La precisione della lavorazione si riferisce al grado di conformità tra i tre parametri geometrici della dimensione effettiva, della forma e della posizione della superficie del pezzo dopo la lavorazione e i parametri geometrici ideali richiesti dal disegno. I parametri geometrici ideali, per la dimensione, sono la dimensione media; per la geometria delle superfici sono cerchi, cilindri, piani, coni e rette assoluti; per le posizioni relative tra le superfici, sono il parallelismo assoluto, la verticalità, la coassialità, la simmetria, ecc. La deviazione tra i parametri geometrici effettivi del pezzo e i parametri geometrici ideali è chiamata errore di lavorazione.
Introduzione alla precisione della lavorazione
La precisione della lavorazione viene utilizzata principalmente per misurare il grado di produzione dei prodotti. Precisione di lavorazione ed errore di lavorazione sono entrambi termini per valutare i parametri geometrici della superficie di lavorazione. La precisione della lavorazione è misurata dal grado di tolleranza. Minore è il valore della pendenza, maggiore è la precisione; l'errore di lavorazione è espresso da un valore numerico. Maggiore è il valore numerico, maggiore è l'errore. Un'elevata precisione di lavorazione significa un piccolo errore di lavorazione e viceversa.
Esistono 20 gradi di tolleranza da IT01, IT0, IT1, IT2, IT3 a IT18. Tra questi, IT01 indica che la parte ha la massima precisione di lavorazione e IT18 indica che la parte ha la precisione di lavorazione più bassa. In generale, IT7 e IT8 rappresentano una precisione di lavorazione di livello medio.
I parametri effettivi ottenuti con qualsiasi metodo di elaborazione non saranno assolutamente accurati. In base alla funzione del pezzo, purché l'errore di elaborazione rientri nell'intervallo di tolleranza richiesto dal disegno del pezzo, la precisione dell'elaborazione è considerata garantita.
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La differenza tra accuratezza e precisione: 1. L'accuratezza si riferisce al grado di vicinanza tra il risultato della misurazione ottenuto e il valore reale. Un'elevata precisione di misurazione significa che l'errore di sistema è ridotto. In questo momento, il valore medio dei dati misurati si discosta meno dal valore reale, ma i dati sono sparsi, ovvero la dimensione dell'errore accidentale non è chiara.
2. La precisione si riferisce alla riproducibilità e alla coerenza tra i risultati ottenuti da misurazioni ripetute utilizzando gli stessi campioni di riserva. È possibile avere un'elevata precisione ma un'accuratezza imprecisa. Ad esempio, i tre risultati ottenuti misurando con una lunghezza di 1 mm sono rispettivamente 1.051 mm, 1.053 e 1.052. Sebbene abbiano un'elevata precisione, sono imprecisi.
L'accuratezza indica la correttezza del risultato della misurazione e la precisione indica la ripetibilità e la riproducibilità del risultato della misurazione. La precisione è un prerequisito per l’accuratezza.
Contenuti correlati 1. La precisione dimensionale si riferisce al grado di conformità tra la dimensione effettiva del pezzo dopo la lavorazione e il centro della fascia di tolleranza della dimensione del pezzo.
2. La precisione della forma si riferisce al grado di conformità tra la forma geometrica effettiva della superficie del pezzo lavorato e la forma geometrica ideale.
3. La precisione della posizione si riferisce alla differenza nella precisione della posizione effettiva tra le superfici rilevanti del pezzo lavorato.
4. Relazione Di solito quando si progettano parti di macchine e si specifica la precisione di lavorazione delle parti, è necessario prestare attenzione al controllo dell'errore di forma entro la tolleranza di posizione e l'errore di posizione deve essere inferiore alla tolleranza dimensionale. Cioè, per le parti di precisione o le superfici importanti delle parti, i requisiti di accuratezza della forma dovrebbero essere superiori ai requisiti di accuratezza della posizione e i requisiti di accuratezza della posizione dovrebbero essere superiori ai requisiti di accuratezza delle dimensioni.
Metodi per migliorare la precisione della lavorazione
1. Adeguare il sistema di processo. Il metodo di taglio di prova viene regolato mediante taglio di prova - misurazione delle dimensioni - regolazione della quantità di taglio dell'utensile - taglio - nuovo taglio di prova e ripetendo fino al raggiungimento della dimensione richiesta. Questo metodo ha una bassa efficienza produttiva e viene utilizzato principalmente per la produzione di piccoli lotti di pezzi singoli.
Il metodo di regolazione ottiene la dimensione richiesta pre-regolando le posizioni relative della macchina utensile, dell'attrezzatura, del pezzo in lavorazione e dell'utensile. Questo metodo ha un'elevata produttività e viene utilizzato principalmente per la produzione di massa su larga scala.
2. Ridurre gli errori della macchina utensile 1) Migliorare la precisione di produzione dei componenti del mandrino. La precisione di rotazione dei cuscinetti dovrebbe essere migliorata: ① Selezionare cuscinetti volventi ad alta precisione; ② Utilizzare cuscinetti a pressione dinamica a cuneo multi-olio ad alta precisione; ③ Utilizzare cuscinetti a pressione statica ad alta precisione. La precisione degli accessori con cuscinetti dovrebbe essere migliorata: ① Migliorare la precisione di lavorazione del foro di supporto della scatola e del perno del mandrino; ② Migliorare la precisione di lavorazione della superficie corrispondente al cuscinetto; ③ Misurare e regolare l'intervallo di eccentricità radiale delle parti corrispondenti per compensare o compensare gli errori.
2) Un adeguato pre-serraggio dei cuscinetti volventi ① può eliminare il gioco; ② Aumentare la rigidità del cuscinetto; ③ Equalizzare l'errore dell'elemento volvente.
3) Fare in modo che la precisione di rotazione del mandrino non si rifletta sul pezzo.
3. Ridurre l'errore di trasmissione della catena di trasmissione 1) Il numero di parti della trasmissione è piccolo, la catena di trasmissione è corta e la precisione della trasmissione è elevata; 2) L'uso della trasmissione con riduzione della velocità (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. Ridurre l'usura dell'utensile. Prima che l'usura dimensionale dell'utensile raggiunga la fase di usura rapida, l'utensile deve essere nuovamente affilato.
5. Ridurre la deformazione da stress del sistema di processo principalmente da: (1) migliorare la rigidità del sistema, in particolare migliorare la rigidità dei collegamenti deboli nel sistema di processo; (2) ridurre il carico e la sua variazione. Migliorare la rigidità del sistema: (1) Progettazione strutturale ragionevole 1) Ridurre al minimo il numero di superfici di connessione; 2) Prevenire il verificarsi di collegamenti locali a bassa rigidità; 3) La struttura e la forma della sezione trasversale della base e delle parti di supporto devono essere selezionate in modo ragionevole.
(2) Migliorare la rigidità di contatto della superficie di connessione 1) Migliorare la qualità della superficie di giunzione tra le parti nei componenti della macchina utensile; 2) Precaricare i componenti della macchina utensile; 3) Migliorare la precisione della superficie di riferimento per il posizionamento del pezzo e ridurne il valore di rugosità superficiale.
(3) Utilizzare metodi di bloccaggio e posizionamento ragionevoli
Ridurre il carico e la sua modifica: (1) Selezionare ragionevolmente i parametri della geometria dell'utensile e la quantità di taglio per ridurre la forza di taglio; (2) Raggruppare i pezzi grezzi per rendere uniforme il sovrametallo di lavorazione del pezzo grezzo durante la regolazione.
6. Ridurre la deformazione termica del sistema di processo (1) Ridurre la generazione di calore delle fonti di calore e isolare le fonti di calore 1) Utilizzare una quantità di taglio inferiore; 2) Quando i requisiti di precisione delle parti sono elevati, separare i processi di lavorazione grezza e fine; 3) Separare il più possibile la fonte di calore dalla macchina utensile per ridurre la deformazione termica della macchina utensile; 4) Per le fonti di calore che non possono essere separate, come cuscinetti del mandrino, coppie di chiocciole e coppie di guide di scorrimento ad alta velocità, migliorare le loro caratteristiche di attrito dagli aspetti di struttura e lubrificazione, ridurre la generazione di calore o utilizzare materiali di isolamento termico; 5) Utilizzare il raffreddamento ad aria forzata, il raffreddamento ad acqua e altre misure di dissipazione del calore.
(2) Bilanciare il campo di temperatura (3) Utilizzare una struttura dei componenti della macchina utensile e un riferimento di assemblaggio ragionevoli 1) Utilizzare una struttura termosimmetrica: nel cambio, disporre simmetricamente l'albero, i cuscinetti, gli ingranaggi di trasmissione, ecc., che possono aumentare la temperatura delle pareti della scatola aumentare l'uniformità e ridurre la deformazione della scatola; 2) Selezionare ragionevolmente il dato di assemblaggio delle parti della macchina utensile.
(4) Accelerare il raggiungimento dell'equilibrio del trasferimento di calore; (5) Controllare la temperatura ambiente.
7. Ridurre lo stress residuo (1) Aggiungere un processo di trattamento termico per eliminare lo stress interno; (2) Organizzare ragionevolmente il processo.
Fattori che influenzano la precisione della lavorazione
1. Errore del principio di lavorazione L'errore del principio di lavorazione si riferisce all'errore causato dall'utilizzo di un profilo della lama approssimativo o di un rapporto di trasmissione approssimativo per la lavorazione. Errori nei principi di lavorazione si verificano spesso nella lavorazione di filettature, ingranaggi e superfici curve complesse.
Ad esempio, il creatore utilizzato per lavorare ingranaggi ad evolvente utilizza viti senza fine di Archimede o normali viti senza fine a profilo dritto invece di viti senza fine ad evolvente per facilitare la produzione del creatore, che causa errori nella forma del dente ad evolvente dell'ingranaggio. Per un altro esempio, quando si gira una vite senza fine con modulo, poiché il passo della vite senza fine è uguale al passo della ruota elicoidale (cioè mπ), dove m è il modulo e π è un numero irrazionale, il numero di denti della sostituzione l'ingranaggio del tornio è limitato. Quando si seleziona l'ingranaggio sostitutivo, π può essere convertito solo in un valore frazionario approssimativo (π=3.1415) per il calcolo, il che farà sì che l'utensile sia impreciso nel movimento di formatura (movimento a spirale) del pezzo, con conseguente nell'errore di intonazione.
Nella lavorazione meccanica, la lavorazione approssimata viene generalmente utilizzata per migliorare la produttività e l'economia, a condizione che l'errore teorico possa soddisfare i requisiti di precisione della lavorazione (<=10%-15% dimensional tolerance).
2. Errore di regolazione L'errore di regolazione di una macchina utensile si riferisce all'errore causato da una regolazione imprecisa.
3. Errore della macchina utensile Per errore della macchina utensile si intende l'errore di fabbricazione, l'errore di installazione e l'usura della macchina utensile. Comprende principalmente l'errore di guida del binario di guida della macchina utensile, l'errore di rotazione del mandrino della macchina utensile e l'errore di trasmissione della catena di trasmissione della macchina utensile.
(1) Errore di guida della rotaia di guida delle macchine utensili 1) Precisione della guida della rotaia di guida - il grado di conformità tra la direzione effettiva del movimento delle parti mobili della coppia di rotaie di guida e la direzione di movimento ideale. Comprende principalmente: ① La rettilineità Δy della rotaia di guida nel piano orizzontale e la rettilineità Δz (flessione) nel piano verticale; ② Il parallelismo (torsione) delle guide anteriori e posteriori; ③ Errore di parallelismo o errore di perpendicolarità della guida rispetto all'asse di rotazione del mandrino nel piano orizzontale e nel piano verticale.
2) L'influenza della precisione della guida del binario di guida sulla lavorazione di taglio considera principalmente lo spostamento relativo dell'utensile e del pezzo nella direzione sensibile all'errore causato dall'errore del binario di guida. La direzione sensibile all'errore nella rotazione è la direzione orizzontale e l'errore di lavorazione causato dall'errore di guida nella direzione verticale può essere ignorato; la direzione sensibile all'errore nella barenatura cambia con la rotazione dell'utensile; la direzione sensibile agli errori nella piallatura è la direzione verticale e la rettilineità della guida del letto nel piano verticale provoca errori di rettilineità e planarità della superficie lavorata.
(2) Errore di rotazione del mandrino della macchina utensile L'errore di rotazione del mandrino della macchina utensile si riferisce alla deriva dell'asse di rotazione effettivo rispetto all'asse di rotazione ideale. Comprende principalmente l'eccentricità circolare della faccia dell'estremità del mandrino, l'eccentricità circolare radiale del mandrino e l'oscillazione dell'inclinazione dell'asse geometrico del mandrino.
1) L'influenza dell'eccentricità circolare della faccia terminale del mandrino sulla precisione della lavorazione: ① Nessuna influenza durante la lavorazione di superfici cilindriche; ② Durante la tornitura o l'alesatura delle facce frontali, verrà generato un errore nella perpendicolarità tra la faccia finale e l'asse cilindrico o un errore nella planarità della faccia finale; ③ Durante la lavorazione delle filettature, verrà generato un errore del periodo del passo.
2) L'influenza dell'eccentricità circolare radiale del mandrino sulla precisione della lavorazione: ① Se l'errore di rotazione radiale si manifesta come il semplice movimento lineare armonico del suo asse effettivo nella direzione delle coordinate dell'asse y, il foro praticato dall'alesatrice è un foro ellittico e l'errore di rotondità è l'ampiezza dell'eccentricità circolare radiale; mentre il foro tornito ha poco effetto; ② Se l'asse geometrico del mandrino si muove eccentricamente, è possibile ottenere un cerchio con un raggio pari alla distanza dalla punta dell'utensile all'asse medio indipendentemente dalla tornitura o dall'alesatura.
3) Influenza dell'oscillazione dell'asse geometrico del mandrino sulla precisione della lavorazione: ① L'asse geometrico forma una traiettoria conica con un certo angolo di cono rispetto all'asse medio nello spazio, che equivale al movimento eccentrico dell'asse asse geometrico attorno all'asse medio dal punto di vista di ciascuna sezione, mentre i valori di eccentricità in posizioni diverse sono diversi dalla direzione assiale; ② L'asse geometrico oscilla in un determinato piano, che equivale al semplice movimento lineare armonico dell'asse reale in un piano dalla prospettiva di ciascuna sezione, mentre le ampiezze di eccentricità in posizioni diverse sono diverse dalla direzione assiale; ③ Infatti l'oscillazione dell'inclinazione dell'asse geometrico del mandrino è la sovrapposizione delle due precedenti.
(3) Errore di trasmissione della catena di trasmissione della macchina utensile L'errore di trasmissione della catena di trasmissione della macchina utensile si riferisce all'errore di movimento relativo tra gli elementi di trasmissione alla prima e all'ultima estremità della catena di trasmissione.
1) Errore di fabbricazione e usura delle attrezzature L'errore delle attrezzature si riferisce principalmente a: ① Errore di fabbricazione degli elementi di posizionamento, degli elementi di guida dell'utensile, del meccanismo di indicizzazione, della base dell'attrezzatura, ecc.; ② Errore di dimensione relativa tra le superfici di lavoro dei componenti di cui sopra dopo l'assemblaggio dell'apparecchiatura; ③ Usura della superficie di lavoro dell'apparecchio durante l'uso.
2) Errore di fabbricazione e usura degli utensili L'influenza dell'errore dell'utensile sulla precisione della lavorazione varia a seconda del tipo di utensile. ① La precisione dimensionale degli utensili a dimensione fissa (come trapani, alesatori, frese per chiavette e brocce circolari, ecc.) influisce direttamente sulla precisione dimensionale del pezzo. ② La precisione della forma degli utensili di formatura (come utensili di tornitura, frese, mole, ecc.) influirà direttamente sulla precisione della forma del pezzo. ③ L'errore di forma della lama dello strumento di sviluppo (come creatori di ingranaggi, creatori scanalati, strumenti di modellatura di ingranaggi, ecc.) influenzerà la precisione della forma della superficie lavorata. ④ La precisione di fabbricazione degli utensili generali (come utensili di tornitura, utensili di alesatura, frese, ecc.) non ha alcun effetto diretto sulla precisione di lavorazione, ma gli utensili sono soggetti a usura.
3) Deformazione del sistema di processo sotto forza Il sistema di processo si deformerà sotto l'azione della forza di taglio, forza di bloccaggio, forza di gravità e inerzia, distruggendo così la relazione di posizione reciproca dei componenti del sistema di processo regolato, con conseguenti errori di elaborazione e influenzando la stabilità del processo di elaborazione. Considerare principalmente la deformazione della macchina utensile, la deformazione del pezzo e la deformazione totale del sistema di processo.
4. Influenza della forza di taglio sulla precisione della lavorazione
Solo considerando la deformazione della macchina utensile, per la lavorazione di parti dell'albero, la deformazione della macchina utensile sotto forza fa sì che il pezzo lavorato appaia a forma di sella con estremità spesse e centro sottile, ovvero si verifica un errore di cilindricità. Considerando solo la deformazione del pezzo, per la lavorazione di parti dell'albero, la deformazione del pezzo sotto forza fa sì che il pezzo appaia a forma di tamburo con estremità sottili e parte centrale spessa dopo la lavorazione. Per la lavorazione di parti forate, la deformazione della macchina utensile o del pezzo viene considerata separatamente e la forma del pezzo dopo la lavorazione è opposta a quella delle parti dell'albero lavorate.
5. Influenza della forza di bloccaggio sulla precisione della lavorazione
Quando il pezzo viene bloccato, a causa della bassa rigidità del pezzo o del punto di applicazione della forza di bloccaggio inadeguato, il pezzo viene deformato di conseguenza, con conseguenti errori di lavorazione.
6. Deformazione termica del sistema di processo Durante la lavorazione, il sistema di processo viene riscaldato e deformato a causa del calore generato da fonti di calore interne (calore da taglio, calore di attrito) o fonti di calore esterne (temperatura ambiente, radiazione termica), influenzando così la lavorazione precisione. Nella lavorazione di pezzi su larga scala e nella lavorazione di precisione, l'errore di elaborazione causato dalla deformazione termica del sistema di processo rappresenta il 40%-70% dell'errore di elaborazione totale.
L'impatto della deformazione termica del pezzo sul metallo lavorato comprende due tipi: riscaldamento uniforme del pezzo e riscaldamento irregolare del pezzo.
7. Tensioni residue all'interno del pezzo Generazione di tensioni residue: 1) Tensioni residue generate durante la produzione del pezzo grezzo e il trattamento termico; 2) Tensioni residue causate dalla raddrizzatura a freddo; 3) Tensioni residue causate dal taglio.
8. Impatto dell'ambiente del luogo di lavorazione Nel luogo di lavorazione sono spesso presenti molti piccoli trucioli metallici. Se questi trucioli metallici sono presenti nella superficie di posizionamento o nella posizione del foro di posizionamento della parte, ciò influenzerà la precisione di lavorazione della parte. Per l'elaborazione ad alta precisione, alcuni trucioli metallici così piccoli da non essere visibili influiscono sulla precisione. Questo fattore d'influenza verrà identificato, ma non esiste un metodo molto efficace per eliminarlo e spesso dipende in larga misura dalle capacità operative dell'operatore.
Metodo di misurazione
La precisione della lavorazione adotta diversi metodi di misurazione in base ai diversi contenuti di precisione della lavorazione e ai requisiti di precisione. In generale, esistono i seguenti metodi: 1. A seconda che i parametri misurati siano misurati direttamente, possono essere suddivisi in misurazione diretta e misurazione indiretta. Misurazione diretta: misurare direttamente i parametri misurati per ottenere le dimensioni misurate. Ad esempio, misurare con un calibro o un comparatore. Misurazione indiretta: misurare i parametri geometrici relativi alle dimensioni misurate e ottenere le dimensioni misurate dopo il calcolo. Ovviamente, la misurazione diretta è più intuitiva, mentre la misurazione indiretta è più complessa. Generalmente, quando le dimensioni misurate o la misurazione diretta non possono soddisfare i requisiti di precisione, è necessario utilizzare la misurazione indiretta.
2. A seconda che il valore di lettura dello strumento di misura rappresenti direttamente il valore della dimensione misurata, può essere suddiviso in misurazione assoluta e misurazione relativa. Misurazione assoluta: il valore di lettura rappresenta direttamente la dimensione della dimensione misurata, come la misurazione con un calibro a corsoio. Misurazione relativa: il valore di lettura rappresenta solo la deviazione della dimensione misurata rispetto allo standard. Se il diametro dell'albero viene misurato con un comparatore, è necessario prima regolare la posizione zero dello strumento con un blocchetto di riscontro, quindi eseguire la misurazione. Il valore misurato è la differenza tra il diametro dell'albero laterale e la dimensione del blocchetto di riscontro, che è una misura relativa. In generale, la precisione della misurazione relativa è maggiore, ma la misurazione è più problematica.
3. A seconda che la superficie misurata sia in contatto con la testa di misurazione dello strumento di misura, viene divisa in misurazione a contatto e misurazione senza contatto. Misurazione a contatto: la testa di misurazione è in contatto con la superficie contattata ed è presente una forza di misurazione meccanica. Ad esempio, utilizzando un micrometro per misurare le parti. Misurazione senza contatto: la testa di misurazione non entra in contatto con la superficie della parte misurata. La misurazione senza contatto può evitare l'influenza della forza di misurazione sul risultato della misurazione. Ad esempio, utilizzando il metodo di proiezione, il metodo di interferenza delle onde luminose, ecc.
4. In base al numero di parametri misurati contemporaneamente, è suddiviso in misurazione singola e misurazione completa. Misurazione singola: ciascun parametro della parte misurata viene misurato separatamente. Misurazione completa: la misurazione riflette gli indicatori completi dei parametri rilevanti della parte. Ad esempio, quando si misura la filettatura con un microscopio per utensili, è possibile misurare separatamente il diametro medio effettivo della filettatura, l'errore del semiangolo del profilo del dente e l'errore del passo cumulativo.
La misurazione completa è generalmente più efficiente, più affidabile per garantire l'intercambiabilità delle parti e viene spesso utilizzata per l'ispezione delle parti finite. La misurazione singola può determinare l'errore di ciascun parametro separatamente e viene generalmente utilizzata per l'analisi del processo, l'ispezione del processo e la misurazione di parametri specifici.
5. A seconda del ruolo della misurazione nel processo di elaborazione, è divisa in misurazione attiva e misurazione passiva. Misurazione attiva: il pezzo viene misurato durante la lavorazione e i risultati vengono utilizzati direttamente per controllare la lavorazione delle parti, in modo da prevenire la generazione di scarti nel tempo. Misurazione passiva: la misurazione viene eseguita dopo la lavorazione del pezzo. Questo tipo di misurazione può solo determinare se la parte lavorata è qualificata e si limita a scoprire ed eliminare gli sprechi.
6. In base allo stato della parte misurata durante il processo di misurazione, questa è divisa in misurazione statica e misurazione dinamica. Misurazione statica: la misurazione è relativamente statica. Ad esempio, il micrometro misura il diametro. Misurazione dinamica: durante la misurazione, la superficie misurata e la testa di misurazione simulano il movimento relativo nello stato di funzionamento. Il metodo di misurazione dinamica può riflettere la condizione delle parti vicine allo stato d'uso, che è la direzione di sviluppo della tecnologia di misurazione.
