મૅનેજિંગ ડાયરેક્ટર, વૈભવ મૅન્યુફૅક્ચરિંગ સોલ્યુશન્સ પ્રા. લિ.
જ્યારે આપણે મૅચિંગ શાફ્ટ અને છિદ્રોનું ખૂબ ઓછા ટૉલરન્સ પર યંત્રણ કરીયે છીએ, ત્યારે શાફ્ટને હાથ વડે છિદ્રમાં બેસાડવા માટે થોડો ક્લિયરન્સ તો રાખવો જ પડે છે. શાફ્ટ અને છિદ્રના વ્યાસના ટૉલરન્સ ગમે એટલા કડક રાખ્યા હોય, તો પણ શાફટનો વ્યાસ છિદ્રના વ્યાસ કરતા ઓછો જ હોવો જોઈએ. આવા સાંધા ક્યારેય લીક પ્રૂફ નહીં થાય, કારણ કે તેમાં ક્લિયરન્સ રાખેલો હોય છે.
એ જ રીતે, જ્યારે આપણે બે યંત્રભાગોને જોડાવા માંગીયે છીયે, ત્યારે આપણે સમાંતર આંટા બનાવીએ છીએ અને તેમને એક બીજામાં ગૂંથીયે છીએ. આમ કરવાથી બંને યંત્રભાગ એક બીજા સાથે જોડાય છે ખરા, પરંતુ જો તે સાંધામાંથી પ્રવાહી વહેતો હોય, તો તે બીજી બાજુ ચોક્કસ લીક થઈ જશે. આ રીતે સમાંતર આંટાની જોડી પણ આપણને લીક-પ્રૂફ સાંધો નહીં આપે.
જો આપણને જેમાંથી પ્રવાહીનું લીકેજ શૂન્ય હોય એવો, એટલે કે ‘પ્રેશર ટાઇટ’ સાંધો જોઈતો હોય, તો આપણે ટેપર આંટાનો ઉપયોગ કરવો પડશે. આમાં બાહ્ય આંટા આંતરિક આંટામાં પ્રવેશ કરશે અને જ્યારે એક ચોક્કસ ક્રૉસ સેક્શન પર બાહ્ય અને આંતરિક આંટાના પિચ વ્યાસ સમાન થશે, ત્યારે તેમની વચ્ચે કોઈ સાપેક્ષ ગતિ (રિલેટિવ સ્પીડ) સંભવ હશે નહીં. જો આ આંટાના ફૉર્મનું યંત્રણ ચોક્કસ હશે, તો તે તમને ‘પ્રેશર ટાઇટ’ સાંધો આપશે.
1.1 ટેપર થ્રેડિંગના પ્રકાર
બે પ્રકારના ટેપર આંટા પ્રચલિત છે. પહેલા છે, અમેરિકન સ્ટાન્ડર્ડ પાઇપ (NPT) અને બીજા છે બ્રિટીશ સ્ટાન્ડર્ડ પાઇપ ટેપર (BSPT) અથવા ISO ધોરણની સમકક્ષ (ઇક્વિવ્હૅલંટ). આ લેખમાં, આપણે NPT આંટા અને તેમના યંત્રણ માટે જરૂરી પ્રોગ્રામિંગનો અભ્યાસ કરીશું.
NPT અને NPTF (નૅશનલ પાઇપ ટેપર - ફ્યુઅલ) પ્રકારમાં આંતરિક અને બાહ્ય બંને પ્રકારના ટેપર આંટા હોય છે. તે સિવાય તેમનો ટેપર કોણ સમાન હોય છે, એટલે કે 16 મિમી. ની ટેપર લંબાઈમાં, વ્યાસ 1 મિમી. વધશે અથવા ઘટશે. પરિણામે, ટેપર માટે અર્ધશંકુનો કોણ 1.78990 (4 દશાંશ સ્થાન સુધી સચોટ) હોય છે.
NPT અને NPTF બંનેમાં, આંટાનો V કોણ 60° હોય છે, જ્યારે BSPT આંટા માટે તે 55° હોય છે. તે ટેપર આંટા હોવાથી, સંપર્કની લંબાઈ બાહ્ય તેમજ આંતરિક આંટાની શરૂઆતમાં રાખવામાં આવેલા પિચ વ્યાસ પર આધારિત હોય છે. આમ, બાહ્ય તેમજ આંતરિક આંટાનો પ્રારંભિક પિચ વ્યાસ અને આંટાના પ્રારંભિક ફેસના સંબંધમાં ગેજ સપાટીની સ્થિતિ, આ બંને નક્કી કરવા પર તમામ ટેપર આંટાના સ્પેસીફિકેશન્સ નિર્ભર હોય છે.
1.2 આંટાના આકારના સ્પેસીફિકેશન્સ
ચાલો હવે NPT આંટા માટે જે પરિમાણો રાખવામાં આવે છે, તેના અંગે વિચાર કરીયે.
1.2.1 NPT અને NPTF થ્રેડિંગ પરિમાણો
બાહ્ય આંટાના પ્રારંભિક પિચ વ્યાસને E0 (ચિત્ર ક્ર. 1) તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે અને આંતરિક આંટાના પ્રારંભિક પિચ વ્યાસને E1 તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. L1 એ હાથ વડે ટાઇટ કરવાથી મળતી સંપર્ક લંબાઈ (હઁડ ટાઇટ એન્ગેજમેન્ટ લેન્થ) છે. E0 એ બાહ્ય આંટાનો પ્રારંભિક પિચ વ્યાસ છે, જ્યારે E1 એ આંતરિક આંટાનો પ્રારંભિક પિચ વ્યાસ છે. બાહ્ય આંટા માટે, પિચ વ્યાસ વધતો જશે, જ્યારે આંતરિક આંટા માટે, પિચનો વ્યાસ ઘટતો જશે.
ચિત્ર. ક્ર. 1 : ટેપર થ્રેડિંગનું ચિત્ર
NPT અને NPTF આંટા માટે E0 અને E1 નું સૂત્ર નીચે મુજબ છે.
E0 = D - (0.05D + 1.1) * P
E1 = E0 + (0.0625 * L1)
L2 = [(0.8 * D) + 6.8] * P
જ્યાં, D : પાઇપનો બાહ્ય વ્યાસ (ID અને ફ્લો ક્ષેત્રના આધારે પાઈપો નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે).
P : અમેરિકન તેમજ બ્રિટીશ ધોરણો માટે આંટાની પિચ, આંટા પ્રતિ ઇંચ (TPI) નિશ્ચિત કરેલા છે.
આમ P = 1 / TPI ઇંચમાં
L1 : હાથ વડે ટાઇટ કરવાથી મળતી સંપર્ક લંબાઈ
L2 : બાહ્ય આંટાની અસરકારક મૂળભૂત લંબાઈ.
ચિત્ર ક્ર. 1 માં કેટલાક અન્ય પરિમાણો ઉલ્લેખિત છે. તેમનો અર્થ નીચે મુજબ છે.
1. જે લંબાઈ પછી થ્રેડ ફૉર્મ, શિખર પર અપૂર્ણ હોઈ શકે, તે લંબાઈને L5 દ્વારા નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે. ટેપર આંટામાં મેજર વ્યાસ સતત વધતો હોય છે, તે કારણે આમ થાય છે. જો કે, પાઇપનો બાહ્ય વ્યાસ સ્થિર રહે છે. આગળના પહેલા બે આંટા માટે (ચિત્ર ક્ર. 1 માં 2 P તરીકે આપવામાં આવેલા), આંટાના મૂળ પરનો (રૂટ) વ્યાસ પરફેક્ટ, એટલે કે સૂત્રોમાંથી મેળવેલા આકારનો હોય છે.
2. લંબાઈ L3 આંતરિક આંટા માટે ‘રેંચ મેક અપ’ ની લંબાઈ નિર્દિષ્ટ કરે છે. L1 થી આગળ, આંતરિક આંટાનું યંત્રણ ઓછામાં ઓછી આટલી લંબાઈ સુધી કરવામાં આવે છે.
3. લંબાઈ L4 બાહ્ય આંટાની પૂરેપૂરી લંબાઈ નિર્દિષ્ટ કરે છે. આંટાની ઉંચાઈ 0.8P લેવાય છે. જે આંટાનો V કોણ 60° હોય છે, એવા અણીદાર આંટા માટે, આ ઉંચાઈ 0.866P સુધી હોય છે. જો કે, અણીદાર બિંદુ રાખવું શક્ય નથી, તેથી તેના શિખર પર તેમજ આંટાના મૂળને કાપીને તેને સપાટ કરવાની (ટ્રંકેશન) મંજૂરી હોય છે. ઉપર જણાવેલ વિવિધ પરિમાણો માટે, કૃપા કરીને ચિત્ર ક્ર. 1 નો સંદર્ભ લો.
સરળ સંદર્ભ માટે, કૃપા કરીને આંટા ડેટા કોષ્ટકનો સંદર્ભ લો (કોષ્ટક ક્ર. 1)
કોષ્ટક ક્ર. 1
2.1 થ્રેડિંગ માટે જરૂરી માહિતી
NPT/BSPT અથવા અન્ય કોઈપણ આંટાના પ્રોગ્રામ માટે આગળની માહિતી જરૂરી છે (ચિત્ર ક્ર. 2 અને 3).
1. નાનો (માયનર) વ્યાસ. આંટાના નાના છેડા* પર (Dss)
2. મોટો (મેજર વ્યાસ). આંટાના નાના છેડા પર (Dsb)
3. નાનો વ્યાસ. આંટાના મોટા છેડા પર* (Dbs)
4. મોટો વ્યાસ. મોટા છેડા પર (Dbb)
5. આંટાની પિચ (P) (સિંગલ સ્ટાર્ટ ધારીને)
6. આંટાની ઉંચાઈ (h)
*ટેપર આંટાના વ્યાસ સતત બદલાતા હોવાથી, જ્યા આંટાનો વ્યાસ ઓછામાં ઓછો હશે, તે બાજૂને
નાનો છેડો (સ્મૉલ એન્ડ) અને જ્યાં આંટાનો વ્યાસ મહત્તમ હશે, તે બાજૂને મોટો છેડો (બિગ એન્ડ) કહેવામાં આવે છે.
ચિત્ર ક્ર. 2 : 1” NPT બાહ્ય આંટાનાપરિમાણો
ચિત્ર ક્ર. 3 : 1/2” NPT આંતરિક આંટાના પરિમાણો
2.1.1 NPT આંટા પ્રોગ્રામિંગ માટે જરૂરી માહિતી
તમામ NPT ડેટા પિચ વ્યાસ પર આધારિત છે. એ સાચું છે કે આંટા, તણાવની (સ્ટ્રેસ) ગણતરી, ગેજિંગ, વગેરે ડિઝાઇન કરવા માટે પિચ વ્યાસ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, તેમ છતાં થ્રેડિંગ માટે પ્રોગ્રામિંગ કરતી વખતે તેનું કોઈ મહત્વ હોતું નથી.
જ્યારે આપણે NPT-આધારિત યંત્રભાગોના થ્રેડિંગના પ્રોગ્રામ માટે માહિતી એકત્રિત કરવાનું શરૂ કરીએ છીએ, ત્યારે આપણને ખબર પડે છે કે, નાના અને મોટા વ્યાસ વિશેની સુલભ માહિતી ઉપલબ્ધ કોષ્ટકોમાંથી (કોષ્ટક ક્ર. 1) મળતી નથી.
બંને છેડા પરના નાના અને મોટા વ્યાસની ગણતરી આપણે આંટાની ઉંચાઈના આધારે કરી શકીએ છીએ. આંતરિક આંટા માટે, નાનો છેડો ફેસથી (L1 + L3) જેટલો ઊંડો (ડીપ) હોય છે, જ્યારે મોટો છેડો સામેના ફેસ પર હોય છે. બાહ્ય આંટા માટે, નાનો છેડો સામેના ફેસ પર હોય છે અને મોટો છેડો સામેના ફેસથી L4 જેટલા અંતર પર હોય છે.
2.1.2 કોષ્ટક ક્ર. 1 માં આપેલી માહિતીનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો?
આ એક ઉદાહરણ દ્વારા વધુ સારી રીતે સમજી શકાય છે.
આપણે 1” NPT બાહ્ય આંટા અને 1/2” NPT આંતરિક આંટાના યંત્રણ માટે જરૂરી યોગ્ય માહિતી મેળવવા માટે આ કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીશું. આપણે સ્પેસીફિકેશન કોષ્ટકથી પ્રારંભ કરીશું જેમાં વિવિધ આંટાના પરિમાણોના મૂલ્યો આપેલા હોય છે.
2.1.2.1 બાહ્ય 1” NPT આંટા
1” પાઇપ માટે પાઇપનો બાહ્ય વ્યાસ D 1.315 છે. ઉપરાંત, તેના માટેની પિચ 0.08696 છે. તેના પરથી, E0 ની ગણતરી નીચે મુજબ છે,
E0 = 1.315 - [(0.05 * 1.315) + 1.1] * 0.08696
E0 = 1.21363”.
હવે આંટાની નિર્દિષ્ટ ઉંચાઈ 0.8 P છે, તેથી
H = 0.8 * 0.08696
= 0.069568”
આ રીતે, યંત્રણ કાર્યની શરુઆતમાં મોટો વ્યાસ અને નાનો વ્યાસ નીચે મુજબ હશે,
Dsb = E0 + H
= 1.21363 + 0.069568
= 1.2832”
Dss = E0 - H
= 1.21363 - 0.069568
= 1.1441” ક્રમમાં
બાહ્ય આંટાનું યંત્રણ L4 લંબાઈ સુધી કરવું જરૂરી છે,
L4 = L2 + V
ડાય પર એન્ટ્રી ચૅમ્ફર દ્વારા બનતા અધૂરા આંટાની લંબાઈ V છે.
આપણા ઉદાહરણમાં, આપણે આંટાના યંત્રણ માટે સી.એન.સી. નો ઉપયોગ કરવાના છીયે. તેથી, અગાઉના લેખમાં સમજાવ્યા મુજબ, આપણને ઓછામાં ઓછો એક પિચ જેટલા અંતરના V ની જરૂર છે. જો આપણે V = 2 P એમ ધારીએ તો,
L4 = L2 + 2 * P
L2 = [(0.80 * D) + 6.8] * P
= [(0.80 * 1.315) + 6.8] * 0.08696
= 0.6828”
એટલે,
L4 = 0.6828 + 2 * 0.08696
= 0.8567”.
L4 ના આધારે, હવે આપણે નીચે પ્રમાણે મોટા છેડા પરના મોટા અને નાના વ્યાસની ગણતરી કરી શકીએ છીએ.
Dbb = Dsb + L4/16
= 1.2832 + (0.8567/16)
= 1.3367”
Dbs = Dss + L4/16
= 1.1441 + (0.8567/16)
= 1.1976”.
પાઇપનો OD ‘D’ એ 1.315” છે, જે Dbb કરતા ઓછો છે. મોટો વ્યાસ 1.315” જેટલા સુધી પહોંચવા માટે, જો આંટાના આગળના ફેસથી શરૂ થતી લંબાઈ L છે એમ ધારીયે, તો તેની ગણતરી આગળ મુજબ કરી શકાય,
D = Dsb + L/16
તેથી,
L = 16 * (D - Dsb)
= 16 * (1.315 - 1.2832)
= 0.5088”
આ બધા મૂલ્યો સરળતાથી સમજાય એ માટે ચિત્ર ક્ર. 2 માં બતાવ્યા છે.
2.1.2.2 આંતરિક 1/2” NPT આંટા
NPT થ્રેડેડ સાંધાની બાબતમાં, આપણને હાથ વડે ટાઇટ કરવાથી મળતી સંપર્ક લંબાઈ L1 જેટલી જોઈયે છે. 1/2” NPT આંતરિક આંટા માટે આ મૂલ્ય 0.320” છે. આંતરિક આંટાનો સૌથી મોટો વ્યાસ આંટાના ફેસ પર હોય છે અને આંટાની લઘુત્તમ આવશ્યક લંબાઈ L1 + L3 જેટલી હોય છે. L3 નું મૂલ્ય 0.2143 છે. આંટાના આ આકાર માટે પિચનું મૂલ્ય P, 0.07143 જેટલું છે અને આંટાની ઊંચાઇ H, 0.0571” જેટલી છે. મેટિંગ પાઇપના આંટાના OD નું, એટલે D નું મૂલ્ય 0.840” છે. આમ E1 એટલે આંટાના ફેસ પરનો પિચ વ્યાસ આગળના સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
E1 = E0 + L1/16
E0 = D - (0.05 * D + 1.1) * P
= 0.7584”
તેથી,
E1 = 0.7584 + (0.320/16)
= 0.7784”.
આપણે નાના છેડા પર રહેતા નાના અને મોટા વ્યાસને અનુક્રમમાં Dss અને Dsb તરીકે કહીએ છીએ, અને મોટા છેડા પર તેને અનુક્રમમાં Dbs અને Dbb કહીયે છીયે,
આમ,
Dbb = E1 + H
= 0.7784 + 0.0571
= 0.8355”
Dbs = E1 - H
= 0.7784 - 0.0571
= 0.7213”.
અહીં ફરીથી, જો આપણે ધારીએ કે 2P એ આંટાની વધારાની લંબાઈ છે, તો પ્રોગ્રામિંગ માટેની કુલ થ્રેડિંગ લંબાઈ, Lth નીચે આપ્યા મુજબ હશે,
Lth = L1 + L3 + (2 * P)
= 0.320 + 0.2143 + (2 * 0.07143)
= 0.6772”.
તેથી,
Dss = Dbs - Lth/16
= 0.7213 - (0.6772/16)
= 0.6790”
Dsb = Dbb - Lth/16
= 0.8355 - (0.6772/16)
= 0.7932”.
આ બધા પરિમાણોને એક સાથે જોવા માટે કૃપા કરીને ચિત્ર ક્ર. 3 નો સંદર્ભ લો.
2.2 પ્રોગ્રામિંગ ડેટાનો સારાંશ
2.2.1 બાહ્ય આંટા 1” NPT
અહીં આપણે પહેલા ટેપર OD ટર્નિંગ અને પછી બાહ્ય ટેપર થ્રેડિંગ કરી રહ્યા છીએ. તેના માટે આપણે કોષ્ટક ક્ર. 2.1 માં આપેલ માહિતી મુજબ કાર્યવાહી કરવાની રહેશે.
કોષ્ટક ક્ર. 2.1
2.2.2 આંતરિક આંટા 1/2“ NPT
અહીં આપણે ટેપર બોઅરિંગ અને પછી આંતરિક ટેપર થ્રેડિંગ કરી રહ્યા છીએ.
તેના માટે આપણને કોષ્ટક ક્ર. 2.2 માં આપેલ કાર્યવાહી કરવાની રહેશે.
કોષ્ટક ક્ર. 2.2
મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે અહીં આપેલ G કોડ ફાનુક કંટ્રોલરના વિશિષ્ટ વર્જન માટે બરાબર છે. વપરાશકર્તાએ પોતાના કંટ્રોલર માટે સમકક્ષ G કોડને જાણીને તેનો ઉપયોગ કરવો જોઇએ.
2.3 થ્રેડિંગ પ્રોગ્રામ
2.3.1:1” બાહ્ય NPT થ્રેડિંગ માટેનો પ્રોગ્રામ
આના પહેલાના લેખમાં જોયા મુજબ, અહીં G92 સાયકલનો ઉપયોગ કરવાનો હોય છે અને તેનું ફૉરમૅટ નીચે મુજબ છે.
G92 X<a1> Z<b> R<c> F<f>
X<a2>
X<a3>
..........
X<an>
મૂલ્ય R = (Dbb - Dsb)/2
એટલે ,
R = (1.3367 - 1.2832)/2
= 0.02675”.
મિમી. માં
R = 0.02675 * 25.4
= 0.6795 મિમી.
ચાલો હવે આપણે કોષ્ટક ક્ર. 2. 3 મુજબ તમામ ઇમ્પીરિયલ ડેટા મેટ્રિકમાં કન્વર્ટ કરીએ.
કોષ્ટક ક્ર. 2.3
આપણે કાર્યવસ્તુનું મટિરિયલ પ્લેન કાર્બન સ્ટીલનો ગ્રેડ છે એમ ધારીશું અને એક સલામત યંત્રણ ગતિ (Vc), (80 મી./મિનિટ) પર યંત્રણનો પ્રારંભ કરીશું. આપણે થ્રેડિંગમાં CSS નો ઉપયોગ કરી શકતા નથી, તેથી આપણે એક નિશ્ચિત આર.પી.એમ. પસંદ કરવો પડશે.
31.5 મી. જેટલો સરેરાશ વ્યાસ ધારીને, આગળ પ્રમાણે આર.પી.એમ. મળશે
એટલે આશરે 800.
હવે પ્રોગ્રામ નીચે મુજબ હશે,
G97 S800 M3 T0101
G0 X40.0 Z10.0 M8
G1 X35.0 Z3.0 F0.5
G92 X33.7 Z-21.7601 R-0.6795
F2.2087
X33.45
X33.2
X33.0
X32.8
X32.6
X32.425
X32.25
X32.075
X31.9
X31.75
X31.6
X31.45
X31.325
X31.2
X31.1
X31.0
X30.9
X30.82
X30.74
X30.67
X30.61
X30.55
X30.5
X30.45
X30.419
X30.419
X30.419
G0 X40.0 Z5.0
2.3.2 : 1/2” આંતરિક NPT થ્રેડિંગ માટેનો પ્રોગ્રામ
R = (Dbb - Dsb)/2
તેથી
R = (0.8355 - 0.7932)/2
= 0.02115”.
મિમી. માં
R = 0.02115 * 25.4 = 0.5372 મિમી.
ચાલો હવે આપણે કોષ્ટક ક્ર. 2.4 મુજબ તમામ ઇમ્પીરિયલ ડેટા મેટ્રિકમાં કન્વર્ટ કરીએ.
કોષ્ટક ક્ર. 2.4
આપણે કાર્યવસ્તુનું મટિરિયલ પ્લેન કાર્બન સ્ટીલનો ગ્રેડ છે એમ ધારીશું અને એક સલામત યંત્રણ ગતિ (Vc), (60 મી./મિનિટ ટ) પર યંત્રણનો પ્રારંભ કરીશું. આપણે થ્રેડિંગમાં CSS નો ઉપયોગ કરી શકતા નથી, તેથી આપણે એક નિશ્ચિત આર.પી.એમ. પસંદ કરવો પડશે.
19.75 મિમી. જેટલો સરેરાશ વ્યાસ ધારીને, આગળ પ્રમાણે આર.પી.એમ. મળશે
આર.પી.એમ. = Vc/(3.14 * D)
60000/(3.14 * 19.75)
= 967
એટલે આશરે 965.
હવે પ્રોગ્રામ નીચે મુજબ હશે,
G97 S965 M3 T0202
G0 X16.0 Z10.0 M8
G1 X16.5 Z2.0 F0.5
G92 X17.5 Z-17.2 R0.5372 F1.8143
X17.7
X17.9
X18.05
X18.20
X18.35
X18.475
X18.6
X18.725
X18.85
X18.95
X19.05
X19.15
X19.25
X19.35
X19.43
X19.51
X19.58
X19.65
X19.72
X19.77
X19.82
X19.86
X19.90
X19.94
X19.98
X20.02
X20.06
X20.09
X20.12
X20.147
X20.147
X20.147
G0 X17.0 Z5.0
9922945410