، اختلاف شعاعی بین دو مرز ناحیه تلرانس است؛ بنابراین نباید آن را با اختلاف قطر دو استوانه اشتباه گرفت. اختلاف قطر این دو مرز، دو برابر مقدار تلرانس خواهد بود.
فریم کنترل مشخصه
برای اعمال تلرانس استوانه ای در نقشه فنی، از فریم کنترل مشخصه (Feature Control Frame) استفاده می شود. این فریم شامل نماد استوانه ای بودن و مقدار تلرانس است.
تلرانس استوانه ای یک تلرانس فرم است و برای تعریف آن به مبنا نیاز نیست. به همین دلیل، فریم کنترل این تلرانس برخلاف تلرانس هایی مانند توازی یا تعامد، به شناسه مبنا وابسته نیست.
محل قرارگیری فریم کنترل
فریم کنترل باید به ویژگی سطح استوانه ای مورد نظر متصل شود تا مشخص باشد کدام سطح تحت کنترل است. در نقشه های فنی، محل اتصال فریم و خطوط راهنما باید با قواعد نقشه کشی هندسی سازگار باشند.
در مثال زیر، تلرانس استوانه ای به سطح استوانه ای مشخص شده اعمال می شود. بنابراین الزام کنترل به کل سطح مورد نظر مربوط است، نه فقط یک مقطع یا یک خط روی سطح.
کاربرد تلرانس استوانه ای
تلرانس استوانه ای در قطعاتی کاربرد دارد که فرم کلی سطح استوانه ای آنها بر عملکرد، مونتاژ یا کیفیت تماس تاثیر می گذارد.
برای مثال، در یک شفت که درون بوش یا یاتاقان قرار می گیرد، انحراف فرم سطح می تواند باعث تغییر لقی، تماس نامناسب یا افزایش ارتعاش شود. در یک بوش دقیق نیز انحراف فرم سطح داخلی ممکن است بر نحوه قرارگیری شفت و توزیع تماس اثر بگذارد.
این تلرانس همچنین در قطعاتی کاربرد دارد که در آنها کنترل همزمان فرم مقاطع مختلف و فرم طولی سطح اهمیت دارد. با این حال، انتخاب تلرانس باید بر اساس نیاز عملکردی قطعه انجام شود؛ تعیین تلرانس بسیار محدودتر از نیاز واقعی می تواند هزینه ماشینکاری و بازرسی را افزایش دهد.
اندازه گیری تلرانس استوانه ای
اندازه گیری استوانه ای بودن به این دلیل که باید فرم کل سطح در طول و محیط قطعه بررسی شود، از اندازه گیری قطر در یک مقطع پیچیده تر است. برای اندازه گیری این تلرانس، روش ساده آن به شرح زیر است:
- قطعه روی یک قطعه قابل چرخش قرار می گیرد
- یک وسیله اندازه گیری، قطعه را در ناحیه ای که قرار است اندازه گیری شود لمس می کند.
- هنگامی که قطعه شروع به چرخش می کند، وسیله اندازه گیری باید به سمت بالا و پایین حرکت کند تا پروفیل استوانه کامل پوشش داده شود.
- داده ای که خوانده می شود بسته به وسیله اندازه گیری ممکن است به صورت یک گراف استخراج شود یا با الگوریتم کامپیوتری خوانده شود یا تنها بتوان آن را با چشم مشاهده کرد.
- سختی که هنگام کنترل تلرانس استوانه ای حاصل می شود ناشی از پیدا کردن و ثابت کردن محور قطعه می باشد.
تفاوت تلرانس استوانه ای، گردی و راستی
تلرانس استوانه ای، گردی و راستی هر سه برای کنترل فرم استفاده می شوند، اما هر کدام ویژگی متفاوتی را ارزیابی می کنند.
- تلرانس گردی (Circularity): فرم یک مقطع دایره ای را کنترل می کند. در این حالت، مقطع باید بین دو دایره هم مرکز قرار بگیرد.
- تلرانس راستی (Straightness): راست بودن یک خط یا ویژگی خطی را کنترل می کند. بسته به نوع اعمال تلرانس، این کنترل می تواند برای یک خط روی سطح یا محور استخراج شده از یک ویژگی انجام شود.
- تلرانس استوانه ای (Cylindricity): فرم کل سطح استوانه ای را در سه بعد کنترل می کند و به یک مقطع خاص محدود نیست.
بنابراین ممکن است مقاطع مختلف یک شفت از نظر گردی قابل قبول باشند، اما فرم کلی سطح در طول شفت الزامات استوانه ای بودن را برآورده نکند. به همین ترتیب، کنترل راستی یک خط روی سطح نیز به تنهایی تضمین نمی کند که کل سطح استوانه ای در محدوده تلرانس قرار گرفته باشد.
برای آشنایی بیشتر با این کنترل ها، مقاله های تلرانس گردی یا دایره ای، تلرانس راستی محور و تلرانس راستی سطح استوانه ای را مطالعه کنید.
[…] تلرانس استوانه ای:کل سطح استوانه باید بین دو استوانه ایده‌آل هم‌محور قرار بگیرد. […]