En tant que robot, l'usinage quotidien est indissociable de la précision, mais comprenez-vous vraiment la précision de l'usinage ? Aujourd'hui, l'éditeur vous livre une interprétation détaillée de la précision d'usinage !
La précision d'usinage est le degré auquel les trois paramètres géométriques de la taille, de la forme et de la position réelles de la surface de la pièce usinée sont conformes aux paramètres géométriques idéaux requis par le dessin. Les paramètres géométriques idéaux, en terme de taille, sont la taille moyenne ; en termes de géométrie de surface, ce sont des cercles absolus, des cylindres, des plans, des cônes et des droites, etc. ; en termes de positions mutuelles entre les surfaces, ce sont le parallélisme absolu, vertical, coaxial, symétrique, etc. L'écart entre les paramètres géométriques réels de la pièce et les paramètres géométriques idéaux est appelé l'erreur d'usinage.
Introduction à la précision d'usinage
La précision d'usinage est principalement utilisée pour fabriquer des produits, et la précision d'usinage et l'erreur d'usinage sont des termes permettant d'évaluer les paramètres géométriques de la surface usinée. La précision d'usinage est mesurée par le degré de tolérance, plus la valeur du degré 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 haute précision d'usinage 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 représente la précision de traitement la plus élevée de la pièce et IT18 représente la précision de traitement la plus faible de la pièce. D'une manière générale, IT7 et IT8 ont une précision de traitement moyenne. niveau.
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 de traitement est considérée comme garantie.
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La différence entre exactitude et précision :
1. Précision
Fait référence au degré de proximité entre les résultats de mesure obtenus et la valeur réelle. La grande précision de mesure signifie que l'erreur systématique est faible. À ce moment, la valeur moyenne des données de mesure s'écarte moins de la valeur réelle, mais les données sont dispersées, c'est-à-dire que la taille de l'erreur accidentelle n'est pas claire.
2. Précision
Fait référence à la reproductibilité et à la cohérence entre les résultats obtenus par des mesures répétées en utilisant le même échantillon de rechange. Il est possible d'avoir une grande précision, mais la précision n'est pas exacte. Par exemple, les trois résultats obtenus en utilisant une longueur de 1 mm pour la mesure sont respectivement 1,051 mm, 1,053 et 1,052. Bien qu'ils aient une grande précision, ils ne sont pas exacts.
L'exactitude signifie l'exactitude des résultats de mesure, la précision signifie la répétabilité et la reproductibilité des résultats de mesure, la précision est la condition préalable à l'exactitude.
informations connexes
1. Précision dimensionnelle
Désigne le degré de conformité entre la taille réelle de la pièce usinée et le centre de la zone de tolérance de la taille de la pièce.
2. Précision de la forme
Fait référence au degré de conformité entre la forme géométrique réelle de la surface de la pièce traitée et la forme géométrique idéale.
3. Précision de positionnement
Fait référence à la différence de précision de position réelle entre les surfaces concernées des pièces usinées.
4. Interrelations
Habituellement, lors de la conception de pièces de machine et de la spécification de la précision d'usinage des pièces, une attention particulière doit être portée 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 dimensionnelle.
Méthodes d'amélioration de la précision d'usinage
1. Ajuster le système de processus
réglage de la coupe d'essai
Coupe d'essai - mesure de la taille - réglage de la quantité de coupe de l'outil - coupe - coupe à nouveau, et ainsi de suite jusqu'à ce que la taille requise soit atteinte. Cette méthode a une faible efficacité de production et est principalement utilisée pour la production à l'unité et en petites séries.
méthode de réglage
La taille requise est obtenue 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.
2. Réduire les erreurs machine
1) Améliorer la précision de fabrication des pièces de l'arbre principal
La précision de rotation du roulement doit être améliorée :
① Utilisez des roulements à billes de haute précision ;
②Adopter un palier de pression dynamique multi-huile de haute précision ;
③Utilisation de roulements hydrostatiques de haute précision
La précision des emboîtements avec le roulement est à améliorer :
① Améliorer la précision d'usinage du trou de support de la boîte et du tourillon de la broche ;
② Améliorer la précision d'usinage de la surface qui correspond au roulement ;
③Mesurez et ajustez la plage de faux-rond radial des pièces correspondantes pour compenser ou compenser l'erreur.
2) Précharger correctement le roulement
①L'écart peut être éliminé ;
②Augmenter la rigidité des roulements ;
③ Homogénéisation de l'erreur du corps roulant.
3) Faites 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 transmission est élevée.
2) L'utilisation d'une transmission à vitesse réduite (i<1) is an important principle to ensure transmission accuracy, and the closer to the end of the transmission pair, the smaller the transmission ratio should be;
3) La précision de l'embout doit être supérieure à celle des autres pièces de transmission.
4. Réduire l'usure des outils
L'usure dimensionnelle de l'outil doit être réaffûtée avant qu'elle n'atteigne le stade d'usure nette
5. Réduire le stress et la déformation du système de processus
Principalement de :
(1) Améliorer la rigidité du système, en particulier la rigidité des maillons faibles dans le système de processus ;
(2) Réduire la charge et sa variation.
Augmenter la rigidité du système :
(1) Conception structurelle raisonnable
1) Minimiser le nombre de surfaces de connexion ;
2) Empêcher l'apparition de liaisons locales à faible rigidité ;
3) La structure et la forme de la section transversale de la fondation et du support doivent être choisies de manière raisonnable.
(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 du plan de référence de positionnement de la pièce et réduire sa valeur de rugosité de surface.
(3) Adopter des méthodes de serrage et de positionnement raisonnables
Charge réduite et sa variation :
(1) Sélectionnez raisonnablement les paramètres géométriques et la quantité de coupe de l'outil pour réduire la force de coupe ;
(2) Regroupez les flans et essayez d'uniformiser la tolérance de traitement des flans lors du réglage.
6. Réduire la déformation thermique du système de processus
(1) Réduire l'échauffement des sources de chaleur et isoler les sources de chaleur
1) Utilisez une plus petite quantité de coupe ;
2) Lorsque la précision des pièces doit être élevée, séparez les processus d'usinage brut et de finition ;
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 inséparables telles que les roulements de broche, les paires d'écrous à vis, les paires de rails de guidage mobiles à grande vitesse, etc., 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 isolants thermiques ;
5) Utilisez un refroidissement par air forcé, un refroidissement par eau et d'autres mesures de dissipation de la chaleur.
(2) Champ de température d'équilibre
(3) adopter une structure de composant de machine-outil raisonnable et une référence d'assemblage
1) Adopter une structure thermiquement symétrique - dans la boîte de vitesses, les arbres, les roulements, les engrenages de transmission, etc. sont disposés de manière symétrique, ce qui peut uniformiser l'élévation de température de la paroi de la boîte et réduire la déformation de la boîte ;
2) Sélectionnez raisonnablement la référence d'assemblage des pièces de la machine-outil.
(4) Accélérer pour atteindre l'équilibre de transfert de chaleur ;
(5) Contrôlez la température ambiante.
7. Réduire le stress résiduel
(1) Augmenter le processus de traitement thermique pour éliminer les contraintes internes ;
(2) Organisez le processus de manière raisonnable.
Facteurs affectant la précision d'usinage
1. Erreur de principe de traitement
L'erreur de principe d'usinage fait référence à l'erreur causée par l'utilisation d'un profil de lame approximatif ou d'une relation de transmission approximative pour le traitement. Les erreurs de principe de traitement apparaissent principalement dans le traitement des filetages, des engrenages et des surfaces courbes complexes.
Par exemple, la fraise mère utilisée pour le traitement des engrenages à développante, afin de faciliter la fabrication des fraises, utilise une vis sans fin de base d'Archimède ou une vis sans fin de base à profil droit normal au lieu d'une vis sans fin de base à développante, de sorte que la forme de la dent à développante de l'engrenage peut produire une erreur. Un autre exemple est lors de la rotation d'une vis sans fin de 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, mais le nombre de dents du remplacement vitesse du tour est limitée, choisissez la vitesse de remplacement Lorsque π ne peut être calculé que comme une valeur fractionnaire approximative (π=3.1415), cela entraînera l'imprécision de l'outil pour le mouvement de formation de la pièce (mouvement en spirale) , entraînant une erreur de hauteur.
Dans le traitement, le traitement approximatif est généralement utilisé pour améliorer la productivité et l'économie en partant du principe que l'erreur théorique peut répondre aux exigences de précision du traitement (<=10%-15% dimensional tolerance).
2. Erreur de réglage
L'erreur de réglage de la machine-outil fait référence à l'erreur causée par un réglage inexact.
3. Erreur de machine-outil
L'erreur de la 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 de la machine-outil
1) Précision de 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. comprennent principalement :
① La rectitude Δy du rail de guidage dans le plan horizontal et la rectitude Δz dans le plan vertical (flexion) ;
② Parallélisme (distorsion) des rails de guidage avant et arrière ;
③ Erreur de parallélisme ou erreur de perpendicularité du rail de guidage à l'axe de rotation de l'arbre principal dans le plan horizontal et dans le plan vertical.
2) L'influence de la précision de guidage du rail de guidage sur le processus de coupe tient compte principalement du déplacement relatif entre l'outil et la pièce dans la direction sensible à l'erreur causée par l'erreur du rail de guidage. Pendant le tournage, la direction sensible à l'erreur est la direction horizontale, et l'erreur d'usinage provoquée par l'erreur de guidage provoquée par la direction verticale peut être ignorée ; pendant l'alésage, la direction sensible aux erreurs change avec la rotation de l'outil ; pendant le rabotage, la direction sensible aux erreurs est verticale et le rail de guidage du lit La rectitude 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 rotatif réel par rapport à l'axe rotatif 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'angle d'inclinaison de l'axe géométrique de la broche.
1) L'influence du battement du bout de broche sur la précision d'usinage :
①Aucun effet lors du traitement de la surface cylindrique ;
② Lors du tournage et de l'alésage de la face d'extrémité, il y aura une erreur de perpendicularité entre la face d'extrémité et l'axe de la surface cylindrique ou une erreur de planéité de la face d'extrémité ;
③Pendant le traitement du filetage, il y aura une erreur de cycle de pas.
2) L'influence du voile radial de la broche sur la précision d'usinage :
①Si l'erreur de rotation radiale se manifeste par le simple mouvement linéaire harmonique de l'axe réel dans la direction des coordonnées de l'axe y, le trou percé par l'aléseuse est un trou elliptique et l'erreur d'arrondi est l'amplitude du faux-rond circulaire radial ; tandis que le trou produit par le tour n'a aucun effet;
②Si l'axe géométrique de la broche se déplace de manière excentrique, un cercle dont le rayon est 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'angle d'inclinaison de l'axe géométrique de la broche sur la précision d'usinage :
① La trajectoire conique de l'axe géométrique formant un certain angle de cône dans l'espace par rapport à l'axe moyen équivaut au mouvement excentrique de l'axe géométrique autour de l'axe moyen du point de vue de chaque section, et les valeurs d'excentricité sont différentes de la perspective 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, et les amplitudes de saut sont différentes à différents endroits lorsqu'elles sont vues depuis la direction axiale ;
③En fait, le balancement d'inclinaison de l'axe géométrique de la broche est la superposition des deux précédents.
(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 de l'appareil
L'erreur de l'appareil se réfère principalement à :
①Erreurs de fabrication des composants de positionnement, des composants de guidage d'outil, des mécanismes d'indexation, des corps de serrage, etc. ;
② Une fois le luminaire assemblé, l'erreur de taille relative entre les surfaces de travail des différents composants ci-dessus ;
③Abrasion de la surface de travail de l'appareil pendant l'utilisation.
2) Erreurs de fabrication et usure des outils
L'impact des erreurs d'outil sur la précision d'usinage varie en fonction du type d'outil.
① La précision dimensionnelle des outils de taille fixe (tels que les forets, les alésoirs, les fraises à rainurer et les broches rondes, etc.) affecte directement la précision dimensionnelle de la pièce.
②La 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 des pièces.
③L'erreur de forme de lame des outils générés (tels que les fraises à engrenages, les fraises à cannelures, les outils de façonnage des engrenages, etc.) affectera la précision de la forme de la surface usinée.
④ Pour les outils généraux (tels que les outils de tournage, les outils d'alésage, les fraises), la précision de fabrication n'a pas d'impact direct sur la précision d'usinage, mais les outils sont faciles à porter.
3) Déformation forcée du système de processus
Le système de processus sera déformé sous l'action de la force de coupe, de la force de serrage, de la gravité et de la force d'inertie, etc., détruisant ainsi la relation de position mutuelle entre les composants du système de processus ajusté, entraînant des erreurs d'usinage et affectant la stabilité du processus sexe. 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 d'usinage
En ne considérant que la déformation de la machine-outil, pour le traitement des pièces d'arbre, la déformation de la machine-outil sous la force donne à la pièce traitée une forme de selle avec des extrémités épaisses et un milieu mince, c'est-à-dire des erreurs de cylindricité. Seule la déformation de la pièce est prise en compte. Pour le traitement des pièces d'arbre, la pièce est déformée par la force de sorte que la pièce traitée a une forme de tambour avec des extrémités minces et un milieu épais. Pour le traitement des pièces de trou, la déformation de la machine-outil ou de la pièce est considérée séparément, et la forme de la pièce après traitement est opposée à celle des pièces d'arbre traitées.
5. Influence de la force de serrage sur la précision d'usinage
Lorsque la pièce est serrée, en raison de la faible rigidité de la pièce ou d'une force de serrage inappropriée, la pièce sera déformée en conséquence, ce qui entraînera des erreurs d'usinage.
6. Déformation thermique du système de processus
Pendant le processus de traitement, 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), le système de traitement est chauffé et déformé, ce qui affecte la précision du traitement. Dans le traitement de grandes pièces et l'usinage de précision, les erreurs de traitement causées par la déformation thermique du système de processus représentent 40 % -70 % des erreurs de traitement totales.
L'influence de la déformation thermique de la pièce sur le traitement de l'or 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 contraintes résiduelles :
1) Contrainte résiduelle générée lors de la fabrication des ébauches brutes et du traitement thermique ;
2) Contrainte résiduelle causée par le lissage à froid ;
3) Contrainte résiduelle causée par la coupe.
8. Impact environnemental du site de transformation
Il y a souvent de nombreux petits copeaux métalliques sur le site de traitement. Si ces copeaux métalliques existent sur la surface de positionnement de la pièce ou la position du trou de positionnement, cela affectera la précision d'usinage de la pièce. Pour l'usinage de haute précision, certains copeaux de métal 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 il dépend souvent fortement des modes opératoires de l'exploitant.
Méthodes de mesure
Précision de traitement Selon différents contenus de précision de traitement et exigences de précision, différentes méthodes de mesure sont utilisées. De manière générale, il existe les types de méthodes suivants :
1. Selon qu'il faut mesurer directement les paramètres mesurés, il peut être divisé en mesure directe et mesure indirecte.
Mesure directe : mesurez directement les paramètres mesurés pour obtenir la taille mesurée. Par exemple, mesurer avec des compas et des comparateurs.
Mesure indirecte : mesurez les paramètres géométriques liés à la taille mesurée et obtenez la taille mesurée par calcul.
Évidemment, la mesure directe est plus intuitive, tandis que la mesure indirecte est plus lourde. Généralement, lorsque la taille mesurée ne peut pas répondre aux exigences de précision par mesure directe, une mesure indirecte doit être utilisée.
2. Selon que la valeur de lecture de l'instrument de mesure représente directement la valeur de la taille mesurée, elle peut être divisée en mesure absolue et mesure relative.
Mesure absolue : la valeur de lecture indique directement la taille de la taille mesurée, comme la mesure avec un pied à coulisse.
Mesure relative : La valeur de lecture indique uniquement l'écart de la dimension mesurée par rapport à la quantité standard. Si vous utilisez un comparateur pour mesurer le diamètre de l'arbre, vous devez d'abord ajuster la position zéro de l'instrument avec un bloc de jauge, puis mesurer. La valeur mesurée est la différence entre le diamètre de l'arbre latéral et la taille du bloc étalon, qui est une mesure relative. D'une manière générale, la précision de la mesure relative est plus élevée, mais la mesure est plus gênante.
3. Selon que la surface mesurée est en contact avec la tête de mesure de l'outil de mesure, elle peut être divisée en mesure de contact et mesure sans contact.
Mesure de contact : La tête de mesure est en contact avec la surface à contacter et il y a une force de mesure agissant mécaniquement. Comme mesurer des pièces avec un micromètre.
Mesure sans contact : la tête de mesure n'est pas en contact avec la surface de la pièce mesurée, et la mesure sans contact peut éviter l'influence de la force de mesure sur les résultats de mesure. Tels que l'utilisation de la méthode de projection, la mesure de l'interférométrie des ondes lumineuses, etc.
4. Selon le nombre de paramètres de mesure, il peut être divisé en mesure unique et mesure complète.
Mesure unique : mesurez chaque paramètre de la pièce à tester séparément.
Complet
Mesure combinée : mesurez l'indice complet qui reflète les paramètres pertinents de la pièce. Par exemple, lors de la mesure de filetages avec un microscope à outils, le diamètre primitif réel du filetage, l'erreur de demi-angle de la forme de la dent et l'erreur cumulée du pas peuvent être mesurés respectivement.
La mesure globale est généralement plus efficace et plus fiable pour assurer l'interchangeabilité des pièces. Il est souvent utilisé dans l'inspection des pièces finies. La mesure d'un seul élément peut déterminer l'erreur de chaque paramètre séparément et est généralement utilisée pour l'analyse de processus, l'inspection de 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 dans le temps.
Mesure passive : Mesure effectuée après l'usinage de la pièce. Ce type de mesure ne peut que juger si les pièces traitées sont qualifiées et se limite à découvrir et rejeter les déchets.
6. Selon l'état de la pièce mesurée pendant le processus de mesure, elle peut être divisée en mesure statique et mesure dynamique.
Mesure statique : La mesure est relativement statique. Comme un micromètre pour mesurer le diamètre.
Mesure dynamique : Pendant la mesure, la surface mesurée et la tête de mesure effectuent un mouvement relatif dans l'état de fonctionnement simulé.
La méthode de mesure dynamique peut refléter la situation des pièces proches de l'état d'utilisation, qui est la direction de développement de la technologie de mesure.
