Con la mejora continua de los requisitos de calidad de los productos mecanizados, las personas han invertido mucho tiempo y energía para buscar formas y medios de mejorar la calidad del producto, pero en el proceso de mecanizado han ignorado el impacto de los costos de procesamiento en la calidad del producto. Creemos que simplemente permitir un margen en el proceso no tiene un impacto significativo en la calidad del producto. Se sabe que la tolerancia de mecanizado de las piezas afecta directamente a la calidad del producto en el proceso de mecanizado real de los productos de la máquina.
Si el margen de mecanizado es demasiado pequeño, será difícil eliminar los errores de forma y posición del proceso anterior, así como los defectos superficiales residuales. Una tolerancia demasiado grande no solo aumenta el esfuerzo de mecanizado, sino que también aumenta el consumo de materiales, herramientas y energía. Lo que es más grave es que el calor generado por la eliminación de una gran cantidad de material durante el proceso de mecanizado deformará la pieza, hará que la pieza sea más difícil de procesar y afectará la calidad del producto. Por lo tanto, es necesario gestionar estrictamente las tolerancias de mecanizado de las piezas.
Tabla de contenido
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La tolerancia de mecanizado se refiere al espesor de la capa de metal eliminada de la superficie mecanizada durante el mecanizado. La tolerancia de mecanizado se divide en tolerancia de proceso y tolerancia total de mecanizado. La tolerancia de maquinado se refiere al espesor de la capa de metal removida de la superficie en un proceso y depende de la diferencia dimensional entre procesos adyacentes antes y después del proceso. La tolerancia bruta se refiere al grosor total de las capas de metal eliminadas de una superficie determinada durante todo el proceso de mecanizado de una pieza, desde la pieza en bruto hasta la pieza terminada, es decir, la diferencia entre el tamaño de la pieza en bruto y el tamaño de la pieza en la misma superficie. La tolerancia de mecanizado total es la suma de las tolerancias de mecanizado de cada proceso.
Debido a las inevitables tolerancias en la fabricación de los formatos y las dimensiones de cada proceso, tanto el stock bruto como el stock de proceso son valores variables, resultando en una mínima y máxima remoción de stock. El ancho de fluctuación de la tolerancia de mecanizado en el proceso (la diferencia entre la tolerancia de mecanizado máxima y la tolerancia de mecanizado mínima) es igual a la suma de las tolerancias dimensionales del proceso anterior y el proceso actual. La zona de tolerancia para las dimensiones de mecanizado generalmente se especifica en la dirección de entrada de la pieza. Para los componentes del eje, la dimensión básica es la dimensión máxima de mecanizado, para los agujeros es la dimensión mínima de mecanizado.
Efecto de la tolerancia de mecanizado en la precisión del mecanizado
1. Influencia de un margen de mecanizado excesivo en la precisión del mecanizado
Las piezas deben generar calor de corte durante el proceso de mecanizado. Parte de este calor de corte es absorbido por la chatarra y el fluido de corte, parte se transfiere a la herramienta y parte se transfiere a la pieza de trabajo, aumentando la temperatura de la pieza. La temperatura tiene una estrecha relación con la eliminación de material. Los materiales más grandes conducen inevitablemente a tiempos de desbaste más largos y volúmenes de corte adecuadamente aumentados, lo que resulta en aumentos continuos en el calor de corte y la temperatura de la pieza. El mayor daño causado por el aumento de temperatura de los componentes es la deformación de los componentes, especialmente en el caso de materiales que son sensibles a los cambios de temperatura (como el acero inoxidable). Además, este tipo de deformación térmica afecta todo el proceso de procesamiento, lo que aumenta la dificultad del procesamiento y afecta la calidad del producto.
Por ejemplo, al mecanizar una pieza de eje delgada, como una varilla roscada, el grado de libertad en la dirección longitudinal está limitado porque el mecanizado se realiza uno a uno. En este momento, si la temperatura de la pieza de trabajo es demasiado alta, se producirá una expansión térmica. Si se inhibe el alargamiento en la dirección longitudinal, la pieza de trabajo sufre inevitablemente una deformación por flexión debido a la tensión, lo que dificulta en gran medida el procesamiento posterior. Después del calentamiento, la pieza de trabajo se dobla y se deforma. En este momento, si el procesamiento continúa, la parte sobresaliente se procesará hasta obtener el producto terminado. Después de enfriarse a temperatura ambiente, la pieza se deformará inversamente bajo la acción del estrés, lo que provocará errores de forma y posición, lo que afectará la calidad. Después de expandir el diámetro en la dirección radial, la parte expandida se raspa, lo que da como resultado errores dimensionales y de cilindricidad después del enfriamiento. Al rectificar tornillos de precisión, la deformación térmica de la pieza de trabajo también provoca errores de paso.
2. Influencia en la precisión de mecanizado cuando el margen de mecanizado es demasiado pequeño
El stock de la pieza no debe ser demasiado grande ni demasiado pequeño. Si el margen de mecanizado es demasiado pequeño, no será posible eliminar las tolerancias geométricas residuales y los defectos superficiales del proceso anterior, lo que afectará la calidad del producto. Para asegurar la calidad de mecanizado de la pieza, el stock mínimo que queda en cada proceso debe cumplir con los requisitos básicos del proceso anterior.
Diferentes partes y diferentes procesos tendrán diferentes valores y formatos para los errores anteriores. Se maneja por separado al determinar la asignación del proceso. Por ejemplo, los ejes delgados tienden a doblarse y deformarse, y los errores de linealidad de las barras exceden la dimensión del diámetro permitido. Aumente moderadamente la tolerancia de mecanizado. En el proceso de mecanizado en el que la propia superficie mecanizada se coloca utilizando un escariador flotante, etc., la influencia del error de montaje E puede ignorarse y la tolerancia de mecanizado puede reducirse en consecuencia. En algunos procesos de acabado, que se utilizan principalmente para reducir la rugosidad de la superficie, el tamaño de la tolerancia del proceso solo está relacionado con la rugosidad de la superficie H.
Elección razonable de margen de mecanizado
1. Principio de tolerancia para el desmontaje 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 para la pieza y debe determinarse de acuerdo con la situación específica. Se deben seguir los siguientes principios al determinar las tolerancias de mecanizado para las piezas:
(1) Use un stock mínimo para acortar el tiempo de mecanizado de piezas y reducir los costos de mecanizado.
(2) Asegurar suficiente margen de mecanizado, especialmente en el proceso final. El stock deberá garantizar la precisión y la rugosidad de la superficie especificadas en el dibujo.
(3) Determinar la tolerancia de mecanizado considerando la deformación de la pieza debido al tratamiento térmico.
(4) El método de mecanizado, el equipo de mecanizado y la deformación durante el mecanizado deben tenerse en cuenta al determinar el margen de mecanizado.
(5) El tamaño de la pieza mecanizada debe tenerse en cuenta al determinar el margen de existencias. Cuanto mayor sea la pieza, mayor será el margen de mecanizado. A medida que aumenta el tamaño de la pieza, también aumenta el potencial de deformación debido a las fuerzas de corte y las tensiones internas.
2 Cómo encontrar el margen de mecanizado
2.1 Método de estimación empírico
Los métodos de estimación empírica se utilizan comúnmente en la práctica de producción. Este método determina la tolerancia de mecanizado en base a la experiencia de diseño del responsable del proceso y la comparación con piezas similares. Por ejemplo, las asignaciones para la mecha del timón, los pasadores del timón, los ejes intermedios y los ejes de popa de un barco en construcción están determinados por los muchos años de experiencia en diseño de los ingenieros. Teniendo en cuenta la importancia de la pieza de trabajo y la influencia de factores como el gran volumen y la alta tensión de la pieza bruta de forja, se asegura un margen de torneado semifino de 6 mm después del desbaste, y un margen de torneado fino de 3 mm después del torneado semifino. Se reserva un margen de 1 mm para torneado fino. La tolerancia de mecanizado estimada por el método de estimación empírica es generalmente demasiado grande para evitar la generación de chatarra debido a una tolerancia de mecanizado insuficiente. Este método se usa a menudo en la producción de un solo artículo y en lotes pequeños.
2.2 Método de corrección de búsqueda de tabla
El método de corrección de la tabla de búsqueda es un método para determinar la tolerancia de mecanizado en función de los datos de tolerancia de mecanizado acumulados de la capacitación en producción y la investigación experimental, y corregirlos de acuerdo con las condiciones reales de mecanizado. Este método es ampliamente utilizado. Consulte las Tablas 1 y 2 para conocer el margen de mecanizado de los componentes del rodamiento después del torneado de desbaste, el torneado de acabado y el rectificado.
2.3 Método de análisis y cálculo
El método de cálculo de análisis es un método para obtener la tolerancia de mecanizado analizando y calculando exhaustivamente varios factores que afectan la tolerancia de mecanizado utilizando datos de prueba y fórmulas de cálculo. La tolerancia de mecanizado determinada por este método es precisa, económica y racional, pero se deben acumular datos completos. Este método rara vez se usa hoy en día porque no es tan simple e intuitivo como los dos métodos anteriores.
resumen
La producción real determina temporalmente cuántas piezas se fabrican. Por ejemplo, las camisas de acero inoxidable fundidas por fundición centrífuga se sueldan después de enrollarse en una placa de acero. Las partes pulidas de la tapa del enfriador, la base del motor y la caja de engranajes se reemplazan con partes soldadas. Existen muchas incertidumbres en el proceso de fabricación de estas piezas y sus errores de forma son difíciles de predecir. Por lo tanto, los tres métodos para determinar la tolerancia de mecanizado presentados en este documento técnico no son aplicables para determinar la tolerancia de mecanizado para dichas piezas y solo se pueden aprender de forma flexible en el proceso de fabricación real.