L'influenza della tolleranza di lavorazione sulla precisione della lavorazione!

Con il continuo miglioramento dei requisiti qualitativi dei prodotti di lavorazione meccanica, si è investito molto tempo ed energie nella ricerca di metodi e misure per migliorare la qualità del prodotto, ignorando però l'impatto del sovrametallo sulla qualità del prodotto durante il processo di lavorazione, ritenendo che, finché esiste un margine durante la lavorazione, questo non avrebbe avuto un impatto significativo sulla qualità del prodotto. Nella lavorazione effettiva di prodotti meccanici, si è riscontrato che l'entità del sovrametallo dei componenti influisce direttamente sulla qualità del prodotto. Se il sovrametallo è troppo piccolo, è difficile eliminare gli errori di forma e posizione residui e i difetti superficiali del processo precedente; se il sovrametallo è troppo grande, non solo aumenterà il carico di lavoro della lavorazione meccanica, ma aumenterà anche il consumo di materiali, utensili ed energia. Ciò che è ancora più grave è che il calore generato dall'eliminazione di un'elevata quantità di sovrametallo durante la lavorazione causerà la deformazione dei componenti, aumenterà la difficoltà di lavorazione e influirà sulla qualità del prodotto. Pertanto, è necessario controllare rigorosamente il sovrametallo dei componenti.

1. Concetto di sovrametallo di lavorazione

Il sovrametallo di lavorazione si riferisce allo spessore dello strato metallico asportato dalla superficie di lavorazione durante la lavorazione. Il sovrametallo di lavorazione può essere suddiviso in sovrametallo di lavorazione di processo e sovrametallo di lavorazione totale. Il sovrametallo di lavorazione di processo si riferisce allo spessore dello strato metallico asportato da una determinata superficie in un processo, che dipende dalla differenza tra le dimensioni del processo prima e dopo le lavorazioni adiacenti. Il sovrametallo di lavorazione totale si riferisce allo spessore totale dello strato metallico asportato da una determinata superficie durante l'intero processo di lavorazione, dal grezzo al prodotto finito, ovvero la differenza tra le dimensioni del grezzo e le dimensioni del pezzo sulla stessa superficie del pezzo. Il sovrametallo di lavorazione totale è pari alla somma dei sovrametalli di lavorazione di ciascun processo. Poiché vi sono inevitabilmente errori nella produzione del grezzo e nelle dimensioni di ciascun processo, sia il sovrametallo di lavorazione totale che il sovrametallo di lavorazione di processo sono valori variabili, e compaiono il sovrametallo di lavorazione minimo e il sovrametallo di lavorazione massimo. La sovrametallizzazione e la tolleranza di lavorazione sono illustrate nella Figura 1. In figura, la sovrametallizzazione minima è la differenza tra la dimensione minima del processo precedente e la dimensione massima del processo attuale; la sovrametallizzazione massima si riferisce alla differenza tra la dimensione massima del processo precedente e la dimensione minima del processo attuale. L'intervallo di variazione della sovrametallizzazione di lavorazione di processo (la differenza tra la sovrametallizzazione massima e la sovrametallizzazione minima) è pari alla somma delle tolleranze dimensionali del processo precedente e del processo attuale. La zona di tolleranza della dimensione di processo è generalmente specificata nella direzione di ingresso del pezzo nel corpo. Per le parti dell'albero, la dimensione di base è la dimensione massima del processo, mentre per i fori è la dimensione minima del processo.

2. Analisi dell'influenza della sovrametallizzazione sulla precisione di lavorazione

2.1 L'influenza di una sovrametallizzazione eccessiva sulla precisione della lavorazione

I componenti generano inevitabilmente calore di taglio durante il processo di lavorazione. Parte di questo calore di taglio viene dissipato dai trucioli di ferro e dal fluido da taglio, parte viene trasferita all'utensile e parte al pezzo in lavorazione, causando un aumento della temperatura del componente. La temperatura è strettamente correlata all'entità del sovrametallo di lavorazione. Se il sovrametallo di lavorazione è elevato, il tempo di sgrossatura aumenterà inevitabilmente e anche la quantità di taglio verrà aumentata di conseguenza, con conseguente aumento del calore di taglio e aumento della temperatura del componente. Il danno maggiore causato dall'aumento della temperatura del componente è la sua deformazione, soprattutto per i materiali sensibili alle variazioni di temperatura (come l'acciaio inossidabile). Inoltre, questa deformazione termica si verifica durante l'intero processo di lavorazione, aumentandone la difficoltà e compromettendo la qualità del prodotto. Ad esempio, quando si lavorano componenti di alberi sottili come le viti, a causa dell'utilizzo di un metodo di lavorazione "one-clamp-one-top", il grado di libertà nella direzione della lunghezza è limitato. In questo caso, se la temperatura del pezzo è troppo elevata, si verificherà una dilatazione termica. Quando l'estensione in direzione longitudinale è bloccata, il pezzo in lavorazione si piegherà e deformerà inevitabilmente a causa dell'influenza dello stress, il che causerà notevoli difficoltà nelle lavorazioni successive. Il pezzo si piega e si deforma dopo essere stato riscaldato. Se la lavorazione continua in questo momento, la parte sporgente verrà lavorata fino a ottenere il prodotto finito. Dopo il raffreddamento a temperatura ambiente, il pezzo si deformerà sotto stress, causando errori di forma e posizione e compromettendone la qualità. Il pezzo in lavorazione si piegherà e si deformerà a temperatura ambiente. Dopo l'espansione del diametro, la parte ingrandita verrà tagliata e si verificheranno errori di cilindricità e dimensioni dopo il raffreddamento del pezzo. Durante la rettifica di viti di precisione, la deformazione termica del pezzo causerà anche errori di passo.

2.2 L'influenza di una sovrametallizzazione troppo piccola sulla precisione della lavorazione

Il sovrametallo di lavorazione dei pezzi non deve essere né troppo grande né troppo piccolo. Se il sovrametallo di lavorazione è troppo piccolo, le tolleranze geometriche residue e i difetti superficiali del processo precedente non possono essere eliminati, compromettendo così la qualità del prodotto. Per garantire la qualità di lavorazione dei pezzi, il sovrametallo minimo di lavorazione rimanente in ogni processo deve essere in grado di soddisfare i requisiti di base del sovrametallo minimo del processo precedente. Il sovrametallo minimo di lavorazione del foro interno di un pezzo è composto dal pezzo il cui foro interno deve essere lavorato. Se l'asse del foro devia dall'asse di riferimento e si verifica un errore di posizione n durante il processo precedente, e il foro interno presenta un errore cilindrico p (come conicità, ellisse, ecc.) e un errore di rugosità superficiale h, allora, al fine di eliminare la tolleranza geometrica prima dell'alesatura, il sovrametallo minimo di lavorazione unilaterale del processo di alesatura deve includere i valori degli errori e dei difetti sopra indicati. Considerando che il pezzo in lavorazione presenta inevitabilmente errori di installazione durante la foratura in questo processo, ovvero l'errore e tra l'asse del foro originale e l'asse di rotazione del pezzo in lavorazione dopo l'installazione, nonché la tolleranza dimensionale T durante la foratura in questo processo, la tolleranza di lavorazione minima z di questo processo può essere espressa dalla seguente formula: z ≥ T/2 + h + p + n + e (tolleranza su un solo lato)

Per parti e processi diversi, anche i valori e le manifestazioni degli errori sopra descritti sono diversi. Per determinare la sovrametallizzazione di processo, è necessario applicare trattamenti diversi. Ad esempio, gli alberi sottili sono soggetti a flessione e deformazione e l'errore di linea retta della generatrice ha superato l'intervallo di tolleranza del diametro, pertanto la sovrametallizzazione di processo deve essere opportunamente aumentata; per i processi che utilizzano utensili come frese flottanti per posizionare la superficie di lavorazione stessa, l'influenza dell'errore di installazione e può essere ignorata e la sovrametallizzazione di processo può essere ridotta di conseguenza; per alcuni processi di finitura, utilizzati principalmente per ridurre la rugosità superficiale, l'entità della sovrametallizzazione di processo è correlata esclusivamente alla rugosità superficiale h.

3. Scelta ragionevole della tolleranza di lavorazione

La scelta del sovrametallo di lavorazione per i componenti è strettamente correlata al materiale, alle dimensioni, al livello di precisione e al metodo di lavorazione utilizzato, e deve essere determinata in base alla situazione specifica. Nel determinare il sovrametallo di lavorazione per i componenti, è necessario seguire i seguenti principi:

(1) La tolleranza minima di lavorazione dovrebbe essere utilizzata per ridurre il tempo di lavorazione e ridurre il costo di lavorazione delle parti.

(2) È necessario lasciare un sovrametallo di lavorazione sufficiente, soprattutto per l'ultima lavorazione. Il sovrametallo di lavorazione deve essere in grado di garantire la precisione e la rugosità superficiale specificate a disegno.

(3) Nel determinare la tolleranza di lavorazione, si deve tenere conto della deformazione causata dal trattamento termico delle parti, altrimenti potrebbero essere prodotti degli scarti.

(4) Nel determinare la tolleranza di lavorazione, si deve tenere conto del metodo e dell'attrezzatura di lavorazione, nonché della deformazione che può verificarsi durante il processo di lavorazione.

(5) Nel determinare il sovrametallo di lavorazione, è necessario tenere conto delle dimensioni del pezzo da lavorare. Maggiore è il pezzo, maggiore è il sovrametallo di lavorazione. Infatti, all'aumentare delle dimensioni del pezzo, aumenta anche la possibilità di deformazione causata da forze di taglio, sollecitazioni interne, ecc.