De risico's van de conversie van standaard naar metrische tolerantiekaarten vermijden

De verrassende complexiteit van conversie

Een van de basisprincipes van de inkoop van kleine onderdelen is de mogelijkheid om te converteren tussen verschillende meeteenheden, bijvoorbeeld door een metrische tolerantiegrafiek te maken door tolerantiecijfers tussen millimeters en inches om te zetten.

Het is een taak die lang niet zo eenvoudig is als je misschien denkt. In feite zijn de risico's van heen en weer schakelen tussen metrische en standaard meetsystemen het spul van legendes, die vaak rampzalige resultaten hebben.

Enkele scenario's in het slechtste geval

In 1983 had een Air Canada Boeing 767 die van Montreal naar Edmonton vloog, ongeveer een uur na de vlucht geen brandstof meer en moest (letterlijk) naar binnen glijden voor een noodlanding. Wonder boven wonder raakten slechts twee passagiers lichtgewond - en dat was tijdens het evacueren van het vliegtuig.

Waarom is het gebeurd?

Toen het indicatiesysteem voor de brandstofhoeveelheid van het vliegtuig voor het opstijgen faalde, besloten het vliegtuig- en grondpersoneel om de benodigde hoeveelheid brandstof handmatig te berekenen. Berekenend dat het vliegtuig 8.703 kg brandstof nodig had, deelden ze dat door 1,77 - de dichtheid van de brandstof volgens de documentatie van het tankbedrijf - om de kilogrammen om te rekenen naar 4.916 L. Die hoeveelheid brandstof werd vervolgens in het vliegtuig gepompt.

Het probleem is dat, terwijl het 767-vliegtuig de brandstof meet in kilogram per liter (kg/L), de dichtheidscijfers in de tankgids pond per liter (lb/L) gebruikten. Daardoor had het vliegtuig minder dan de helft van de benodigde hoeveelheid brandstof aan boord.

Er zijn nog tal van andere voorbeelden:

• In 1999 verloor NASA zijn $ 125 miljoen Mars Climate Orbiter (MCO), de eerste interplanetaire weersatelliet, omdat ruimtevaartuigingenieurs er niet in slaagden om van standaard naar metrische metingen te converteren. Met zijn baan berekend met behulp van pond-seconden die werden aangezien voor de metrische eenheid van kracht (newton-seconden), slaagde de MCO er niet in om in een baan om de aarde te komen en stortte hij neer op de planeet Mars.
• In 2003 ontspoorde de Space Mountain-achtbaan in Tokyo Disneyland vanwege een as die kleiner was dan de ontwerpvereisten, waardoor er een opening van meer dan 1,0 mm (in plaats van 0,2 mm) ontstond tussen het lager en de as. De specificaties waren in 1995 omgezet in metrische eenheden, maar in 2002 werden de eerdere standaardeenheidspecificaties gebruikt om nieuwe assen te bestellen - die uiteindelijk 44,14 mm meten in plaats van de benodigde 45 mm.
• Het gebruik van standaardeenheden door Boeing heeft mogelijk de uitbesteding van precisiewerk aan buitenlandse leveranciers belemmerd, waardoor vertragingen bij de productie van de Boeing 787 Dreamliner zijn ontstaan. Het vliegtuig was oorspronkelijk gepland voor mei 2008 en kwam pas in oktober 2011 in de commerciële dienst.

Je krijgt het beeld. Het gebruik van verschillende eenheden, menselijke fouten en onnauwkeurige metrische naar standaardconversies (en vice versa) kan ernstige gevolgen hebben voor niet alleen kwaliteit en prestaties, maar ook voor veiligheid.

Conversietechnologie voor de redding?

Het is met name waar dat de huidige technologie betrouwbaardere conversietools biedt en helpt om het risico op menselijke fouten te verkleinen. Met computernumerieke besturingen (CNC) op machines kunnen interne conversies worden berekend voor alle waarden binnen de besturing van een machine.

Op de werkvloer kan het personeel worden uitgerust met een verscheidenheid aan draagbare digitale micrometers voor directe conversie. Met het display op een moderne digitale schroefmaat kunnen gebruikers bijvoorbeeld met een druk op de knop schakelen tussen metrische eenheden en inches.

Standaard naar metrische conversie (en weer terug) is echter geen eenvoudige propositie, en er zijn nog enkele dingen waarmee u rekening moet houden bij het wisselen van meetsysteem.

De meeste machines zijn gekalibreerd in de unit die het meest geschikt is voor het primaire gebruik. Een gereedschap dat bijvoorbeeld onderdelen maakt voor gebruik in timmerwerk, kan worden gekalibreerd in standaard inches en zijn fracties.

Maar hoewel breuken zeer geschikt zijn voor de markeringen op een meetlint, zijn ze niet gemakkelijk te transponeren wanneer ze in een machine worden ingevoerd. Bovendien zijn de metingen die in timmerwerk worden gebruikt, hoewel prima voor houtbewerking, tien tot honderd keer groter dan de metingen die worden gebruikt voor medische hulpmiddelen.

Cijfers converteren voor een metrische tolerantiegrafiek

Bovendien gebruikt u mogelijk onderdelen van veel onderaannemers, sommige in eigen land en sommige in landen waar het metrieke stelsel gangbaar is. Die onderdelen moeten mogelijk verbinding maken met en communiceren met andere systemen die niet op metrische gegevens zijn gebaseerd.

Dat betekent dat u bij het handmatig heen en weer berekenen van conversies tussen standaard en metrisch ook rekening moet houden met onderdeeltoleranties. Dat komt omdat het maken van onderdelen aan de bovenkant van het tolerantiebereik gemeten in het metrische systeem mogelijk niet past bij een ander onderdeel aan de onderkant van het tolerantiebereik zoals gemeten in een standaardsysteem.

De hier opgenomen metrische tolerantietabel toont bijvoorbeeld conversies tussen inches en millimeters (en vice versa) voor het typische tolerantiebereik waar klanten om vragen bij Metal Cutting.

We houden echter ook rekening met de boven- en ondergrens van de specificaties - indien nodig toleranties aanpassen om ervoor te zorgen dat wanneer de cijfers worden geconverteerd en afgerond, de geconverteerde maateenheid niet buiten de boven- of ondergrens valt. Ter illustratie:

• Een afmeting van 20 mm ±2 mm
• Converteert naar 0,79” ±0,08”
• Dat maakt de bovenste specificatielimiet 0,87” en de onderste specificatielimiet 0,71”
• Wat weer wordt omgezet naar boven- en onderspecificaties van 22,098 mm en 18,034 mm

In de oorspronkelijke maateenheid zijn de boven- en ondergrenzen voor specificaties 22 mm en 18 mm - en zoals u kunt zien, ligt de omgerekende bovengrens buiten dat bereik. Dus om ervoor te zorgen dat het onderdeel niet buiten de oorspronkelijke specificaties valt, kunnen we de geconverteerde tolerantie aanpassen naar 0,79" +0,07"/-0,08".

De effecten van afronding op toleranties

Afronding kan ook leiden tot fouten en conversies die buiten het geaccepteerde tolerantiebereik vallen. Daarom moet u zorgvuldig met hoeveel decimalen een conversie verlengen.

U kunt bijvoorbeeld zeggen dat 1,0 mm wordt omgezet in 0,04 inch; die berekening rondt het cijfer van 0,0393700787 echter alleen af ​​op de tweede decimaal. Is 0,04 inch nauwkeurig genoeg in een wereld die toleranties vereist tot ten minste de derde of vierde decimaal?

Zelfs de tools waarop we rekenen voor conversies brengen afronding in de vergelijking. De meeste CNC-machines zijn gekalibreerd in één eenheid en converteren - en rond - naar de andere. Een moderne digitale schroefmaat, die in metrisch is ontworpen, werkt en berekent uitlezingsdimensies in metrische eenheden.

Wanneer gebruikers echter een eenvoudige knop van metrisch naar standaard schakelen, krijgen ze geen geheel nieuwe berekening. In plaats daarvan krijgen ze een conversie naar standaard, inclusief de afrondingsfactor of fout die nodig is voor de decimalen die in de uitlezing zijn voorzien. Deze mogelijke onnauwkeurigheid wordt zelden overwogen en kan toch soms serieus van belang zijn.

Bovendien worden de effecten van afronding verergerd, niet alleen tussen meerdere op elkaar inwerkende onderdelen, maar ook tussen dimensies en toleranties. Gelukkig kunnen deze variaties worden overwonnen door methodisch af te ronden en de nominale waarden en boven-/onderspecificaties zo nodig aan te passen om ervoor te zorgen dat alle afmetingen binnen (of strakker dan) de geaccepteerde toleranties vallen.

Impact op kwaliteit, veiligheid en kosten

Het is duidelijk dat conversie van standaard naar metrische metingen belangrijke implicaties heeft voor alles, van ruimtevaarttoepassingen tot medische apparaten en lasmachines voor auto's. Hoewel in de meeste situaties een slechte pasvorm geen levensveranderende gevolgen heeft, kan het falen van een onderdeel in andere gevallen catastrofaal zijn.

Het goede nieuws is dat u en uw leverancier, door wat tijd en zorg te investeren in uw conversies tussen verschillende meetsystemen - en hoe de toleranties en paring van de verschillende onderdelen worden beïnvloed - u en uw leverancier kunnen helpen de kwaliteit, veiligheid en kostenbeheersing te behouden.

(Bekijk onze gerelateerde blog over hoe toleranties zich opstapelen voor meer informatie over hoe u rekening kunt houden met toleranties.)