La precisión del mecanizado se refiere al grado de conformidad entre los tres parámetros geométricos del tamaño, la forma y la posición reales de la superficie de la pieza después del mecanizado y los parámetros geométricos ideales requeridos por el dibujo. Los parámetros geométricos ideales, para la talla, son la talla media; para la geometría de superficies, son círculos absolutos, cilindros, planos, conos y líneas rectas; para las posiciones relativas entre superficies, son paralelismo absoluto, verticalidad, coaxialidad, simetría, etc. La desviación entre los parámetros geométricos reales de la pieza y los parámetros geométricos ideales se denomina error de mecanizado.
Introducción a la precisión del mecanizado.
La precisión del mecanizado se utiliza principalmente para medir el grado de producción de los productos. La precisión del mecanizado y el error de mecanizado son términos para evaluar los parámetros geométricos de la superficie de mecanizado. La precisión del mecanizado se mide por el grado de tolerancia. Cuanto menor sea el valor de la calificación, mayor será la precisión; El error de mecanizado se expresa mediante un valor numérico. Cuanto mayor sea el valor numérico, mayor será el error. Una alta precisión de mecanizado implica un pequeño error de mecanizado y viceversa.
Hay 20 grados de tolerancia desde IT01, IT0, IT1, IT2, IT3 hasta IT18. Entre ellos, IT01 indica que la pieza tiene la precisión de mecanizado más alta y IT18 indica que la pieza tiene la precisión de mecanizado más baja. Generalmente, IT7 y IT8 tienen una precisión de mecanizado de nivel medio.
Los parámetros reales obtenidos mediante cualquier método de procesamiento no serán absolutamente exactos. Desde la función de la pieza, siempre que el error de procesamiento esté dentro del rango de tolerancia requerido por el dibujo de la pieza, se considera que la precisión del procesamiento está garantizada.
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La diferencia entre exactitud y precisión: 1. La exactitud se refiere al grado de cercanía entre el resultado de la medición obtenido y el valor real. La alta precisión de la medición significa que el error del sistema es pequeño. En este momento, el valor promedio de los datos medidos se desvía menos del valor real, pero los datos están dispersos, es decir, el tamaño del error accidental no está claro.
2. La precisión se refiere a la reproducibilidad y coherencia entre los resultados obtenidos mediante mediciones repetidas utilizando las mismas muestras de repuesto. Es posible tener una alta precisión pero una exactitud inexacta. Por ejemplo, los tres resultados obtenidos al medir con una longitud de 1 mm son 1,051 mm, 1,053 y 1,052 respectivamente. Aunque tienen alta precisión, son inexactos.
La precisión indica la exactitud del resultado de la medición y la precisión indica la repetibilidad y reproducibilidad del resultado de la medición. La precisión es un requisito previo para la exactitud.
Contenido relacionado 1. La precisión dimensional se refiere al grado de conformidad entre el tamaño real de la pieza después del procesamiento y el centro de la banda de tolerancia del tamaño de la pieza.
2. La precisión de la forma se refiere al grado de conformidad entre la forma geométrica real de la superficie de la pieza mecanizada y la forma geométrica ideal.
3. La precisión de la posición se refiere a la diferencia en la precisión de la posición real entre las superficies relevantes de la pieza mecanizada.
4. Relación Por lo general, al diseñar piezas de máquinas y especificar la precisión del mecanizado de las piezas, se debe prestar atención a controlar el error de forma dentro de la tolerancia de posición, y el error de posición debe ser menor que la tolerancia de tamaño. Es decir, para piezas de precisión o superficies importantes de piezas, los requisitos de precisión de forma deben ser mayores que los requisitos de precisión de posición, y los requisitos de precisión de posición deben ser mayores que los requisitos de precisión de tamaño.
Métodos para mejorar la precisión del mecanizado.
1. Ajustar el sistema de proceso. El método de corte de prueba se ajusta mediante corte de prueba: midiendo el tamaño, ajustando la cantidad de corte de la herramienta, cortando, cortando de prueba nuevamente y repitiendo hasta alcanzar el tamaño requerido. Este método tiene una baja eficiencia de producción y se utiliza principalmente para la producción de lotes pequeños de una sola pieza.
El método de ajuste obtiene el tamaño requerido preajustando las posiciones relativas de la máquina herramienta, el dispositivo, la pieza de trabajo y la herramienta. Este método tiene una alta productividad y se utiliza principalmente para la producción en masa a gran escala.
2. Reducir los errores de las máquinas herramienta 1) Mejorar la precisión de fabricación de los componentes del husillo. Se debe mejorar la precisión de rotación de los rodamientos: ① Seleccione rodamientos de alta precisión; ② Utilice cojinetes de presión dinámica de cuña de aceite múltiple de alta precisión; ③ Utilice cojinetes de presión estática de alta precisión. Se debe mejorar la precisión de los accesorios con rodamientos: ① Mejorar la precisión del mecanizado del orificio de soporte de la caja y el muñón del husillo; ② Mejorar la precisión del mecanizado de la superficie que coincide con el rodamiento; ③ Mida y ajuste el rango de desviación radial de las piezas correspondientes para compensar o compensar los errores.
2) Un preapriete adecuado de los rodamientos ① puede eliminar la holgura; ② Aumentar la rigidez del rodamiento; ③ Ecualice el error del elemento rodante.
3) Haga que la precisión de rotación del husillo no se refleje en la pieza de trabajo.
3. Reducir el error de transmisión de la cadena de transmisión 1) La cantidad de piezas de transmisión es pequeña, la cadena de transmisión es corta y la precisión de la transmisión es alta; 2) El uso de la transmisión reductora de velocidad (i<1) is an important principle to ensure the transmission accuracy, and the closer the transmission pair is to the end, the smaller the transmission ratio should be; 3) The accuracy of the end parts should be higher than that of other transmission parts.
4. Reducir el desgaste de las herramientas. Antes de que el desgaste del tamaño de la herramienta alcance la etapa de desgaste rápido, la herramienta debe afilarse nuevamente.
5. Reducir la deformación por tensión del sistema de proceso principalmente a partir de: (1) mejorar la rigidez del sistema, especialmente mejorar la rigidez de los eslabones débiles del sistema de proceso; (2) reducir la carga y su cambio. Mejorar la rigidez del sistema: (1) Diseño estructural razonable 1) Minimizar el número de superficies de conexión; 2) Prevenir la aparición de enlaces locales de baja rigidez; 3) La estructura y la forma de la sección transversal de la base y las piezas de soporte deben seleccionarse razonablemente.
(2) Mejorar la rigidez de contacto de la superficie de conexión 1) Mejorar la calidad de la superficie de unión entre piezas de los componentes de la máquina herramienta; 2) Precargar los componentes de la máquina herramienta; 3) Mejorar la precisión de la superficie de referencia de posicionamiento de la pieza de trabajo y reducir su valor de rugosidad superficial.
(3) Utilice métodos razonables de sujeción y posicionamiento.
Reduzca la carga y su cambio: (1) Seleccione razonablemente los parámetros de geometría de la herramienta y la cantidad de corte para reducir la fuerza de corte; (2) Agrupe los espacios en blanco para que el margen de mecanizado en blanco sea uniforme durante el ajuste.
6. Reducir la deformación térmica del sistema de proceso (1) Reducir la generación de calor de las fuentes de calor y aislar las fuentes de calor 1) Usar una cantidad de corte menor; 2) Cuando los requisitos de precisión de las piezas sean altos, separe los procesos de procesamiento grueso y fino; 3) Separe la fuente de calor de la máquina herramienta tanto como sea posible para reducir la deformación térmica de la máquina herramienta; 4) Para fuentes de calor que no se pueden separar, como cojinetes de husillo, pares de tuercas de tornillo y pares de rieles guía de alta velocidad, mejorar sus características de fricción desde los aspectos de estructura y lubricación, reducir la generación de calor o utilizar materiales de aislamiento térmico; 5) Utilice refrigeración por aire forzado, refrigeración por agua y otras medidas de disipación de calor.
(2) Equilibre el campo de temperatura (3) Utilice una estructura de componentes de máquina herramienta y datos de ensamblaje razonables 1) Utilice una estructura térmica simétrica: en la caja de cambios, coloque simétricamente el eje, los cojinetes, los engranajes de transmisión, etc., lo que puede aumentar la temperatura de la pared de la caja. suba uniformemente y reduzca la deformación de la caja; 2) Seleccionar razonablemente la referencia de montaje de las piezas de la máquina herramienta.
(4) Acelerar el logro del equilibrio de transferencia de calor; (5) Controlar la temperatura ambiente.
7. Reducir el estrés residual (1) Agregar un proceso de tratamiento térmico para eliminar el estrés interno; (2) Organizar razonablemente el proceso.
Factores que afectan la precisión del mecanizado.
1. Error de principio de mecanizado El error de principio de mecanizado se refiere al error causado por el uso de un perfil de hoja aproximado o una relación de transmisión aproximada para el mecanizado. A menudo se producen errores en los principios de mecanizado al mecanizar roscas, engranajes y superficies curvas complejas.
Por ejemplo, la fresadora de engranajes utilizada para mecanizar engranajes de involuta utiliza tornillos sin fin básicos de Arquímedes o gusanos básicos de perfil recto normal en lugar de gusanos básicos de involuta para facilitar la fabricación de la fresa, lo que provoca errores en la forma de los dientes de involuta del engranaje. Para otro ejemplo, al girar un gusano de módulo, dado que el paso del gusano es igual al paso de la rueda helicoidal (es decir, mπ), donde m es el módulo y π es un número irracional, el número de dientes del reemplazo El engranaje del torno es limitado. Al seleccionar el engranaje de reemplazo, π solo se puede convertir en un valor fraccionario aproximado (π=3.1415) para el cálculo, lo que hará que la herramienta sea inexacta en el movimiento de formación (movimiento en espiral) de la pieza de trabajo, lo que resultará en error de tono.
En el mecanizado, el mecanizado aproximado se utiliza generalmente para mejorar la productividad y la economía, siempre que el error teórico pueda cumplir con los requisitos de precisión del mecanizado (<=10%-15% dimensional tolerance).
2. Error de ajuste El error de ajuste de una máquina herramienta se refiere al error causado por un ajuste inexacto.
3. Error de máquina herramienta El error de máquina herramienta se refiere al error de fabricación, error de instalación y desgaste de la máquina herramienta. Incluye principalmente el error de guía del riel guía de la máquina herramienta, el error de rotación del husillo de la máquina herramienta y el error de transmisión de la cadena de transmisión de la máquina herramienta.
(1) Error de guía del riel guía de las máquinas herramienta 1) Precisión de la guía del riel guía: el grado de conformidad entre la dirección de movimiento real del par de partes móviles del riel guía y la dirección de movimiento ideal. Incluye principalmente: ① La rectitud Δy del riel guía en el plano horizontal y la rectitud Δz (flexión) en el plano vertical; ② El paralelismo (giro) de los rieles guía delanteros y traseros; ③ El error de paralelismo o error de perpendicularidad del riel guía con respecto al eje de rotación del husillo en el plano horizontal y el plano vertical.
2) La influencia de la precisión de la guía del riel guía en el mecanizado de corte considera principalmente el desplazamiento relativo de la herramienta y la pieza de trabajo en la dirección sensible al error causado por el error del riel guía. La dirección sensible al error al girar es la dirección horizontal y se puede ignorar el error de mecanizado causado por el error de guía en la dirección vertical; la dirección sensible al error en el mandrinado cambia con la rotación de la herramienta; la dirección sensible a errores en el cepillado es la dirección vertical, y la rectitud de la guía de la cama en el plano vertical provoca errores de rectitud y planitud de la superficie mecanizada.
(2) Error de rotación del husillo de la máquina herramienta El error de rotación del husillo de la máquina herramienta se refiere a la deriva del eje de rotación real en relación con el eje de rotación ideal. Incluye principalmente el descentramiento circular de la cara del extremo del husillo, el descentramiento circular radial del husillo y la oscilación de inclinación del eje geométrico del husillo.
1) La influencia del descentramiento circular de la cara del extremo del husillo en la precisión del mecanizado: ① Sin influencia al mecanizar superficies cilíndricas; ② Al tornear o perforar las caras de los extremos, se generará un error en la perpendicularidad entre la cara del extremo y el eje cilíndrico o un error en la planitud de la cara del extremo; ③ Al mecanizar roscas, se generará un error de período de paso.
2) La influencia del descentramiento circular radial del husillo en la precisión del mecanizado: ① Si el error de rotación radial se manifiesta como el movimiento lineal armónico simple de su eje real en la dirección de coordenadas del eje y, el agujero perforado por la máquina perforadora es un agujero elíptico y el error de redondez es la amplitud del descentramiento circular radial; mientras que el agujero realizado por el torno tiene poco efecto; ② Si el eje geométrico del husillo se mueve excéntricamente, se puede obtener un círculo con un radio igual a la distancia desde la punta de la herramienta al eje medio independientemente del torneado o taladrado.
3) La influencia de la inclinación del eje geométrico del husillo en la precisión del mecanizado: ① El eje geométrico forma una trayectoria cónica con un cierto ángulo de cono con respecto al eje promedio en el espacio, lo que equivale al movimiento excéntrico del eje geométrico alrededor del eje promedio desde la perspectiva de cada sección, mientras que los valores de excentricidad en diferentes ubicaciones son diferentes de la dirección axial; ② El eje geométrico oscila en un determinado plano, lo que es equivalente al movimiento lineal armónico simple del eje real en un plano desde la perspectiva de cada sección, mientras que las amplitudes de descentramiento en diferentes ubicaciones son diferentes de la dirección axial; ③ De hecho, la inclinación del eje geométrico del husillo es la superposición de los dos anteriores.
(3) Error de transmisión de la cadena de transmisión de la máquina herramienta El error de transmisión de la cadena de transmisión de la máquina herramienta se refiere al error de movimiento relativo entre los elementos de transmisión en el primer y último extremo de la cadena de transmisión.
1) Error de fabricación y desgaste de los accesorios El error de los accesorios se refiere principalmente a: ① Error de fabricación de los elementos de posicionamiento, elementos de guía de herramientas, mecanismo de indexación, base del accesorio, etc.; ② Error de tamaño relativo entre las superficies de trabajo de los componentes anteriores después de ensamblar el dispositivo; ③ Desgaste de la superficie de trabajo del dispositivo durante el uso.
2) Error de fabricación y desgaste de herramientas La influencia del error de herramienta en la precisión del mecanizado varía según el tipo de herramienta. ① La precisión dimensional de las herramientas de tamaño fijo (como taladros, escariadores, fresas de chavetero y brochas circulares, etc.) afecta directamente la precisión dimensional de la pieza de trabajo. ② La precisión de la forma de las herramientas de conformado (como herramientas de torneado, fresas, muelas abrasivas, etc.) afectará directamente la precisión de la forma de la pieza de trabajo. ③ El error en la forma de la hoja de la herramienta de revelado (como fresas dentadas, fresas estriadas, herramientas de modelado de engranajes, etc.) afectará la precisión de la forma de la superficie mecanizada. ④ La precisión de fabricación de herramientas generales (como herramientas de torneado, herramientas de mandrinado, fresas, etc.) no tiene un efecto directo en la precisión del mecanizado, pero las herramientas son propensas a desgastarse.
3) Deformación del sistema de proceso bajo fuerza El sistema de proceso se deformará bajo la acción de la fuerza de corte, la fuerza de sujeción, la gravedad y la fuerza de inercia, destruyendo así la relación de posición mutua de los componentes del sistema de proceso ajustado, lo que resulta en errores de procesamiento y afecta la estabilidad. del proceso de procesamiento. Considere principalmente la deformación de la máquina herramienta, la deformación de la pieza de trabajo y la deformación total del sistema de proceso.
4. La influencia de la fuerza de corte en la precisión del procesamiento.
Considerando únicamente la deformación de la máquina herramienta, para mecanizar piezas de eje, la deformación de la máquina herramienta bajo fuerza hace que la pieza de trabajo mecanizada aparezca en forma de silla de montar con extremos gruesos y centro delgado, es decir, se produce un error de cilindricidad. Considerando únicamente la deformación de la pieza de trabajo, para el mecanizado de piezas del eje, la deformación de la pieza de trabajo bajo fuerza hace que la pieza de trabajo aparezca en forma de tambor con extremos delgados y centro grueso después del mecanizado. Para mecanizar piezas de orificios, la deformación de la máquina herramienta o la pieza de trabajo se considera por separado, y la forma de la pieza de trabajo después del mecanizado es opuesta a la de las piezas del eje mecanizadas.
5. La influencia de la fuerza de sujeción en la precisión del mecanizado
Cuando se sujeta la pieza de trabajo, debido a la baja rigidez de la pieza de trabajo o al punto de aplicación de la fuerza de sujeción inadecuado, la pieza de trabajo se deforma en consecuencia, lo que resulta en errores de mecanizado.
6. Deformación térmica del sistema de proceso Durante el procesamiento, el sistema de proceso se calienta y deforma debido al calor generado por fuentes de calor internas (calor de corte, calor de fricción) o fuentes de calor externas (temperatura ambiente, radiación térmica), afectando así el procesamiento. exactitud. En el procesamiento de piezas de trabajo a gran escala y el procesamiento de precisión, el error de procesamiento causado por la deformación térmica del sistema de proceso representa el 40%-70% del error de procesamiento total.
El efecto de la deformación térmica de la pieza de trabajo sobre el metal procesado incluye dos tipos: calentamiento uniforme de la pieza de trabajo y calentamiento desigual de la pieza de trabajo.
7. Esfuerzos residuales dentro de la pieza de trabajo Generación de esfuerzos residuales: 1) Esfuerzos residuales generados durante la fabricación de la pieza en bruto y el tratamiento térmico; 2) Estrés residual causado por el alisado en frío; 3) Tensión residual provocada por el corte.
8. Impacto del entorno del lugar de procesamiento A menudo hay muchas virutas de metal pequeñas en el lugar de procesamiento. Si estas virutas de metal existen en la superficie de posicionamiento o en la posición del orificio de posicionamiento de la pieza, afectarán la precisión del procesamiento de la pieza. Para el procesamiento de alta precisión, algunas virutas de metal que son tan pequeñas que no se pueden ver afectarán la precisión. Se identificará este factor que influye, pero no existe un método muy eficaz para eliminarlo y, a menudo, depende en gran medida de las habilidades operativas del operador.
Método de medición
La precisión del mecanizado adopta diferentes métodos de medición según los diferentes contenidos de precisión del mecanizado y requisitos de precisión. En términos generales, existen los siguientes métodos: 1. Según si los parámetros medidos se miden directamente, se puede dividir en medición directa y medición indirecta. Medición directa: mida directamente los parámetros medidos para obtener las dimensiones medidas. Por ejemplo, mida con un calibre o un comparador. Medición indirecta: mida los parámetros geométricos relacionados con las dimensiones medidas y obtenga las dimensiones medidas después del cálculo. Obviamente, la medición directa es más intuitiva y la medición indirecta es más engorrosa. Generalmente, cuando las dimensiones medidas o la medición directa no pueden cumplir con los requisitos de precisión, se debe utilizar la medición indirecta.
2. Según si el valor de lectura del instrumento de medición representa directamente el valor de la dimensión medida, se puede dividir en medición absoluta y medición relativa. Medición absoluta: el valor de lectura representa directamente el tamaño de la dimensión medida, como la medición con un calibre vernier. Medición relativa: el valor de lectura solo representa la desviación de la dimensión medida con respecto al estándar. Si el diámetro del eje se mide con un comparador, primero se debe ajustar la posición cero del instrumento con un bloque patrón y luego se realiza la medición. El valor medido es la diferencia entre el diámetro del eje lateral y el tamaño del bloque patrón, que es una medida relativa. En términos generales, la precisión relativa de la medición es mayor, pero la medición es más problemática.
3. Según si la superficie medida está en contacto con el cabezal de medición del instrumento de medición, se divide en medición de contacto y medición sin contacto. Medición de contacto: el cabezal de medición está en contacto con la superficie de contacto y existe una fuerza de medición mecánica. Por ejemplo, usar un micrómetro para medir piezas. Medición sin contacto: el cabezal de medición no entra en contacto con la superficie de la pieza medida. La medición sin contacto puede evitar la influencia de la fuerza de medición en el resultado de la medición. Por ejemplo, utilizando el método de proyección, el método de interferencia de ondas de luz, etc.
4. Según la cantidad de parámetros medidos al mismo tiempo, se divide en medición única y medición integral. Medición única: Cada parámetro de la pieza medida se mide por separado. Medición integral: La medición refleja los indicadores integrales de los parámetros relevantes de la pieza. Por ejemplo, cuando se mide la rosca con un microscopio de herramienta, el diámetro medio real de la rosca, el error del semiángulo del perfil del diente y el error de paso acumulativo se pueden medir por separado.
La medición integral es generalmente más eficiente, más confiable para garantizar la intercambiabilidad de las piezas y, a menudo, se utiliza para la inspección de piezas terminadas. La medición única puede determinar el error de cada parámetro por separado y generalmente se usa para análisis de procesos, inspección de procesos y medición de parámetros específicos.
5. Según el papel de la medición en el proceso de procesamiento, se divide en medición activa y medición pasiva. Medición activa: La pieza de trabajo se mide durante el procesamiento y los resultados se utilizan directamente para controlar el procesamiento de las piezas, a fin de evitar la generación de desperdicios en el tiempo. Medición pasiva: la medición se realiza después de procesar la pieza de trabajo. Este tipo de medición sólo puede determinar si la pieza procesada está calificada y se limita a descubrir y eliminar desperdicios.
6. Según el estado de la pieza medida durante el proceso de medición, se divide en medición estática y medición dinámica. Medición estática: la medición es relativamente estática. Por ejemplo, el micrómetro mide el diámetro. Medición dinámica: durante la medición, la superficie medida y el cabezal de medición simulan un movimiento relativo en el estado de trabajo. El método de medición dinámica puede reflejar la condición de las piezas cercanas al estado de uso, que es la dirección de desarrollo de la tecnología de medición.
