ブローチ加工された四角穴: 四角シャフトが詰まりを起こすのはなぜですか?

ブローチ加工された四角い穴は、シャフトが入らない瞬間まで、ドライブハブの最も簡単な特徴のように見えます。 ジョブ 260616007 は、バルブ駆動部品のメーカーから 2023 年 11 月に到着しました。その前のサプライヤーは、あるシフトでは木槌を使って手作業で組み立てられ、次のシフトでは重力によって一緒に落下する黒色の陽極酸化ハブを出荷していました。正方形は、穴の口では正しく測定され、遠端では正しく測定されず、平らな部品の共有上でした。回転して出てきたため、完璧にフィットした四角いシャフトがフランジの穴のパターンに対して間違って整列し、アセンブリが間違った位置に固定されました。

写真のハブは、その後の注文による製造部品です。AL6061-T6 ツイン フランジ ハブは、1 回のミルターン設定で旋削および仕上げが施されており、本体を貫通するブローチ加工された四角い穴、各フランジに 6 つの穴、遠端に保持溝、放射状の十字穴、黒色陽極酸化処理が施され、フランジ間の本体にレーザー マークが付いています。ブローチ加工された角穴は、部品が機能するかどうかを決定するフィーチャーであり、切断後に修正できないフィーチャーの 1 つです。

このハブは何をする必要があるのでしょうか?

4 つのジョブがあり、四角いボアがドライブを運ぶものです。

四角い穴がシャフトを取り込み、トルクを伝達します。キー付きの丸穴でも同じ役割を果たしますが、四角形の場合、シャフトを 4 つの位置でハブに割り出すことができ、キーもキー溝も個別のロック機能も必要ありません。

2 つのフランジでアセンブリの位置を決めます。両方のフランジ パターンには等しい間隔でインデックスが付けられており、各フランジの 6 つの穴は相手のボルト パターンと一致する必要があります。これは、2 つのパターンを 2 つの別個のセットアップからではなく 1 つのデータムからドリル加工する必要があることを意味します。

保持溝と半径方向の十字穴がアセンブリを保持します。溝にはハブがシャフトに沿って滑るのを止める止め輪があり、十字穴にはシャフトを軸方向にロックするピンが入っています。

アルマイト皮膜とレーザーマークがパーツのアイデンティティとなる仕上がりです。両方とも最後に適用されます。つまり、どちらも前の操作ですでに設定されている許容値を回避する必要があります。

なぜ角穴は丸穴よりも硬いのでしょうか?

丸穴は1か所で判定されますが、角穴は深さに沿って判定されます。

丸穴は、ある深さでピン ゲージまたはボア ゲージを使用して測定され、その深さが一致していれば、リーマまたはボーリング バーが一定の円筒を切断するため、穴の残りの部分のサイズもほぼ常に一致します。

四角い穴はブローチによって切断されます。ブローチとは、下穴に一度押したり引いたりする階段状の切歯の長い棒で、各歯がその前の歯よりも少しずつ深くなります。したがって、平面の幅は、ボアの深さ全体に沿って、歯ごとに段階的に決定されます。切削負荷がストロークに沿って変化する場合、または動作中に工具が摩耗する場合、内径は入口面と出口面でわずかに異なります。部品は口元ではチェックに合格しますが、遠端では不合格になります。これがまさにこの作業を引用するのを困難にしている症状です。

このため、この注文の検査では、面だけではなく、ボアの下の 3 つの深さで平面全体の幅が測定されます。フェースで均一で、出口で 0.02 mm 異なる正方形でもフェース チェックに合格し、シャフトに詰まります。

ブローチはクロックを決定するものでもあり、後でクロックを修正することはできません

フランジ穴パターンに対する平面の角度位置は、ブローチによって設定されます。ブローチがどのようなタイミングで進入しても、それが完成した部品の状態となります。これは、その後の操作では部品内の四角い穴を回転させることができないためです。

このようなハブの場合、結果は特殊です。四角いシャフトはボアに完全にフィットしますが、フランジ パターンに対して間違った角度で平面が存在するため、アセンブリはボルトで固定されますが、間違った回転位置に留まります。図面にクロック公差が記載されていない場合、製造工場はブローチがフランジ穴から導かれるのか、それとも機械加工された平面から導かれるのかを推測する必要があり、その推測により、寸法的には完璧でも機能的には間違ったバッチが製造されてしまいます。

修正は費用がかかるというよりも、手順に沿ったものになります。パイロット穴が開けられ、フランジ パターンが開けられたのと同じ基準からブローチが挿入されます。ガイド ブッシュにより、ブローチが開始時に回転するのを防ぎます。次に、クロックは目視ではなく、ゲージのフランジ穴と照合してチェックされます。

ブローチ付き正方形には常に角の半径があります

切削歯のコーナー半径は有限であるため、ブローチでは数学的に鋭い内部コーナーを切削することはできません。したがって、ブローチ加工された正方形の角には半径があり、嵌合する正方形のシャフトは一致するようにリリーフされなければなりません。そうでない場合、シャフトは二面幅で接触し、着座せずにコーナーアールに乗り、二面幅が適切であっても干渉しているように感じます。

図面には、ボア内で許容されるコーナー半径とシャフトにどのような逃げが設けられているかが記載されている必要があります。公差を測定した部品が組み立て時にどのように拒否されるかは、両方とも仮定に任せます。

ハブはどのように段階的に作られたのでしょうか?

ステップ 1 - プロファイル、ステップ、保持溝を 1 回のセットアップで回転させます

外側プロファイル、両方のフランジ面、段付きシャフト、および保持溝は、部品を主軸上に保持した状態で 1 回のセットアップで回転されます。 1 つのセットアップでは、2 つのフランジが相互およびボア軸に対して同心状に保たれます。これは、この図面の 0.02 mm フランジ同心度の呼び出しに依存します。

ステップ 2 - 同じクランプでフランジ穴パターンをフライス加工します。

各フランジの 6 つの穴は、旋削と同じクランプで 1 つのデータムから割り出されてフライス加工されるため、両方のパターンが軸と角度基準を共有します。 2 つのフランジを別々のセットアップでドリル加工すると、それぞれの穴が互いにではなく図面と一致するハブが作成されます。

ステップ 3 - ブローチが予想するサイズにパイロット穴をドリルで開けます。

パイロット穴は、ブローチが従うように設計されている直径にドリルで開けられます。オーバーサイズに切断すると、すべての歯の切断が意図したよりも軽くなり、ブローチが切断されずに移動し、結果として生じる穴が入口よりも出口で広くなります。小さめにカットすると歯に過負荷がかかり、出口面に大きなバリができやすくなります。

ステップ 4 - フランジ基準に基づいて正方形をブローチします。

ブローチは、その角度位置を保持するガイドを通って挿入され、平面が図面どおりのフランジ パターンに一致するように部品が配向されます。これは部品のクロックを永久に修正するステップであるため、オペレータが完成した部品ではなくセットアップをチェックするステップです。

ステップ 5 - 出口エッジのバリを取り、コーナーの半径を保持します。

ブローチ加工では最後の歯の前方にバリが押し出され、そのバリが出口面に集まります。出口エッジは、図面に必要な面取りを壊すことなくバリ取りされ、ボア内のコーナー半径が相手シャフトのリリーフ半径と比較してチェックされます。

ステップ 6 - 均一な皮膜に黒色陽極酸化処理を施す

ハブはブラックアルマイト処理されています。フィルムはアルミニウム表面からだけでなくアルミニウム表面にも成長するため、ボアとフランジ穴の両方がわずかに締まり、陽極酸化処理ラインはどの寸法がフィットに重要で、どの寸法が保護されるかがわかります。陽極酸化前には適合し、その後は適合しない部品は、通常、機械ではなくここで問題が発生しています。

ステップ 7 - 同じデータムからレーザーマークを付ける

識別マークは、正方形とフランジのパターンを設定するのと同じ基準を参照して、フランジ間のボディに適用されるため、マークはすべての部品の平面に対して同じ位置に配置されます。黒色の陽極酸化処理された表面では、マークのコントラストによってマークが読み取れるため、マークは陽極酸化処理前のサンプルではなく完成品で確認されます。

ステップ 8 - 正方形をその深さに沿って検査し、フランジ穴に対するクロックを検査します。

最終検査では、3 つの深さでの平坦部の幅、フランジ穴パターンに対する平坦部の位置合わせ、フランジの同心度、溝の位置、フィルムおよびマークが検査されます。表面の四角のみをチェックすることは、不良品を工場から出してしまう唯一の検査習慣です。

1,600 個の実行結果は何を測定したのでしょうか?

22 日間で 1,600 個のハブが出荷されましたが、顧客は組み立て時に手動で取り付けたり、ラインでのクロック エラーが発生しなかったと報告しました。

弊社独自の試行で発見した不具合

50個の試運転は検査台では合格、ゲージでは不合格となり、原因は弊社の下穴でした。

すべての試用部品は、入口面の二面幅バンドの内側で測定されました。同じ部品の出射面を測定したところ、幅は 0.02 mm で、出射端には大きなバリが発生していました。ブローチの設計寸法より0.04mm大きい下穴を開けたのは、下穴を少し大きくした方が切削負荷が軽減され、ブローチの寿命が延びると考えたからです。逆のことが起こりました。除去する材料が少なくなったため、歯の切断は軽くなり、ブローチは切断によってガイドされるのではなくボア内で自由に移動し、最後の歯が出口端でボアを開きました。

本番環境では 3 つの変更が加えられました。パイロット穴の直径はブローチの要件に合わせて固定され、すべてのバッチの最初の部分でチェックされました。ブローチが固定された角度位置で開始できるように、ガイド ブッシュが追加されました。また、二面幅を 100 個ごとに 3 つの深さで測定しました。これは、1 回の測定で試作品のドリフトを捉えることができるかどうかを確認するためです。

試作と実稼働の間に、ボア全体のテーパーがなくなり、出口バリはバリ取りの問題ではなくなりました。

内部の正方形をカットする 3 つの方法の比較

実際的なルールは、形状が繰り返されるとブローチ加工が単価で勝ち、形状がまだ変化している場合はフライス加工が勝ち、コーナー半径または材料が他の 2 つを排除した場合は EDM が勝ちです。この部分では、すべてのピースで正方形が繰り返されるため、ブローチは最初の注文で元が取れました。

よくある質問

ブローチ加工された角穴の一方の端がきつく、もう一方の端が緩いのはなぜですか?

ブローチは穴の深さに沿って歯ごとに段階的に切削するためです。切削負荷がストロークに沿って変化する場合、または動作中に工具が摩耗する場合、またはパイロット穴がブローチが追従するように設計されたサイズでない場合、入口面と出口面の間で平坦度が数百分の数ミリメートル異なることになります。穴の口のチェックでは確認できないため、平面の幅をいくつかの深さで測定する必要があります。

角穴をブローチ加工の代わりにフライス加工できますか?

はい、プロトタイプの場合は通常そうです。小さなカッターで角を形成し、大きなカッターで平らな部分を切り取ります。正方形が大きい場合、数量が少ない場合、またはジオメトリがまだ変更されている場合にはうまく機能しますが、コーナー半径は実行できる最小のカッターによって制限され、すべての部品がツール パス全体に従うため、単価は高止まりします。

ブローチ加工された正方形の角の半径はどれくらいですか?

これはブローチ歯のコーナー半径によって設定され、鋭い内部コーナーを持つ刃先はすぐに破損するため、ゼロにすることはできません。図面には、ボアが保持できる半径が記載されており、嵌合する角シャフトはそれに一致するようにリリーフされている必要があります。シャフトを尖らせたままにすると、二面幅が正しくても、二面幅ではなくコーナーアールで接触し、しまりばめのように感じられます。

角穴とフランジ穴のタイミングを確認するにはどうすればよいですか?

目視やシャフトの取り付けではなく、フランジ穴を参照し、平面の角度位置を読み取るゲージを使用します。クロックはブローチの入り口によって固定され、その後の操作ではボアを回転させることができないため、この作業はすべての部品で行う必要があります。この注文では、フランジのインデックスとフランジの同心度とともに、部品の 100% に対してチェックが実行されます。

あなたの絵に何を載せますか？

ブローチ加工された角穴に関するほぼすべての議論は 6 行で解決されます。

1. 二面幅の幅に公差を付けて、それが入口面ではなく穴の深さ全体に沿って適用されるとします。
2. 指定されたフランジ穴に平坦部のクロックを公差付きで与え、それを測定する基準点に名前を付けます。
3. 穴のコーナー半径を記載し、相手シャフトの逃げを記載します。
4. フランジ軸に対するボアの関係を同心度または振れの呼び出しとして記述します。
5. 陽極酸化処理中にどの表面が保護されるのか、またフィルムがボアやフランジの穴にどのような影響を及ぼす可能性があるのか​​を述べてください。
6. レーザーマークが平面に対してどこに行くかを示します。マークと正方形は同じ基準から設定されます。

ハブは、すべて 1 つの軸と 1 つの角度位置を参照するフィーチャーのスタックであり、角穴は角度位置を所定の位置にロックするフィーチャーです。正方形を適切に指定すれば、部品の残りの部分は通常の旋削およびフライス加工作業になります。つまり、同心のフランジ、整列した穴、すべての部品の同じ場所に配置されるマークです。

PFT - アルミニウム駆動コンポーネントの旋削、ミルターン加工、ブローチ加工、陽極酸化処理、試作から生産まで。 DFM レビューと即日見積もりの​​ために図面をお送りください。