คลังบทเรียน / GD&T

บทที่ 1

พื้นฐาน GD&T: อ่านสัญลักษณ์บนแบบงานให้เป็นภายใน 10 นาที

ทำความเข้าใจ datum, form tolerance และ position tolerance ผ่านตัวอย่างแบบงานจริง

GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) คือภาษาสัญลักษณ์บนแบบงานที่ใช้บอกว่า รูปร่าง การวางตัว และตำแหน่งของผิวหรือรูบนชิ้นงานคลาดเคลื่อนได้เท่าไร และให้วัดเทียบกับอะไร มาตรฐานที่ใช้กันแพร่หลายมีสองชุด คือ ASME Y14.5 ของสหรัฐอเมริกา และ ISO 1101 กับมาตรฐานในกลุ่ม ISO GPS สัญลักษณ์ของทั้งสองชุดเกือบเหมือนกัน บทนี้จะพาอ่านสัญลักษณ์ที่พบบ่อยที่สุดบนแบบงาน ได้แก่ กรอบควบคุมลักษณะ datum ค่าพิกัดความเผื่อรูปร่าง และค่าพิกัดความเผื่อตำแหน่ง แล้วปิดท้ายด้วยการอ่านแบบงานตัวอย่างทีละจุด

1.1 ทำไมพิกัด ± อย่างเดียวไม่พอ

แบบงานที่ใช้เพียงขนาดกับพิกัด ± เช่น รูอยู่ห่างจากขอบ 15 ±0.1 มม. มีช่องโหว่สามข้อ

  1. ไม่บอกว่าวัดจากไหน ขอบชิ้นงานจริงไม่ได้ตรงหรือตั้งฉากสมบูรณ์ การวัดจากปลายขอบด้านหนึ่งกับอีกด้านหนึ่งจึงได้ค่าต่างกัน ผู้ผลิตกับผู้ตรวจสอบอาจวัดได้ผลต่างกันทั้งที่ใช้ชิ้นงานเดียวกัน
  2. ไม่ควบคุมรูปร่าง พิกัด ± ของความหนาไม่ได้บอกว่าผิวต้องเรียบแค่ไหน ผิวที่โก่งแต่ความหนาทุกจุดยังอยู่ในพิกัดอาจผ่านการตรวจ แต่ประกอบใช้งานไม่ได้
  3. โซนพิกัดของตำแหน่งเป็นสี่เหลี่ยม รูที่เยื้องในแนวทแยงห่างจากตำแหน่งที่ถูกต้องได้มากกว่ารูที่เยื้องในแนวแกน ทั้งที่ในการประกอบ ระยะเยื้องทุกทิศมีผลเท่ากัน (ดูหัวข้อ Position)

GD&T แก้ทั้งสามข้อด้วยการกำหนด จุดอ้างอิงการวัด (Datum) ให้ชัดเจน กำหนด โซนพิกัดความเผื่อ (Tolerance zone) ให้ตรงกับหน้าที่ของชิ้นงาน และเขียนทั้งหมดในรูปสัญลักษณ์ที่อ่านได้ความหมายเดียว

1.2 สัญลักษณ์ลักษณะเรขาคณิต

ลักษณะเรขาคณิต (Geometric characteristic) ที่ควบคุมได้แบ่งเป็นห้ากลุ่มตามสิ่งที่ควบคุม

สัญลักษณ์ลักษณะเรขาคณิตห้ากลุ่ม: รูปร่าง (ความตรง ความเรียบ ความกลม ความเป็นทรงกระบอก) ไม่มี datum การวางตัว (ความตั้งฉาก ความขนาน ความเอียงเชิงมุม) ต้องมี datum ตำแหน่ง (ตำแหน่ง และร่วมศูนย์กับสมมาตรที่เหลือเฉพาะใน ISO) ปกติมี datum โพรไฟล์ (ของเส้นและของผิว) มีหรือไม่มี datum ก็ได้ และการแกว่ง (เชิงวงกลมและรวม) ต้องมี datum
รูปที่ 1.1 สัญลักษณ์ลักษณะเรขาคณิตห้ากลุ่ม
ตารางที่ 1.1 ลักษณะเรขาคณิตห้ากลุ่ม
กลุ่ม ควบคุมอะไร อ้างอิง datum
รูปร่าง (Form) รูปทรงของผิวหรือแกนเพียงลำพัง เช่น ผิวเรียบแค่ไหน รูกลมแค่ไหน ไม่มี
การวางตัว (Orientation) มุมของผิวหรือแกนเทียบกับ datum เช่น ตั้งฉาก ขนาน ต้องมี
ตำแหน่ง (Location) ตำแหน่งของแกนหรือระนาบกลางเทียบกับ datum หรือเทียบกันเองภายในกลุ่มรู ปกติมี ยกเว้นคุมเฉพาะกลุ่มรู (ดูหัวข้อ Position)
โพรไฟล์ (Profile) รูปร่างผิวโค้งอิสระ ใช้ได้ทั้งแบบควบคุมรูปร่างอย่างเดียวและแบบควบคุมตำแหน่งด้วย มีหรือไม่มีก็ได้
การแกว่ง (Runout) การแกว่งของผิวเมื่อหมุนชิ้นงานรอบแกน datum ต้องมี

มาตรฐาน ASME Y14.5-2018 ตัดสัญลักษณ์ ร่วมศูนย์ (Concentricity) และ สมมาตร (Symmetry) ออก และให้ใช้ Position หรือ Profile แทน ส่วน ISO 1101 ยังคงใช้ทั้งสองสัญลักษณ์ หากพบบนแบบงาน ให้ตรวจดูว่าแบบงานอ้างอิงมาตรฐานใด

1.3 อ่านกรอบควบคุมลักษณะ (Feature control frame)

ข้อกำหนด GD&T ทุกข้อเขียนอยู่ใน กรอบควบคุมลักษณะ (Feature control frame) ซึ่งเป็นกรอบสี่เหลี่ยมแบ่งเป็นช่อง และลากเส้นชี้ไปยังผิวหรือรูที่ถูกควบคุม อ่านจากซ้ายไปขวาได้เป็นประโยคเดียว

กรอบควบคุมลักษณะ: ช่องแรกเป็นสัญลักษณ์ตำแหน่ง ช่องที่สองเป็นขนาดโซน Ø0.2 ตามด้วยสัญลักษณ์ M ในวงกลม (เงื่อนไขวัสดุมากสุด) และช่องที่เหลือเป็น datum A B C เรียงตามลำดับความสำคัญ
รูปที่ 1.2 กรอบควบคุมลักษณะ (Feature control frame)
  1. ช่องแรก: สัญลักษณ์ลักษณะเรขาคณิต บอกว่าควบคุมอะไร
  2. ช่องที่สอง: ขนาดโซนพิกัดความเผื่อ เป็นความกว้างรวมของโซน ไม่ใช่ค่า ± ถ้ามี Ø นำหน้า โซนจะเป็นทรงกระบอก (ใช้กับแกนของรู) ถ้าไม่มี โซนจะเป็นช่องระหว่างระนาบขนานสองระนาบ อาจตามด้วยสัญลักษณ์ปรับแต่ง (Modifier) เช่น M เงื่อนไขวัสดุมากสุด หรือ L เงื่อนไขวัสดุน้อยสุด
  3. ช่องที่สามเป็นต้นไป: datum เรียงตาม ลำดับความสำคัญ ไม่ใช่ตามตัวอักษร datum ในช่องแรกคือ datum หลัก ช่องถัดไปคือ datum รอง และ datum ที่สาม

กรอบในภาพจึงอ่านว่า “แกนของรูต้องอยู่ในทรงกระบอกเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2 มม. ที่ตำแหน่งถูกต้องตามแบบ เมื่อวัดเทียบกับ datum A B C ตามลำดับ และได้ค่าเผื่อเพิ่มเมื่อรูใหญ่ขึ้นจากขนาดเล็กสุด”

1.4 Datum: ชิ้นงานต้องถูกวัดจากที่เดียวกันเสมอ

Datum คือระนาบ แกน หรือจุดในอุดมคติที่ใช้เป็นจุดเริ่มต้นของการวัด ส่วนผิวจริงบนชิ้นงานที่ใช้สร้าง datum เรียกว่า datum feature บนแบบงานจะระบุด้วย สัญลักษณ์ datum feature เป็นกรอบสี่เหลี่ยมใส่ตัวอักษร ต่อเส้นกับสามเหลี่ยมทึบที่แตะผิวนั้น

ผิวจริงไม่ได้เรียบสมบูรณ์ ในการตรวจสอบจึงสร้าง datum จากอุปกรณ์ที่เรียบกว่าชิ้นงานมาก เช่น โต๊ะระดับ (Surface plate) ฉากตั้ง หรือหมุดของจิ๊กตรวจสอบ ชิ้นงานจะสัมผัสอุปกรณ์เหล่านี้ที่จุดสูงสุดของผิว ซึ่งเป็นสภาพเดียวกับตอนประกอบใช้งานจริง

1.4.1 กรอบอ้างอิง datum และหลัก 3-2-1

ชิ้นงานที่ลอยอยู่ในอากาศเคลื่อนที่ได้ 6 แบบ เรียกว่า องศาอิสระ (Degrees of freedom) คือ เลื่อนตามแกน X Y Z และหมุนรอบแกน X Y Z ก่อนวัดหรือตัดเฉือนชิ้นงาน ต้องล็อกองศาอิสระทั้งหกให้ครบ มิฉะนั้นผลการวัดแต่ละครั้งจะไม่ตรงกัน

datum สามตัวที่ตั้งฉากกันประกอบเป็น กรอบอ้างอิง datum (Datum reference frame) ทำหน้าที่ล็อกองศาอิสระเหล่านี้ทีละส่วนตามลำดับ datum หลัก รอง และที่สาม จำนวนจุดสัมผัสขั้นต่ำที่ datum แต่ละตัวต้องใช้เมื่อเป็นระนาบคือ 3 2 และ 1 จุด จึงเรียกว่า หลัก 3-2-1

ภาพเคลื่อนไหว: ชิ้นงานลอยอิสระมี 6 องศาอิสระ วางลงบน datum A สัมผัส 3 จุด ล็อกการเลื่อนตาม Z และการหมุนรอบ X และ Y จากนั้นดันชิด datum B สัมผัส 2 จุด ล็อกการเลื่อนตาม Y และการหมุนรอบ Z แล้วเลื่อนชน datum C สัมผัส 1 จุด ล็อกการเลื่อนตาม X จนเหลือ 0 องศาอิสระ
รูปที่ 1.3 การล็อกองศาอิสระด้วย datum A B C

ภาพเคลื่อนไหวด้านบนแสดงทั้งสามขั้นต่อเนื่องกัน ลูกศรสีขาวคือองศาอิสระที่ยังเหลือ เมื่อชิ้นงานสัมผัส datum ใด ลูกศรที่ถูกล็อกจะเปลี่ยนเป็นสีจางของ datum นั้น ด้านล่างแยกอธิบายทีละขั้น

เริ่มต้น: ชิ้นงานลอยอิสระ 6 องศาอิสระ

ชิ้นงานลอยเหนือระนาบ datum ทั้งสาม มีลูกศรแสดงการเลื่อนตาม X Y Z และการหมุนรอบ X Y Z ครบทั้ง 6 องศาอิสระ
รูปที่ 1.4 ชิ้นงานลอยอิสระ 6 องศาอิสระ

ในภาพ ระนาบ A คือพื้น ระนาบ B คือผนังด้านขวาหลัง และระนาบ C คือผนังด้านซ้ายหลัง ในการตรวจสอบจริง ระนาบเหล่านี้คือ ตัวจำลอง datum (Datum feature simulator) เช่น โต๊ะระดับ ฉากตั้ง (Angle plate) และหมุดหยุด ซึ่งเรียบและตั้งฉากกันมากกว่าชิ้นงานหลายเท่า จุดสีจางบนระนาบคือตำแหน่งที่ชิ้นงานจะสัมผัส

ขั้นที่ 1: วางลงบน datum A สัมผัส 3 จุด

วางชิ้นงานลงบนระนาบ A ผิวล่างสัมผัส 3 จุด ล็อกการเลื่อนตาม Z การหมุนรอบ X และการหมุนรอบ Y ชิ้นงานยังเลื่อนตาม X และ Y และหมุนรอบ Z บนระนาบ A ได้
รูปที่ 1.5 วางบน datum A ล็อก 3 องศาอิสระ

จุดสามจุดที่ไม่อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกันกำหนดระนาบได้หนึ่งระนาบพอดี ชิ้นงานจึงวางได้มั่นคงเหมือนเก้าอี้สามขา ผิว A ล็อกองศาอิสระได้ 3 ตัว

  • เลื่อนตาม Z ชิ้นงานกดลงไปต่ำกว่าระนาบ A ไม่ได้
  • หมุนรอบ X และหมุนรอบ Y ชิ้นงานเอียงหน้า–หลังหรือซ้าย–ขวาไม่ได้ เพราะผิวล่างแนบกับระนาบ A

สิ่งที่เหลือคือชิ้นงานยัง ไถลไปมาบนระนาบ A และหมุนรอบแกนตั้งได้ เหมือนแก้วน้ำบนโต๊ะ ผิว A จึงเพียงพอสำหรับวัดความสูงและความขนานของผิวบน แต่ยังไม่พอสำหรับวัดตำแหน่งรู

ถ้าผิว A ไม่เรียบ ชิ้นงานจะโยกไปมาระหว่างจุดสูงต่างๆ และวางได้หลายแบบ ผู้ออกแบบจึงมักกำหนด ความเรียบให้กับ datum หลัก เสมอ

ขั้นที่ 2: ดันชิด datum B สัมผัส 2 จุด

ดันชิ้นงานเข้าชิดระนาบ B ผิวข้างสัมผัส 2 จุด ล็อกการเลื่อนตาม Y และการหมุนรอบ Z เหลือเพียงการเลื่อนตาม X
รูปที่ 1.6 ชิด datum B ล็อกอีก 2 องศาอิสระ

โดยยังแนบผิว A ไว้ ดันชิ้นงานเข้าชิดระนาบ B จุดสองจุดกำหนด เส้นตรง หนึ่งเส้น ขอบของชิ้นงานจึงถูกจัดให้ขนานกับระนาบ B ล็อกเพิ่มได้ 2 ตัว

  • เลื่อนตาม Y ชิ้นงานเลื่อนเข้าไปในระนาบ B ไม่ได้
  • หมุนรอบ Z ชิ้นงานหมุนบนระนาบ A ไม่ได้อีก เพราะขอบถูกจัดแนวด้วยสองจุด

จุดสัมผัสทั้งสองควร อยู่ห่างกันมากที่สุด เพราะยิ่งห่าง มุมของชิ้นงานยิ่งแม่นยำ และ ต้องไม่ใช้ 3 จุดบน B เพราะผิว B ของชิ้นงานจริงไม่ได้ตั้งฉากกับผิว A สมบูรณ์ ถ้าบังคับให้แนบทั้งสองระนาบเต็มที่ ชิ้นงานจะยกตัวขึ้นจาก A หรือโยก ซึ่งขัดกับขั้นที่ 1 นี่คือเหตุผลที่แบบงานมักกำหนด ความตั้งฉากของ B เทียบกับ A

ขั้นที่ 3: เลื่อนชน datum C สัมผัส 1 จุด

เลื่อนชิ้นงานตามแนวระนาบ B จนชนระนาบ C ที่ 1 จุด ล็อกการเลื่อนตาม X ครบทั้ง 6 องศาอิสระ
รูปที่ 1.7 ชน datum C ล็อกองศาอิสระสุดท้าย

โดยยังแนบ A และชิด B ไว้ เลื่อนชิ้นงานไปตามแนวระนาบ B จนชนระนาบ C องศาอิสระสุดท้ายคือ เลื่อนตาม X ถูกล็อก จุดเดียวก็เพียงพอ เพราะองศาอิสระอื่นถูกล็อกหมดแล้ว หากเพิ่มจุดที่สองบน C จะไปขัดกับแนวที่ B กำหนดไว้แล้ว

เมื่อครบสามขั้น ชิ้นงานมีตำแหน่งเดียวในกรอบอ้างอิง เส้นตัดของระนาบทั้งสามคือแกน X Y Z และจุดตัดของระนาบทั้งสามคือจุดกำเนิดที่ใช้วัดขนาดพื้นฐานทั้งหมดบนแบบงาน

ตารางที่ 1.2 การล็อกองศาอิสระทีละขั้น
ขั้น datum สัมผัสขั้นต่ำ ล็อก เหลือ
เริ่มต้น ไม่มี ไม่มี ไม่มี 6
1 A หลัก (Primary) 3 จุด เลื่อนตาม Z หมุนรอบ X หมุนรอบ Y 3
2 B รอง (Secondary) 2 จุด เลื่อนตาม Y หมุนรอบ Z 1
3 C ที่สาม (Tertiary) 1 จุด เลื่อนตาม X 0

1.4.2 Datum ที่เป็นแกนของรูหรือเพลา

หลัก 3-2-1 ใช้กับ datum ที่เป็นระนาบ เมื่อ datum เป็นรูหรือเพลา ตัวจำลอง datum จะเปลี่ยนเป็น แกนขยาย (Expanding mandrel) ที่ขยายตัวจนแนบผิวในของรูรอบทิศ หรือ หัวจับและคอลเล็ต (Collet) ที่หุบจนแนบผิวนอกของเพลา ตัวจำลองแบบนี้จับ แกน ของรูหรือเพลา ไม่ใช่ผิวด้านใดด้านหนึ่ง จำนวนองศาอิสระที่ล็อกจึงไม่เป็นไปตาม 3-2-1 แต่ขึ้นกับว่าแกนนั้นเป็น datum ลำดับใด และรูยาวเพียงใดเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลาง

ภาพตัดเปรียบเทียบ: ซ้าย รูยาวในชิ้นงานหนาสวมบนแกนขยาย แกนของรูเป็น datum หลัก A ล็อกการเลื่อนตาม X Y และการหมุนรอบ X Y เหลือการเลื่อนตามแกนและการหมุนรอบแกน ขวา แผ่นบางวางบนผิว A ล็อก 3 หมุดสั้นในรู B ล็อกการเลื่อนตาม X Y และหมุดข้าวหลามตัดในรูที่สอง C ล็อกการหมุนรอบ Z
รูปที่ 1.8 แกนของรูเป็น datum หลักกับเป็น datum รอง

รูยาวเป็น datum หลัก (ภาพซ้าย) แกนขยายแนบผิวรูตลอดความยาว ชิ้นงานจึงเลื่อนออกด้านข้างไม่ได้ และเอียงไม่ได้ เพราะผิวรูที่ยาวต้านการเอียงไว้ แกนของรูล็อกได้ 4 องศาอิสระในครั้งเดียว คือ เลื่อนตาม X และ Y ซึ่งตั้งฉากกับแกน และหมุนรอบ X และ Y สิ่งที่เหลือคือ เลื่อนตามแกน และ หมุนรอบแกน ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่แบบเดียวกับเพลาที่สวมอยู่ในแบริ่ง

องศาอิสระสองตัวที่เหลือล็อกด้วย datum รองและที่สามอย่างละตัว

  • datum รอง: ผิวหน้าที่ตั้งฉากกับแกน เช่น บ่าของรูหรือผิวหน้าของดุม ล็อกได้เพียง เลื่อนตามแกน 1 ตัว เพราะการเอียงถูกแกนล็อกไปแล้ว ผิวหน้าจึงแตะตัวจำลองที่จุดสูงสุดเพียงจุดเดียว ไม่ใช่ 3 จุดแบบ datum หลัก
  • datum ที่สาม: ร่องลิ่ม รูที่สอง หรือผิวแบน ที่อยู่นอกแกน ล็อก หมุนรอบแกน ซึ่งเป็นตัวสุดท้าย

ชิ้นงานกลึงเป็นตัวอย่างที่เห็นได้ชัด เพลาที่จับในคอลเล็ตของเครื่องกลึงถูกล็อก 4 องศาอิสระด้วยแกนของผิวที่จับ และผิวหน้าที่ชนตัวหยุดในคอลเล็ตล็อกการเลื่อนตามแกน ส่วนการหมุนรอบแกนคือการหมุนของหัวสปินเดิลเอง สำหรับผิวที่กลมรอบแกนทั้งหมด การหมุนรอบแกนไม่ทำให้ผลการวัดเปลี่ยน แบบงานจึงมักอ้างอิงเพียง datum A หรือ A|B โดยไม่มี datum ที่สาม กรอบอ้างอิง datum ไม่จำเป็นต้องล็อกครบ 6 องศาอิสระเสมอ ล็อกเฉพาะที่มีผลต่อข้อกำหนดนั้น เช่น ค่าการแกว่ง (Runout) เทียบกับแกน A ไม่ต้องสนใจมุมหมุนของชิ้นงานเลย

รูในแผ่นบางไม่เหมาะเป็น datum หลัก (ภาพขวา) เมื่อรูสั้นกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางมาก หมุดสัมผัสผิวรูเพียงช่วงสั้น ชิ้นงานจะโยกบนหมุดได้ การเอียงจึงล็อกได้ไม่แน่นอน ผู้ออกแบบจึงให้ ผิวหน้าเป็น datum หลัก แทน และให้รูเป็นรอง

  • A ผิวหน้า ล็อก 3 ตัวตามปกติ คือ เลื่อนตาม Z และหมุนรอบ X และ Y
  • B แกนของรู ล็อกเพียง 2 ตัว คือ เลื่อนตาม X และ Y เพราะการเอียงถูก A ล็อกไปแล้ว หมุดที่ตั้งฉากกับ A จึงทำหน้าที่เพียงกำหนดตำแหน่งศูนย์กลาง
  • C รูที่สอง ล็อกการหมุนรอบ Z ตัวสุดท้าย

การจัดแบบนี้คือ หมุดกลมกับหมุดข้าวหลามตัด (Round pin and diamond pin) ที่ใช้กันทั่วไปในจิ๊กและฟิกซ์เจอร์ หมุดที่รูที่สองถูกเจียข้างออกเป็นรูปข้าวหลามตัด ให้สัมผัสผิวรูเฉพาะในทิศที่ต้านการหมุนเท่านั้น หากใช้หมุดกลมทั้งสองรู ระยะระหว่างรูที่คลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อยจะทำให้สวมชิ้นงานไม่ลง ซึ่งเป็นการล็อกองศาอิสระซ้ำซ้อนแบบเดียวกับการใช้ 3 จุดบน datum B

ตารางที่ 1.3 องศาอิสระที่ datum แต่ละแบบล็อก
datum ลำดับ ล็อก องศาอิสระที่ล็อก
แกนของรูยาวหรือเพลา หลัก 4 เลื่อนตั้งฉากกับแกน 2 ทิศ และเอียง 2 ทิศ
ผิวหน้าที่ตั้งฉากกับแกน รอง ต่อจากแกน 1 เลื่อนตามแกน
แกนของรู รอง ต่อจากผิวหน้า 2 เลื่อนตั้งฉากกับแกน 2 ทิศ
รูที่สอง ร่องลิ่ม หรือผิวแบน ที่สาม 1 หมุนรอบแกน

1.4.3 ลำดับ datum คือลำดับการจับชิ้นงาน

ลำดับของ datum ในกรอบควบคุมลักษณะคือลำดับที่ใช้ในขั้นตอนข้างต้น ถ้าสลับจาก A|B|C เป็น B|A|C ชิ้นงานจะถูกวางบนผิว B ด้วย 3 จุดก่อน แล้วผิว A จะสัมผัสเพียง 2 จุด เมื่อผิวทั้งสองไม่ได้ตั้งฉากกันสมบูรณ์ ชิ้นงานจะเอียงต่างไปจากเดิม และผลการวัดตำแหน่งรูจะเปลี่ยนไป ผู้ออกแบบจึงเลือก datum หลักเป็นผิวที่ใหญ่และมั่นคงที่สุด หรือผิวที่ชิ้นงานใช้วางประกอบจริง

ลำดับนี้ใช้กับการจับงานบนเครื่องจักรด้วย เมื่อจับชิ้นงานในปากกาจับงาน ให้กดชิ้นงานลงแนบแผ่นรองขนานก่อน (A) แล้วจึงให้ชิดปากกาตายตัว (B) และชนตัวหยุด (C) ถ้าดันชิดปากกาก่อนแล้วค่อยกดลง ชิ้นงานอาจค้างอยู่บนผิว B และไม่แนบแผ่นรอง

1.4.4 ตำแหน่งของสัญลักษณ์ datum บอกว่า datum เป็นผิวหรือแกน

สัญลักษณ์ datum feature ที่หน้าตาเหมือนกันทุกประการอาจหมายถึงผิวหรือแกนก็ได้ ขึ้นกับว่าสามเหลี่ยมวางอยู่ตรงไหนเทียบกับเส้นบอกขนาด

สามกรณีของตำแหน่งสัญลักษณ์ datum: สามเหลี่ยมแตะเส้นขอบผิวบนโดยตรง datum คือระนาบผิวบน สามเหลี่ยมอยู่บนเส้นต่อแต่เยื้องห่างจากเส้นบอกขนาด 20 datum ยังคือระนาบผิวบน และสามเหลี่ยมอยู่แนวเดียวกับเส้นบอกขนาด Ø20 แทนหัวลูกศร datum คือแกนของเพลา
รูปที่ 1.9 ตำแหน่งสัญลักษณ์ datum กับความหมาย
  • สามเหลี่ยมแตะเส้นขอบของผิวโดยตรง datum คือระนาบของผิวนั้น
  • สามเหลี่ยมอยู่บนเส้นต่อ (Extension line) และเยื้องห่างจากเส้นบอกขนาดชัดเจน datum ยังคือระนาบของผิวนั้น การวางบนเส้นต่อใช้เมื่อผิวในภาพสั้นหรือมีเส้นอื่นเบียดอยู่
  • สามเหลี่ยมอยู่ในแนวเดียวกับเส้นบอกขนาด (Dimension line) ของรู เพลา ร่อง หรือความหนา โดยมักวางแทนหัวลูกศรข้างหนึ่ง datum คือ แกน ของรูหรือเพลา หรือ ระนาบกลาง (Center plane) ของร่องหรือความหนานั้น
  • สามเหลี่ยมต่อกับเส้นชี้ของขนาด Ø หรือกับกรอบควบคุมลักษณะของรูหรือเพลา datum คือ แกน ของรูหรือเพลานั้นเช่นกัน ดูภาพด้านล่าง
สองวิธีติดสัญลักษณ์ datum กับรู Ø20 H7: ซ้าย สามเหลี่ยมวางบนเส้นใต้ข้อความขนาดที่ชี้ไปยังรู ขวา สามเหลี่ยมติดใต้กรอบควบคุมลักษณะความตั้งฉาก Ø0.02 เทียบกับ A ของรูเดียวกัน ทั้งสองกรณี datum B คือแกนของรู
รูปที่ 1.10 การติดสัญลักษณ์ datum กับรู

ทั้งสองวิธีมีความหมายเหมือนกัน คือ datum B เป็น แกนของรู Ø20 ไม่ใช่ผิวในรู วิธีทางขวาพบบ่อยกว่า เพราะรูที่ใช้เป็น datum มักต้องมีข้อกำหนดของตัวเองอยู่แล้ว เช่น ความตั้งฉากกับ datum หลัก ในการตรวจสอบ แกนนี้จำลองด้วยหมุดหรือแกนขยาย (Expanding mandrel) ที่ใส่เข้าไปในรูจนแน่น

ถ้าสัญลักษณ์ datum ติดกับขนาดของกลุ่มรู เช่น ใต้ข้อความ 4X Ø8 datum จะเป็น กลุ่มรูทั้งสี่รูรวมกัน (Pattern datum) ซึ่งจำลองด้วยหมุดสี่ตัวที่อยู่ตรงตำแหน่งที่ถูกต้องพร้อมกัน ไม่ใช่แกนของรูใดรูหนึ่ง

จุดที่ต้องระวังที่สุดคือช่องกลางของภาพสามช่องด้านบน ถ้าเลื่อนสามเหลี่ยมไปตรงกับหัวลูกศรของขนาด 20 ความหมายจะเปลี่ยนจากผิวบนเป็น ระนาบกลางของความหนา 20 มม. ทันที ซึ่งเป็น datum คนละตัวกัน วัดด้วยวิธีต่างกัน และให้ผลการวัดต่างกัน ระยะห่างเพียงไม่กี่มิลลิเมตรบนแบบงานจึงเปลี่ยนวิธีจับชิ้นงานทั้งหมด

1.5 ขนาดพื้นฐาน (Basic dimension) และ TED

ขนาดที่เขียน ในกรอบสี่เหลี่ยม เช่น 30 ใน ASME Y14.5 เรียกว่า ขนาดพื้นฐาน (Basic dimension) ส่วนใน ISO 1101 เรียกว่า ขนาดที่ถูกต้องตามทฤษฎี (Theoretically exact dimension, TED) ทั้งสองชื่อเขียนด้วยกรอบสี่เหลี่ยมแบบเดียวกันและมีความหมายเหมือนกัน คือเป็นค่าทางทฤษฎีที่ถูกต้องสมบูรณ์ ไม่มีพิกัดความเผื่อในตัว และพิกัดความเผื่อทั่วไปในกรอบรายละเอียดของแบบงาน (Title block) ใช้กับขนาดพื้นฐานไม่ได้ ขนาดพื้นฐานบอกเพียงว่า ตำแหน่งที่ถูกต้อง (True position) อยู่ที่ใด ส่วนความคลาดเคลื่อนที่ยอมได้มาจากกรอบควบคุมลักษณะที่ชี้ไปยังผิวหรือรูนั้น

TED ใน ISO ใช้ได้กว้างกว่าตำแหน่งของรู ทั้งระยะ มุม และรูปร่างของโพรไฟล์ เช่น มุม 30° ในกรอบของผิวเอียงที่คุมด้วยความเอียงเชิงมุม หรือรัศมีในกรอบของผิวโค้งที่คุมด้วยโพรไฟล์ของผิว ขนาดพื้นฐานใน ASME ก็ใช้กับกรณีเหล่านี้เช่นกัน ทั้งสองมาตรฐานยังถือว่ามี ค่าที่ไม่ได้เขียนลงบนแบบโดยตรงแต่ถือเป็นค่าตามทฤษฎี (Implied basic / Implicit TED) ได้แก่ มุม 90° ระหว่างเส้นศูนย์กลางที่ตั้งฉากกันในภาพ และระยะ 0 ระหว่างรูหรือเพลาที่ใช้เส้นศูนย์กลางร่วมกัน ค่าเหล่านี้ไม่ต้องเขียนกรอบ และไม่ถูกคุมด้วยพิกัดความเผื่อทั่วไป

เมื่อพบขนาดในกรอบ ไม่ว่าแบบงานจะเรียกว่า Basic หรือ TED ให้มองหากรอบควบคุมลักษณะที่เกี่ยวข้องเสมอ ถ้าไม่มี แบบงานนั้นกำหนดไม่ครบ

1.6 Form tolerance: ควบคุมรูปร่างของผิว

ค่าพิกัดความเผื่อรูปร่าง (Form tolerance) บอกว่าผิวหรือแกนเบี่ยงจากรูปทรงอุดมคติได้เท่าไร ไม่มี datum เพราะไม่ได้สนใจว่าผิวนั้นอยู่ตรงไหนหรือเอียงเท่าไร สนใจเพียงรูปร่างของมันเอง

ตารางที่ 1.4 พิกัดความเผื่อรูปร่าง
ลักษณะ โซนพิกัดความเผื่อ ตัวอย่างการใช้
ความเรียบ (Flatness) ช่องระหว่างระนาบขนานสองระนาบ ห่างกันเท่าค่าในกรอบ ผิวทั้งผิวต้องอยู่ในช่องนี้ ผิววางประกอบ ผิวซีล
ความตรง (Straightness) ช่องระหว่างเส้นขนานสองเส้น สำหรับเส้นบนผิว หรือทรงกระบอก Ø สำหรับแกน เพลายาว หมุดนำ
ความกลม (Circularity) วงแหวนระหว่างวงกลมร่วมศูนย์สองวง ตรวจทีละหน้าตัด ผิวงานกลึง ผิวรองแบริ่ง
ความเป็นทรงกระบอก (Cylindricity) ช่องระหว่างทรงกระบอกร่วมแกนสองชั้น ควบคุมความกลม ความตรง และความเรียวพร้อมกัน เพลาสวมแบริ่ง กระบอกสูบ

เช่น ความเรียบ 0.05 บนผิว A หมายถึง จุดทุกจุดบนผิวนั้นต้องอยู่ระหว่างระนาบขนานสองระนาบที่ห่างกัน 0.05 มม. โดยระนาบทั้งสองจะเอียงไปทางใดก็ได้ วิธีตรวจเบื้องต้นคือวางชิ้นงานบนโต๊ะระดับด้วยสามจุดรองรับ ปรับให้ผิวขนานกับโต๊ะมากที่สุด แล้วลากไดอัลเกจทั่วผิว ค่าสูงสุดลบค่าต่ำสุดต้องไม่เกิน 0.05

1.6.1 ถ้าไม่เขียน form tolerance รูปร่างจะคุมด้วยอะไร

ส่วนนี้เป็นจุดที่สองมาตรฐานต่างกันชัดเจนที่สุด

  • ASME Y14.5 ใช้ Rule #1 (หลักเปลือกหุ้ม, Envelope principle) ชิ้นส่วนที่มีขนาด เช่น เพลา รู หรือความหนาของแผ่น ต้องมีรูปร่างสมบูรณ์เมื่ออยู่ที่ เงื่อนไขวัสดุมากสุด (Maximum material condition, MMC) ดังนั้นพิกัดของขนาดจะคุมรูปร่างไปด้วยโดยอัตโนมัติ เช่น เพลา Ø20 −0.1/0 จะโก่งได้ไม่เกิน 0.1 มม. เมื่อขนาดจริงเป็น Ø19.9 และโก่งไม่ได้เลยเมื่อเป็น Ø20.0 การควบคุมรูปร่างของผิวที่เขียนเพิ่มจึงต้องมีค่า น้อยกว่า พิกัดของขนาดจึงจะมีความหมาย
  • ISO 8015 ใช้หลักความเป็นอิสระ (Independency principle) พิกัดของขนาดวัดเฉพาะขนาดเฉพาะที่ ไม่คุมรูปร่าง ถ้าต้องการหลักเปลือกหุ้มต้องเขียน E ต่อท้ายขนาด หรือระบุในหมายเหตุของแบบงาน

ก่อนอ่านแบบงาน ให้ดูที่กรอบรายละเอียดว่าอ้างอิงมาตรฐานใด เพราะแบบงานที่หน้าตาเหมือนกันอาจมีความหมายต่างกัน

1.6.2 การวางตัว: form tolerance ที่มี datum

ความตั้งฉาก ความขนาน และความเอียงเชิงมุม มีโซนพิกัดแบบเดียวกับความเรียบ คือช่องระหว่างระนาบขนานสองระนาบ แต่ช่องนั้น ถูกล็อกมุมไว้กับ datum เช่น ความขนาน 0.1 เทียบกับ A หมายถึง ผิวทั้งผิวต้องอยู่ในช่องกว้าง 0.1 มม. ที่ขนานกับ datum A สังเกตว่าข้อกำหนดนี้คุมความเรียบของผิวนั้นไปด้วย เพราะผิวที่โก่งเกิน 0.1 จะใส่ในช่องไม่ได้

1.7 Position tolerance: ตำแหน่งของรูและแกน

Position เป็นสัญลักษณ์ที่พบบ่อยที่สุดบนแบบงานเครื่องกล ใช้คุมตำแหน่งของแกนรู เพลา หมุด หรือระนาบกลางของร่อง ตำแหน่งที่ถูกต้องกำหนดด้วยขนาดพื้นฐานจาก datum และโซนพิกัดความเผื่อ อยู่ที่ตำแหน่งที่ถูกต้องนั้น เมื่อมี Ø นำหน้า โซนจะเป็นทรงกระบอกที่ตั้งฉากกับ datum หลัก แกนของรูทั้งความยาวต้องอยู่ในทรงกระบอกนี้

1.7.1 Position ที่ไม่มี datum: คุมระยะระหว่างรูในกลุ่ม

กรอบ Position ไม่จำเป็นต้องมี datum เสมอไป เมื่อใช้กับ กลุ่มรู (Pattern) เช่น 4X หรือ 6X กรอบที่มีเพียงสัญลักษณ์และขนาดโซน เช่น Position Ø0.1 โดยไม่มีช่อง datum จะคุมเฉพาะ ตำแหน่งของรูเทียบกันเองภายในกลุ่ม โซนทรงกระบอกทุกโซนถูกวางห่างกันตามขนาดพื้นฐานระหว่างรู แต่ทั้งชุดโซนจะเลื่อนและหมุนไปทั้งกลุ่มได้อย่างอิสระ เหมือนแผ่นเจาะรูต้นแบบที่วางทาบบนชิ้นงานได้ทุกตำแหน่ง ASME Y14.5 อนุญาตการใช้งานแบบนี้ และ ISO กำหนดไว้ในมาตรฐาน ISO 5458 ว่าด้วยการกำหนดข้อกำหนดของกลุ่ม (Pattern specification)

แบบงานแผ่นเจาะรู 4X Ø9 มีขนาดพื้นฐาน 60 และ 40 เฉพาะระหว่างรู และกรอบ Position Ø0.1 ที่ไม่มีช่อง datum ภาพความหมายแสดงโซน Ø0.1 ทั้งสี่ที่ห่างกัน 60 × 40 เสมอ แต่ทั้งชุดเลื่อนและหมุนเทียบกับขอบชิ้นงานได้ และแกนของแต่ละรูอยู่ในโซนของตัวเอง
รูปที่ 1.11 Position ของกลุ่มรูที่ไม่อ้างอิง datum

ในภาพ แบบงานกำหนดขนาดพื้นฐาน 60 และ 40 เฉพาะระหว่างรู ไม่มีขนาดใดวัดจากขอบ และกรอบ Position มีเพียง Ø0.1 ไม่มี datum ภาพขวาแสดงวิธีตรวจ คือวางชุดโซน Ø0.1 ทั้งสี่ซึ่งยึดติดกันเป็นโครงแข็งที่ห่างกัน 60 × 40 เลื่อนและหมุนชุดโซนจนแกนของรูทั้งสี่เข้าไปอยู่ในโซนของตัวเองพร้อมกัน ถ้าหาตำแหน่งแบบนี้ได้ ชิ้นงานผ่าน โดยไม่สนใจว่าชุดโซนจะเยื้องจากตำแหน่งตามแบบเทียบกับขอบไปเท่าไร เกจตรวจที่ตรงกับข้อกำหนดนี้คือแผ่นที่มีหมุดสี่ตัวห่างกัน 60 × 40 ซึ่งสวมลงในรูทั้งสี่ได้โดยไม่ต้องชิดขอบใด

ใช้เมื่อหน้าที่ของชิ้นงานขึ้นกับระยะระหว่างรูเท่านั้น เช่น รูยึดหน้าแปลนที่สวมเข้ากับสกรูหรือสตัดของอีกชิ้นหนึ่ง ข้อควรระวังคือ ตำแหน่งของกลุ่มรูทั้งกลุ่มเทียบกับขอบหรือผิวอื่นของชิ้นงาน ไม่ได้ถูกคุม โดยกรอบนี้ ต้องมีข้อกำหนดอื่นคุม หรือใช้ Position แบบผสม (Composite position) ซึ่งเป็นกรอบสองชั้น ชั้นบนคุมตำแหน่งของกลุ่มเทียบกับ datum ด้วยโซนกว้าง ชั้นล่างคุมระยะระหว่างรูด้วยโซนแคบ

1.7.2 ทำไมโซนวงกลมดีกว่าโซนสี่เหลี่ยม

เปรียบเทียบโซนพิกัด ±0.1 ซึ่งเป็นสี่เหลี่ยม 0.2 × 0.2 มม. กับโซน Position Ø0.28 ซึ่งเป็นวงกลมคลุมสี่เหลี่ยมพอดี รูที่เยื้อง X +0.12 Y +0.02 ไม่ผ่านพิกัด ± แต่ผ่าน Position เพราะระยะเยื้องจริงเพียง 0.122 มม.
รูปที่ 1.12 โซนพิกัด ± เทียบกับโซน Position

พิกัด X ±0.1 และ Y ±0.1 สร้างโซนสี่เหลี่ยม ในแนวแกน รูห่างจากตำแหน่งที่ถูกต้องได้เพียง 0.1 มม. แต่ในแนวทแยงห่างได้ถึง 0.141 มม. ถ้าชิ้นงานใช้ได้เมื่อรูเยื้องทแยง 0.141 ก็ย่อมใช้ได้เมื่อรูเยื้องทิศใดก็ได้ 0.141 เช่นกัน โซนวงกลมที่คลุมสี่เหลี่ยมพอดีมีขนาดประมาณ Ø0.28 และมีพื้นที่มากกว่าสี่เหลี่ยมราว 57% ชิ้นงานที่ใช้งานได้จริงจำนวนมากซึ่งเคยตกพิกัด ± จะผ่านการตรวจเมื่อเปลี่ยนเป็น

1.7.3 เงื่อนไขวัสดุมากสุด (M) และค่าเผื่อโบนัส

เงื่อนไขวัสดุมากสุด (MMC) คือขนาดที่ชิ้นงานมีเนื้อวัสดุมากที่สุด สำหรับรูคือ รูเล็กสุด สำหรับเพลาคือ เพลาใหญ่สุด เมื่อมี M ต่อท้ายขนาดโซน ค่าพิกัดความเผื่จะใช้ได้เท่ากับค่าในกรอบมื่อรูมีขนาด MMC พอดี ถ้ารูใหญ่ขึ้น รูจะเยื้องได้มากขึ้นโดยยังสวมสกรูหรือหมุดได้เหมือนเดิม มาตรฐานจึงให้ ค่าเผื่อโบนัส (Bonus tolerance) เท่ากับส่วนที่รูใหญ่เกิน MMC

พิกัดที่ยอมได้=ค่าในกรอบ+(ขนาดรูจริง−ขนาดรู MMC)\text{พิกัดที่ยอมได้} = \text{ค่าในกรอบ} + (\text{ขนาดรูจริง} - \text{ขนาดรู MMC})

ถ้าไม่มี M หรือ L ค่าในกรอบจะคงที่ไม่ว่ารูจะมีขนาดเท่าไร เรียกว่า ไม่ขึ้นกับขนาด (Regardless of feature size, RFS) ซึ่งเป็นค่าเริ่มต้นของทั้ง ASME และ ISO ผู้ออกแบบใช้ M กับรูที่ทำหน้าที่ให้สกรูหรือหมุดสวมผ่าน และใช้ RFS กับรูที่ต้องการตำแหน่งแม่นยำเสมอ เช่น รูแบริ่ง

1.7.4 เงื่อนไขวัสดุน้อยสุด (L) และความหนาผนังขั้นต่ำ

เงื่อนไขวัสดุน้อยสุด (Least material condition, LMC) คือขนาดที่ชิ้นงานมีเนื้อวัสดุ น้อยที่สุด ตรงข้ามกับ MMC สำหรับรูคือ รูใหญ่สุด สำหรับเพลาคือ เพลาเล็กสุด เมื่อมี L ต่อท้ายขนาดโซน ค่าพิกัดความเผื่จะใช้ได้เท่ากับค่าในกรอบฉพาะเมื่อชิ้นงานอยู่ที่ LMC และได้ค่าเผื่อโบนัสเมื่อขนาดจริงห่างจาก LMC เข้าหา MMC

พิกัดที่ยอมได้=ค่าในกรอบ+∣ขนาดจริง−ขนาด LMC∣\text{พิกัดที่ยอมได้} = \text{ค่าในกรอบ} + |\text{ขนาดจริง} - \text{ขนาด LMC}|

สำหรับรู Ø8.0 ถึง Ø8.2 ขนาด LMC คือ Ø8.2 ถ้ารูจริงเป็น Ø8.05 จะได้โบนัส 0.15 ทิศของโบนัสจึง กลับกัน กับ M คือ M ให้โบนัสเมื่อรูใหญ่ขึ้น ส่วน L ให้โบนัสเมื่อรูเล็กลง

หน้าที่ของ M คือรับประกันว่า ประกอบได้ ส่วนหน้าที่ของ L คือรับประกันว่า เนื้อวัสดุเหลือพอ เช่น ความหนาผนังระหว่างรูกับขอบ เนื้อที่เหลือไว้สำหรับกัดเฉือนในขั้นต่อไป หรือความหนาผนังของท่อและบุช ลองดูรูที่อยู่ใกล้ขอบชิ้นงาน

รูที่ตำแหน่งที่ถูกต้องห่างขอบ 6 มม. เมื่อแกนรูเยื้องเข้าหาขอบจนถึงขอบของโซน Position ผนังบางสุดระหว่างขอบกับรูเท่ากับ 6 ลบครึ่งหนึ่งของขนาดรู d ลบครึ่งหนึ่งของขนาดโซน t
รูปที่ 1.13 ผนังบางสุดระหว่างขอบกับรู

ผนังบางที่สุดเกิดเมื่อแกนรูเยื้องเข้าหาขอบจนสุดโซน ซึ่งคือ wmin⁡=6−d2−t2w_{\min} = 6 - \frac{d}{2} - \frac{t}{2} เมื่อ dd คือขนาดรูจริง และ tt คือพิกัด Position ที่ยอมได้ ณ ขนาดนั้น ตารางด้านล่างเทียบความหนาผนังเมื่อควบคุม Position ที่ Ø0.2 ของรูขนาด Ø8.0 ถึง Ø8.2 เมื่อใช้ L M และ RFS

ตารางที่ 1.5 ผนังบางสุดตามขนาดรูจริง
ขนาดรูจริง dd L tt L wmin⁡w_{\min} M tt M wmin⁡w_{\min} RFS wmin⁡w_{\min}
Ø8.2 (LMC) 0.2 1.80 0.4 1.70 1.80
Ø8.1 0.3 1.80 0.3 1.80 1.85
Ø8.0 (MMC) 0.4 1.80 0.2 1.90 1.90

เมื่อใช้ L ผนังบางสุดคงที่ 1.80 มม. ทุกขนาดรู เพราะรูที่เล็กลงเท่าใด โบนัสที่ได้ก็ชดเชยเนื้อที่เพิ่มขึ้นพอดี ผู้ออกแบบจึงรับประกันความหนาผนังได้ตรงตัว และยังให้พิกัดตำแหน่งเพิ่มขึ้นเมื่อรูเล็ก ในทางกลับกัน ถ้าใช้ M รูใหญ่สุดจะได้โบนัสมากสุดพร้อมกัน ผนังจึงบางลงเหลือ 1.70 มม. ส่วน RFS จะได้ความหนาผนังเกินค่าน้อยสุดที่ต้องการ แต่ไม่ได้ประโยชน์จากโบนัสเลย

ข้อแตกต่างในทางปฏิบัติคือ M ตรวจได้ด้วย เกจตรวจสอบการประกอบ (Functional gauge) แบบขนาดคงที่ (Fixed gage) ส่วน L ตรวจด้วยเกจแบบนี้ไม่ได้ ต้องวัดขนาดและตำแหน่งจริงด้วย CMM แล้วคำนวณ ใน ISO ข้อกำหนดทั้งสองเรียกว่า MMR (Maximum material requirement) และ LMR (Least material requirement) ตามมาตรฐาน ISO 2692

ตารางที่ 1.6 MMC LMC และ RFS
M MMC L LMC RFS
ขนาดที่ไม่ได้โบนัส รูเล็กสุด เพลาใหญ่สุด รูใหญ่สุด เพลาเล็กสุด ทุกขนาด
หน้าที่ที่รับประกัน ประกอบได้ เนื้อวัสดุเหลือพอ ตำแหน่งแม่นยำเสมอ
ตัวอย่าง รูสกรู หมุดสวม รูใกล้ขอบ ผนังท่อ เนื้อเผื่อกัด รูแบริ่ง รูนำ
ตรวจด้วยเกจคงที่ ได้ ไม่ได้ ไม่ได้

1.8 อ่านแบบงานตัวอย่าง

ภาพด้านล่างเป็นแผ่นเพลต 100 × 60 มม. หนา 10 มม. เจาะรูสี่รูสำหรับสกรูยึด ละขนาดรอบนอกและความหนาไว้เพื่อให้ภาพอ่านง่าย

แบบงานตัวอย่าง: แผ่นเพลตเจาะรู 4 รู Ø8 +0.2/0 ขนาดพื้นฐาน 15 และ 70 จากขอบ B และ 15 และ 30 จากขอบ C ผิวล่างเป็น datum A มีความเรียบ 0.05 ขอบซ้ายเป็น datum B ตั้งฉาก 0.1 เทียบกับ A ขอบล่างเป็น datum C ตั้งฉาก 0.1 เทียบกับ A และ B ผิวบนขนาน 0.1 เทียบกับ A และรูทั้งสี่มี Position Ø0.2 ที่ MMC เทียบกับ A B C
รูปที่ 1.14 แบบงานตัวอย่าง

อ่านตามลำดับที่ใช้ตรวจสอบจริง คือ datum หลัก datum รอง datum ที่สาม แล้วจึงถึงรู

ตารางที่ 1.7 การอ่านแบบงานตัวอย่าง
จุดบนแบบงาน อ่านว่า
ผิวล่าง: A กับ ความเรียบ 0.05 ผิวล่างเป็น datum หลัก และต้องเรียบภายใน 0.05 มม. ก่อนจึงจะเป็นฐานของการวัดทั้งหมดได้ ไม่มี datum ในกรอบ เพราะเป็นการคุมรูปร่าง
ขอบซ้าย: B กับ ตั้งฉาก 0.1 | A ขอบซ้ายเป็น datum รอง และต้องตั้งฉากกับ A ภายในช่องกว้าง 0.1 มม.
ขอบล่าง: C กับ ตั้งฉาก 0.1 | A | B ขอบล่างเป็น datum ที่สาม ต้องตั้งฉากกับ A และตั้งฉากกับ B ภายใน 0.1 มม.
ผิวบน: ขนาน 0.1 | A ผิวบนต้องอยู่ในช่องกว้าง 0.1 มม. ที่ขนานกับผิวล่าง
ขนาดในกรอบ 15, 70, 15, 30 ขนาดพื้นฐาน บอกตำแหน่งที่ถูกต้องของรูทั้งสี่ วัดจาก B และ C โดยตรง จึงไม่มีการสะสมพิกัด (Tolerance stack-up) ระหว่างรู
4X Ø8 +0.2/0 รูสี่รู ขนาด Ø8.0 ถึง Ø8.2 MMC ของรูคือ Ø8.0
Position Ø0.2 M | A | B | C แกนของแต่ละรูต้องอยู่ในทรงกระบอก Ø0.2 ที่ตำแหน่งที่ถูกต้อง เมื่อรูเป็น Ø8.0 และได้โบนัสเพิ่มตามขนาดรูจริง ทรงกระบอกตั้งฉากกับ A และวางตำแหน่งจาก B และ C

1.8.1 ตัวอย่างการตัดสินผลการวัด

ชิ้นงานถูกวางบนโต๊ะระดับ (A) ดันชิดฉาก (B) และเลื่อนชนตัวหยุด (C) ตามลำดับ แล้ววัดรูสองรูได้ผลดังนี้

ตารางที่ 1.8 ผลการตรวจสอบรูสองรู
รู ตำแหน่งที่ถูกต้อง (X, Y) วัดได้ (X, Y) ขนาดรูจริง ค่า Position พิกัดที่ยอมได้ ผล
บนขวา 85, 45 85.06, 44.93 Ø8.05 20.062+0.072=0.1842\sqrt{0.06^2 + 0.07^2} = \mathbf{0.184} 0.2+0.05=0.250.2 + 0.05 = \mathbf{0.25} ผ่าน
ล่างซ้าย 15, 15 15.11, 15.04 Ø8.00 20.112+0.042=0.2342\sqrt{0.11^2 + 0.04^2} = \mathbf{0.234} 0.2+0=0.200.2 + 0 = \mathbf{0.20} ไม่ผ่าน

รูล่างซ้ายไม่ผ่าน เพราะรูมีขนาด MMC พอดีจึงไม่ได้โบนัส หากคว้านรูนี้ขยายเป็น Ø8.10 พิกัดที่ยอมได้จะเพิ่มเป็น 0.30 และชิ้นงานจะผ่าน เพราะสกรูยังสวมได้ตามที่ผู้ออกแบบต้องการ นี่คือเหตุผลที่ M ช่วยลดของเสียได้มาก

1.9 สำหรับช่าง CNC: แบบงาน GD&T บอกวิธีจับงาน

กรอบอ้างอิง datum คือคำแนะนำการจับชิ้นงานที่ผู้ออกแบบเขียนไว้ให้ ถ้าจับงานและตั้งจุดศูนย์ชิ้นงานตาม datum ผลการตัดจะตรงกับวิธีที่ผู้ตรวจสอบวัด

  • วาง datum A ลงบนฐาน เช่น แผ่นรองขนาน (Parallels) ในปากกาจับงาน หรือผิวโต๊ะงาน ผิว A จึงควรถูกตัดเฉือนเสร็จก่อนผิวอื่น
  • ให้ datum B และ C ชนปากกาตายตัวหรือตัวหยุดชิ้นงาน (Work stop) และตั้งจุดศูนย์ชิ้นงาน เช่น G54 X0 ที่ผิว B และ Y0 ที่ผิว C ขนาดพื้นฐานบนแบบงานจะกลายเป็นพิกัดในโปรแกรมได้โดยตรง
  • ระยะเยื้องของรูจากโปรแกรมและเครื่องจักรต้องไม่เกินครึ่งหนึ่งของโซน เพราะโซน Ø0.2 ยอมให้แกนรูเยื้องจากตำแหน่งที่ถูกต้องได้เพียง 0.1 มม. ในทุกทิศ
  • ตัดผิว datum ให้เสร็จก่อนเจาะรู ถ้าปาดขอบ B หรือ C หลังเจาะรู ระยะจากขอบถึงรูจะเปลี่ยนไปเท่ากับเนื้อที่ปาดออก

สรุป: อ่านแบบงาน GD&T ใน 5 ขั้น

  1. ดูกรอบรายละเอียดว่าแบบงานอ้างอิง ASME Y14.5 หรือ ISO GPS และฉบับใด
  2. หา สัญลักษณ์ datum ทั้งหมด แล้วดูลำดับ A B C ในกรอบควบคุมลักษณะ เพื่อรู้ว่าชิ้นงานถูกจับและวัดอย่างไร
  3. อ่าน ขนาดในกรอบสี่เหลี่ยม เป็นตำแหน่งที่ถูกต้อง ซึ่งไม่มีพิกัดในตัว
  4. อ่าน กรอบควบคุมลักษณะ จากซ้ายไปขวา: ควบคุมอะไร โซนกว้างเท่าไร รูปร่างโซนเป็นอย่างไร (มี Ø หรือไม่) มี M หรือไม่ และเทียบกับ datum ใด
  5. แปลงเป็นเกณฑ์ตรวจสอบ เช่น ค่า Position =2Δx2+Δy2= 2\sqrt{\Delta x^2 + \Delta y^2} บวกโบนัสเมื่อมี M

1.10 มาตรฐานอ้างอิง

เอกสารมาตรฐานทั้งหมดเป็นเอกสารที่ต้องซื้อ ลิงก์ด้านล่างไปยังหน้ารายละเอียดของมาตรฐานแต่ละฉบับบนเว็บไซต์ของผู้ออกมาตรฐาน

ตารางที่ 1.9 มาตรฐานที่อ้างอิง
มาตรฐาน ชื่อเรื่อง เนื้อหาที่อ้างอิงในบทนี้
ASME Y14.5-2018 Dimensioning and Tolerancing สัญลักษณ์และกรอบควบคุมลักษณะ datum และองศาอิสระ ขนาดพื้นฐาน Rule #1 MMC และ RFS Position ของกลุ่มรู และการตัดสัญลักษณ์ร่วมศูนย์และสมมาตร
ISO 1101:2017 GPS — Geometrical tolerancing — Tolerances of form, orientation, location and run-out สัญลักษณ์ลักษณะเรขาคณิต กรอบควบคุมลักษณะ และ TED
ISO 5459:2024 GPS — Geometrical tolerancing — Datums and datum systems datum ระบบ datum และการแสดงสัญลักษณ์ datum บนแบบงาน
ISO 5458:2018 GPS — Geometrical tolerancing — Pattern and combined geometrical specification ข้อกำหนดของกลุ่มรู (Pattern specification)
ISO 2692:2021 GPS — Geometrical tolerancing — Maximum material requirement (MMR), least material requirement (LMR) and reciprocity requirement (RPR) เงื่อนไขวัสดุมากสุดและน้อยสุด (M และ L)
ISO 8015:2011 GPS — Fundamentals — Concepts, principles and rules หลักความเป็นอิสระ (Independency principle)
ISO 14405-1:2025 GPS — Dimensional tolerancing — Part 1: Linear sizes สัญลักษณ์ E สำหรับหลักเปลือกหุ้ม

GPS ย่อมาจาก Geometrical product specifications ซึ่งเป็นชื่อกลุ่มมาตรฐานของ ISO/TC 213 ฉบับที่ระบุปีในตารางเป็นฉบับล่าสุดในขณะที่เขียนบทนี้ แบบงานแต่ละแบบอาจอ้างอิงฉบับเก่ากว่า ให้อ่านตามฉบับที่ระบุในกรอบรายละเอียดของแบบงาน