Die Bearbeitungsgenauigkeit wird hauptsächlich zur Messung des Produktionsgrades herangezogen. Bearbeitungsgenauigkeit und Bearbeitungsfehler sind Begriffe zur Bewertung der geometrischen Parameter der Bearbeitungsfläche. Die Bearbeitungsgenauigkeit wird anhand des Toleranzgrades gemessen. Je kleiner der Notenwert, desto höher die Genauigkeit; Der Bearbeitungsfehler wird durch einen numerischen Wert ausgedrückt. Je größer der Zahlenwert, desto größer der Fehler. Hohe Bearbeitungsgenauigkeit bedeutet kleine Bearbeitungsfehler und umgekehrt. Es gibt 20 Toleranzgrade von IT01, IT0, IT1, IT2, IT3 bis IT18. Unter diesen gibt IT01 an, dass das Teil die höchste Bearbeitungsgenauigkeit aufweist, und IT18 gibt an, dass das Teil die niedrigste Bearbeitungsgenauigkeit aufweist. Im Allgemeinen weisen IT7 und IT8 eine mittlere Bearbeitungsgenauigkeit auf. Die tatsächlichen Parameter, die mit einer Bearbeitungsmethode erzielt werden, sind nicht absolut genau. Aufgrund der Funktion des Teils wird davon ausgegangen, dass die Bearbeitungsgenauigkeit garantiert ist, solange der Bearbeitungsfehler innerhalb des in der Teilezeichnung geforderten Toleranzbereichs liegt.
Die Qualität einer Maschine hängt von der Verarbeitungsqualität der Teile und der Montagequalität der Maschine ab. Die Bearbeitungsqualität der Teile umfasst zwei Teile, Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität.
Unter Bearbeitungsgenauigkeit versteht man den Grad, in dem die tatsächlichen geometrischen Parameter (Größe, Form und Position) der Teile nach der Bearbeitung mit den idealen geometrischen Parametern übereinstimmen. Der Unterschied zwischen ihnen wird als Verarbeitungsfehler bezeichnet. Die Größe des Verarbeitungsfehlers spiegelt den Grad der Verarbeitungsgenauigkeit wider. Je größer der Fehler, desto geringer die Verarbeitungsgenauigkeit, und je kleiner der Fehler, desto höher die Verarbeitungsgenauigkeit.
(1) Verbessern Sie die Fertigungsgenauigkeit von Spindelkomponenten
1) Die Rotationsgenauigkeit von Lagern sollte verbessert werden:
① Wählen Sie hochpräzise Wälzlager;
② Verwenden Sie hochpräzise dynamische Drucklager mit mehreren Ölkeilen.
③ Verwenden Sie hochpräzise statische Drucklager.
2) Die Genauigkeit von Zubehörteilen mit Lagern sollte verbessert werden:
① Verbessern Sie die Bearbeitungsgenauigkeit des Gehäusestützlochs und des Spindelzapfens.
② Verbessern Sie die Bearbeitungsgenauigkeit der Oberflächenanpassung an das Lager.
③ Messen und passen Sie den Rundlaufbereich der entsprechenden Teile an, um die Fehler auszugleichen oder auszugleichen.
(2). Wälzlager entsprechend vorspannen
① Beseitigen Sie die Lücke;
② Erhöhen Sie die Lagersteifigkeit;
③ Gleichen Sie den Wälzkörperfehler aus.
(3). Stellen Sie sicher, dass sich die Genauigkeit der Spindeldrehung nicht auf dem Werkstück widerspiegelt.
(1) Einstellung der Probeschneidemethode
Probeschneiden – Größe messen – Schnitttiefe des Werkzeugs einstellen – Schneiden – erneut Probeschneiden, wiederholen, bis die gewünschte Größe erreicht ist. Diese Methode weist eine geringe Produktionseffizienz auf und wird hauptsächlich für die Einzelstück-Kleinserienfertigung verwendet.
(2) Anpassungsmethode
Die erforderliche Größe wird durch Voreinstellung der relativen Positionen von Werkzeugmaschine, Vorrichtung, Werkstück und Werkzeug erreicht. Dieses Verfahren weist eine hohe Produktivität auf und wird hauptsächlich für die Massenproduktion in großem Maßstab eingesetzt.
Das Werkzeug muss geschärft werden, bevor der Verschleiß der Werkzeuggröße das Stadium eines schnellen Verschleißes erreicht.
(1) Weniger Übertragungsteile, kürzere Übertragungskette und höhere Übertragungsgenauigkeit;
(2) Die Verwendung eines Getriebes mit reduzierter Geschwindigkeit ist ein wichtiges Prinzip zur Gewährleistung der Übertragungsgenauigkeit. Je näher das Getriebepaar am Ende liegt, desto kleiner sollte das Übersetzungsverhältnis sein.
(3) Die Genauigkeit des Endstücks sollte höher sein als die anderer Getriebeteile.
(1) Verbessern Sie die Steifigkeit des Systems, insbesondere die Steifigkeit der Schwachstellen im Prozesssystem
1) Angemessenes strukturelles Design
① Minimieren Sie die Anzahl der Verbindungsflächen;
② Verhindern Sie das Auftreten lokaler Verbindungen mit geringer Steifigkeit.
③ Die Struktur und Querschnittsform der Basis- und Stützteile sollte sinnvoll gewählt werden.
2) Verbessern Sie die Kontaktsteifigkeit der Verbindungsfläche
① Verbessern Sie die Qualität der Verbindungsoberfläche zwischen Teilen in den Werkzeugmaschinenkomponenten;
② Laden Sie die Werkzeugmaschinenkomponenten vor.
③ Verbessern Sie die Genauigkeit der Referenzoberfläche zur Werkstückpositionierung und verringern Sie den Oberflächenrauheitswert.
3) Verwenden Sie angemessene Klemm- und Positionierungsmethoden
(2) Reduzieren Sie die Last und ihre Änderungen
1) Wählen Sie die Werkzeuggeometrieparameter und Schnittparameter rational aus, um die Schnittkraft zu reduzieren.
2) Gruppieren Sie Rohlinge, um die Rohlingsbearbeitungszugabe während der Anpassung gleichmäßig zu machen.
Der Fehler des Bearbeitungsprinzips bezieht sich auf den Fehler, der durch die Verwendung eines ungefähren Schaufelprofils oder einer ungefähren Übertragungsbeziehung für die Bearbeitung verursacht wird. Bei der Bearbeitung von Gewinden, Zahnrädern und komplexen gekrümmten Oberflächen treten häufig Bearbeitungsprinzipfehler auf.
Beispielsweise verwendet der Wälzfräser, der zur Bearbeitung von Evolventenrädern verwendet wird, archimedische Basisschnecken oder normale Basisschnecken mit geradem Profil anstelle von Evolventen-Basisschnecken, um die Wälzfräserherstellung zu erleichtern, was zu Fehlern in der Evolventenzahnform des Zahnrads führt. Ein weiteres Beispiel: Beim Drehen einer Modulschnecke ist die Steigung der Schnecke gleich der Steigung des Schneckenrads (d. h. mπ), wobei m der Modul und π eine irrationale Zahl ist, also die Anzahl der Zähne des Ersatzes Der Gang der Drehmaschine ist begrenzt. Bei der Auswahl des Ersatzzahnrads kann π zur Berechnung nur in einen ungefähren Bruchwert (π = 3,1415) umgewandelt werden, was dazu führt, dass das Werkzeug bei der Umformbewegung (Spiralbewegung) des Werkstücks ungenau ist, was zu einem Steigungsfehler führt.
Bei der Verarbeitung wird im Allgemeinen eine ungefähre Verarbeitung verwendet, um die Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu verbessern, unter der Voraussetzung, dass der theoretische Fehler die Anforderungen an die Verarbeitungsgenauigkeit erfüllen kann (<=10%-15% Maßtoleranz).
Der Einstellfehler von Werkzeugmaschinen bezieht sich auf den Fehler, der durch eine ungenaue Einstellung verursacht wird.
Der Vorrichtungsfehler bezieht sich hauptsächlich auf:
(1) Herstellungsfehler von Positionierungselementen, Werkzeugführungselementen, Indexierungsmechanismus, Vorrichtungsbasis usw.;
(2) Relativer Maßfehler zwischen den Arbeitsflächen der oben genannten verschiedenen Komponenten nach dem Zusammenbau der Vorrichtung;
(3) Verschleiß der Arbeitsfläche des Geräts während des Gebrauchs.
Unter Werkzeugmaschinenfehler versteht man Herstellungsfehler, Installationsfehler und Verschleiß der Werkzeugmaschine. Es umfasst hauptsächlich Führungsfehler der Werkzeugmaschinen-Führungsschiene, Rotationsfehler der Werkzeugmaschinenspindel und Übertragungsfehler der Werkzeugmaschinen-Übertragungskette.
(1) Führungsfehler der Werkzeugmaschinen-Führungsschiene
1) Genauigkeit der Führungsschienenführung – der Grad der Übereinstimmung zwischen der tatsächlichen Bewegungsrichtung der beweglichen Teile des Führungsschienenpaars und der idealen Bewegungsrichtung. Dazu gehören vor allem:
① Die Geradheit Δy der Führungsschiene in der horizontalen Ebene und die Geradheit Δz (Biegung) in der vertikalen Ebene;
② Die Parallelität (Verdrehung) der vorderen und hinteren Führungsschienen;
③ Der Parallelitätsfehler oder Vertikalitätsfehler der Führungsschiene zur Spindeldrehachse in der horizontalen Ebene und der vertikalen Ebene.
2) Der Einfluss der Führungsgenauigkeit der Führungsschiene auf die Schneidbearbeitung
Berücksichtigen Sie hauptsächlich die relative Verschiebung des Werkzeugs und des Werkstücks in der fehlerempfindlichen Richtung, die durch den Führungsschienenfehler verursacht wird. Bei der Drehbearbeitung ist die fehlerempfindliche Richtung die horizontale Richtung, und der durch den Führungsfehler in vertikaler Richtung verursachte Bearbeitungsfehler kann ignoriert werden; Bei der Bohrbearbeitung ändert sich die fehlerempfindliche Richtung mit der Drehung des Werkzeugs. Bei der Hobelbearbeitung ist die fehlerempfindliche Richtung die vertikale Richtung, und die Geradheit der Bettführungsschiene in der vertikalen Ebene verursacht Geradheits- und Ebenheitsfehler der bearbeiteten Oberfläche.
Der Rotationsfehler der Werkzeugmaschinenspindel bezieht sich auf die Abweichung der tatsächlichen Rotationsachse relativ zur idealen Rotationsachse. Es umfasst hauptsächlich den kreisförmigen Rundlauf der Spindelendfläche, den radialen runden Rundlauf der Spindel und den Schwenk der geometrischen Achsenneigung der Spindel.
1) Der Einfluss des Rundlauffehlers der Spindelstirnfläche auf die Bearbeitungsgenauigkeit:
① Kein Einfluss bei der Bearbeitung zylindrischer Flächen;
② Beim Drehen oder Bohren der Endfläche wird ein vertikaler Fehler zwischen der Endfläche und der Zylinderachse oder ein Ebenheitsfehler der Endfläche erzeugt.
③ Bei der Gewindebearbeitung wird ein Steigungsperiodenfehler erzeugt.
2) Der Einfluss des Rundlauffehlers der Spindel auf die Bearbeitungsgenauigkeit:
① Wenn sich der radiale Rotationsfehler als einfache harmonische lineare Bewegung seiner tatsächlichen Achse in der y-Achsen-Koordinatenrichtung manifestiert, ist das von der Bohrmaschine gebohrte Loch ein elliptisches Loch und der Rundheitsfehler ist die radiale Rundlaufamplitude; während das von der Drehmaschine gedrehte Loch keinen Einfluss hat;
② Wenn sich die geometrische Achse der Spindel exzentrisch bewegt, kann unabhängig vom Drehen oder Bohren ein Kreis mit einem Radius erhalten werden, der dem Abstand von der Werkzeugspitze zur Durchschnittsachse entspricht.
3) Der Einfluss des Neigungsschwungs der geometrischen Achse der Spindel auf die Bearbeitungsgenauigkeit:
① Die geometrische Achse bildet eine konische Flugbahn mit einem bestimmten Kegelwinkel relativ zur Durchschnittsachse im Raum. Aus der Perspektive jedes Querschnitts entspricht dies einer exzentrischen Bewegung des geometrischen Achsenzentrums um das durchschnittliche Achsenzentrum, während sich die Exzentrizitätswerte an verschiedenen Orten von der axialen Richtung unterscheiden.
② Die geometrische Achse schwingt in einer bestimmten Ebene. Aus der Perspektive jedes Querschnitts entspricht dies der Bewegung des tatsächlichen Achsenzentrums in einer Ebene in einer einfachen harmonischen linearen Bewegung, während die Amplitude des Rundlauffehlers an verschiedenen Stellen von der axialen Richtung abweicht;
③ Tatsächlich ist der Neigungsschwung der geometrischen Achse der Spindel die Überlagerung der beiden oben genannten.
(3) Übertragungsfehler der Übertragungskette der Werkzeugmaschine
Der Übertragungsfehler der Übertragungskette der Werkzeugmaschine bezieht sich auf den relativen Bewegungsfehler zwischen den Übertragungselementen am ersten und letzten Ende der Übertragungskette.
Das Prozesssystem verformt sich unter der Wirkung von Schnittkraft, Spannkraft, Schwerkraft und Trägheitskraft, wodurch die relative Positionsbeziehung der Komponenten des angepassten Prozesssystems zerstört wird, was zu Bearbeitungsfehlern führt und die Stabilität des Bearbeitungsprozesses beeinträchtigt. Berücksichtigen Sie hauptsächlich die Verformung der Werkzeugmaschine, die Verformung des Werkstücks und die Gesamtverformung des Prozesssystems.
(1) Der Einfluss der Schnittkraft auf die Bearbeitungsgenauigkeit
Wenn man bei der Bearbeitung von Wellenteilen nur die Verformung der Werkzeugmaschine berücksichtigt, führt die Verformung der Werkzeugmaschine unter Krafteinwirkung dazu, dass das bearbeitete Werkstück sattelförmig mit dicken Enden und dünn in der Mitte erscheint, d. h. es tritt ein Zylinderfehler auf. Wenn man bei der Bearbeitung von Wellenteilen nur die Verformung des Werkstücks berücksichtigt, führt die Verformung des Werkstücks unter Krafteinwirkung dazu, dass das Werkstück nach der Bearbeitung trommelförmig mit dünnen Enden und dick in der Mitte erscheint. Bei der Bearbeitung von Lochteilen ist die Form des Werkstücks nach der Bearbeitung unter Berücksichtigung der Verformung der Werkzeugmaschine oder des Werkstücks allein entgegengesetzt zu der der bearbeiteten Wellenteile.
(2) Der Einfluss der Spannkraft auf die Bearbeitungsgenauigkeit
Wenn das Werkstück gespannt wird, kommt es aufgrund der geringen Steifigkeit des Werkstücks oder des falschen Spannkraftpunkts zu einer entsprechenden Verformung des Werkstücks, was zu Bearbeitungsfehlern führt.
Der Einfluss von Werkzeugfehlern auf die Bearbeitungsgenauigkeit variiert je nach Werkzeugtyp.
(1) Die Maßgenauigkeit von Werkzeugen fester Größe (wie Bohrer, Reibahlen, Keilnutfräser und Rundräumnadeln usw.) wirkt sich direkt auf die Maßgenauigkeit des Werkstücks aus.
(2) Die Formgenauigkeit von Umformwerkzeugen (z. B. Umformdrehwerkzeuge, Umformfräser, Umformschleifscheiben usw.) wirkt sich direkt auf die Formgenauigkeit des Werkstücks aus.
(3) Der Klingenformfehler des Entwicklungswerkzeugs (z. B. Zahnradwälzfräser, Keilverzahnungswälzfräser, Zahnradformwerkzeug usw.) wirkt sich auf die Formgenauigkeit der bearbeiteten Oberfläche aus.
(4) Die Fertigungsgenauigkeit allgemeiner Werkzeuge (z. B. Drehwerkzeuge, Bohrwerkzeuge, Fräser) hat keinen direkten Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit, die Werkzeuge verschleißen jedoch leicht.
An der Verarbeitungsstelle fallen oft viele kleine Metallspäne an. Wenn diese Metallspäne mit der Positionierungsfläche oder dem Positionierungsloch des Teils in Kontakt kommen, beeinträchtigt dies die Bearbeitungsgenauigkeit des Teils. Bei der hochpräzisen Bearbeitung beeinträchtigen einige Metallspäne, die zu klein sind, um sichtbar zu sein, die Genauigkeit. Dieser Einflussfaktor wird identifiziert, es gibt jedoch keine sehr wirksame Methode, ihn zu beseitigen, und er hängt oft stark von den Bedienfähigkeiten des Bedieners ab.
Während des Bearbeitungsprozesses wird das Prozesssystem aufgrund der von internen Wärmequellen (Schneidwärme, Reibungswärme) oder externen Wärmequellen (Umgebungstemperatur, Wärmestrahlung) erzeugten Wärme erhitzt und verformt, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt wird. Bei der Werkstückbearbeitung in großem Maßstab und bei der Präzisionsbearbeitung macht der Bearbeitungsfehler, der durch thermische Verformung des Prozesssystems verursacht wird, 40–70 % des gesamten Bearbeitungsfehlers aus.
Der Einfluss der thermischen Verformung des Werkstücks auf das verarbeitete Metall umfasst zwei Arten: gleichmäßige Erwärmung des Werkstücks und ungleichmäßige Erwärmung des Werkstücks.
Entstehung von Eigenspannungen:
(1) Restspannung, die während der Rohlingsherstellung und Wärmebehandlung entsteht;
(2) Eigenspannung durch Kaltrichten;
(3) Restspannung durch Schneiden.
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