Influencia de la tolerancia de mecanizado en la precisión de mecanizado

Con la mejora continua de los requisitos de calidad para los productos mecanizados, las personas han invertido mucho tiempo y energía en explorar métodos y medidas para mejorar la calidad del producto, pero han ignorado el impacto de la tolerancia de mecanizado en la calidad del producto en el proceso de mecanizado y cree que solo tener tolerancia en el proceso no tendrá mucho impacto en la calidad del producto. En el proceso de maquinado real de productos mecánicos, se encuentra que el margen de maquinado de las piezas afecta directamente la calidad del producto.

Si el margen de mecanizado es demasiado pequeño, es difícil eliminar los errores de forma y posición residuales y los defectos superficiales en el proceso anterior. Si la asignación es demasiado grande, no solo aumentará la carga de trabajo del mecanizado, sino que también aumentará el consumo de materiales, herramientas y energía. Lo que es más grave es que el calor generado por el corte de una gran cantidad de margen de mecanizado durante el proceso de mecanizado deformará las piezas, aumentará la dificultad de mecanizado de las piezas y afectará a la calidad del producto. Por lo tanto, es necesario controlar estrictamente el margen de mecanizado de las piezas.

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La tolerancia de mecanizado se refiere al espesor de la capa de metal cortada de la superficie mecanizada durante el mecanizado. La tolerancia de mecanizado se puede dividir en tolerancia de mecanizado de proceso y tolerancia de mecanizado total. La tolerancia de mecanizado del proceso se refiere al grosor de la capa de metal eliminada de una superficie en un proceso, que depende de la diferencia entre las dimensiones de los procesos adyacentes antes y después del proceso. La tolerancia de mecanizado total se refiere al grosor total de la capa de metal eliminada de una determinada superficie durante todo el proceso de mecanizado de la pieza, desde la pieza en bruto hasta el producto terminado, es decir, la diferencia entre el tamaño de la pieza en bruto en la misma superficie y el tamaño de la pieza. La tolerancia de mecanizado total es igual a la suma de la tolerancia de mecanizado de cada proceso.

Debido a que hay errores inevitables en la fabricación de la pieza en bruto y las dimensiones de cada proceso, tanto la tolerancia de mecanizado total como la tolerancia de mecanizado del proceso son valores variables, lo que da como resultado la tolerancia de mecanizado mínima y la tolerancia de mecanizado máxima. El rango de variación de la tolerancia de mecanizado del proceso (la diferencia entre la cantidad máxima de mecanizado y la tolerancia mínima de mecanizado) es igual a la suma de las tolerancias dimensionales del proceso anterior y el proceso actual. La zona de tolerancia de la dimensión del proceso generalmente se especifica en la dirección de entrada de las piezas. Para las piezas del eje, la dimensión básica es la dimensión máxima del proceso, mientras que para los agujeros, es la dimensión mínima del proceso.

Influencia de la tolerancia de mecanizado en la precisión de mecanizado

1. Influencia de un margen de mecanizado excesivo en la precisión del mecanizado

Las piezas deben generar calor de corte en el proceso de mecanizado. Parte de este calor de corte es absorbido por limaduras de hierro y fluido de corte, parte se transfiere a la herramienta y parte se transfiere a la pieza de trabajo para elevar la temperatura de las piezas. La temperatura está estrechamente relacionada con la tolerancia de mecanizado. Si el margen de mecanizado es grande, el tiempo de mecanizado de desbaste será inevitablemente más largo y la cantidad de corte también aumentará de manera adecuada, lo que resultará en un aumento continuo del calor de corte y la temperatura de la pieza. El mayor daño causado por el aumento de temperatura de las piezas es la deformación de las mismas, especialmente en el caso de materiales sensibles a los cambios de temperatura (como el acero inoxidable). Además, este tipo de deformación térmica atraviesa todo el proceso de procesamiento, lo que aumenta la dificultad del procesamiento y afecta la calidad del producto.

Por ejemplo, al mecanizar piezas de ejes delgados, como varillas roscadas, el grado de libertad en la dirección longitudinal está limitado debido al método de mecanizado uno a uno. En este momento, si la temperatura de la pieza de trabajo es demasiado alta, se producirá una expansión térmica. Cuando se bloquea la extensión de la dirección de la longitud, la pieza de trabajo inevitablemente producirá una deformación por flexión bajo la influencia de la tensión, lo que traerá grandes problemas para el procesamiento posterior. Después del calentamiento, la pieza de trabajo se dobla y se deforma. En este momento, si continúa el procesamiento, la parte sobresaliente se procesará hasta el producto terminado. Después de enfriarse a la temperatura normal, la pieza sufrirá una deformación inversa bajo la acción de la tensión, lo que provocará errores de forma y posición y afectará la calidad. Después de expandirse en la dirección del diámetro, la parte aumentada se cortará y se producirá una cilindricidad y un error dimensional después de que se enfríe la pieza de trabajo. Al rectificar tornillos de precisión, la deformación térmica de la pieza de trabajo también provocará un error de paso.

2. Influencia de una tolerancia de mecanizado demasiado pequeña en la precisión del mecanizado

El margen de mecanizado de las piezas no debe ser demasiado grande ni demasiado pequeño. Si el margen de mecanizado es demasiado pequeño, la tolerancia geométrica residual y los defectos superficiales del proceso anterior no se pueden eliminar, lo que afecta la calidad del producto. Para garantizar la calidad de mecanizado de las piezas, el margen mínimo de mecanizado que queda en cada proceso deberá cumplir con los requisitos básicos del proceso anterior.

Para diferentes partes y diferentes procesos, los valores y formas de los errores anteriores también son diferentes. Se tratará de manera diferente al determinar el margen de mecanizado del proceso. Por ejemplo, el eje delgado es fácil de doblar y deformar, y el error lineal de la barra colectora ha excedido el rango de tolerancia de la dimensión del diámetro. La tolerancia de mecanizado del proceso debe ampliarse adecuadamente. Para el proceso de mecanizado con escariador flotante y otras herramientas para ubicar la superficie de mecanizado en sí, se puede ignorar la influencia del error de instalación E y se puede reducir el margen de mecanizado del proceso en consecuencia. Para algunos procesos de acabado que se utilizan principalmente para reducir la rugosidad de la superficie, el margen de mecanizado del proceso solo está relacionado con la rugosidad de la superficie H.

Selección razonable de la tolerancia de mecanizado

1. Principios para el margen de mecanizado de piezas

La selección de la tolerancia de mecanizado está estrechamente relacionada con el material, el tamaño, el grado de precisión y el método de mecanizado utilizado por la pieza, que se determinará de acuerdo con la situación específica. Se deben seguir los siguientes principios al determinar la tolerancia de mecanizado de las piezas:

(1) El margen mínimo de mecanizado se utilizará para acortar el tiempo de mecanizado y reducir el costo de mecanizado de las piezas.

(2) Debe reservarse un margen de mecanizado suficiente, especialmente para el proceso final. El margen de mecanizado garantizará la precisión y la rugosidad de la superficie especificadas en el dibujo.

(3) Al determinar el margen de mecanizado, se tendrá en cuenta la deformación causada por el tratamiento térmico de las piezas, de lo contrario se pueden generar desechos.

(4) Al determinar el margen de mecanizado, se considerarán el método y el equipo de mecanizado, así como la posible deformación durante el mecanizado.

(5) El tamaño de las piezas mecanizadas se considerará al determinar el margen de mecanizado. Cuanto mayor sea la pieza, mayor será el margen de mecanizado. A medida que aumenta el tamaño de la pieza, también aumentará la posibilidad de deformación provocada por la fuerza de corte y la tensión interna.

2 métodos para determinar las tolerancias de mecanizado

2.1 método de estimación empírica

El método de estimación de experiencia se usa comúnmente en la práctica de producción. Es un método para determinar el margen de mecanizado basado en la experiencia de diseño del personal de proceso o en comparación con piezas similares. Por ejemplo, el margen de mecanizado de la mecha del timón, el pasador del timón, el eje intermedio y el eje de popa de los barcos en construcción se determina de acuerdo con la experiencia de diseño de los técnicos durante muchos años. Teniendo en cuenta la importancia de la pieza de trabajo y la influencia de factores como el gran volumen y la gran tensión de la pieza bruta de forja, se reserva un margen de torneado semifino de 6 mm después del torneado de desbaste, un margen de torneado fino de 3 mm después del torneado semifino y un margen de torneado semifino de 1 mm. El margen de rectificado se reserva para el torneado fino. Para evitar la producción de chatarra debido a una tolerancia de mecanizado insuficiente, la tolerancia de mecanizado estimada por el método de estimación empírica es generalmente demasiado grande. Este método se usa a menudo en la producción de una sola pieza y en lotes pequeños.

Método de corrección de búsqueda de tabla 2.2

El método de corrección de la tabla de búsqueda es un método para determinar la tolerancia de mecanizado en función de los datos relacionados con la tolerancia de mecanizado acumulados en la práctica de producción y la investigación experimental y revisados ​​en combinación con las condiciones reales de mecanizado. Este método es ampliamente utilizado. Consulte la Tabla 1 y la Tabla 2 para conocer las tolerancias de mecanizado de las piezas de los cojinetes después del torneado de desbaste y el torneado fino y el rectificado.

2.3 método de análisis y cálculo

El método de análisis y cálculo es un método para determinar la tolerancia de mecanizado mediante el análisis y el cálculo integral de varios factores que afectan la tolerancia de mecanizado de acuerdo con los datos de prueba y la fórmula de cálculo. La tolerancia de mecanizado determinada por este método es precisa, económica y razonable, pero necesita acumular datos completos. No es tan simple e intuitivo como los dos métodos anteriores, por lo que este método rara vez se usa en la actualidad.

Resumen

En la producción real, los métodos de fabricación de muchas piezas se determinan temporalmente, tales como:el manguito de acero inoxidable fundido por fundición centrífuga se suelda después de ser laminado por una placa de acero; Las piezas de lijado de la cubierta del extremo del enfriador, la base del motor y la caja de engranajes deben reemplazarse con piezas soldadas. Hay muchos factores inciertos en el proceso de fabricación de estas piezas y su error de forma es difícil de predecir. Por lo tanto, los tres métodos para determinar la tolerancia de mecanizado presentados en este documento no son aplicables a la determinación de la tolerancia de mecanizado de tales piezas y solo se pueden dominar de manera flexible en el proceso de fabricación real.