การควบคุมความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Concentricity Control)

ความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Concentricity) คือ สภาวะที่จุดกึ่งกลาง (Median Point) มีการจัดวางอยู่บนแกนดาตั้มอ้างอิงหรือจุดดาตั้มอ้างอิง ตัวอย่างการกำหนดสัญลักษณ์ GD&T ความร่วมศูนย์ร่วมแกน แสดงในภาพที่ 13-1 ซึ่งดาตั้มอ้างอิงของความร่วมศูนย์ร่วมแกนเป็นได้เฉพาะแกนดาตั้ม (Datum Axis) หรือจุดดาตั้ม (Datum Point) ได้เท่านั้น

ความร่วมศูนย์ร่วมแกนที่อ้างอิงกับจุดดาตั้ม (Concentricity with Datum Point)

ขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Zone) ของความร่วมศูนย์ร่วมแกนที่ควบคุมจุดกึ่งกลาง (Median Point) ที่อ้างอิงกับจุดดาตั้ม (Datum Point) มีลักษณะเป็นขอบเขตวงกลม (Circular Boundary) ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่าค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Value) ที่กำหนดในแบบงาน ซึ่งค่าความเบี่ยงเบนของความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Concentricity Deviation) คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของขอบเขตวงกลมที่เล็กที่สุด (Best Fit) ที่แต่ละจุดกึ่งกลางสามารถอยู่ในขอบเขตนี้ได้

การควบคุมความร่วมศูนย์ร่วมแกนจัดอยู่ในกลุ่มของการควบคุมตำแหน่ง (Location Control) ดังนั้นจึงสามารถควบคุมระดับความเป็นอิสระของการเคลื่อนที่ (Degree of Freedom) ได้ทั้งระดับของการขยับ (Translational Freedom) และระดับของการหมุน (Rotational Freedom) โดยที่แกนกลางของขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อนจะต้องร่วมแกนกับแกนดาตั้มอ้างอิงหรือจุดกึ่งกลางของขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อนจะต้องร่วมศูนย์กับจุดดาตั้มอ้างอิง

ภาพที่ 13-2 แสดงให้เห็นถึงการควบคุมระดับการเคลื่อนที่ของขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อนของความร่วมศูนย์ร่วมแกน เมื่อดาตั้มอ้างอิงเป็นจุด ขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อนจะถูกควบคุมการขยับในแนวแกนทั้ง 2 คือ ระดับการเคลื่อนที่ในแนวแกน X และระดับการเคลื่อนที่ในแนวแกน Y

ความร่วมศูนย์ร่วมแกนที่อ้างอิงกับแกนดาตั้ม (Concentricity with Datum Axis)

ขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Zone) ของความร่วมศูนย์ร่วมแกนที่ควบคุมจุดกึ่งกลาง (Median Point) ที่อ้างอิงกับแกนดาตั้ม (Datum Axis) มีลักษณะเป็นขอบเขตทรงกระบอก (Cylinder Boundary) ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่าค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Value) ที่กำหนดในแบบงาน ซึ่งค่าความเบี่ยงเบนของความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Concentricity Deviation) คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของขอบเขตวงกลมที่เล็กที่สุด (Best Fit) ที่แต่ละจุดกึ่งกลางสามารถอยู่ในขอบเขตนี้ได้

ภาพที่ 13-3 แสดงให้เห็นถึงการควบคุมระดับการเคลื่อนที่ของขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อนของความร่วมศูนย์ร่วมแกน เมื่อดาตั้มอ้างอิงเป็นแกน ขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อนจะถูกควบคุมการขยับในแนวแกน 1 ระดับและควบคุมการหมุนรอบแนวแกน 1 ระดับ คือ ระดับการเคลื่อนที่ในแนวแกน Z และการหมุนรอบแกน X (u)

จุดกึ่งกลางที่ถูกควบคุมโดยความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Median Point)

จุดกึ่งกลาง (Median Point) ที่ถูกควบคุมด้วย GD&T ความร่วมศูนย์ร่วมแกน เป็นกลุ่มของจุดกึ่งกลางของแต่ละแนวภาคตัด (Reference Plane) ที่ตั้งฉากกับแนวแกนดาตั้มอ้างอิง โดยในแต่ละแนวภาคตัดจะประกอบด้วยจุดกึ่งกลางของแนวเส้นผ่านศูนย์กลาง (Median Point of Diametrically Line) ของภาคตัดนั้นๆ ดังแสดงในภาพที่ 13-4

การควบคุมความร่วมศูนย์ร่วมแกนในสภาวะที่ไม่คำนึงถึงเนื้อวัสดุ (Concentricity Control with RFS)

เมื่อมีการควบคุมความร่วมศูนย์ร่วมแกนของจุดกึ่งกลาง (Median Point) ด้วยสัญลักษณ์ GD&T ความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Concentricity) ทำให้ขอบเขตในการประกอบที่อ้างอิงดาตั้ม (Related Actual Mating Envelope, R-AME) มีขนาดเปลี่ยนไป โดยส่งผลให้ขอบเขตด้านนอก (External Feature) มีขนาดโตขึ้นและขอบเขตด้านใน (Internal Feature) มีขนาดเล็กลง

ความร่วมศูนย์ร่วมแกนสามารถควบคุมได้เฉพาะสภาวะที่ไม่คำนึงถึงเนื้อวัสดุ (Regardless of Feature Size, RFS) และดาตั้มอ้างอิงอยู่ในสภาวะที่ไม่คำนึงถึงขอบเขตวัสดุ (Regardless of Material Boundary, RMB) ได้เท่านั้น ไม่สามารถใช้สัญลักษณ์ปรับปรุง (Modifier) สภาวะเนื้อวัสดุมากสุด (Maximum Material Condition, MMC) สภาวะเนื้อวัสดุน้อยสุด (Least Material Condition, LMC) สภาวะขอบเขตวัสดุมากสุด (Maximum Material Boundary, MMB) สภาวะขอบเขตวัสดุน้อยสุด (Least Material Boundary, LMB) ได้ ดังแสดงในภาพที่ 13-5

การควบคุมความร่วมศูนย์ร่วมแกนด้วย 2 ดาตั้ม (Concentricity with 2 Datum)

นอกเหนือจากแกนดาตั้มอ้างอิง (Datum Axis) ที่เกิดจากพื้นผิวทรงกระบอกโดยตรงแล้ว ยังมีแกนดาตั้มที่เกิดจากดาตั้มอ้างอิง 2 ดาตั้ม โดยดาตั้มอันดับที่ 1 (Primary Datum) เป็นพื้นผิวแบนราบ (Planar Feature) และดาตั้มอันดับที่ 2 (Secondary Datum) เป็นพื้นผิวทรงกระบอกที่มีความยาวสั้นๆ ซึ่งแกนกลางดาตั้มอ้างอิงจะเป็นแกนกลางของสภาวะการประกอบที่อ้างอิงดาตั้ม (Related Actual Mating Envelope, R-AME) ที่ตั้งฉากกับดาตั้มอันดับที่ 1

การควบคุมความร่วมศูนย์ร่วมแกนด้วยดาตั้มร่วม (Concentricity with Co-Datum)

ในกรณีที่ลำดับความสำคัญของแกนดาตั้มอ้างอิงมีลำดับเดียวกัน สามารถอ้างอิงดาตั้มโดยใช้ดาตั้มร่วม (Co-Datum) ด้วยการกำหนดดาตั้มอ้างอิงอยู่ในช่องเดียวกันโดยมีเครื่องหมายขีด (-) กั้นระหว่างดาตั้ม ซึ่งแกนกลางดาตั้มอ้างอิงจะเป็นแกนกลางในสภาวะการประกอบที่ไม่อ้างอิงดาตั้ม (Unrelated Actual Mating Envelope, U-AME) โดยพิจารณาพื้นผิวที่ถูกกำหนดเป็นดาตั้มอ้างอิงพร้อมๆ กันในกรณีที่ดาตั้มร่วมเป็นดาตั้มอันดับที่ 1 (Primary Datum) ส่วนกรณีที่ดาตั้มร่วมเป็นดาตั้มอันดับที่ 2 (Secondary Datum) หรือดาตั้มอันดับที่ 3 (Tertiary Datum) แกนกลางดาตั้มอ้างอิงจะเป็นแกนกลางในสภาวะการประกอบที่อ้างอิงดาตั้ม (Related Actual Mating Envelope, R-AME)

ตัวอย่างการตรวจสอบความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Example of Concentricity Inspection)

ภาพที่ 13-8 เป็นตัวอย่างของการตรวจสอบความร่วมศูนย์ร่วมแกนด้วยเครื่องมือวัดพื้นฐาน ได้แก่ แท่งยันศูนย์ (Live Center) และไดอัลเกจ (Dial Gauge)

ปรับตั้งค่าชิ้นงาน โดยยันศูนย์ชิ้นงานด้วยแท่งยันศูนย์ ให้ชิ้นงานถูกจับยึดอย่างมั่นคง แล้วนำชุดไดอัลเกจชุดแรกแตะหาตำแหน่งบนสุดบนพื้นผิวที่ต้องการตรวจสอบและไดอัลเกจชุดที่สองแตะหาตำแหน่งล่างสุดบนพื้นผิวที่ต้องการตรวจสอบ โดยอัลเกจทั้งสองจะต้องจัดวางอยู่ในแนวเดียวกัน

ตรวจสอบค่าความร่วมศูนย์ร่วมแกน โดยค่อยๆ หมุนชิ้นงานอย่างช้าๆ พร้อมทั้งอ่านค่าของไดอัลเกจทั้งสองในขณะทำการตรวจสอบแต่ละช่วง หลังจากนั้นจึงหาค่าผลต่างของไดอัลเกจทั้งสอง เช่น ค่าวัดมากที่สุดจากไดอัลเกจตัวแรกมีค่าเท่ากับ 0.19 และค่าวัดมากที่สุดจากไดอัลเกจตัวที่สองมีค่าเท่ากับ 0.17 ดังนั้นค่าความเบี่ยงเบนของความความร่วมศูนย์ร่วมแกนในแนวที่ทำการตรวจสอบมีค่าเท่ากับ 0.02

วิเคราะห์ผลการตรวจสอบ โดยค่าความเบี่ยงเบนของความความร่วมศูนย์ร่วมแกนที่ทำการตรวจสอบ คือ ค่าที่มากของผลต่างที่ตรวจสอบได้ เช่น ผลต่างของไดอัลเกจทั้งสองมีค่าเท่ากับ 0.02, 0.05, 0.07, 0.04, 0.01 ดังนั้น ค่าความเบี่ยงเบนของความความร่วมศูนย์ร่วมแกนในแนวที่ทำการตรวจสอบจะมีค่าเท่ากับ 0.07

สรุปผลการตรวจสอบ โดยทำการตรวจสอบค่าความเบี่ยงเบนของความความร่วมศูนย์ร่วมแกนของพื้นผิวตำแหน่งถัดไป โดยเริ่มทำซ้ำตั้งแต่ ขั้นตอนการปรับตั้งค่า ขั้นตอนการวัดและขั้นตอนการวิเคราะห์ผล แล้วจึงสรุปผลการตรวจสอบ โดยค่าความเบี่ยงเบนของความร่วมศูนย์ร่วมแกนของพื้นผิวมีค่าเท่ากับค่าที่มากที่สุดของค่าความเบี่ยงเบนของความร่วมศูนย์ร่วมแกนของตำแหน่งต่างๆ ที่ทำการตรวจสอบ เช่น ค่าความเบี่ยงเบนของความกลมของตำแหน่งที่ทำการตรวจสอบในแต่ละตำแหน่งมีค่าเท่ากับ 0.07, 0.04, 0.05, 0.09 และ 0.07 ดังนั้น ค่าความเบี่ยงเบนของความร่วมศูนย์ร่วมแกนของพื้นผิวนี้จะมีค่าเท่ากับ 0.09