Conhecimento da precisão do processamento de máquinas CNC

A precisão da usinagem é usada principalmente para medir o grau de produção. A precisão da usinagem e o erro de usinagem são termos para avaliar os parâmetros geométricos da superfície de usinagem. A precisão da usinagem é medida pelo grau de tolerância. Quanto menor for o valor da nota, maior será a precisão; o erro de usinagem é expresso por valor numérico. Quanto maior o valor numérico, maior o erro. Alta precisão de usinagem significa pequenos erros de usinagem e vice-versa. Existem 20 graus de tolerância de IT01, IT0, IT1, IT2, IT3 a IT18. Dentre eles, IT01 indica que a peça possui a maior precisão de usinagem e IT18 indica que a peça possui a menor precisão de usinagem. Geralmente, IT7 e IT8 têm precisão de usinagem média. Os parâmetros reais obtidos por qualquer método de usinagem não serão absolutamente precisos. Pela função da peça, desde que o erro de usinagem esteja dentro da faixa de tolerância exigida pelo desenho da peça, considera-se que a precisão da usinagem está garantida.

A qualidade de uma máquina depende da qualidade de processamento das peças e da qualidade de montagem da máquina. A qualidade de processamento das peças inclui precisão de processamento de duas peças e qualidade de superfície.

A precisão da usinagem refere-se ao grau em que os parâmetros geométricos reais (tamanho, forma e posição) das peças após o processamento são consistentes com os parâmetros geométricos ideais. A diferença entre eles é chamada de erro de processamento. O tamanho do erro de processamento reflete o nível de precisão do processamento. Quanto maior o erro, menor a precisão do processamento, e quanto menor o erro, maior a precisão do processamento.

1. Método de ajuste de precisão de usinagem

Reduzir erros de máquina

(1) Melhorar a precisão de fabricação dos componentes do fuso

1) A precisão de rotação dos rolamentos deve ser melhorada:

① Selecione rolamentos de alta precisão;

② Use rolamentos de pressão dinâmica de cunha multi-óleo de alta precisão;

③ Use rolamentos de pressão estática de alta precisão.

2) A precisão dos acessórios com rolamentos deve ser melhorada:

① Melhorar a precisão de usinagem do furo de suporte da caixa e do munhão do fuso;

② Melhorar a precisão de usinagem da superfície correspondente ao rolamento;

③ Meça e ajuste a faixa de desvio radial das peças correspondentes para compensar ou compensar os erros.

(2). Pré-carregue adequadamente os rolamentos

① Elimine a lacuna;

② Aumentar a rigidez do rolamento;

③ Equilibre o erro do elemento rolante.

(3). Faça com que a precisão da rotação do fuso não seja refletida na peça de trabalho.

2. Ajuste o sistema de processo

(1) Ajuste do método de corte experimental

Corte de teste - medição do tamanho - ajuste da profundidade de corte da ferramenta - corte - corte de teste novamente, repetindo até atingir o tamanho desejado. Este método tem baixa eficiência de produção e é usado principalmente para produção de pequenos lotes de uma única peça.

(2) Método de ajuste

O tamanho necessário é obtido pré-ajustando as posições relativas da máquina-ferramenta, acessório, peça e ferramenta. Este método tem alta produtividade e é usado principalmente para produção em massa em larga escala.

3. Reduza o desgaste da ferramenta

A ferramenta deve ser afiada antes que o desgaste do tamanho da ferramenta atinja o estágio de desgaste rápido.

4. Reduza o erro de transmissão da cadeia de transmissão

(1) Menos peças de transmissão, corrente de transmissão mais curta e maior precisão de transmissão;

(2) O uso de transmissão de velocidade reduzida é um princípio importante para garantir a precisão da transmissão, e quanto mais próximo o par de transmissão estiver do final, menor deverá ser a relação de transmissão;

(3) A precisão da peça final deve ser maior do que a de outras peças de transmissão.

5. Reduza a deformação por tensão do sistema de processo

(1) Melhorar a rigidez do sistema, especialmente a rigidez dos elos fracos no sistema de processo

1) Projeto estrutural razoável

① Minimize o número de superfícies de conexão;

② Prevenir a ocorrência de links locais de baixa rigidez;

③ A estrutura e o formato da seção transversal da base e das peças de suporte devem ser razoavelmente selecionados.

2) Melhore a rigidez de contato da superfície de conexão

① Melhorar a qualidade da superfície da junta entre as peças dos componentes da máquina-ferramenta;

② Pré-carregue os componentes da máquina-ferramenta;

③ Melhore a precisão da superfície de referência de posicionamento da peça e reduza seu valor de rugosidade superficial.

3) Use métodos razoáveis de fixação e posicionamento

(2) Reduzir a carga e suas alterações

1) Selecione racionalmente os parâmetros de geometria da ferramenta e parâmetros de corte para reduzir a força de corte;

2) Agrupe as peças brutas para uniformizar a margem de usinagem da peça bruta durante o ajuste.

Causas de erro de precisão de usinagem

1. Erro no princípio de usinagem

Erro de princípio de usinagem refere-se ao erro causado pelo uso de um perfil aproximado da lâmina ou uma relação de transmissão aproximada para usinagem. Erros de princípio de usinagem ocorrem frequentemente na usinagem de roscas, engrenagens e superfícies curvas complexas.

Por exemplo, a fresa de engrenagem usada para usinar engrenagens envolventes usa rosca sem-fim básica de Arquimedes ou rosca sem-fim básica de perfil reto normal em vez de rosca sem-fim básica envolvente para facilitar a fabricação da fresa, o que causa erros no formato do dente envolvente da engrenagem. Por outro exemplo, ao girar um sem-fim de módulo, uma vez que o passo do sem-fim é igual ao passo da roda sem-fim (ou seja, mπ), onde m é o módulo e π é um número irracional, o número de dentes do substituto a engrenagem do torno é limitada. Ao selecionar a engrenagem de substituição, π só pode ser convertido em um valor fracionário aproximado (π =3,1415) para cálculo, o que fará com que a ferramenta seja imprecisa no movimento de formação (movimento espiral) da peça de trabalho, resultando em erro de passo.

No processamento, o processamento aproximado é geralmente usado para melhorar a produtividade e a economia sob a premissa de que o erro teórico pode atender aos requisitos de precisão do processamento (<=10%-15% de tolerância dimensional).

2. Erro de ajuste

O erro de ajuste das máquinas-ferramentas refere-se ao erro causado por ajustes imprecisos.

3. Erro de fabricação e desgaste de luminárias

O erro de luminárias refere-se principalmente a:

(1) Erro de fabricação de elementos de posicionamento, elementos de guia de ferramenta, mecanismo de indexação, base de fixação, etc.;

(2) Erro dimensional relativo entre as superfícies de trabalho dos vários componentes acima após a montagem do acessório;

(3) Desgaste da superfície de trabalho do aparelho durante o uso.

4. Erro de máquina-ferramenta

Erro de máquina-ferramenta refere-se ao erro de fabricação, erro de instalação e desgaste da máquina-ferramenta. Inclui principalmente erro de orientação do trilho guia da máquina-ferramenta, erro de rotação do fuso da máquina-ferramenta e erro de transmissão da corrente de transmissão da máquina-ferramenta.

(1) Erro de orientação do trilho guia da máquina-ferramenta

1) Precisão de orientação do trilho-guia - o grau de conformidade entre a direção real do movimento das peças móveis do par de trilho-guia e a direção de movimento ideal. Inclui principalmente:

① A retilineidade Δy do trilho-guia no plano horizontal e a retilineidade Δz (flexão) no plano vertical;

② O paralelismo (torção) dos trilhos-guia dianteiros e traseiros;

③ O erro de paralelismo ou erro de verticalidade do trilho-guia em relação ao eixo de rotação do fuso no plano horizontal e no plano vertical.

2) A influência da precisão da orientação do trilho-guia no processamento de corte

Considere principalmente o deslocamento relativo da ferramenta e da peça de trabalho na direção sensível ao erro causado pelo erro do trilho-guia. No processamento de torneamento, a direção sensível ao erro é a direção horizontal, e o erro de processamento causado pelo erro de orientação na direção vertical pode ser ignorado; no processamento de mandrilamento, a direção sensível ao erro muda com a rotação da ferramenta; no processamento de aplainamento, a direção sensível ao erro é a direção vertical, e a retilineidade do trilho-guia da base no plano vertical causa erros de retilineidade e planicidade da superfície usinada.

(2) Erro de rotação do fuso da máquina-ferramenta

O erro de rotação do fuso da máquina-ferramenta refere-se ao desvio do eixo de rotação real em relação ao eixo de rotação ideal. Inclui principalmente desvio circular da face final do fuso, desvio circular radial do fuso e oscilação de inclinação do eixo geométrico do fuso.

1) A influência do desvio circular da face final do fuso na precisão da usinagem:

① Nenhuma influência ao usinar superfícies cilíndricas;

② Ao tornear ou mandrilar a face final, será gerado um erro vertical entre a face final e o eixo cilíndrico ou um erro de planicidade da face final;

③ Ao usinar rosca, será gerado um erro de período de passo.

2) A influência do desvio circular radial do fuso na precisão da usinagem:

① Se o erro de rotação radial se manifesta como movimento linear harmônico simples de seu eixo real na direção da coordenada do eixo y, o furo perfurado pela broqueadora é um furo elíptico e o erro de circularidade é a amplitude de desvio circular radial; enquanto o furo feito pelo torno não tem influência;

② Se o eixo geométrico do fuso se mover excentricamente, um círculo com raio igual à distância da ponta da ferramenta ao eixo médio pode ser obtido independentemente do torneamento ou mandrilamento.

3) A influência da inclinação do eixo geométrico do fuso na precisão da usinagem:

① O eixo geométrico forma uma trajetória cônica com um certo ângulo de cone em relação ao eixo médio no espaço. Do ponto de vista de cada seção transversal, é equivalente ao centro do eixo geométrico movendo-se excentricamente em torno do centro médio do eixo, enquanto os valores de excentricidade em diferentes locais são diferentes da direção axial;

② O eixo geométrico oscila em um determinado plano. Do ponto de vista de cada seção transversal, é equivalente ao centro real do eixo movendo-se em um plano em um movimento linear harmônico simples, enquanto a amplitude do desvio em diferentes locais é diferente da direção axial;

③ Na verdade, a oscilação da inclinação do eixo geométrico do fuso é a superposição dos dois acima.

(3) Erro de transmissão da corrente de transmissão da máquina-ferramenta

O erro de transmissão da cadeia de transmissão da máquina-ferramenta refere-se ao erro de movimento relativo entre os elementos de transmissão na primeira e na última extremidade da cadeia de transmissão.

5. Deformação do sistema de processo sob força

O sistema de processo se deformará sob a ação da força de corte, força de fixação, gravidade e força de inércia, destruindo assim a relação de posição relativa dos componentes do sistema de processo ajustado, resultando em erros de usinagem e afetando a estabilidade do processo de usinagem. Considere principalmente a deformação da máquina-ferramenta, a deformação da peça e a deformação total do sistema de processo.

(1) A influência da força de corte na precisão da usinagem

Considerando apenas a deformação da máquina-ferramenta, para usinagem de peças do eixo, a deformação da máquina-ferramenta sob força faz com que a peça usinada pareça em forma de sela com extremidades grossas e fina no meio, ou seja, ocorre erro de cilindricidade. Considerando apenas a deformação da peça, para usinagem de peças de eixo, a deformação da peça sob força faz com que a peça pareça em forma de tambor com extremidades finas e grossa no meio após a usinagem. Para usinagem de peças furadas, considerando a deformação da máquina-ferramenta ou da peça isoladamente, o formato da peça após a usinagem é oposto ao das peças usinadas do eixo.

(2) A influência da força de fixação na precisão da usinagem

Quando a peça é fixada, devido à baixa rigidez da peça ou ao ponto de força de fixação inadequado, a peça produzirá deformação correspondente, resultando em erro de usinagem.

6. Erro de fabricação e desgaste da ferramenta

A influência do erro da ferramenta na precisão da usinagem varia de acordo com o tipo de ferramenta.

(1) A precisão dimensional de ferramentas de tamanho fixo (como brocas, alargadores, fresas de chaveta e broches circulares, etc.) afeta diretamente a precisão dimensional da peça de trabalho.

(2) A precisão do formato das ferramentas de conformação (como ferramentas de torneamento, fresas, rebolos, etc.) afetará diretamente a precisão do formato da peça de trabalho.

(3) O erro de formato da lâmina da ferramenta de desenvolvimento (como fresa de engrenagem, fresa estriada, ferramenta de modelagem de engrenagem, etc.) afetará a precisão do formato da superfície usinada.

(4) A precisão de fabricação de ferramentas gerais (como ferramentas de torneamento, ferramentas de mandrilamento, fresas) não tem impacto direto na precisão da usinagem, mas as ferramentas são fáceis de usar.

7. Impacto do ambiente do local de processamento

Freqüentemente, há muitos pequenos cavacos de metal no local de processamento. Se esses cavacos de metal entrarem em contato com a superfície de posicionamento ou furo de posicionamento da peça, isso afetará a precisão da usinagem da peça. Para usinagem de alta precisão, alguns cavacos de metal que são pequenos demais para serem vistos afetarão a precisão. Este fator de influência será identificado, mas não existe um método muito eficaz para eliminá-lo e muitas vezes depende muito das habilidades operacionais do operador.

8. Deformação térmica do sistema de processo

Durante o processo de usinagem, o sistema de processo é aquecido e deformado devido ao calor gerado por fontes internas de calor (calor de corte, calor de fricção) ou fontes externas de calor (temperatura ambiente, radiação térmica), afetando assim a precisão da usinagem. Na usinagem de peças em grande escala e na usinagem de precisão, o erro de usinagem causado pela deformação térmica do sistema de processo é responsável por 40% -70% do erro total de usinagem.

A influência da deformação térmica da peça no metal processado inclui dois tipos: aquecimento uniforme da peça e aquecimento desigual da peça.

9. Tensão residual dentro da peça de trabalho

Geração de tensão residual:

(1) Tensão residual gerada durante a fabricação da peça bruta e tratamento térmico;

(2) Tensão residual causada pelo alisamento a frio;

(3) Tensão residual causada pelo corte.