שימוש נכון בקשיחים נפוצים
כל מכונה או מתקן ידרוש שימוש בקשיחים סטנדרטיים כגון ברגים, אומים, פינים ועוד. כעת הגיע הרגע לבחון כיצד צריך לזווד כל אחד מהקשיחים שתעשו בהם שימוש. כחלק משיקולי התכנון להרכבה שהוזכרו במאמר קודם יש צורך להבין שכאשר סוגרים בורג כלשהו בהרכבה חובה לתכנן גישה טובה עם המפתח המתאים לשם סגירת הבורג והידוק החלק למקומו. יתרה מזאת, אם נדרש כלי עבודה חשמלי כמו במקרה של קידוד חלק או מכלול למקומו יש לאפשר גישה נוחה למקדחה חשמלית כך שתוכל לקדוח חור קידוד בקו ישר.
לפני שנתחיל ישנה הערה כללית לגבי קשיחים:
-
כל הקשיחים מגיעים במגוון חומרים המשפיעים בעיקר על החוזק ומכאן על ביצועים בהרכבה ולטווח ארוך. הקשיחים שנסקור כאן הינם מבוססי תקן DIN או תקן ISO שמגדירים למעשה את הגיאומטריה של כל קשיח. תוכלו למצוא כל אחד מאלו אצל מגוון יצרנים במגוון חומרים שונים.
-
מרבית הקשיחים שתעשו בהם שימוש יהיו עשויים פלדת פחמן בעלות תכונות שונות ועם בחירת סוג הקשיח יש לבחור גם את החומר ממנו הוא עשוי.
לגבי שיקולים הקשורים ישירות לנושא של תכנון להרכבה, ישנם שני מקרים נפוצים שכדאי לתת עליהם את הדעת:
-
הצמדת משטחים של חלקים מספיקה בכדי להכניס את הקשיחים בדיוק למקומם, כלומר - עצם הנחת החלקים אחד על גבי השני לפני הידוק שלהם ע"י קשיח לא דורשת התאמה ויזואלית של חור מול קדח.
-
הרכבה במקומות חשוכים / ללא תאורה מספיקה דורשת צבע שונה לברגים או לחלקים (ברגי נירוסטה / ציפויים שונים). למרות שההרכבות נעשות בסביבה מוארת, ישנם מקומות בהרכבה בהם האור לא מספיק וקשה להיכנס או להחזיק אמצעי תאורה טוב. במקרה זה - שוני בצבעים בין חלקים וקשיחים הוא לפעמים קריטי להרכבה קלה וטובה.
בורג ראש אלן - DIN912
זהו הבורג הנפוץ ביותר שתיתקלו בו בהרכבות ותכנונים שלכם. יש לקרוא בעיון את כל ההנחיות הנוגעות לבורג זה. יישום הנחיות אלו יקל עליכם רבות בכל תהליך התכנון, הייצור וההרכבה.
להלן מספר הערות הנוגעות לבורג זה:
-
בבורג זה כוח ההידוק מיתרגם לכוח חיכוך בין החלקים כך שלמעשה בהפעלת כוח צד גדול מספיק החלק יכול לזוז ממקומו מספר עשיריות.
-
כלל עזר לתכנון: גובה ראש הבורג תמיד שווה לקוטרו. למשל: בורג M6 גובה הראש שלו הוא 6 מ"מ.
-
כלל עזר להרכבה: מספר מפתח אלן המתאים לבורג הינו המספר הקרוב ביותר והקטן יותר מקוטר הבורג. דוגמאות: בורג M6 דורש אלן מס' 5, בורג M12 דורש אלן מס' 10, בורג M3 דורש אלן מס' 2.5, אלן מס' 6 אינו מתאים לבורג M6 אלא לבורג... M8
-
כלל לכל הברגים המטריים: קוטר הקנה (איזור התבריג) תמיד קטן יותר מהמידה המטרית לדוגמא: בורג M6 תמיד יעבור בקלות בחור בקוטר 6 מ"מ.
-
כלל לכל הברגים המטריים: מעל אורך קנה מסויים התבריג הינו חלקי ושאר הקנה הינו חלק. קוטר הקנה החלק גם הוא תמיד קטן יותר מהמידה המטרית.
זיווד נכון ולא נכון:
-
שיקוע ראש כשנשאר עובי דופן נמוך
-
פריצת דופן בשיקוע כאשר הבורג נמצא בקצה החלק (מעגל / פינות ריבוע)
-
אין אפשרות להוציא את הבורג (לתפוס את הראש) כאשר מוציאים אותו מההברגה עד הסוף
-
שיקולי DFM: אורך הברגה ארוך מ-2D שלא לצורך בעיקר אם יש הרבה ברגים שאלו באותה הרכבה – מאמץ גדול למרכיב.
-
שיקולי DFM: שיקוע חלק מהראש בכדי לשמור על אורך בורג אחיד בהרכבה
-
אפשרות גישה רק עם מפתח אלן בצדו הקצר: לשקול להחליף לראש משושה
בורג ראש אלן נמוך - DIN7984
זהו בורג תחליפי לבורג אלן רגיל כאשר נדרש לזווד חלקים בצפיפות.
להלן מספר הערות הנוגעות לבורג זה:
-
גיאומטריית הראש הנמוך מאפשרת סגירה במומנט נמוך יותר ולכן גם כוח ההידוק שלו נמוך יותר.
-
בבורג זה כוח ההידוק מיתרגם לכוח חיכוך בין החלקים כך שלמעשה בהפעלת כוח צד גדול מספיק החלק יכול לזוז ממקומו מספר עשיריות.
-
בורג זה הינו תחליף גיאומטרי לבורג ראש אלן רגיל, כלומר גיאומטריית זיווד של ראש אלן רגיל תמיד מאפשרת להחליפו בראש אלן נמוך.
-
מכיוון שאיננו נפוץ כל כך עלותו יקרה יותר מבורג ראש אלן רגיל.
-
כלל עזר להרכבה: מספר מפתח אלן המתאים לבורג הינו המספר הקרוב ביותר והקטן יותר מקוטר הבורג. דוגמאות: בורג M6 דורש אלן מס' 5, בורג M12 דורש אלן מס' 10, בורג M3 דורש אלן מס' 2.5, אלן מס' 6 אינו מתאים לבורג M6 אלא לבורג... M8
-
כלל לכל הברגים המטריים: קוטר הקנה (איזור התבריג) תמיד קטן יותר מהמידה המטרית לדוגמא: בורג M6 תמיד יעבור בקלות בחור בקוטר 6 מ"מ.
-
כלל לכל הברגים המטריים: מעל אורך קנה מסויים התבריג הינו חלקי ושאר הקנה הינו חלק. קוטר הקנה החלק גם הוא תמיד קטן יותר מהמידה המטרית.
זיווד נכון ולא נכון:
-
נכון: זיווד פלטות עם עובי דופן נמוך כאשר לא רוצים להשתמש בבורג ראש קוני
-
לא נכון: זיווד ראש נמוך כאשר יש מקום לראש אלן רגיל
-
לא נכון: זיווד ראש נמוך במקום בורג קוני אבל נדרש מומנט הידוק גבוה
בורג ראש אלן קוני - DIN7991
בורג זה מגיע עם ראש אלן כמו שני קודמיו.
להלן מספר הערות הנוגעות לבורג זה:
-
לפעמים תשמעו מתכננים מתייחסים אליו כאל "בורג מיקום" מכיוון שהידוק הבורג בשקע המיועד לו ממקם את החלק בצורה חד משמעית כך שאינו יכול לבצע תנועת החלקה.
-
בגלל שקע אלן קטן יותר לעומת ראש אלן רגיל, גם כאן מומנט ההידוק הינו קטן יותר.
-
אחת הבעיות המרכזיות עם בורג מסוג זה הינה היכולת לפתוח את הבורג במקרה הצורך. אם ישנו צורך כלשהו בעתיד לפתוח בורג זה יש לדאוג שלא תיווצר קורוזיה בין הבורג לחלק באיזור המשטח הקוני. קורוזיה זו גורמת להידבקות של שני החלקים ופעמים רבות אם תרצו לשחרר בורג ראש קוני ממקומו תשמעו "קליק" חזק ברגע שחרור הבורג.
-
הידוק חזק מדי ולא מתאים יגרום לשחיקה של השקע אלן בבורג זה כך שלא תהיה אפשרות להוציאו ללא קדיחה.
-
כלל לכל הברגים המטריים: קוטר הקנה (איזור התבריג) תמיד קטן יותר מהמידה המטרית לדוגמא: בורג M6 תמיד יעבור בקלות בחור בקוטר 6 מ"מ.
-
כלל לכל הברגים המטריים: מעל אורך קנה מסויים התבריג הינו חלקי ושאר הקנה הינו חלק. קוטר הקנה החלק גם הוא תמיד קטן יותר מהמידה המטרית.
זיווד נכון ולא נכון:
-
קלאסי – זיווד פחים דקים.
-
טעויות בהגדרת מקדח קוני נותנות זיווד לא נכון של הבורג מה שגורם לחוסר הידוק או מעיכה של שקע אלן.
-
לא נכון: תכנון הקונוס קרוב מאוד לקצה החלק – מעיכות בעובי דופן נמוך.
-
אפשרי: הידוק של שני חלקים דקים ביחד לחלק שלישי בעזרת קונוס שעובר את שניהם.
-
אפשרי אבל לא מומלץ: הידוק של שני חלקים יחד כאשר הקונוס יוצא מחוץ לעובי החלק הראשון: זיווד נכון = הכנה בחלק הבסיס של השלמת קונוס.
בורג קנה ראש אלן - ISO7379
בורג זה מורכב למעשה מגיאומטריה של שלושה קשיחים: ראש אלן נמוך, קנה מדויק בקוטר של פין קידוד, תבריג מטרי. בורג זה למעשה מבצע הידוק של שני חלקים תוך קביעת מיקום מדויק ביניהם.
להלן מספר הערות הנוגעות לבורג זה:
-
בניגוד לבורג ראש קוני שנקרא בטעות "בורג מיקום" בורג זה מאפשר קיבוע של חלקים באפיצות ידועה מראש.
-
שונות גדולה באפיצויות של ברגים בעלי ראש קוני לא מאפשרת מיקום מדויק וידוע מראש של שני חלקים. מיקום שני חלקים בעזרת בורג ראש קוני תהיה ברמה של מספר עשיריות.
-
בורג קנה מאפשר מיקום חלקים באפיצות ברמה של כמה מאיות – זהו הבדל משמעותי מאוד בעיקר כאשר ישנו צבר אפיצויות גדול בהרכבה.
-
גיאומטריית הראש הנמוך מאפשרת סגירה במומנט נמוך יותר ולכן גם כוח ההידוק שלו נמוך יותר.
-
בבורג זה כוח ההידוק מיתרגם לכוח חיכוך בין החלקים כך שלמעשה בהפעלת כוח צד גדול מספיק החלק יכול לזוז ממקומו מספר עשיריות.
-
כלל עזר לתכנון: לכל גודל מטרי של הבורג ישנם מספר אורכי קנה אפשריים כאשר סיומת ההברגה הינה תמיד באורך קבוע.
-
כלל עזר לתכנון: בורג זה נכנס בצורה חלקה לקדח הנעשה בעזרת מקדד H7 המתאים לקוטר הקנה. הבורג לא ייכנס בקדח הנעשה על ידי מקדח רגיל המתאים לקוטר הקנה (תזכורת: מקדח תמיד יקדח חור קטן יותר לפחות בכמה מאיות מהקוטר הרשום עליו).
-
בגלל גיאומטריה סבוכה יחסית ודיוקי ייצור גבוהים עלותו יקרה יותר בסדר גודל בדרך כלל מבורג ראש אלן רגיל.
זיווד נכון ולא נכון:
-
קיבוע נכון של מספר חלקים ביחד בעזרת קנה ארוך.
-
שימוש בבורג בתור ציר מקומי שאפשר לפרק אם ציר קנוי לא מתאים.
-
שימוש בשני ברגי קנה גדולים בשביל לבצע הידוק חזק ומיקום במקום שימוש במספר גבוה יותר של קשיחים קטנים לביצוע אותה פעילות.
-
שימוש בשני ברגים למיקום עם שני קדחים מדוייקים (אפשרי אבל לא מומלץ) לעומת קדח + חור אובאלי.
בורג אלן ללא ראש - DIN916
בורג זה הינו למעשה מוט מתוברג עם שקע אלן באחד הצדדים. ישנן גירסאות שונות של סיומות בקצה השני הנעות מקצה מחודד לקצה שטוח, עגול, קפיצי, וכו'... בורג זה משמש ברוב במקרים לנעילת חלקים בחיכוך, כמו למשל מניעת תנועה צירית של גל הינע בעזרת לחיצה מקומית.
להלן מספר הערות הנוגעות לבורג זה:
-
בדרך כלל, מכיוון שמשמש לנעילות חיכוך, משתמשים בברגים בעלי אורך קצר בכדי לא לסובב הרבה את הבורג בהרכבה (פחות עבודה פיזית בהרכבה).
-
במקומות עם גישה קשה יש לוודא שבהוצאת / הכנסת הבורג ניתן לתפוס אותו בקלות ביד או כלי ייעודי (פלייר או מגנט) מכיוון שהוא נוטה להחליק וליפול למקומות לא צפויים.
-
אם רוצים לנעול מיקום של הבורג (בליטה בגובה מסוים) אפשר להשתמש בבורג נוסף שלוחץ על בורג זה מאחור ולמעשה מהדק אותו כנגד הכריכות הקיימות בתבריג.
בורג ראש משושה - DIN931
בורג ראש משושה משמש בדרך כלל לזיווד חלקים במומנט סגירה גבוה וכאשר אין גישה בניצב לראש הבורג עצמו וההידוק חייב להתבצע מהצד.
להלן מספר הערות הנוגעות לבורג זה:
-
בבורג זה כוח ההידוק מיתרגם לכוח חיכוך בין החלקים כך שלמעשה בהפעלת כוח צד גדול מספיק החלק יכול לזוז ממקומו מספר עשיריות.
-
כלל לכל הברגים המטריים: קוטר הקנה (איזור התבריג) תמיד קטן יותר מהמידה המטרית לדוגמא: בורג M6 תמיד יעבור בקלות בחור בקוטר 6 מ"מ.
-
כלל לכל הברגים המטריים: מעל אורך קנה מסויים התבריג הינו חלקי ושאר הקנה הינו חלק. קוטר הקנה החלק גם הוא תמיד קטן יותר מהמידה המטרית.
-
קיים DIN933 בעל גיאומטריה זהה אבל תבריג לכל אורך הקנה.
זיווד נכון ולא נכון:
-
לוחית חיבור של שני חלקים גב לגב – צד אחד בורג אלן צד שני בורג משושה (ראו דוגמא בזיווד בוכנות פניאומטיות גב אל גב).
-
זיווד לא נכון בתוך שקע שלא מאפשר כניסה של בוקסה.
-
נכון: שימוש במקום בורג אלן שהידית שלו לא מאפשרת סיבוב של יותר מ-60 מעלות – שימוש בבורג ראש משושה עם ראצ'ט.
-
שימוש במקום בורג אלן ראש נמוך – העדפה ראשונה היא בורג משושה ורק אם אין ברירה שמים ראש נמוך.
-
במנגנון – נדרש הידוק סופי רק אחרי הרכבת חלק עליון – יש גישה רק מהצד ואז אפשר לבוא עם מפתח פתוח, לפתוח חצי סיבוב, לכוון מיקום ואז להדק.
אומים מסוגים שונים:
-
אום רגיל DIN934
-
אום נמוך DIN439-B
-
אום ראש כיפה DIN1587
אומים משמשים ברוב המקרים לשני יישומים עיקריים:
-
בצדם השני של ברגים כאשר אין אפשרות לבצע תבריג בחלק מסוים.
-
קביעת מיקום סופי של מנגנון או חלק מסוים בהרכבה על ידי הידוק האום ונעילת מיקום.
שלושת האומים הנ"ל הינם הנפוצים ביותר בשימוש בתכנון ובניית מתקנים ומכונות. ישנם עוד סוגים רבים של אומים בגיאומטריות שונות, אך העקרונות המנחים הנ"ל זהים לכולם. אנחנו נתמקד כאן בשלושת הסוגים האלו משום שהם מספקים את הרוב המוחלט של הפתרונות למצבים בהם נדרשים אומים.
להלן מספר הערות הנוגעות לסוג קשיח זה:
-
גם באומים, כאשר הם באים בצידם השני של ברגים, כוח ההידוק מיתרגם לכוח חיכוך בין החלקים כך שלמעשה בהפעלת כוח צד גדול מספיק החלק יכול לזוז ממקומו מספר עשיריות.
-
כאשר מתייחסים בתעשייה לאום רגיל ("צריך כאן אום לסגור את המכסה") הכוונה היא לאום בתקן DIN934, אלא אם צוין אחרת.
-
במקרים רבים הידוק אום (מול בורג או במנגנון כיוון כלשהו) דורש בדרך כלל החזקה של הבורג והאום יחדיו, כל אחד בעזרת כלי מתאים.
-
אום רגיל הוא בעובי 0.8 מגודלו המטרי, כך שאום לתבריג M10 יהיה בגובה 8 מ"מ.
-
אום נמוך DIN439-B הינו בגובה 0.5 מגודלו המטרי, כך שאום לתבריג M10 יהיה בגובה 5 מ"מ.
-
לעיתים תשמעו את המושג "אום ניילוק" (Nylock) – קיצור של Nylon Lock – זהו אום כלשהו (גם אלו הנזכרים כאן וגם בתקנים אחרים) שהתבריג שלו מצופה בניילון וכאשר מסיימים את ההידוק בעזרתו נוצרת נעילה על התבריג שמקשה מאוד על פתיחת האום בעקבות רעידות קלות הודות לשימוש בניילון כמעין קפיץ הלוחץ על התבריג ומונע את פתיחתו.
זיווד נכון ולא נכון:
-
לא נכון: שימוש באום היכן שניתן לבצע תבריג בחלק.
-
נכון: שימוש בזיווד צירי פסנתר.
-
אפליקציה קלאסית: זיווד גלגלים.
-
אפליקציה קלאסית: זיווד גששים / בולם אנרגיה - האום קובע את המיקום.
-
אפליקציה קלאסית: כיוון אורך מהלך בוכנה בעזרת אום נעילה (בוכנה עם מוט עובר ותבריג מתאים).
-
שימוש בתוך תעלה כך שלא צריך לתמוך את האום בזמן סגירה.
-
אפליקציה קלאסית: קיבוע גובה של רגל פילוס.
-
שימוש באום ראש כיפה מטעמי אסתטיקה בזיווד למול שימוש באום רגיל
דיסקיות שונות:
דיסקה שטוחה רגילה DIN125-A
דיסקה שטוחה רחבה DIN9021
דיסקה קפיצית DIN127-B
דיסקה משוננת DIN6798
דסקיות מסוגים שונים מבצעות שתי פעולות ביחד:
-
הגדלת שטח הלחיצה של הבורג על החלק.
-
הגדלת הכוח הדרוש לפתיחת הבורג כתוצאה מרעידות במכונה.
להלן מספר הערות הנוגעות לסוג קשיח זה:
-
הדסקיות יכולות להוות גורם מקשר בין ברגים לחלק מסוים או בצידו השני של תבריג – קרי: מתחת לאום.
-
דסקיות שטוחות משמשות בדרך כלל להגדלת שטח הלחיצה של הבורג על החלק כאשר החור דרכו עובר הבורג גדול יחסית ומאפשר לחיצה רק עם חלק קטן משטח ראש הבורג. לדוגמא בורג ראש אלן M8 העובר בחור בקוטר 10 מ"מ.
-
דסקיות קפיציות או משוננות למיניהן משמשות לפעמים לבד ולפעמים בשילוב עם דסקיות שטוחות כאשר מטרתן העיקרית היא מניעת פתיחה של הבורג ברעידות מצד אחד ולאפשר פתיחה קלה לצורכי תחזוקה מצד שני.
-
דסקיות משוננות מגדילות התנגדות לרעידות בעזרת מנגנון חיספוס שבתורו יוצר כוח חיכוך מוגבר בין ראש הבורג או האום לחלק.
-
דסקיות קפיציות מגדילות התנגדות לרעידות בעזרת מנגנון מתיחה שבתורו יוצר כוח חיכוך מוגבר בין כריכות ההברגה של הבורג לכריכות הנגדיות בחלק.
-
שימוש בדסקיות למניעת פתיחה נעשה בדרך כלל במקום שימוש בדבקים למיניהם המונעים פתיחה של הבורג. שימוש גם בדבק על התבריג וגם בדסקיות המונעות פתיחה קיים אך אינו נפוץ ובא לידי ביטוי במקרים קיצוניים בלבד.
זיווד נכון ולא נכון:
-
קלאסי: זיווד של גלגל: בורג, דיסקה, דיסקה, אום.
-
לא נכון: הכנסת בורג בקוטר מדויק ושימוש בדסקה.
פין לקידוד טולרנס h ו-m:
DIN7, DIN6325, ISO2338
פין C לקידוד:
DIN7343, DIN1481
פין קידוד משמש לקיבוע חד משמעי של מכלולים או חלקים במקומם. לשם ביצוע פעולה זו ישנם סוגים רבים של פינים בשימוש. כאן נביא את פיני הקידוד הנפוצים ביותר. כמעט בכל מתקן או מכונה שתתכננו תצטרכו לעשות שימוש בפינים הללו כאשר שלושת הסוגים שנסקור כאן נותנים פתרון לרוב המכריע של היישומים.
להלן מספר הערות הנוגעות לסוג קשיח זה:
-
פינים מדוייקים מגיעים באפיצות h7 או m6. פין C – ראו גיאומטריה בהמשך – מתוכנן להיכנס בלחץ לחורים באפיצות H7.
-
פינים מדוייקים הינם בעלי טיב שטח גבוה ומחוסמים לקשיות גבוהה אך רק על פני השטח (חיסום שטחי – בניגוד לחיסום עמוק).
-
פינים מקבעים תנועה של חלקים אחד ביחס לשני במישור אחד בלבד. לשם הידוק חלקים האחד אל השני נדרשים גם ברגים.
-
שימוש בפינים מונע מחלקים לזוז אחד ביחס לשני אם הכוח הפועל אינו עולה על כוח הגזירה הנתון של הפין. בכך למעשה חלקים המהודקים בברגים ומקודדים בפינים לא מושפעים מכוח החיכוך בין הברגים לחלקים כפי שהוסבר קודם לכן בברגים שנסקרנו לעיל.
זיווד נכון ולא נכון:
-
הכנת חור לפין ללא יציאת אוויר – אפשרי אבל אם רוצים להדביק יש להימנע.
-
קיבוע עם קדח לא מספיק עמוק: לפחות 1D.
-
גיאומטריית קידוד קלאסית: חור הובלה, חור מדויק, חור חליצה, גישה נוח לחור חליצה.
-
פין c על תותב בסוף ציר: יש להחליט האם הקדח מדויק בתותב או בציר
לסיום: טבלת התאמות בין ברגים למפתחות אלן