Kiến thức về độ chính xác gia công máy CNC

Độ chính xác gia công chủ yếu được sử dụng để đo mức độ sản xuất. Độ chính xác gia công và sai số gia công là các thuật ngữ để đánh giá các thông số hình học của bề mặt gia công. Độ chính xác gia công được đo bằng cấp dung sai. Giá trị cấp càng nhỏ thì độ chính xác càng cao; lỗi gia công được thể hiện bằng giá trị số. Giá trị số càng lớn thì sai số càng lớn. Độ chính xác gia công cao có nghĩa là sai số gia công nhỏ và ngược lại. Có 20 cấp dung sai từ IT01, IT0, IT1, IT2, IT3 đến IT18. Trong số đó, IT01 chỉ ra rằng bộ phận đó có độ chính xác gia công cao nhất và IT18 chỉ ra rằng bộ phận đó có độ chính xác gia công thấp nhất. Nói chung, IT7 và IT8 có độ chính xác gia công trung bình. Các thông số thực tế thu được bằng bất kỳ phương pháp gia công nào cũng sẽ không thể chính xác tuyệt đối. Từ chức năng của bộ phận, miễn là sai số gia công nằm trong phạm vi dung sai mà bản vẽ bộ phận yêu cầu thì được coi là độ chính xác gia công được đảm bảo.

Chất lượng của máy phụ thuộc vào chất lượng gia công của các bộ phận và chất lượng lắp ráp của máy. Chất lượng xử lý của các bộ phận bao gồm hai phần là độ chính xác xử lý và chất lượng bề mặt.

Độ chính xác gia công đề cập đến mức độ mà các thông số hình học thực tế (kích thước, hình dạng và vị trí) của các bộ phận sau khi xử lý phù hợp với các thông số hình học lý tưởng. Sự khác biệt giữa chúng được gọi là lỗi xử lý. Kích thước của lỗi xử lý phản ánh mức độ chính xác của quá trình xử lý. Sai số càng lớn thì độ chính xác xử lý càng thấp và sai số càng nhỏ thì độ chính xác xử lý càng cao.

1. Phương pháp điều chỉnh độ chính xác gia công

Giảm Lỗi Máy

(1) Cải thiện độ chính xác chế tạo của các bộ phận trục chính

1) Cần cải thiện độ chính xác quay của vòng bi:

① Chọn vòng bi lăn có độ chính xác cao;

② Sử dụng vòng bi áp suất động nêm đa dầu có độ chính xác cao;

③ Sử dụng vòng bi áp suất tĩnh có độ chính xác cao.

2) Độ chính xác của phụ kiện có vòng bi cần được cải thiện:

① Cải thiện độ chính xác gia công của lỗ đỡ hộp và cổ trục chính;

② Cải thiện độ chính xác gia công của bề mặt khớp với ổ trục;

③ Đo và điều chỉnh phạm vi đảo hướng tâm của các bộ phận tương ứng để bù hoặc bù đắp sai số.

(2). Tải trước ổ lăn một cách thích hợp

① Loại bỏ khoảng cách;

② Tăng độ cứng của ổ trục;

③ Làm đều lỗi con lăn.

(3). Làm cho độ chính xác quay của trục chính không được phản ánh trên phôi.

2. Điều chỉnh hệ thống quy trình

(1) Điều chỉnh phương pháp cắt thử

Cắt thử - đo kích thước - điều chỉnh độ sâu cắt của dụng cụ - cắt - cắt thử lại, lặp lại cho đến khi đạt kích thước yêu cầu. Phương pháp này có hiệu quả sản xuất thấp và chủ yếu được sử dụng để sản xuất hàng loạt nhỏ.

(2) Phương pháp điều chỉnh

Kích thước yêu cầu có được bằng cách điều chỉnh trước các vị trí tương đối của máy công cụ, đồ gá, phôi và dụng cụ. Phương pháp này có năng suất cao và chủ yếu được sử dụng để sản xuất hàng loạt quy mô lớn.

3. Giảm mài mòn dụng cụ

Dụng cụ phải được mài sắc trước khi độ mòn của kích thước dụng cụ đạt đến giai đoạn mòn nhanh.

4. Giảm lỗi truyền động của xích truyền động

(1) Ít bộ phận truyền động hơn, chuỗi truyền động ngắn hơn và độ chính xác truyền động cao hơn;

(2) Việc sử dụng hộp số giảm tốc độ là một nguyên tắc quan trọng để đảm bảo độ chính xác của đường truyền, cặp hộp số càng gần cuối thì tỷ số truyền càng nhỏ;

(3) Độ chính xác của phần cuối phải cao hơn so với các bộ phận truyền động khác.

5. Giảm biến dạng ứng suất của hệ thống xử lý

(1) Cải thiện độ cứng của hệ thống, đặc biệt là độ cứng của các mắt xích yếu trong hệ thống quy trình

1) Thiết kế kết cấu hợp lý

① Giảm thiểu số lượng bề mặt kết nối;

② Ngăn chặn sự xuất hiện của các liên kết có độ cứng thấp cục bộ;

③ Cấu trúc và hình dạng mặt cắt của phần đế và phần đỡ phải được lựa chọn hợp lý.

2) Cải thiện độ cứng tiếp xúc của bề mặt kết nối

① Cải thiện chất lượng bề mặt mối nối giữa các bộ phận trong bộ phận máy công cụ;

② Tải trước các bộ phận của máy công cụ;

③ Cải thiện độ chính xác của bề mặt tham chiếu định vị phôi và giảm giá trị độ nhám bề mặt của nó.

3) Sử dụng phương pháp kẹp và định vị hợp lý

(2) Giảm tải và những thay đổi của nó

1) Lựa chọn hợp lý các thông số hình học dụng cụ và thông số cắt để giảm lực cắt;

2) Nhóm phôi để tạo ra sự đồng nhất cho phép gia công phôi trong quá trình điều chỉnh.

Nguyên nhân gây ra lỗi gia công chính xác

1. Lỗi nguyên lý gia công

Lỗi nguyên lý gia công đề cập đến lỗi gây ra do sử dụng cấu hình lưỡi gần đúng hoặc mối quan hệ truyền động gần đúng để gia công. Các lỗi nguyên lý gia công thường xảy ra khi gia công ren, bánh răng và các bề mặt cong phức tạp.

Ví dụ, bếp bánh răng được sử dụng để gia công các bánh răng không liên quan sử dụng giun cơ bản Archimedean hoặc sâu cơ bản có mặt thẳng bình thường thay vì giun cơ bản liên quan để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chế tạo bếp, điều này gây ra lỗi về hình dạng răng không liên tục của bánh răng. Ví dụ khác, khi quay một con sâu mô đun, vì bước của con sâu bằng bước của bánh giun (tức là mπ), trong đó m là mô đun và π là số vô tỷ, số răng của vật thay thế. bánh răng của máy tiện bị hạn chế. Khi chọn bánh răng thay thế, π chỉ có thể được chuyển đổi thành giá trị phân số gần đúng (π =3,1415) để tính toán, điều này sẽ khiến dao không chính xác trong chuyển động tạo hình (chuyển động xoắn ốc) của phôi, dẫn đến sai số bước.

Trong xử lý, xử lý gần đúng thường được sử dụng để cải thiện năng suất và tính kinh tế với tiền đề rằng sai số lý thuyết có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác xử lý (<= dung sai kích thước 10%-15%).

2. Lỗi điều chỉnh

Lỗi điều chỉnh của máy công cụ là lỗi do điều chỉnh không chính xác.

3. Lỗi sản xuất và độ mòn của đồ đạc

Lỗi của đồ đạc chủ yếu đề cập đến:

(1) Lỗi sản xuất của các bộ phận định vị, bộ phận dẫn hướng dụng cụ, cơ cấu lập chỉ mục, đế cố định, v.v.;

(2) Sai số kích thước tương đối giữa các bề mặt làm việc của các bộ phận khác nhau ở trên sau khi lắp ráp thiết bị cố định;

(3) Độ mài mòn của bề mặt làm việc của thiết bị cố định trong quá trình sử dụng.

4. Lỗi máy công cụ

Lỗi máy công cụ đề cập đến lỗi sản xuất, lỗi lắp đặt và độ mòn của máy công cụ. Nó chủ yếu bao gồm lỗi hướng dẫn đường ray dẫn hướng máy công cụ, lỗi quay trục chính của máy công cụ và lỗi truyền xích truyền động của máy công cụ.

(1) Lỗi hướng dẫn đường ray dẫn hướng máy công cụ

1) Độ chính xác dẫn hướng của ray dẫn hướng - mức độ phù hợp giữa hướng chuyển động thực tế của các bộ phận chuyển động của cặp ray dẫn hướng và hướng chuyển động lý tưởng. Chủ yếu bao gồm:

① Độ thẳng Δy của ray dẫn hướng trong mặt phẳng nằm ngang và độ thẳng Δz (uốn) trong mặt phẳng thẳng đứng;

② Độ song song (xoắn) của ray dẫn hướng phía trước và phía sau;

③ Lỗi song song hoặc lỗi thẳng đứng của ray dẫn hướng với trục quay của trục chính trong mặt phẳng ngang và mặt phẳng thẳng đứng.

2) Ảnh hưởng của độ chính xác dẫn hướng ray dẫn hướng đến quá trình cắt

Chủ yếu xem xét độ dịch chuyển tương đối của dụng cụ và phôi theo hướng nhạy cảm với lỗi do lỗi đường ray dẫn hướng gây ra. Trong quá trình xử lý tiện, hướng nhạy cảm với lỗi là hướng ngang và có thể bỏ qua lỗi xử lý do lỗi dẫn hướng theo hướng dọc; trong quá trình gia công móc lỗ, hướng nhạy cảm với lỗi thay đổi khi quay dụng cụ; trong xử lý mặt phẳng, hướng nhạy cảm với lỗi là hướng thẳng đứng và độ thẳng của ray dẫn hướng giường trong mặt phẳng thẳng đứng gây ra lỗi về độ thẳng và độ phẳng của bề mặt gia công.

(2) Lỗi xoay trục chính của máy công cụ

Lỗi quay trục chính của máy công cụ đề cập đến độ lệch của trục quay thực tế so với trục quay lý tưởng. Nó chủ yếu bao gồm độ đảo tròn mặt đầu trục chính, độ đảo hướng tâm trục chính và độ nghiêng trục hình học của trục chính.

1) Ảnh hưởng của độ đảo tròn mặt đầu trục chính đến độ chính xác gia công:

① Không ảnh hưởng khi gia công bề mặt trụ;

② Khi tiện hoặc doa mặt cuối, sẽ phát sinh lỗi dọc giữa mặt cuối và trục hình trụ hoặc lỗi phẳng mặt cuối;

③ Khi gia công ren, sẽ phát sinh lỗi chu kỳ bước ren.

2) Ảnh hưởng của độ đảo hướng tâm trục chính đến độ chính xác gia công:

① Nếu lỗi quay hướng tâm được biểu hiện dưới dạng chuyển động tuyến tính điều hòa đơn giản của trục thực của nó theo hướng tọa độ trục y, thì lỗ được khoan bởi máy khoan là lỗ hình elip và lỗi độ tròn là biên độ đảo tròn hướng tâm; còn lỗ do máy tiện quay không ảnh hưởng gì;

② Nếu trục hình học của trục chính di chuyển lệch tâm, có thể thu được một vòng tròn có bán kính bằng khoảng cách từ đầu dụng cụ đến trục trung bình bất kể quay hay doa.

3) Ảnh hưởng của dao động nghiêng của trục hình học đến độ chính xác gia công:

① Trục hình học tạo thành một quỹ đạo hình nón với một góc hình nón nhất định so với trục trung bình trong không gian. Nhìn từ góc độ từng mặt cắt ngang, nó tương đương với việc tâm trục hình học chuyển động lệch tâm quanh tâm trục trung bình, trong khi các giá trị độ lệch tâm ở các vị trí khác nhau lại khác với hướng trục;

② Trục hình học dao động trong một mặt phẳng nhất định. Từ góc nhìn của từng mặt cắt ngang, nó tương đương với tâm trục thực tế chuyển động trong mặt phẳng theo chuyển động tuyến tính điều hòa đơn giản, trong khi biên độ của độ đảo tại các vị trí khác nhau là khác với hướng trục;

③ Trên thực tế, độ nghiêng của trục hình học của trục chính là sự chồng chất của hai trục trên.

(3) Lỗi truyền động của xích truyền động máy công cụ

Lỗi truyền động của chuỗi truyền động máy công cụ đề cập đến lỗi chuyển động tương đối giữa các bộ phận truyền động ở đầu đầu tiên và cuối cùng của chuỗi truyền động.

5. Biến dạng của hệ thống xử lý dưới tác dụng của lực

Hệ thống xử lý sẽ biến dạng dưới tác dụng của lực cắt, lực kẹp, trọng lực và lực quán tính, từ đó phá hủy mối quan hệ vị trí tương đối của các bộ phận trong hệ thống xử lý được điều chỉnh, dẫn đến sai số gia công và ảnh hưởng đến độ ổn định của quá trình gia công. Chủ yếu xem xét biến dạng của máy công cụ, biến dạng của phôi và biến dạng tổng thể của hệ thống xử lý.

(1) Ảnh hưởng của lực cắt đến độ chính xác gia công

Chỉ xét đến biến dạng của máy công cụ, đối với các bộ phận trục gia công, biến dạng của máy công cụ dưới tác dụng của lực làm cho phôi gia công có hình yên ngựa với các đầu dày và mỏng ở giữa, tức là xảy ra lỗi hình trụ. Chỉ xét đến biến dạng của phôi, đối với các bộ phận trục gia công, biến dạng của phôi dưới tác dụng của lực làm cho phôi có dạng trống với các đầu mỏng và dày ở giữa sau khi gia công. Đối với các bộ phận có lỗ gia công, chỉ xét đến biến dạng của máy công cụ hoặc phôi, hình dạng của phôi sau khi gia công ngược lại với hình dạng của các bộ phận trục được gia công.

(2) Ảnh hưởng của lực kẹp đến độ chính xác gia công

Khi phôi được kẹp, do độ cứng của phôi thấp hoặc điểm lực kẹp không đúng, phôi sẽ tạo ra biến dạng tương ứng, dẫn đến sai số gia công.

6. Lỗi sản xuất và độ mòn của Dụng cụ

Ảnh hưởng của sai số dao đến độ chính xác gia công thay đổi tùy theo loại dao.

(1) Độ chính xác về kích thước của các dụng cụ có kích thước cố định (chẳng hạn như máy khoan, mũi doa, dao phay rãnh then và dao chuốt tròn, v.v.) ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác về kích thước của phôi.

(2) Độ chính xác hình dạng của dụng cụ tạo hình (chẳng hạn như dụng cụ tiện tạo hình, dao phay tạo hình, bánh mài tạo hình, v.v.) sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác hình dạng của phôi.

(3) Lỗi hình dạng lưỡi của dụng cụ phát triển (như bếp bánh răng, bếp xoay, dụng cụ tạo hình bánh răng, v.v.) sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác hình dạng của bề mặt gia công.

(4) Độ chính xác chế tạo của các dụng cụ thông thường (như dụng cụ tiện, dụng cụ doa, dao phay) không ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, nhưng dụng cụ này rất dễ bị mòn.

7. Ảnh hưởng của môi trường khu chế biến

Tại nơi gia công thường có nhiều mảnh kim loại nhỏ. Nếu các chip kim loại này tiếp xúc với bề mặt định vị hoặc lỗ định vị của bộ phận, nó sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của bộ phận. Đối với gia công có độ chính xác cao, một số chip kim loại quá nhỏ không thể nhìn thấy sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác. Yếu tố ảnh hưởng này sẽ được xác định nhưng không có phương pháp nào hiệu quả để loại bỏ nó và nó thường phụ thuộc nhiều vào kỹ năng vận hành của người vận hành.

8. Biến dạng nhiệt của hệ thống xử lý

Trong quá trình gia công, hệ thống xử lý bị nóng lên và biến dạng do nhiệt sinh ra từ các nguồn nhiệt bên trong (nhiệt cắt, nhiệt ma sát) hoặc nguồn nhiệt bên ngoài (nhiệt độ môi trường, bức xạ nhiệt), từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Trong gia công phôi quy mô lớn và gia công chính xác, lỗi gia công do biến dạng nhiệt của hệ thống xử lý chiếm 40% -70% tổng lỗi gia công.

Ảnh hưởng của biến dạng nhiệt phôi lên kim loại đã qua xử lý bao gồm hai loại: gia nhiệt đồng đều của phôi và gia nhiệt không đều của phôi.

9. Ứng suất dư bên trong phôi

Tạo ra ứng suất dư:

(1) Ứng suất dư sinh ra trong quá trình sản xuất phôi và xử lý nhiệt;

(2) Ứng suất dư do nắn nguội;

(3) Ứng suất dư do cắt.