5 Dinge, die Sie über AD/ID-Konzentrizität wissen müssen

So prüfen Sie die Konzentrizität von zwei Durchmessern (und andere Faktoren bei der Rohrbeschaffung)

Die Frage, wie man den Rundlauf zweier Durchmesser prüft taucht oft bei der Rohrbeschaffung auf. Dabei wird die Wandstärke – das Maß zwischen Außendurchmesser (OD) und Innendurchmesser (ID) eines Rohrs – an verschiedenen Punkten bestimmt, um zu sehen, wie konstant sie in Bezug auf eine Mittelachse ist.

Die Herausforderung besteht darin, eine theoretische Mittelachse festzulegen, die als Bezugspunkt dient (Bezugsachse). Dadurch kann ein perfekter Rundlauf fast genauso schwer zu messen wie zu erreichen sein.

Aus diesem Grund ist es ratsam, die folgenden Dinge zu beachten, bevor Sie Rohraußen- und -innenmessungen mit Konzentrizitätsanforderungen spezifizieren.

1. Was ist Konzentrizität?

Unter GD&T-Toleranzen Konzentrizität ist komplex – eine Art „Kreissymmetrie“, die verwendet wird, um eine Toleranzzone für die Mittelpunkte eines zylindrischen oder kugelförmigen Teils festzulegen.

Was ist der Unterschied zwischen Zylindrizität und Konzentrizität? Während die Zylindrizität ein Indikator für Rundheit und Geradheit entlang der vollen Achse eines 3D-Teils ist, vergleicht die Konzentrizität einen Außen- und Innendurchmesser oder vergleicht die Rundheit an zwei verschiedenen Punkten.

Wird manchmal als Koaxialität bezeichnet , GD&T-Konzentrizität „steuert die Mittelachse des referenzierten Merkmals zu einer Bezugsachse“, so die Website GD&T Basics.

Vereinfacht ausgedrückt kann man den Rundlauf als Maß für die Konstanz der Wandstärke eines Rohres, Rohres oder sonstigen Zylinders definieren. Als solche steuert die Konzentrizität eine Mittelachse, die von den Mittelpunkten des Teils abgeleitet wird, gemessen in Querschnitten.

Das heißt, wenn der Rundlauf „perfekt“ wäre, dann wäre die Wandstärke zwischen Außen- und Innendurchmesser in jedem Querschnitt an jeder Stelle des Rohrdurchmessers gleich.

Was macht Konzentrizität zu einem so komplexen Merkmal?

Die Rohrkonzentrizität beruht auf Messungen von einer abgeleiteten Achse im Gegensatz zu einer greifbaren Oberfläche. Mit anderen Worten, es wird eine theoretische zylindrische 3D-Toleranzzone erstellt in die alle abgeleiteten Mittelpunkte der Röhre fallen müssen.

Genau aus diesem Grund ist die Konzentrizität in der Regel Hochpräzisionsteilen vorbehalten, bei denen eine kritische Notwendigkeit besteht, diese Mittelpunkte zu kontrollieren.

Was ist Exzentrizität vs. Konzentrizität?

Wenn Sie Schwankungen in der Wandstärke eines Rohrs haben, haben Sie einen Exzenter Rohr – eines, bei dem der Mittelpunkt des durch den Außendurchmesser gebildeten Kreises an einem anderen Punkt liegt als der Mittelpunkt des durch den Innendurchmesser gebildeten Kreises. (Mit anderen Worten, die beiden Kreise sind nicht konzentrisch .)

Exzentrizität wird gemessen, indem ein Querschnitt betrachtet wird, um die minimalen und maximalen Wandabmessungen eines Rohrs zu bestimmen. Berechnen Sie dann die Differenz zwischen der minimalen und maximalen Dicke und teilen Sie diese Zahl in zwei Hälften.

2. OD/ID-Konzentrizitäts-Callouts

Die Konzentrizitätsanforderungen für Außendurchmesser/Außendurchmesser von Rohren können auf einer Zeichnung auf verschiedene Arten angegeben werden, darunter:

• GD&T-Konzentrizitätssymbol, das ein Kreis innerhalb eines Kreises ist
• Exzentrizitätsprozentsatz
• TIR (Total Indicator Reading)
• Schriftliche Aussagen wie „OD und ID müssen innerhalb von 0,00 x Zoll konzentrisch sein“

Ein anderer Begriff, der manchmal verwendet wird, wenn es um Konzentrizität geht, ist Wandlauf , was mit TIR identisch ist. Der Wandschlag wird berechnet, indem ein Indikator auf das Teil gesetzt wird, während es sich um seine Achse dreht, wobei nicht nur die Konzentrizität, sondern auch die Rundheit des Teils gemessen wird.

Der Wandschlag wird aus der Exzentrizität eines Rohres abgeleitet und beschreibt die Veränderung der Wanddicke gegenüber einer vorgegebenen Nennwand. Dies kann auch ausgedrückt werden als:

• Die maximale Wandstärke minus der minimalen Wandstärke
• Exzentrizität x 2 (mal zwei)

Wenn diese (und andere) Begriffe in Zeichnungen verwendet werden, um Rundlaufanforderungen zu beschreiben, stehen Materiallieferanten und Präzisionsmetallzerspanungsbetriebe vor der Herausforderung, nicht nur festzulegen, welches Maschinenverfahren anzuwenden ist, sondern auch, wie die Rundlaufgenauigkeit zu messen ist, damit sie der Spezifikation entspricht.

3. Herausforderungen bei der Messung der Konzentrizität

Dies bringt uns zu der Schwierigkeit, die Konzentrizität zu messen und festzustellen, ob der angegebene Außen- und Innendurchmesser erreicht wird. Neben der Feststellung der theoretischen Mittelachse erfordert die Rundlaufmessung:

• Durchführen vieler Messungen über eine Reihe von Querschnitten
• Exakte Kartierung der Oberfläche und Bestimmung der Mittelpunkte der Querschnitte
• Aufzeichnen dieser Reihe von Punkten, um zu sehen, ob sie in die zylindrische Toleranzzone fallen

Sie können ein Mikrometer oder einen optischen Komparator verwenden, um die Konzentrizität einiger Teile zu messen. Am besten lässt sich die Aufgabe jedoch mit einem Koordinatenmessgerät erledigen (CMM) oder ein anderes Computermessgerät. CMM ist jedoch zeitaufwändig, was wiederum zusätzliche Kosten bedeutet.

Eine weitere Herausforderung ist die der heutigen Mikrobearbeitung sind die zu messenden Teile oft kleiner als je zuvor. Bei winzigen präzisionsgeschnittenen Röhrchen, die als Komponenten in medizinischen Geräten verwendet werden, besteht die Herausforderung beispielsweise darin, die Konzentrizität zweier Durchmesser in sehr, sehr kleinen Röhrchen zu überprüfen.

4. Wenn Konzentrizität erforderlich ist

Bei all dieser Komplexität wird der Rundlauf normalerweise nur für Teile verwendet, die ein sehr hohes Maß an Präzision erfordern, um richtig zu funktionieren.

Ob die Konzentrizität entscheidend ist, hängt von der Endanwendung ab, z. B. ob eine physische Einheit mit ihrem eigenen Außendurchmesser in den Schlauch passen muss. Zum Beispiel:

• Wenn ein Rohr in eine Öffnung eingeführt werden muss und ein anderes Teil in den Rohrinnendurchmesser passen muss, müssen im Allgemeinen Außendurchmesser, Innendurchmesser und Konzentrizität übereinstimmen, damit all diese Teile zusammenarbeiten können.
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• Wenn die Anwendung jedoch erfordert, dass Flüssigkeit oder Gas durch ein Rohr geleitet wird, spielt die Konzentrizität möglicherweise keine Rolle, da eine Nichtkonzentrizität des Rohrs den Durchfluss nicht behindern würde.

Aber selbst wenn die Konzentrizität nicht kritisch ist, kann es wichtig sein zu wissen, wie weit von der Konzentrizität entfernt die OD/ID kann sein. Wenn beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas unter Druck durch ein Rohr fließt, müssen Sie möglicherweise eine annehmbare Mindestwandstärke angeben um sicherzustellen, dass der Druck keinen Bruch an einer dünnen Stelle an der nicht konzentrischen Rohrwand verursacht.

Teilweise kann sich die Materialwahl auch auf Rundlauf oder minimale/maximale Wandstärke beziehen. Wenn Sie sich beispielsweise für die Verwendung von geschweißten Rohren entschieden haben, die geschliffen werden, um ein Teil zu bilden, möchten Sie möglicherweise eine Mindestdicke angeben, um zu verhindern, dass die Rohrwand zu dünn geschliffen wird und einen Bruch in der Schweißnaht verursacht.

Wenn Ihre Endanwendung ein Rohr zum Bewegen von Flüssigkeiten unter hohem Druck verwendet, ist ein nahtloses Material, das gezogen und nicht geschweißt wird, möglicherweise die bessere Wahl, um das Bruchrisiko zu minimieren. Aber noch einmal, wenn der Schlauch einfach Luft in die Umgebung abgibt, dann wäre ein nahtloser Schlauch ein Fall von Over-Engineering.

5. Eine Alternative:Rundlauf vs. Rundlauf

In einigen Fällen können Sie den Zeit- und Kostenaufwand für die Überprüfung der Konzentrizität vermeiden, indem Sie die Konzentrizitätsanforderungen durch Unrundheit ersetzen , was einfacher zu messen und leichter zu erreichen ist.

Während die Konzentrizität untersucht, wie gut ein zylindrisches Merkmal auf einer theoretischen Achse zentriert ist, untersucht der Rundlauf, wie stark das Merkmal von einem perfekten Kreis abweicht, der perfekt auf einer Rotationsachse zentriert ist. Mit anderen Worten, Rundlauf ist eine Kombination aus Konzentrizität und Rundheit — und wenn ein Teil perfekt rund ist, entspricht der Rundlauf der Konzentrizität.

Obwohl Konzentrizität und Rundlauf nicht dasselbe sind, können sie oft austauschbar verwendet werden, um das gleiche grundlegende Endergebnis zu erzielen.

Der große Unterschied besteht darin, dass Sie beim Rundlauf die Oberfläche des Teils physisch berühren und messen können. Durch die Kontrolle des Rundlaufs wird auch der Rundlauf kontrolliert, wenn auch zugegebenermaßen nicht im gleichen Maße wie bei alleiniger Anwendung des Rundlaufs.

(Erfahren Sie mehr über Rundlauf, einschließlich Rundlauf, Gesamtlauf und TIR.)

Entwerfen Sie Schläuche unter Berücksichtigung erreichbarer Toleranzen

Denken Sie daran, dass die Machbarkeit der Herstellung von Teilen, die innerhalb Ihrer akzeptablen Toleranzen liegen, eine äußerst wichtige Überlegung bei der Erstellung Ihrer Zeichnungen ist. Aus diesem Grund empfehlen die meisten Maschinisten, Messtechniker und Konstrukteure, die Konzentrizität von Außen- und Innendurchmesser nach Möglichkeit zu vermeiden.

Stattdessen können Sie andere anwendbare GD&T-Symbole in Ihren Rohrzeichnungen und -konstruktionen verwenden – um die Herausforderungen der AD/ID-Konzentrizität zu vermeiden, indem Sie sie gar nicht erst in das Teil konstruieren.

Um mehr darüber zu erfahren, wie sich die Angabe von GD&T-Merkmalen und -Toleranzen auf die Qualität der Teilefertigung auswirkt, laden Sie unser kostenloses Papier herunter How to Fine-Tune Your Quote Request to Your Maximum Advantage:Frequently Asked Questions in Small Parts Sourcing .