[討論] 車床加工:偏擺度&真圓度案例

[choral (..)]

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!

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 42.72.65.104 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Mechanical/M.1626008278.A.AFD.html
推 TESA: 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
→ TESA: 就無法再找回原本的軸
推 TESA: 這兩個形狀公差應該都能在機上直接量測（不拆卸為前提）
推 tonn: 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   07/12 10:53
推 TESA: 樓上所言甚是 我都忘記加持受力會造成干擾                   07/12 18:44
→ tonn: 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
→ tonn: 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
→ tonn: 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
→ tonn: 但實際裝配NG,所以實務上容易變形的工件會做塞規/環規
→ tonn: 搭配量測數據,這樣品質才能稍微穩定
→ fjack: 可以不用夾持；用电磁盤；夾持会有变型問題；不然就用加寬
→ fjack: 軟爪；儘量做到軟爪全包覆工件外徑；包覆愈多；变型量愈低
→ fjack: 大部分狀況；真圓度不是問題；細長工件的偏擺才是問題
→ fjack: 用頂心也沒用，因為光用1根手指压工件都會偏擺

感謝各位板友提供的資訊!
所以一般加工的情境都把車床的主軸當作基準軸來看的樣子，
而且也能夠符合大部分工件的品質要求。
那如何能夠讓車床主軸和工件基準軸盡量重合就是學問惹。

另外是我突然想到一個情境，假設需要加工到一半換邊夾持，
那這樣要對心的難度就更高惹@@
像是這樣的工件:
https://imgur.com/a/FdNbJSd


推 HiJimmy: 如果像是輪子一樣的東西，中間用頂心雙邊夾，加上雷射
→ HiJimmy: 測距，控制頂心旋轉，這樣偏擺和真圓度會準嗎?
這樣雷射源聽起來跟千分錶的效果也差不多，我猜是能合乎一般加工的要求，
但對於很刁鑽的應用就不知道惹
※ 編輯: choral (114.137.32.6 臺灣), 07/17/2021 00:27:10
→ chinnez: 換邊如果是cnc的話根本不用對心 ，傳統車床就超麻煩
→ chinnez: 還要量表靠著 一邊轉一用黃銅棒慢慢敲
→ choral: 感覺我應該找台CNC車床玩玩
→ dhtsai: 不然就一體成形,最後用切斷車刀斷面,整個工件同軸
推 alevy: 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
→ alevy: 該點真圓度的數值了嗎？
推 khakibye: 簡單說，還挾持在機台上量測就是不會準
→ fjack: 你的圖真的要準的話 可以考慮使用雙頂心車床
→ fjack: 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
→ fjack: 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
→ fjack: 個0.001度 在前面100 MM長度 可能真圓度都是一樣 但是如果
→ fjack: 那場到300 mm 真圓度可能就偏2條了
→ fjack: CNC車床換邊夾持不是不用對心, 跟長度一樣, 直徑愈大,換邊
→ fjack: 夾持, 愈容易偏擺, 直徑30mm跟直徑300mm量是不同的
→ fjack: 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
→ fjack: 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
→ fjack: 可數位的, 會跟車車刀跑, 就是為了避免中間懸空, 被車刀往
→ fjack: 下壓, 造成變型
→ fjack: 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
→ fjack: 專門車小零件的, 加工的領域, 沒有人是全部都會的
→ fjack: 很多時候也無法克服達到理想值, 都只能儘量啦..
→ fjack: 說真的就算用雙頂心加研磨, 頂心一放掉,工作就偏擺了呀
→ fjack: https://www.youtube.com/watch?v=YIJmrmzeG4g
→ fjack: 就像上面這個影片, 你覺得會準嗎? 這就要看你的標準了
→ fjack: 不過說真的啦, 在很多領域, 加工準只是一個條件而己, 那畢
→ fjack: 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
→ fjack: 強度, 耐用性等等..不是只有做得準就好,這個才是決勝點
→ fjack: 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
→ fjack: 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
→ fjack: 不上是頂尖模具廠
→ fjack: 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
→ fjack: 水準有多高..只能說他很有錢, 加工能力不錯這樣...
→ choral: 感謝f大提供資訊！
→ skyflighter: 你的問題其實只要把車床檢驗的標準規範弄懂，就知道
→ skyflighter: 怎麼處理了
→ choral: 請問樓上所採用的標準規範名稱為何？
→ skyflighter: 網路上有，搜尋CNS或是JIS規範就有了唷！之前從事機
→ skyflighter: 械業很多資料都是網路上找的再配合實務比較容易瞭解
→ choral: 感謝！