¿Cuánto afecta la tolerancia de mecanizado a la precisión del mecanizado?

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

Si el margen de mecanizado es demasiado pequeño, es difícil eliminar los errores residuales de forma y posición y los defectos superficiales del proceso anterior; Si el margen es demasiado grande, no sólo 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 al cortar 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 la calidad del producto. Por tanto, es necesario controlar estrictamente las tolerancias de mecanizado de las piezas.

1. Concepto de creces por mecanizado

El margen de mecanizado se refiere al espesor de la capa de metal cortada de la superficie mecanizada durante el mecanizado.

El margen de mecanizado se puede dividir en margen de mecanizado del proceso y margen de mecanizado total. El margen de mecanizado del proceso se refiere al espesor de la capa de metal cortada por una superficie en un proceso, que depende de la diferencia entre las dimensiones de los procesos adyacentes antes y después del proceso. El margen total de mecanizado se refiere al espesor 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. El margen de mecanizado total es igual a la suma del margen de mecanizado de cada proceso. El margen de mecanizado en un dibujo se muestra en la Figura 1.

En la figura 1, el margen mínimo de mecanizado es la diferencia entre el tamaño de proceso mínimo del proceso anterior y el tamaño de proceso máximo de este proceso. La asignación máxima de mecanizado se refiere a la diferencia entre el tamaño máximo de proceso del proceso anterior y el tamaño mínimo de proceso de este proceso.

El rango de variación del margen de mecanizado del proceso (la diferencia entre la cantidad máxima de mecanizado y el margen mínimo de mecanizado) es igual a la suma de las tolerancias dimensionales del proceso anterior y del 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, el tamaño básico es el tamaño máximo del proceso, mientras que para los agujeros, es el tamaño mínimo del proceso.

2¿Cómo afecta la tolerancia de mecanizado a la precisión del procesamiento?

2.1 cuando la tolerancia de mecanizado es excesiva

Las piezas deben producir calor de corte en el proceso de mecanizado. Parte de este calor de corte es eliminado por las limaduras de hierro y el fluido de corte, otra parte se transfiere a la herramienta y otra parte se transfiere a la pieza de trabajo, lo que aumenta la temperatura de las piezas. La temperatura está estrechamente relacionada con las tolerancias de mecanizado. Con un margen de mecanizado grande, el tiempo de mecanizado de desbaste aumentará inevitablemente y la cantidad de corte también aumentará apropiadamente, lo que dará como resultado un aumento continuo del calor de corte y la temperatura de las piezas. El mayor daño causado por el aumento de temperatura de las piezas es la deformación de las piezas, especialmente en el caso de materiales sensibles a los cambios de temperatura (como el acero inoxidable), y esta deformación térmica recorre todo el proceso de procesamiento, aumentando la dificultad del procesamiento y afectando la calidad del producto.

Por ejemplo, al mecanizar piezas de eje delgadas, 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 expansión térmica. Cuando se bloquea la extensión en la dirección longitudinal, la pieza de trabajo inevitablemente producirá una deformación por flexión bajo la influencia de la tensión, lo que traerá grandes problemas al procesamiento posterior. El diagrama de deformación por flexión de la pieza de trabajo después del calentamiento se muestra en la Figura 2. En este momento, si continúa procesando, procese la parte que sobresale hasta obtener el producto terminado. Después de enfriarse a temperatura normal, la pieza producirá una deformación inversa bajo la acción del estrés, provocando errores de forma y posición y afectando la calidad. El diagrama de deformación por flexión de la pieza de trabajo después de la temperatura normal se muestra en la Figura 3. Después de la expansión en la dirección del diámetro, la parte aumentada se cortará y se producirán cilindricidad y errores dimensionales 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.

2.2 ¿Qué pasa si el margen de mecanizado es demasiado pequeño?

El margen de mecanizado de las piezas no debe ser demasiado grande sino también demasiado pequeño. Si el margen de mecanizado es demasiado pequeño, las tolerancias geométricas residuales y los defectos superficiales del proceso anterior no se pueden eliminar, afectando así la calidad del producto. Para garantizar la calidad del mecanizado de las piezas, el margen mínimo de mecanizado que queda en cada proceso deberá cumplir con los requisitos básicos del margen mínimo de mecanizado del proceso anterior. El diagrama esquemático de los factores que constituyen el margen mínimo de mecanizado del orificio interior de una pieza se muestra en la Figura 4. La Figura 4a) muestra las piezas del orificio interior a mecanizar. Si el eje o1-o1 se desvía del eje de referencia OO con un error de posición n cuando el orificio se procesa en el proceso anterior, y el error de cilindricidad P (como conicidad, elipse, etc.) y el error de rugosidad de la superficie H (como se muestra en Figura 4b) existe en el agujero interior, para eliminar la tolerancia geométrica antes de perforar, el margen mínimo de mecanizado en un lado del proceso de perforación debe incluir los valores de los errores y defectos anteriores. Teniendo en cuenta el inevitable error de instalación de la pieza de trabajo durante el taladrado en este proceso, es decir, el error E (como se muestra en la Figura 4C) entre el eje del orificio original OO y el eje de rotación O '- o' después de la instalación de la pieza de trabajo, y la tolerancia dimensional T durante el mandrinado en este proceso, la tolerancia mínima de mecanizado Z de este proceso se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

Z≥t/2+h+p+n+e (margen lateral)

Fig. 4 diagrama de componentes de tolerancia mínima de mecanizado

Para diferentes partes y diferentes procesos, los valores y formas de los errores anteriores también son diferentes. Al determinar el margen de mecanizado del proceso, se debe tratar de manera diferente. 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, y el margen de mecanizado del proceso debe ampliarse adecuadamente; Para que el proceso de mecanizado con escariador flotante y otras herramientas ubique la superficie de mecanizado en sí, se puede ignorar la influencia del error de instalación E y el margen de mecanizado del proceso se puede reducir en consecuencia; Para algunos procesos de acabado utilizados principalmente para reducir la rugosidad de la superficie, el tamaño del margen de mecanizado del proceso sólo está relacionado con la rugosidad de la superficie H.

Tres principios para seleccionar las tolerancias de mecanizado de piezas.

La selección del margen de mecanizado de las piezas tiene una gran relación con el material, el tamaño, el grado de precisión y el método de mecanizado de las piezas, que deben determinarse según la situación específica. Se deben seguir los siguientes principios al determinar la tolerancia de mecanizado de piezas:

(1) Se adoptará el margen mínimo de mecanizado para acortar el tiempo de mecanizado y reducir el costo de mecanizado de las piezas.

(2) Se reservará un margen de mecanizado suficiente, especialmente para el proceso final. La tolerancia de mecanizado deberá garantizar la precisión y la rugosidad de la superficie especificadas en el dibujo.

(3) Al determinar los márgenes de mecanizado, se debe tener en cuenta la deformación causada por el tratamiento térmico de las piezas; de lo contrario, se pueden producir desechos.

(4) Al determinar el margen de mecanizado, se debe considerar el método y el equipo de mecanizado, así como la posible deformación en el proceso de mecanizado.

(5) El tamaño de las piezas mecanizadas se tendrá en cuenta al determinar las tolerancias de mecanizado. Cuanto mayor sea la pieza, mayor será el margen de mecanizado. Porque cuando aumenta el tamaño de la pieza, también aumentará la posibilidad de deformación provocada por la fuerza de corte y la tensión interna.

4. Conclusión

En la producción real, los métodos de fabricación de muchas piezas se determinan temporalmente, como por ejemplo: el manguito de acero inoxidable fundido centrífugo se lamina y suelda con una placa de acero; La cubierta del extremo del enfriador, la base del motor y las piezas de lijado de la caja de engranajes se reemplazan con piezas soldadas, etc. 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 presentados en este documento para determinar el margen de mecanizado de estas piezas no son aplicables a la determinación del margen de mecanizado de estas piezas y solo pueden dominarse de manera flexible en el proceso de fabricación real.