שרטוטים מכניים - טיב פני שטח

‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪//‬‬
‫‪ ‬‬
‫טיב פני שטח )‪(Finish Surface‬‬
‫‪ ‬‬
‫מתארת את אופן החספוס של פני השטח של חלק כלשהו‪.‬טיב פני שטח )‪(Finish Surface‬‬
‫לכל חומר יש דרגת חספוס מסויימת‪ .‬ישנם חומרים שהם חלקים יותר וישנם חומרים מחוספסים יותר‪ .‬חספוס‬
‫‪ .‬טיב פני השטח הם רובוט או במכונה פני השטח של חומר משפיעים על האינטרקציה בין חלקים שונים ב‬
‫רמה שמגדירה מהי רמת החספוס של החומר )‪ (Roughness Surface‬ומהי התבנית של החספוס )‪.(Lay‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪1 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪By Emok [ GFDL or CC-BY-SA-3.0-2.5-2.0-1.0 ], via Wikimedia Commons‬‬
‫‪ ‬‬
‫שהשתמשו‬
‫והטכנולוגיה‬
‫החלק‬
‫עשוי‬
‫ממנו‬
‫החומר‬
‫פי‬
‫על‬
‫נקבע‬
‫חלק‬
‫של‬
‫השטח‬
‫פני‬
‫טיב‬
‫עיבוד‬
‫‪.‬‬
‫ב‪ ‬‬
‫חלק‪:‬‬
‫של‬
‫השטח‬
‫פני‬
‫טיב‬
‫את‬
‫הקובעים‬
‫הפרמטרים‬
‫שני‬
‫להבנת‬
‫פשוטה‬
‫דוגמה‬
‫‪1.‬‬
‫עדין‪.‬‬
‫זכוכית‬
‫שיוף‬
‫החלק‪.‬‬
‫נייר‬
‫באמצעות‬
‫של‬
‫השטח‬
‫שיוף‬
‫פני‬
‫מאשר‬
‫את‬
‫לעבד‬
‫יותר‬
‫גס‬
‫משתמשים‬
‫לחספוס‬
‫גורם‬
‫בה‬
‫הטכנולוגיה‬
‫פצירה‬
‫באמצעות‬
‫או‬
‫המכונה‬
‫סוג‬
‫החלקפי‬
‫על‬
‫נקבע‬
‫חספוס‬
‫‪2.‬‬
‫נייר‬
‫אותו‬
‫עם‬
‫באמצעות‬
‫היא‬
‫חלק‬
‫החספוס‬
‫משייפים‬
‫משייפים‬
‫של‬
‫כאשר‬
‫התבנית‬
‫כאשר‬
‫לדוגמה‪,‬‬
‫אך‬
‫זאת‪,‬‬
‫חספוס‬
‫העיבוד‪.‬‬
‫לעומת‬
‫אותו‬
‫קווים‪.‬‬
‫בטכנולוגיית‬
‫הוא‬
‫של‬
‫שנוצר‬
‫חספוס‬
‫השימוש‬
‫החספוס‬
‫תבנית‬
‫אופן‬
‫סיבוביות‪,‬‬
‫נוצרת‬
‫פי‬
‫על‬
‫קוויות‬
‫בתנועות‬
‫מושפעת‬
‫בתנועות‬
‫זכוכית‬
‫החספוס‬
‫זכוכית‬
‫תבנית‬
‫מעגלית‪ .‬‬
‫בעת‬
‫רובוט‬
‫של‬
‫תכנון‬
‫החספוס‪.‬‬
‫לתבנית‬
‫וגם‬
‫שלהם‬
‫חשוב‬
‫הסביבה‬
‫החספוס‬
‫עם‬
‫לרמת‬
‫או‬
‫השני‬
‫גם‬
‫–‬
‫עם‬
‫החלקים‬
‫אחד‬
‫במגע‬
‫של‬
‫השטח‬
‫שבאים‬
‫פני‬
‫מכניים‬
‫לטיב‬
‫חלקים‬
‫לב‬
‫לשים‬
‫בעל‬
‫מכונה‬
‫או‬
‫בתוך‬
‫ציר‬
‫)לדוגמה‪,‬‬
‫לשני‬
‫יחסית‬
‫אחד‬
‫נעים‬
‫חלקים‬
‫כאשר‬
‫מיסב‬
‫מהחיכוך(‪.‬‬
‫כתוצאה‬
‫חום‬
‫אנרגיית‬
‫של‬
‫והיווצרות‬
‫יותר‬
‫גבוהים‬
‫)מומנטים‬
‫ועלול‬
‫לסיבוב‬
‫מפריע‬
‫התנגדות‬
‫גורם‬
‫להוות‬
‫לייצר‬
‫יכול‬
‫חספוס‬
‫נייר (‬
‫לדוגמה‪,‬‬
‫על‬
‫חיכוך(‪.‬‬
‫גלגל‬
‫רצועת‬
‫המכונה‪.‬‬
‫לסובב‬
‫בסיס‬
‫רוצים‬
‫של‬
‫שונות‬
‫כאשר‬
‫פעולות‬
‫)לדוגמה‪,‬‬
‫לצורך‬
‫יותר‬
‫החלק‬
‫גדול‬
‫של‬
‫חיכוך‬
‫התבנית‬
‫כוח‬
‫ליצור‬
‫ואת‬
‫מנת‬
‫החספוס‬
‫על‬
‫מחוספס‬
‫את‬
‫לנצל‬
‫חלק‬
‫ניתן‬
‫לייצר‬
‫זאת‪,‬‬
‫נעדיף‬
‫לעומת‬
‫שטח‪ ‬‬
‫החלק‪.‬‬
‫פני‬
‫מחיר‬
‫טיב‬
‫גם‬
‫עם‬
‫גדל‬
‫חלק‬
‫כך‬
‫לייצור‬
‫עולה‬
‫שהדרישה‬
‫יותר‬
‫טובים‬
‫ככל‬
‫מחיר‪.‬‬
‫הוא‬
‫השטח‬
‫פני‬
‫טיב‬
‫בנשוא‬
‫מאוד‬
‫חשוב‬
‫נוסף‬
‫שיקול‬
‫חספוס פני שטח )‪(Roughness Surface‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫חספוס פני השטח הוא נתון שמציין את מידת הסטיות של פני השטח מהגובה הממוצע‪ .‬נתון זה נמדד‬
‫במיקרונים )‪(10-6‬של מטר או אינצ'‪.‬‬
‫‪ ‬‬
‫אם נסתכל על פני השטח של החומר התמונה הבאה ונגדיל אותו באמצעות מיקרוסקופ ניתן לראות את‬
‫התמונה הבאה‪:‬‬
‫‪2 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫תקן ‪ 1302 ISO‬מחלק את החספוס ל‪ 12-‬רמות )‪:(Grades Roughness‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪N10‬‬
‫‪3 / 16‬‬
‫‪N11‬‬
‫‪Roughness Grade Number‬‬
‫‪N12‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪12.5‬‬
‫‪500‬‬
‫‪μm‬‬
‫‪25‬‬
‫‪50‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪μin‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫שימוש בטכנולוגיות עיבוד של חומרים משפיעה על החספוס של חלקים מכאניים‪ .‬הטבלה הבאה מציגה‬
‫רשימה של טכנולוגיות ייצור ועיבוד ואת רמת החספוס שניתן להשיג באמצעות שימוש בטכנולוגיות אלה‪:‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪Manufacturing Process‬‬
‫‪Roughness Grade Number‬‬
‫‪μm‬‬
‫‪4 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪μin‬‬
‫‪N12‬‬
‫‪50‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪N11‬‬
‫‪25‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪N10‬‬
‫‪12.5‬‬
‫‪500‬‬
‫‪N9‬‬
‫‪6.3‬‬
‫‪5 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪250‬‬
‫‪N8‬‬
‫‪3.2‬‬
‫‪125‬‬
‫‪N7‬‬
‫‪1.6‬‬
‫‪63‬‬
‫‪N6‬‬
‫‪0.8‬‬
‫‪32‬‬
‫‪N5‬‬
‫‪0.4‬‬
‫‪6 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪16‬‬
‫‪N4‬‬
‫‪0.2‬‬
‫‪8‬‬
‫‪N3‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪4‬‬
‫‪N2‬‬
‫‪0.25‬‬
‫‪2‬‬
‫‪N1‬‬
‫‪0.025‬‬
‫‪7 / 16‬‬
‫ טיב פני שטח‬- ‫שרטוטים מכניים‬
1
Metal Casting
Sawing
Planning, Shaping
Drilling
Milling
Boring,
Turning
Broaching
Reaming
Abrasive
Grinding
Barrel Finishing
Honing
Electro-polishing
Electrolytic
Grinding
Polishing
Lapping
Superfinishing
Casting
Sand Casting
Perm Mold Casting
Investment Casting
Die Casting
Forming
Hot Rolling
Forging
Extruding
Cold Rolling, Drawing
Roller Burnishing
Other
Flame Cutting
Chemical Milling
Electro Beam Cutting
Laser Cuttingx
Electro-discharge Milling
‫איכות טובה יותר‬
‫איכות ממוצעת נפוצה‬
‫איכות ירודה‬
8 / 16
‫ טיב פני שטח‬- ‫שרטוטים מכניים‬
//
:‫טיפים לבחירת טיב פני שטח ניתן למצוא בטבלה הבאה‬
Surface Roughness Levelμm (μin)
N1
0.025 (1)
Anvils
Mirrors
Gages
N2
0.25 (2)
Comparator Anvils
N3
0.1 (4)
Calipers Faces
Wrist Pins
Hydraulic Piston Rods
Precision tools
Honed Roller & Ball Bearing
N4
0.2 (8)
Valve Stems
Cam Faces
Hydraulic Cylinder Bores
N5
0.4 (16)
Cylinder Bores
Spline Shafts
Motor Shaft Bearing
N6
0.8 (32)
Broached Holes
Precision Parts
Gear Teeth
Application
Micrometer
Shop Gage Face
Vernies
Crankshaft Journals
Piston Outside Diameters
Brake Drums
9 / 16
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪Gear Locating Faces‬‬
‫‪Mating Surfaces‬‬
‫‪Clearance Surfaces‬‬
‫‪Ground Ball & Roller Bearing‬‬
‫‪N7‬‬
‫)‪1.6 (63‬‬
‫‪Gear Shafts & Bores‬‬
‫‪Cylinder Head Faces‬‬
‫‪Piston Crowns‬‬
‫‪N8‬‬
‫)‪3.2 (125‬‬
‫‪No Motion‬‬
‫‪N9‬‬
‫)‪6.3 (250‬‬
‫‪Rough Machine Parts‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫תבנית חספוס פני שטח )‪(Lay Roughness Surface‬‬
‫‪ ‬‬
‫כאשר כלי עיבוד בא במגע עם חומר או משאיר על פני השטח סימנים‪ .‬שיטת העבודה והכלי בו משתמשים‬
‫משפיע על התבנית של הסימנים‪ .‬הסימנים יכולים להיות קויים או סיבוביים או בתפזורת‪.‬‬
‫‪ ‬‬
‫קיימים שישה סוגים מקובלים של תבניות חספוס של פני השטח‪:‬‬
‫אופקי )‪ – (Horizontal‬תבנית אופקית מתארת חספוס בצורת פסים שמקביל לציר ה‪ X-‬של החלק‪1. .‬‬
‫‪10 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫אנכי )‪ – (Vertical‬תבנית אנכית מתארת חספוס בצורת פסים‪/‬חריצים שמקבילים לציר ה‪ Y-‬של ‪2.‬‬
‫החלק‪.‬‬
‫רדיאלי )‪ – (Radial‬תבנית רדיאלית מתארת חספוס בצורת פסים שמתכנסים מבחוץ כלפי פנים ‪3.‬‬
‫ומתאחדים בנקודה מסוימת אחת‪.‬‬
‫שתי וערב )‪ – (Hatched-Cross‬תבנית שתי וערב מתארת חספוס בצורת פסים נחתכים‪4. .‬‬
‫סיבובי )‪ – (Circular‬תבנית סיבובית מתארת חספוס בצורת מעגלים ‪5.‬‬
‫איזוטרופי )‪ – (Isotropic‬תבנית איזוטרופית מתארת חספוס ללא חוקיות מסוימת‪ .‬החספוס הוא ‪6.‬‬
‫רנדומאלי לחלוטין אך שומר על ממוצע חספוס אחיד בכל המשטח‪.‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪By Emok [ GFDL or CC-BY-3.0 ], via Wikimedia Commons‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫או המכונה אך ישנם פעולות המכניות של הרובוט ישנם יישומים בהם לתבנית החספוס אין השפעה על ה‬
‫יישומים בה התבנית משפיעה על הפעולה‪ .‬דוגמה ליישום בו ישנה חשיבות היא אטמים בוכנה‪ .‬מטרת‬
‫האטמים למנוע נזילה מתוך הבוכנה כלפי חוץ‪ .‬אם מייצרים את הבוכנה באופן כזה שתבנית החספוס היא‬
‫מקבילה לתנועת הבוכנה )כלומר‪ ,‬החריצים המיקרוסקופיים בפני השטח מופנים כלפי פנים הבוכנה( אז‬
‫הסיכוי שהנוזל‪/‬הגז שבתוך הבוכנה יזלגו החוצה גדול בהרבה לעומת בוכנה שיוצרה כך שחספוס פני השטח‬
‫‪11 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫יהיה אנכי לציר הבוכנה )כלומר‪ ,‬החריצים המיקרוסקופיים בפני השטח הם אנכיים לבוכנה(‪.‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫סימון טיב פני שטח בשרטוטים )‪(Symbols Drawing Finish Surface‬‬
‫‪ ‬‬
‫הנדסיים יש לשים דגש גם לסימון טיב פני השטח בעת הצורך‪ .‬הסיבה היא שסימון כזה שרטוטים מכנים ב‬
‫מגדיר ליצרן החלק שהוא מחויב לייצר את החלק בשיטה מסוימת על מנת להשיג רמת חספוס מסוימת‪.‬‬
‫בדרך כלל‪ ,‬חלק שמיוצר עם הגדרה לטיב פני שטח יעבור בסיום הייצור בדיקת איכות שתבדוק שאכן‬
‫החספוס שנוצר הוא החספוס שהוגדר בשרטוט‪.‬‬
‫כל התהליך הזה מאריך את זמן ייצור החלק ומייקר את התהליך‪.‬‬
‫‪ ‬‬
‫לכן‪ ,‬לא נהוג להגדיר לכל משטח בחלק טיב פני שטח‪ .‬נהוג להגדיר הגדרה כללית לטיב פני שטח בחלק‬
‫הכללי של השרטוט ורק עבור משטחים מסוימים שיש להם חשיבות גדולה מבחינת טיב פני השטח – שם‬
‫מציינים על ידי סימון מיוחד )כמו בסימון טולרנסים ואפיצויות(‪.‬‬
‫‪ ‬‬
‫סימון טיב פני השטח מתבצע באופן הבא‪:‬‬
‫‪12 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪ ‬‬
‫* החלק המחוספס הוא גוף החלק במבט‬
‫‪ ‬‬
‫השטח לפני שקשורים פרמטרים – ‪A‬‬
‫מכיל פרמטרים שונים הקשורים לאופן ייצור החלק ומאפיינים של החספוס וטיב פני השטח‪ .‬כאן יגיע ערך‬
‫החספוס הרצוי ‪ N12-N1‬או ביחידות מיקרומטרים או מיקרואינצ'ים‪.‬‬
‫‪ ‬‬
‫השטח לפני שקשורים משניים פרמטרים – ‪B‬‬
‫כמו ‪.A‬‬
‫‪ ‬‬
‫הייצור שיטת – ‪C‬‬
‫שיטת הייצור היא הסבר באיזו טכנולוגיה יש לייצר את המשטח הזה‪ Milling .‬לכרסום‪ Turning ,‬לחריטה‪,‬‬
‫‪.‬ועוד ‪EDM‬‬
‫‪13 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪ ‬‬
‫חספוס תבנית ‪D -‬‬
‫מגדיר את תבנית החספוס הנדרשת‪ :‬אופקית =‪ ,‬אנכית ┴‪ ,‬רדיאלית ‪ ,R‬שתי וערב ‪ ,X‬סיבובית ‪ C‬או‬
‫איזוטרופית ‪.M‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫להסרה מינימאלית חומר כמות – ‪E‬‬
‫כמה חומר ניתן להסיר מהחלק בעת העיבוד שלו‪.‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪14 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫מספר דוגמאות לסימון טיב פני שטח בשרטוטים מכניים‪:‬‬
‫‪ ‬‬
‫הסבר הסימון‬
‫סימון טיב פני שטח‬
‫אין להסיר חומר מהמשטח‪ .‬חספוס נדרש של ‪.0.5μm‬‬
‫כל המשטחים של החלק צריכים להיות מעובדים והדרישה היא לרמת חספוס של ‪.1.5μm‬‬
‫פני שטח באמצעות חריטה‪ .‬העיבוד מתייחס לכל פני השטח של החלק כולו ורמת החספוס הנדרשת היא ‪.3.1μm‬‬
‫נדרש עיבוד של פני השטח של המשטח‪ .‬ערך מקסימלי של חספוס הוא ‪ 0.1μm‬וערך מינימלי הוא‬
‫סימון דרישות שונות לטיב פני שטח של משטחים שונים בחלק אחד‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪15 / 16‬‬
‫שרטוטים מכניים ‪ -‬טיב פני שטח‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫נכתב ע"י ערן צנציפר )מנהל אתר ‪ (Design-Machines-and-Robot‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪16 / 16‬‬