La précision d'usinage fait référence au degré de conformité entre les trois paramètres géométriques que sont la taille, la forme et la position réelles de la surface de la pièce après usinage et les paramètres géométriques idéaux requis par le dessin. Les paramètres géométriques idéaux, pour la taille, sont la taille moyenne ; pour la géométrie des surfaces, ce sont des cercles absolus, des cylindres, des plans, des cônes et des lignes droites ; pour les positions relatives entre surfaces, ce sont le parallélisme absolu, la verticalité, la coaxialité, la symétrie, etc. L'écart entre les paramètres géométriques réels de la pièce et les paramètres géométriques idéaux est appelé erreur d'usinage.
Introduction à la précision d'usinage
La précision d'usinage est principalement utilisée pour mesurer le degré de production des produits. La précision d'usinage et l'erreur d'usinage sont deux termes permettant d'évaluer les paramètres géométriques de la surface d'usinage. La précision de l'usinage est mesurée par le niveau de tolérance. Plus la valeur de note est petite, plus la précision est élevée ; l'erreur d'usinage est exprimée par une valeur numérique. Plus la valeur numérique est grande, plus l'erreur est grande. Une précision d'usinage élevée signifie une petite erreur d'usinage, et vice versa.
Il existe 20 niveaux de tolérance allant de IT01, IT0, IT1, IT2, IT3 à IT18. Parmi eux, IT01 indique que la pièce a la précision d'usinage la plus élevée, et IT18 indique que la pièce a la précision d'usinage la plus faible. Généralement, IT7 et IT8 correspondent à une précision d'usinage de niveau moyen.
Les paramètres réels obtenus par n'importe quelle méthode de traitement ne seront pas absolument précis. Du point de vue de la fonction de la pièce, tant que l'erreur de traitement se situe dans la plage de tolérance requise par le dessin de la pièce, la précision du traitement est considérée comme garantie.
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La différence entre exactitude et précision : 1. L'exactitude fait référence au degré de proximité entre le résultat de mesure obtenu et la valeur réelle. Une précision de mesure élevée signifie que l'erreur du système est faible. À l'heure actuelle, la valeur moyenne des données mesurées s'écarte moins de la valeur réelle, mais les données sont dispersées, c'est-à-dire que l'ampleur de l'erreur accidentelle n'est pas claire.
2. La précision fait référence à la reproductibilité et à la cohérence entre les résultats obtenus par des mesures répétées utilisant les mêmes échantillons de rechange. Il est possible d’avoir une précision élevée mais une exactitude imprécise. Par exemple, les trois résultats obtenus en mesurant une longueur de 1 mm sont respectivement 1,051 mm, 1,053 et 1,052. Bien qu’ils soient d’une grande précision, ils sont inexacts.
L'exactitude indique l'exactitude du résultat de mesure, et la précision indique la répétabilité et la reproductibilité du résultat de mesure. La précision est une condition préalable à l’exactitude.
Contenu associé 1. La précision dimensionnelle fait référence au degré de conformité entre la taille réelle de la pièce après traitement et le centre de la bande de tolérance de la taille de la pièce.
2. La précision de la forme fait référence au degré de conformité entre la forme géométrique réelle de la surface de la pièce usinée et la forme géométrique idéale.
3. La précision de position fait référence à la différence de précision de position réelle entre les surfaces pertinentes de la pièce usinée.
4. Relation Habituellement, lors de la conception de pièces de machine et de la spécification de la précision d'usinage des pièces, il convient de prêter attention au contrôle de l'erreur de forme dans la tolérance de position, et l'erreur de position doit être inférieure à la tolérance de taille. Autrement dit, pour les pièces de précision ou les surfaces importantes des pièces, les exigences de précision de forme doivent être supérieures aux exigences de précision de position, et les exigences de précision de position doivent être supérieures aux exigences de précision de taille.
Méthodes pour améliorer la précision de l'usinage
1. Ajustez le système de processus. La méthode de coupe d'essai est ajustée par coupe d'essai - mesure de la taille - ajustement de la quantité de coupe de l'outil - coupe - coupe d'essai à nouveau et répétition jusqu'à ce que la taille requise soit atteinte. Cette méthode a une faible efficacité de production et est principalement utilisée pour la production de petites séries d’une seule pièce.
La méthode de réglage obtient la taille requise en pré-ajustant les positions relatives de la machine-outil, du montage, de la pièce et de l'outil. Cette méthode a une productivité élevée et est principalement utilisée pour la production de masse à grande échelle.
2. Réduire les erreurs des machines-outils 1) Améliorer la précision de fabrication des composants de broche. La précision de rotation des roulements doit être améliorée : ① Sélectionnez des roulements de haute précision ; ② Utilisez des roulements à pression dynamiques multi-huiles de haute précision ; ③ Utilisez des roulements à pression statique de haute précision. La précision des accessoires avec roulements doit être améliorée : ① Améliorer la précision d'usinage du trou de support de la boîte et du tourillon de broche ; ② Améliorer la précision d'usinage de la surface correspondant au roulement ; ③ Mesurez et ajustez la plage de faux-rond radial des pièces correspondantes pour compenser ou compenser les erreurs.
2) Un pré-serrage approprié des roulements ① peut éliminer l'écart ; ② Augmente la rigidité du roulement ; ③ Égalisez l'erreur de l'élément roulant.
3) Faire en sorte que la précision de rotation de la broche ne soit pas reflétée sur la pièce.
3. Réduire l'erreur de transmission de la chaîne de transmission 1) Le nombre de pièces de transmission est petit, la chaîne de transmission est courte et la précision de la transmission est élevée ; 2) L'utilisation d'une transmission à réduction de vitesse (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. Réduisez l’usure des outils. Avant que l’usure dimensionnelle de l’outil n’atteigne le stade d’usure rapide, l’outil doit être à nouveau affûté.
5. Réduire la déformation sous contrainte du système de processus principalement en : (1) améliorer la rigidité du système, en particulier améliorer la rigidité des maillons faibles du système de processus ; (2) réduire la charge et son changement. Améliorer la rigidité du système : (1) Conception structurelle raisonnable 1) Minimiser le nombre de surfaces de connexion ; 2) Prévenir l'apparition de liens locaux à faible rigidité ; 3) La structure et la forme en coupe transversale de la base et des pièces de support doivent être raisonnablement sélectionnées.
(2) Améliorer la rigidité de contact de la surface de connexion 1) Améliorer la qualité de la surface de joint entre les pièces des composants de la machine-outil ; 2) Précharger les composants de la machine-outil ; 3) Améliorer la précision de la surface de référence de positionnement de la pièce et réduire sa valeur de rugosité de surface.
(3) Utiliser des méthodes de serrage et de positionnement raisonnables
Réduisez la charge et sa modification : (1) Sélectionnez raisonnablement les paramètres de géométrie de l'outil et la quantité de coupe pour réduire la force de coupe ; (2) Regroupez les ébauches pour uniformiser la surépaisseur d'usinage de l'ébauche lors du réglage.
6. Réduire la déformation thermique du système de traitement (1) Réduire la génération de chaleur des sources de chaleur et isoler les sources de chaleur 1) Utiliser une quantité de coupe plus petite ; 2) Lorsque les exigences de précision des pièces sont élevées, séparez les processus de traitement grossier et fin ; 3) Séparez autant que possible la source de chaleur de la machine-outil pour réduire la déformation thermique de la machine-outil ; 4) Pour les sources de chaleur qui ne peuvent pas être séparées, telles que les roulements de broche, les paires d'écrous de vis et les paires de rails de guidage à grande vitesse, améliorez leurs caractéristiques de frottement du point de vue de la structure et de la lubrification, réduisez la génération de chaleur ou utilisez des matériaux d'isolation thermique ; 5) Utilisez un refroidissement par air forcé, un refroidissement par eau et d'autres mesures de dissipation thermique.
(2) Équilibrer le champ de température (3) Utiliser une structure raisonnable des composants de la machine-outil et des données d'assemblage 1) Utiliser une structure thermiquement symétrique - dans la boîte de vitesses, disposer symétriquement l'arbre, les roulements, les engrenages de transmission, etc., ce qui peut augmenter la température de la paroi de la boîte. monter uniformément et réduire la déformation de la boîte ; 2) Sélectionnez raisonnablement les données d'assemblage des pièces de machine-outil.
(4) Accélérer la réalisation de l’équilibre du transfert de chaleur ; (5) Contrôlez la température ambiante.
7. Réduire les contraintes résiduelles (1) Ajouter un processus de traitement thermique pour éliminer les contraintes internes ; (2) Organiser raisonnablement le processus.
Facteurs affectant la précision de l'usinage
1. Erreur de principe d'usinage L'erreur de principe d'usinage fait référence à l'erreur provoquée par l'utilisation d'un profil de lame approximatif ou d'une relation de transmission approximative pour l'usinage. Des erreurs de principe d'usinage se produisent souvent lors de l'usinage de filetages, d'engrenages et de surfaces courbes complexes.
Par exemple, la fraise-mère utilisée pour usiner des engrenages à développante utilise des vis sans fin de base d'Archimède ou des vis sans fin de base à profil droit normal au lieu de vis sans fin de base à développante pour faciliter la fabrication de la fraise-mère, ce qui provoque des erreurs dans la forme des dents en développante de l'engrenage. Pour un autre exemple, lors de la rotation d'une vis sans fin module, puisque le pas de la vis sans fin est égal au pas de la roue à vis sans fin (c'est-à-dire mπ), où m est le module et π est un nombre irrationnel, le nombre de dents du remplacement l'équipement du tour est limité. Lors de la sélection de l'engrenage de remplacement, π ne peut être converti qu'en une valeur fractionnaire approximative (π=3,1415) pour le calcul, ce qui rendra l'outil imprécis dans le mouvement de formage (mouvement en spirale) de la pièce, ce qui entraînera en erreur de pitch.
En usinage, l'usinage approximatif est généralement utilisé pour améliorer la productivité et l'économie, à condition que l'erreur théorique puisse répondre aux exigences de précision d'usinage (<=10%-15% dimensional tolerance).
2. Erreur de réglage L'erreur de réglage d'une machine-outil fait référence à l'erreur causée par un réglage inexact.
3. Erreur de machine-outil L'erreur de machine-outil fait référence à l'erreur de fabrication, à l'erreur d'installation et à l'usure de la machine-outil. Il comprend principalement l'erreur de guidage du rail de guidage de la machine-outil, l'erreur de rotation de la broche de la machine-outil et l'erreur de transmission de la chaîne de transmission de la machine-outil.
(1) Erreur de guidage du rail de guidage des machines-outils 1) Précision du guidage du rail de guidage - le degré de conformité entre la direction de mouvement réelle des pièces mobiles de la paire de rails de guidage et la direction de mouvement idéale. Il comprend principalement : ① La rectitude Δy du rail de guidage dans le plan horizontal et la rectitude Δz (courbure) dans le plan vertical ; ② Le parallélisme (torsion) des rails de guidage avant et arrière ; ③ L'erreur de parallélisme ou erreur de circularité du rail de guidage par rapport à l'axe de rotation de la broche dans le plan horizontal et le plan vertical.
2) L'influence de la précision du guidage du rail de guidage sur l'usinage de coupe prend principalement en compte le déplacement relatif de l'outil et de la pièce dans la direction sensible à l'erreur provoqué par l'erreur du rail de guidage. La direction sensible aux erreurs de tournage est la direction horizontale, et l'erreur d'usinage provoquée par l'erreur de guidage dans la direction verticale peut être ignorée ; la direction sensible aux erreurs dans l'alésage change avec la rotation de l'outil ; la direction sensible aux erreurs lors du rabotage est la direction verticale, et la rectitude du rail de guidage du lit dans le plan vertical provoque des erreurs de rectitude et de planéité de la surface usinée.
(2) Erreur de rotation de la broche de la machine-outil L'erreur de rotation de la broche de la machine-outil fait référence à la dérive de l'axe de rotation réel par rapport à l'axe de rotation idéal. Il comprend principalement le faux-rond circulaire de la face d'extrémité de la broche, le faux-rond circulaire radial de la broche et l'inclinaison de l'axe géométrique de la broche.
1) L'influence du faux-rond de la face d'extrémité de la broche sur la précision de l'usinage : ① Aucune influence lors de l'usinage de surfaces cylindriques ; ② Lors du tournage ou de l'alésage des faces d'extrémité, une erreur de perpendiculaire entre la face d'extrémité et l'axe cylindrique ou une erreur de planéité de la face d'extrémité sera générée ; ③ Lors de l'usinage de filetages, une erreur de période de pas sera générée.
2) L'influence du faux-rond circulaire radial de la broche sur la précision d'usinage : ① Si l'erreur de rotation radiale se manifeste par le simple mouvement linéaire harmonique de son axe réel dans la direction des coordonnées de l'axe y, le trou percé par l'aléseuse est un trou elliptique, et l'erreur de rondeur est l'amplitude du faux-rond circulaire radial ; tandis que le trou tourné par le tour a peu d’effet ; ② Si l'axe géométrique de la broche se déplace de manière excentrique, un cercle avec un rayon égal à la distance entre la pointe de l'outil et l'axe moyen peut être obtenu indépendamment du tournage ou de l'alésage.
3) L'influence de l'inclinaison de l'axe géométrique de la broche sur la précision d'usinage : ① L'axe géométrique forme une trajectoire conique avec un certain angle de cône par rapport à l'axe moyen dans l'espace, ce qui équivaut au mouvement excentrique de la axe géométrique autour de l'axe moyen du point de vue de chaque section, tandis que les valeurs d'excentricité à différents endroits sont différentes de la direction axiale ; ② L'axe géométrique oscille dans un certain plan, ce qui équivaut au simple mouvement linéaire harmonique de l'axe réel dans un plan du point de vue de chaque section, tandis que les amplitudes de faux-rond à différents endroits sont différentes de la direction axiale ; ③ En fait, l'inclinaison de l'axe géométrique de la broche est la superposition des deux ci-dessus.
(3) Erreur de transmission de la chaîne de transmission de la machine-outil L'erreur de transmission de la chaîne de transmission de la machine-outil fait référence à l'erreur de mouvement relatif entre les éléments de transmission aux première et dernière extrémités de la chaîne de transmission.
1) Erreur de fabrication et usure des fixations L'erreur des fixations se réfère principalement à : ① Erreur de fabrication des éléments de positionnement, des éléments de guidage d'outil, du mécanisme d'indexation, de la base de fixation, etc. ; ② Erreur de taille relative entre les surfaces de travail des composants ci-dessus une fois le luminaire assemblé ; ③ Usure de la surface de travail du luminaire pendant l'utilisation.
2) Erreur de fabrication et usure des outils L'influence de l'erreur d'outil sur la précision d'usinage varie selon le type d'outil. ① La précision dimensionnelle des outils de taille fixe (tels que les forets, les alésoirs, les fraises à rainure de clavette et les broches circulaires, etc.) affecte directement la précision dimensionnelle de la pièce. ② La précision de forme des outils de formage (tels que les outils de tournage de formage, les fraises de formage, les meules de formage, etc.) affectera directement la précision de forme de la pièce. ③ L'erreur de forme de lame de l'outil de développement (tel que les fraises-mères à engrenages, les fraises-mères cannelées, les outils de façonnage d'engrenages, etc.) affecteront la précision de la forme de la surface usinée. ④ La précision de fabrication des outils généraux (tels que les outils de tournage, les outils d'alésage, les fraises, etc.) n'a pas d'effet direct sur la précision de l'usinage, mais les outils sont sujets à l'usure.
3) Déformation du système de processus sous l'effet de la force. Le système de processus se déformera sous l'action de la force de coupe, de la force de serrage, de la gravité et de la force d'inertie, détruisant ainsi la relation de position mutuelle des composants du système de processus ajusté, entraînant des erreurs de traitement et affectant la stabilité. du processus de traitement. Considérez principalement la déformation de la machine-outil, la déformation de la pièce et la déformation totale du système de processus.
4. L'influence de la force de coupe sur la précision du traitement
En considérant uniquement la déformation de la machine-outil, pour l'usinage de pièces d'arbre, la déformation de la machine-outil sous l'effet de la force fait apparaître la pièce usinée sous la forme d'une selle avec des extrémités épaisses et un milieu mince, c'est-à-dire qu'une erreur de cylindrée se produit. En considérant uniquement la déformation de la pièce, pour l'usinage des pièces d'arbre, la déformation de la pièce sous force fait apparaître la pièce sous la forme d'un tambour avec des extrémités fines et un milieu épais après l'usinage. Pour l'usinage de pièces de trous, la déformation de la machine-outil ou de la pièce est considérée séparément, et la forme de la pièce après usinage est opposée à celle des pièces d'arbre usinées.
5. L'influence de la force de serrage sur la précision de l'usinage
Lorsque la pièce est serrée, en raison de la faible rigidité de la pièce ou du point d'application incorrect de la force de serrage, la pièce est déformée en conséquence, entraînant des erreurs d'usinage.
6. Déformation thermique du système de traitement Pendant le traitement, le système de traitement est chauffé et déformé en raison de la chaleur générée par des sources de chaleur internes (chaleur de coupe, chaleur de friction) ou des sources de chaleur externes (température ambiante, rayonnement thermique), affectant ainsi le traitement. précision. Dans le traitement de pièces à grande échelle et le traitement de précision, l'erreur de traitement causée par la déformation thermique du système de traitement représente 40 %-70 % de l'erreur de traitement totale.
L'impact de la déformation thermique de la pièce sur le métal traité comprend deux types : un chauffage uniforme de la pièce et un chauffage inégal de la pièce.
7. Contrainte résiduelle à l'intérieur de la pièce Génération de contrainte résiduelle : 1) Contrainte résiduelle générée lors de la fabrication de l'ébauche et du traitement thermique ; 2) Stress résiduel provoqué par le lissage à froid ; 3) Contraintes résiduelles causées par la coupe.
8. Impact de l'environnement du site de transformation Il y a souvent de nombreux petits copeaux métalliques sur le site de transformation. Si ces copeaux métalliques existent dans la surface de positionnement ou dans la position du trou de positionnement de la pièce, cela affectera la précision du traitement de la pièce. Pour un traitement de haute précision, certains copeaux métalliques si petits qu'ils ne peuvent pas être vus affecteront la précision. Ce facteur d'influence sera identifié, mais il n'existe pas de méthode très efficace pour l'éliminer, et cela dépend souvent fortement des compétences opérationnelles de l'opérateur.
Méthode de mesure
La précision d'usinage adopte différentes méthodes de mesure en fonction de différents contenus de précision d'usinage et d'exigences de précision. D'une manière générale, il existe les méthodes suivantes : 1. Selon que les paramètres mesurés sont mesurés directement, ils peuvent être divisés en mesure directe et mesure indirecte. Mesure directe : mesurez directement les paramètres mesurés pour obtenir les dimensions mesurées. Par exemple, mesurez avec un pied à coulisse ou un comparateur. Mesure indirecte : mesurer les paramètres géométriques liés aux dimensions mesurées, et obtenir les dimensions mesurées après calcul. Évidemment, la mesure directe est plus intuitive et la mesure indirecte est plus lourde. Généralement, lorsque les dimensions mesurées ou la mesure directe ne peuvent pas répondre aux exigences de précision, une mesure indirecte doit être utilisée.
2. Selon que la valeur lue de l'instrument de mesure représente directement la valeur de la dimension mesurée, elle peut être divisée en mesure absolue et mesure relative. Mesure absolue : la valeur lue représente directement la taille de la dimension mesurée, comme par exemple en mesurant avec un pied à coulisse. Mesure relative : la valeur lue représente uniquement l'écart de la dimension mesurée par rapport à la norme. Si le diamètre de l'arbre est mesuré avec un comparateur, la position zéro de l'instrument doit d'abord être ajustée avec une cale étalon, puis la mesure est effectuée. La valeur mesurée est la différence entre le diamètre de l'arbre latéral et la taille de la cale étalon, qui est une mesure relative. D'une manière générale, la précision relative des mesures est plus élevée, mais la mesure est plus difficile.
3. Selon que la surface mesurée est en contact avec la tête de mesure de l'instrument de mesure, elle est divisée en mesure par contact et mesure sans contact. Mesure de contact : la tête de mesure est en contact avec la surface en contact et il existe une force de mesure mécanique. Par exemple, utiliser un micromètre pour mesurer des pièces. Mesure sans contact : la tête de mesure n'entre pas en contact avec la surface de la pièce mesurée. La mesure sans contact peut éviter l'influence de la force de mesure sur le résultat de la mesure. Par exemple, en utilisant la méthode de projection, la méthode d'interférence des ondes lumineuses, etc.
4. Selon le nombre de paramètres mesurés en même temps, il est divisé en mesure unique et mesure complète. Mesure unique : chaque paramètre de la pièce mesurée est mesuré séparément. Mesure complète : la mesure reflète les indicateurs complets des paramètres pertinents de la pièce. Par exemple, lors de la mesure du filetage avec un microscope à outils, le diamètre moyen réel du filetage, l'erreur de demi-angle du profil de dent et l'erreur de pas cumulée peuvent être mesurées séparément.
Les mesures complètes sont généralement plus efficaces, plus fiables pour garantir l'interchangeabilité des pièces et sont souvent utilisées pour l'inspection des pièces finies. Une mesure unique peut déterminer l'erreur de chaque paramètre séparément et est généralement utilisée pour l'analyse des processus, l'inspection des processus et la mesure de paramètres spécifiés.
5. Selon le rôle de la mesure dans le processus de traitement, elle est divisée en mesure active et mesure passive. Mesure active : la pièce est mesurée pendant le traitement et les résultats sont directement utilisés pour contrôler le traitement des pièces, afin d'éviter la génération de déchets à temps. Mesure passive : La mesure est effectuée après le traitement de la pièce. Ce type de mesure ne permet que de déterminer si la pièce traitée est qualifiée et se limite à la découverte et à l'élimination des déchets.
6. Selon l'état de la pièce mesurée pendant le processus de mesure, elle est divisée en mesure statique et mesure dynamique. Mesure statique : la mesure est relativement statique. Par exemple, le micromètre mesure le diamètre. Mesure dynamique : pendant la mesure, la surface mesurée et la tête de mesure simulent un mouvement relatif en état de fonctionnement. La méthode de mesure dynamique peut refléter l'état des pièces proche de l'état d'utilisation, ce qui constitue l'orientation du développement de la technologie de mesure.
