Под точностью обработки понимается степень соответствия трех геометрических параметров фактического размера, формы и положения поверхности детали после механической обработки идеальным геометрическим параметрам, требуемым чертежом. Идеальными геометрическими параметрами размера являются средний размер; для геометрии поверхности — это абсолютные круги, цилиндры, плоскости, конусы и прямые линии; для относительных положений между поверхностями - абсолютная параллельность, вертикальность, соосность, симметрия и т. д. Отклонение действительных геометрических параметров детали от идеальных геометрических параметров называется погрешностью обработки.
Введение в точность обработки
Точность обработки в основном используется для измерения степени производства продукции. Точность обработки и погрешность обработки являются терминами для оценки геометрических параметров обрабатываемой поверхности. Точность обработки измеряется классом допуска. Чем меньше значение оценки, тем выше точность; погрешность обработки выражается числовым значением. Чем больше числовое значение, тем больше ошибка. Высокая точность обработки означает небольшую погрешность обработки, и наоборот.
Существует 20 класса допуска: от IT01, IT0, IT1, IT2, IT3 до IT18. Среди них IT01 указывает, что деталь имеет самую высокую точность обработки, а IT18 указывает, что деталь имеет самую низкую точность обработки. Как правило, IT7 и IT8 соответствуют точности обработки среднего уровня.
Реальные параметры, полученные любым методом обработки, не будут абсолютно точными. С точки зрения функции детали, если погрешность обработки находится в пределах допуска, требуемого чертежом детали, точность обработки считается гарантированной.
Нажмите, чтобы получить бесплатное руководство по программированию с ЧПУ 10G.
Разница между точностью и прецизионностью: 1. Точностью называют степень близости полученного результата измерения к истинному значению. Высокая точность измерений означает, что погрешность системы невелика. В это время среднее значение измеренных данных меньше отклоняется от истинного значения, но данные разбросаны, то есть размер случайной ошибки неясен.
2. Прецизионность означает воспроизводимость и согласованность результатов, полученных в результате повторных измерений с использованием одних и тех же запасных образцов. Можно иметь высокую точность, но неточную точность. Например, три результата, полученные при измерении длины 1 мм, составляют 1,051 мм, 1,053 и 1,052 соответственно. Несмотря на высокую точность, они неточны.
Точность указывает на правильность результата измерения, а прецизионность указывает на повторяемость и воспроизводимость результата измерения. Точность – необходимое условие точности.
Сопутствующее содержание 1. Точность размеров означает степень соответствия между фактическим размером детали после обработки и центром поля допуска размера детали.
2. Точность формы – это степень соответствия фактической геометрической формы поверхности обрабатываемой детали идеальной геометрической форме.
3. Точность позиционирования означает разницу в фактической точности положения между соответствующими поверхностями обрабатываемой детали.
4. Взаимосвязь Обычно при проектировании деталей машин и задании точности обработки деталей следует уделять внимание контролю погрешности формы в пределах допуска положения, причем погрешность положения должна быть меньше допуска размера. То есть для прецизионных деталей или важных поверхностей деталей требования к точности формы должны быть выше, чем требования к точности положения, а требования к точности положения должны быть выше, чем требования к точности размера.
Методы повышения точности обработки
1. Отрегулируйте технологическую систему. Метод пробной резки корректируется путем пробной резки - измерения размера - регулировки величины резания инструмента - резки - снова пробной резки, и повторяется до достижения необходимого размера. Этот метод имеет низкую эффективность производства и в основном применяется для штучного мелкосерийного производства.
Метод регулировки позволяет получить необходимый размер путем предварительной регулировки взаимного положения станка, приспособления, заготовки и инструмента. Этот метод имеет высокую производительность и в основном применяется при крупномасштабном массовом производстве.
2. Уменьшите ошибки станков. 1) Повысьте точность изготовления компонентов шпинделя. Необходимо повысить точность вращения подшипников: ① Выбирайте высокоточные подшипники качения; ② Используйте высокоточные многомасляные клиновые подшипники динамического давления; ③ Используйте высокоточные подшипники статического давления. Необходимо повысить точность аксессуаров с подшипниками: ① повысить точность обработки опорного отверстия коробки и шейки шпинделя; ② Повысить точность обработки поверхности, соответствующей подшипнику; ③ Измерьте и отрегулируйте диапазон радиального биения соответствующих деталей, чтобы компенсировать или компенсировать ошибки.
2) Соответствующая предварительная затяжка подшипников качения ① может устранить зазор; ② Увеличьте жесткость подшипника; ③ Устраните погрешность тела качения.
3) Сделать так, чтобы точность вращения шпинделя не отражалась на заготовке.
3. Уменьшите ошибку передачи цепи передачи. 1) Количество частей передачи небольшое, цепь передачи короткая, точность передачи высокая; 2) Использование понижающей передачи (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. Уменьшите износ инструмента. Прежде чем износ размера инструмента достигнет стадии быстрого износа, инструмент необходимо снова заточить.
5. Уменьшить деформацию напряжения технологической системы главным образом за счет: (1) повышения жесткости системы, особенно повышения жесткости слабых звеньев технологической системы; (2) уменьшить нагрузку и ее изменение. Улучшите жесткость системы: (1) Разумная конструкция конструкции. 1) Минимизируйте количество соединительных поверхностей; 2) Предотвратить возникновение локальных звеньев малой жесткости; 3) Конструкция и форма сечения основания и опорных частей должны быть разумно выбраны.
(2) Улучшите контактную жесткость поверхности соединения. 1) Улучшите качество поверхности соединения между деталями компонентов станка; 2) Предварительная нагрузка на компоненты станка; 3) Повысьте точность позиционирования опорной поверхности заготовки и уменьшите значение шероховатости ее поверхности.
(3) Используйте разумные методы зажима и позиционирования.
Уменьшите нагрузку и ее изменение: (1) Разумно выберите параметры геометрии инструмента и величину резания, чтобы уменьшить силу резания; (2) Сгруппируйте заготовки, чтобы обеспечить одинаковый припуск на обработку во время регулировки.
6. Уменьшите тепловую деформацию технологической системы (1) Уменьшите выделение тепла от источников тепла и изолируйте источники тепла. 1) Используйте меньший объем резки; 2) Когда требования к точности деталей высоки, разделите процессы грубой и тонкой обработки; 3) Максимально отделите источник тепла от станка, чтобы уменьшить термическую деформацию станка; 4) Для источников тепла, которые невозможно разделить, таких как подшипники шпинделя, пары винтовых гаек и пары высокоскоростных направляющих, улучшите их характеристики трения с точки зрения структуры и смазки, уменьшите выделение тепла или используйте теплоизоляционные материалы; 5) Используйте принудительное воздушное охлаждение, водяное охлаждение и другие меры по отводу тепла.
(2) Сбалансируйте температурное поле (3) Используйте разумную структуру компонентов станка и базовые данные сборки. 1) Используйте термическую симметричную структуру - в коробке передач симметрично расположите вал, подшипники, шестерни трансмиссии и т. д., что может повысить температуру стенок коробки. поднять равномерность и уменьшить деформацию коробки; 2) Разумно выбирайте базу сборки деталей станка.
(4) Ускорить достижение равновесия теплопередачи; (5) Контролируйте температуру окружающей среды.
7. Уменьшите остаточное напряжение (1) Добавьте процесс термообработки для устранения внутреннего напряжения; (2) Разумно организовать процесс.
Факторы, влияющие на точность обработки
1. Ошибка принципа обработки. Ошибка принципа обработки относится к ошибке, вызванной использованием приблизительного профиля лезвия или приблизительного соотношения передач для обработки. Ошибки в принципах обработки часто возникают при обработке резьбы, шестерен и сложных криволинейных поверхностей.
Например, в червячной фрезе, используемой для обработки эвольвентных шестерен, используются базовые червяки Архимеда или базовые червяки обычного прямого профиля вместо эвольвентных базовых червяков, чтобы облегчить изготовление червячных фрез, что приводит к ошибкам в эвольвентной форме зубьев шестерни. Другой пример, при вращении модульного червяка, поскольку шаг червяка равен шагу червячного колеса (т. е. mπ), где m — модуль, а π — иррациональное число, количество зубьев замены передача токарного станка ограничена. При выборе запасной шестерни π можно преобразовать только в приблизительное дробное значение (π=3.1415) для расчета, что приведет к неточной работе инструмента в формообразующем движении (спиральном движении) заготовки, что приведет к в ошибке шага.
При механической обработке обычно используется приближенная обработка для повышения производительности и экономии при условии, что теоретическая погрешность может соответствовать требованиям точности обработки (<=10%-15% dimensional tolerance).
2. Ошибка регулировки. Ошибка регулировки станка – это ошибка, вызванная неточной регулировкой.
3. Ошибка станка. Ошибка станка относится к производственной ошибке, ошибке установки и износу станка. В основном это включает в себя ошибку направляющей направляющей станка, ошибку вращения шпинделя станка и ошибку передачи цепи передачи станка.
(1) Погрешность управления направляющей станков 1) Точность управления направляющей - степень соответствия между фактическим направлением движения движущихся частей пары направляющих и идеальным направлением движения. В основном это включает в себя: ① прямолинейность Δy направляющей в горизонтальной плоскости и прямолинейность Δz (изгиб) в вертикальной плоскости; ② Параллельность (перекручивание) передней и задней направляющих; ③ Ошибка параллельности или ошибка перпендикулярности направляющей к оси вращения шпинделя в горизонтальной и вертикальной плоскости.
2) Влияние точности направления направляющей на режущую обработку в основном учитывает относительное смещение инструмента и заготовки в чувствительном к ошибке направлении, вызванное погрешностью направляющей. Чувствительным к ошибкам направлением при токарной обработке является горизонтальное направление, и ошибку обработки, вызванную ошибкой направляющей в вертикальном направлении, можно игнорировать; чувствительное к ошибкам направление растачивания изменяется при вращении инструмента; чувствительным к ошибкам направлением строгания является вертикальное направление, а прямолинейность направляющей станины в вертикальной плоскости вызывает ошибки прямолинейности и плоскостности обрабатываемой поверхности.
(2) Ошибка вращения шпинделя станка. Ошибка вращения шпинделя станка относится к отклонению фактической оси вращения относительно идеальной оси вращения. В основном это включает в себя круговое биение торцевой поверхности шпинделя, радиальное круговое биение шпинделя и колебание наклона геометрической оси шпинделя.
1) Влияние круглого биения торца шпинделя на точность обработки: ① Не влияет при обработке цилиндрических поверхностей; ② При точении или расточке торцевых поверхностей возникает ошибка перпендикулярности между торцевой поверхностью и цилиндрической осью или ошибка плоскостности торцевой поверхности; ③ При обработке резьбы генерируется ошибка периода шага.
2) Влияние радиального кругового биения шпинделя на точность обработки: ① Если ошибка радиального вращения проявляется как простое гармоническое линейное движение его фактической оси в направлении координат оси Y, отверстие, рассверленное расточным станком – эллиптическое отверстие, а ошибка круглости – амплитуда радиального кругового биения; при этом отверстие, выточенное на токарном станке, малоэффективно; ② Если геометрическая ось шпинделя перемещается эксцентрично, то независимо от токарной обработки или растачивания можно получить окружность с радиусом, равным расстоянию от вершины инструмента до средней оси.
3) Влияние наклона геометрической оси шпинделя на точность обработки: ① Геометрическая ось образует коническую траекторию с определенным углом конуса относительно средней оси в пространстве, что эквивалентно эксцентрическому движению шпинделя. геометрическая ось вокруг средней оси с точки зрения каждого сечения, при этом значения эксцентриситета в разных местах различны от осевого направления; ② Геометрическая ось качается в определенной плоскости, что эквивалентно простому гармоническому линейному движению фактической оси в плоскости с точки зрения каждого сечения, при этом амплитуды биения в разных местах отличаются от осевого направления; ③ Фактически, наклон геометрической оси шпинделя является суперпозицией двух предыдущих.
(3) Ошибка передачи цепи передачи станка. Ошибка передачи цепи передачи станка относится к относительной ошибке движения между элементами передачи на первом и последнем концах цепи передачи.
1) Производственная ошибка и износ приспособлений. Погрешность приспособлений в основном относится к: ① Производственной ошибке позиционирующих элементов, элементов направляющих инструмента, механизма индексации, основания приспособления и т. д.; ② Относительная погрешность размеров рабочих поверхностей вышеуказанных компонентов после сборки приспособления; ③ Износ рабочей поверхности приспособления в процессе использования.
2) Производственная ошибка и износ инструментов Влияние погрешности инструмента на точность обработки варьируется в зависимости от типа инструмента. ① Размерная точность инструментов фиксированного размера (таких как сверла, развертки, шпоночные фрезы, круглые протяжки и т. д.) напрямую влияет на размерную точность заготовки. ② Точность формы формовочных инструментов (таких как формовочные токарные инструменты, формовочные фрезы, формовочные шлифовальные круги и т. д.) напрямую влияет на точность формы заготовки. ③ Ошибка формы лезвия развивающего инструмента (например, зубчатых фрез, шлицевых фрез, зубодолбежных инструментов и т. д.) повлияет на точность формы обрабатываемой поверхности. ④ Точность изготовления обычных инструментов (таких как токарные инструменты, расточные инструменты, фрезы и т. д.) не оказывает прямого влияния на точность обработки, но инструменты подвержены износу.
3) Деформация технологической системы под действием силы. Технологическая система будет деформироваться под действием силы резания, силы зажима, силы тяжести и силы инерции, тем самым разрушая взаимное расположение компонентов отрегулированной технологической системы, что приводит к ошибкам обработки и влияет на стабильность. процесса обработки. В основном учитывают деформацию станка, деформацию заготовки и общую деформацию технологической системы.
4. Влияние силы резания на точность обработки.
Только учитывая деформацию станка, при обработке деталей вала деформация станка под действием силы приводит к тому, что обработанная заготовка имеет седловидную форму с толстыми концами и тонкой серединой, то есть возникает ошибка цилиндрическости. Только учитывая деформацию заготовки, при обработке деталей вала деформация заготовки под действием силы приводит к тому, что после обработки заготовка приобретает форму барабана с тонкими концами и толстой серединой. При обработке деталей с отверстиями деформацию станка или заготовки рассматривают отдельно, а форма заготовки после механической обработки противоположна форме обработанных деталей вала.
5. Влияние силы зажима на точность обработки.
Когда заготовка зажимается из-за низкой жесткости заготовки или неправильной точки приложения зажимного усилия, заготовка соответствующим образом деформируется, что приводит к ошибкам обработки.
6. Термическая деформация технологической системы. Во время обработки технологическая система нагревается и деформируется из-за тепла, генерируемого внутренними источниками тепла (тепло резания, тепло трения) или внешними источниками тепла (температура окружающей среды, тепловое излучение), что влияет на процесс обработки. точность. При крупномасштабной обработке заготовок и прецизионной обработке ошибка обработки, вызванная термической деформацией технологической системы, составляет 40%-70% от общей ошибки обработки.
Воздействие термической деформации заготовки на обрабатываемый металл включает два вида: равномерный нагрев заготовки и неравномерный нагрев заготовки.
7. Остаточные напряжения внутри заготовки. Возникновение остаточных напряжений: 1) Остаточные напряжения, возникающие при изготовлении заготовки и термообработке; 2) Остаточные напряжения, вызванные холодной правкой; 3) Остаточное напряжение, вызванное резанием.
8. Влияние окружающей среды на перерабатывающем участке. На перерабатывающем участке часто остается много мелкой металлической стружки. Если эта металлическая стружка присутствует на позиционирующей поверхности или позиционирующем отверстии детали, это повлияет на точность обработки детали. При высокоточной обработке на точность могут влиять металлические стружки, которые настолько малы, что их невозможно увидеть. Этот влияющий фактор будет идентифицирован, но эффективного метода его устранения не существует, и он часто во многом зависит от навыков работы оператора.
Метод измерения
Точность обработки использует различные методы измерения в соответствии с различным содержанием точности обработки и требованиями к точности. Вообще говоря, существуют следующие методы: 1. В зависимости от того, измеряются ли измеряемые параметры напрямую, их можно разделить на прямое измерение и косвенное измерение. Прямое измерение: непосредственное измерение измеряемых параметров для получения измеренных размеров. Например, измерить штангенциркулем или компаратором. Косвенное измерение: измерение геометрических параметров, связанных с измеренными размерами, и получение измеренных размеров после расчета. Очевидно, что прямое измерение более интуитивно понятно, а косвенное измерение более громоздко. Как правило, когда измеренные размеры или прямое измерение не могут соответствовать требованиям точности, необходимо использовать косвенное измерение.
2. В зависимости от того, представляет ли значение показания измерительного прибора непосредственно значение измеряемого размера, его можно разделить на абсолютное измерение и относительное измерение. Абсолютное измерение: считываемое значение напрямую представляет размер измеряемого размера, например, при измерении штангенциркулем. Относительное измерение: значение показания представляет собой только отклонение измеренного размера относительно стандарта. Если диаметр вала измеряется компаратором, сначала необходимо отрегулировать нулевое положение прибора с помощью мерного блока, а затем производить измерение. Измеренное значение представляет собой разницу между диаметром бокового вала и размером концевой меры, что является относительным измерением. Вообще говоря, относительная точность измерения выше, но измерение более хлопотно.
3. В зависимости от того, соприкасается ли измеряемая поверхность с измерительной головкой измерительного прибора, ее разделяют на контактное измерение и бесконтактное измерение. Контактное измерение: измерительная головка контактирует с контактируемой поверхностью, при этом возникает механическое измерительное усилие. Например, используя микрометр для измерения деталей. Бесконтактное измерение: измерительная головка не контактирует с поверхностью измеряемой детали. Бесконтактное измерение позволяет избежать влияния измерительной силы на результат измерения. Например, с помощью метода проекции, метода интерференции световых волн и т. д.
4. В зависимости от количества параметров, измеряемых одновременно, оно делится на однократное измерение и комплексное измерение. Одно измерение: каждый параметр измеряемой части измеряется отдельно. Комплексное измерение: Измерение отражает комплексные показатели соответствующих параметров детали. Например, при измерении резьбы с помощью инструментального микроскопа фактический средний диаметр резьбы, погрешность половинного угла профиля зуба и совокупную погрешность шага можно измерить отдельно.
Комплексные измерения, как правило, более эффективны и надежны для обеспечения взаимозаменяемости деталей и часто используются для проверки готовых деталей. Одно измерение позволяет определить погрешность каждого параметра отдельно и обычно используется для анализа процесса, проверки процесса и измерения заданных параметров.
5. В зависимости от роли измерения в процессе обработки оно делится на активное измерение и пассивное измерение. Активное измерение: заготовка измеряется во время обработки, а результаты напрямую используются для контроля обработки деталей, чтобы вовремя предотвратить образование отходов. Пассивное измерение: измерение выполняется после обработки детали. Этот тип измерения может только определить, соответствует ли обработанная деталь требованиям, и ограничивается обнаружением и устранением отходов.
6. В зависимости от состояния измеряемой детали во время процесса измерения она делится на статические измерения и динамические измерения. Статическое измерение: измерение относительно статично. Например, микрометр измеряет диаметр. Динамическое измерение: во время измерения измеряемая поверхность и измерительная головка имитируют относительное движение в рабочем состоянии. Метод динамических измерений может отражать состояние деталей, близкое к состоянию использования, что является направлением развития измерительной техники.
