L’impact des surépaisseurs d’usinage sur la précision d’usinage !
Avec l'amélioration continue des exigences de qualité pour les produits usinés, les gens ont investi beaucoup de temps et d'énergie dans l'exploration de méthodes et de mesures visant à améliorer la qualité des produits. Cependant, ils ont ignoré l'impact des surépaisseurs d'usinage sur la qualité du produit dans le processus d'usinage, estimant que seules les surépaisseurs pendant le processus d'usinage n'auront pas d'impact significatif sur la qualité du produit. Dans le processus d'usinage proprement dit des produits mécaniques, on constate que la taille de la surépaisseur d'usinage des pièces affecte directement la qualité des produits.
Si la surépaisseur d'usinage est trop petite, il est difficile d'éliminer les erreurs résiduelles de forme et de position ainsi que les défauts de surface lors du processus d'usinage précédent ; Cependant, une surépaisseur d'usinage excessive augmente non seulement la charge de travail du traitement mécanique, mais augmente également la consommation de matériaux, d'outils et d'énergie. Plus sérieusement, la chaleur générée par la suppression d'une grande quantité de surépaisseur d'usinage pendant le processus d'usinage peut provoquer une déformation des pièces, augmenter la difficulté d'usinage des pièces et affecter la qualité du produit. Il est donc nécessaire de contrôler strictement la surépaisseur d’usinage des pièces.
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Le concept de surépaisseur d'usinage
La surépaisseur d'usinage fait référence à l'épaisseur de la couche métallique coupée de la surface d'usinage pendant le processus d'usinage. La surépaisseur d'usinage peut être divisée en surépaisseur d'usinage de processus et en surépaisseur d'usinage totale. La surépaisseur d'usinage de processus fait référence à l'épaisseur de la couche métallique découpée sur une surface au cours d'un seul processus, qui dépend de la différence de dimensions entre les processus adjacents. La surépaisseur totale d'usinage fait référence à l'épaisseur totale de la couche métallique retirée d'une certaine surface pendant tout le processus d'usinage d'une pièce depuis une ébauche jusqu'à un produit fini, qui est la différence entre la taille de la même ébauche de surface et la taille de la partie. La surépaisseur totale d'usinage est égale à la somme des surépaisseurs d'usinage pour chaque processus.
En raison des erreurs inévitables dans la fabrication des matières premières et des diverses dimensions du processus, la surépaisseur totale d'usinage et la surépaisseur d'usinage de processus sont des valeurs variables, ce qui entraîne des surépaisseurs d'usinage minimales et maximales. La surépaisseur d'usinage et la tolérance sont illustrées dans la figure 1. Dans la figure, la surépaisseur d'usinage minimale est la différence entre la taille minimale du processus précédent et la taille maximale du processus actuel ; La surépaisseur d'usinage maximale fait référence à la différence entre la taille maximale du processus précédent et la taille minimale du processus actuel. La plage de variation de la surépaisseur d'usinage d'un procédé (la différence entre les surépaisseurs d'usinage maximale et minimale) est égale à la somme des tolérances dimensionnelles du procédé précédent et du procédé en cours. La zone de tolérance pour les dimensions de processus est généralement spécifiée dans la direction de l'entrée de la pièce dans le corps. Pour les pièces d'arbre, la taille de base est la taille maximale du processus, tandis que pour les trous, il s'agit de la taille minimale du processus.
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Analyse de l'influence de la surépaisseur d'usinage sur la précision d'usinage
2.1 L'impact d'une surépaisseur d'usinage excessive sur la précision de l'usinage
Pendant le processus d'usinage, les pièces génèrent inévitablement de la chaleur de coupe, dont une partie est emportée par les copeaux de fer et le fluide de coupe, une partie est transmise à l'outil et une partie est transmise à la pièce, provoquant une augmentation de la température des pièces. La température est étroitement liée à la taille de la surépaisseur d'usinage. Avec une surépaisseur d'usinage importante, le temps d'usinage grossier deviendra inévitablement plus long et la quantité de coupe sera également augmentée de manière appropriée, ce qui entraînera une augmentation continue de la chaleur de coupe et une augmentation continue de la température de la pièce. Le plus grand dommage causé par une augmentation de la température des pièces est la déformation des pièces, en particulier pour les matériaux sensibles aux changements de température (comme l'acier inoxydable), qui ont un impact plus important. De plus, cette déformation thermique se propage tout au long du processus de traitement, augmentant la difficulté du traitement et affectant la qualité du produit.
Par exemple, lors du traitement de pièces d'arbre minces telles que des tiges de vis, en raison de l'utilisation d'une méthode d'usinage à un clip, à un sommet, le degré de liberté dans le sens de la longueur est limité. Si la température de la pièce est trop élevée, une dilatation thermique se produira. Lorsque l'extension dans le sens de la longueur est obstruée, la pièce subit inévitablement une déformation en flexion due à la contrainte, ce qui pose de gros problèmes lors du traitement ultérieur. Le diagramme de déformation en flexion de la pièce après chauffage est illustré à la figure 2. Si le traitement se poursuit à ce stade, la partie saillante sera traitée jusqu'au produit fini. Après refroidissement à température ambiante, la pièce subira une déformation inverse sous contrainte, provoquant des erreurs de position et affectant la qualité. Le diagramme de déformation en flexion de la pièce après température ambiante est illustré à la figure 3. Une fois la direction du diamètre élargie, la partie agrandie sera coupée et une fois la pièce refroidie, il y aura des erreurs de cylindricité et de dimensions. Lors de la rectification de vis de précision, la déformation thermique de la pièce peut également provoquer des erreurs de pas.
2.2 L'impact d'une petite surépaisseur d'usinage sur la précision de l'usinage
La surépaisseur d'usinage des pièces ne peut être ni trop grande ni trop petite. Si la surépaisseur d'usinage est trop petite, elle ne peut pas éliminer les tolérances géométriques résiduelles et les défauts de surface du processus précédent, affectant ainsi la qualité du produit. Afin de garantir la qualité d'usinage des pièces, la surépaisseur minimale d'usinage laissée pour chaque processus doit répondre aux exigences de base de la surépaisseur minimale d'usinage du processus précédent. Le diagramme schématique des facteurs qui constituent la surépaisseur d'usinage minimale pour le trou intérieur d'une certaine pièce est présenté sur la figure 4. La figure 4a) montre la pièce à usiner avec un trou intérieur. Si l'axe O1-O1 du trou s'écarte de l'axe de référence OO lors du processus précédent, et qu'il y a une erreur de position n, et qu'il y a une erreur de cylindricité p (telle que conicité, ellipse, etc.) et erreur de rugosité de surface h (comme le montre la figure 4b) dans le trou intérieur, puis afin d'éliminer la tolérance de position avant l'alésage, la surépaisseur d'usinage minimale sur un côté de la séquence d'alésage doit inclure les valeurs des erreurs et défauts ci-dessus. Considérant l'erreur d'installation inévitable de la pièce pendant le processus d'alésage, c'est-à-dire l'erreur e entre l'axe du trou d'origine OO et l'axe de rotation O ′ - O ′ après l'installation de la pièce (comme le montre la figure 4c), ainsi que la tolérance dimensionnelle T lors du processus de perçage, la surépaisseur minimale d'usinage z de ce processus peut être exprimée comme suit :
Z Supérieur ou égal à T/2+h+p+n+e (allocation sur un seul côté)
Figure 4 Diagramme des facteurs de composition de la surépaisseur minimale d'usinage
Les valeurs et manifestations des erreurs ci-dessus varient selon les pièces et les processus. Lors de la détermination de l’allocation de traitement d’un processus, celui-ci doit être traité différemment. Par exemple, les arbres minces sont sujets à la flexion et à la déformation, et l'erreur de ligne droite du jeu de barres a dépassé la plage de tolérance des dimensions du diamètre. La surépaisseur d'usinage du processus doit être agrandie de manière appropriée ; Pour les processus qui utilisent des fraises flottantes et d'autres outils pour localiser la surface d'usinage elle-même, l'influence de l'erreur d'installation e peut être ignorée et la surépaisseur d'usinage du processus peut être réduite en conséquence ; Pour certains processus d'usinage de précision principalement utilisés pour réduire la rugosité de surface, la taille de la surépaisseur d'usinage dans le processus est uniquement liée à la rugosité de surface h.
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Sélection raisonnable des surépaisseurs d'usinage
3.1 Principes des surépaisseurs d'usinage des pièces
La sélection de la surépaisseur d'usinage des pièces est étroitement liée au matériau, à la taille, au niveau de précision et à la méthode d'usinage utilisée dans les pièces, et dépend de la situation spécifique. Lors de la détermination de la surépaisseur d'usinage des pièces, les principes suivants doivent être respectés :
(1) La surépaisseur d'usinage minimale doit être utilisée pour raccourcir le temps d'usinage et réduire le coût d'usinage des pièces.
(2) Une surépaisseur d'usinage suffisante doit être laissée, en particulier pour le processus final. La surépaisseur d'usinage doit garantir la précision et la rugosité de surface spécifiées sur le dessin.
(3) Lors de la détermination de la surépaisseur d'usinage, il convient de prendre en compte la déformation provoquée par le traitement thermique des pièces, sinon cela pourrait entraîner des rebuts.
(4) Lors de la détermination de la surépaisseur d'usinage, il convient de tenir compte de la méthode et de l'équipement d'usinage, ainsi que de la déformation possible pouvant survenir pendant le processus d'usinage.
(5) Lors de la détermination de la surépaisseur d'usinage, il convient de tenir compte de la taille des pièces usinées. Plus la pièce est grande, plus la surépaisseur d'usinage est importante. À mesure que la taille des pièces augmente, la possibilité de déformation causée par les forces de coupe, les contraintes internes, etc. augmente également.
3.2 Méthode de détermination des surépaisseurs d'usinage
3.2.1 Méthode d'estimation empirique
La méthode d'estimation empirique est couramment utilisée dans la pratique de production pour déterminer la surépaisseur d'usinage sur la base de l'expérience de conception du personnel de traitement ou d'une comparaison avec des pièces similaires. Par exemple, la surépaisseur d'usinage pour la mèche de gouvernail, les axes de gouvernail, l'arbre intermédiaire et l'arbre arrière des navires en construction est déterminée sur la base d'années d'expérience en conception du personnel de traitement. Compte tenu de l'importance de la pièce et de l'influence de facteurs tels qu'un grand volume et une contrainte élevée sur l'ébauche de forgeage, une surépaisseur d'usinage de semi-précision de 6 mm est laissée après un tournage grossier du cercle extérieur, une surépaisseur d'usinage de précision de 3 mm est laissée après semi-précision. tournage de précision, et une surépaisseur de meulage de 1 mm est laissée après un tournage de précision. Afin d'éviter la génération de déchets due à une allocation de traitement insuffisante, la méthode d'estimation empirique estime généralement une allocation de traitement plus importante. Cette méthode est couramment utilisée pour la production de pièces uniques en petits lots.
3.2.2 Méthode de correction de la recherche dans les tables
La méthode de correction de table de recherche est une méthode de détermination des surépaisseurs d'usinage basée sur les données accumulées à partir des pratiques de production et de la recherche expérimentale, qui sont compilées dans un tableau et révisées en combinaison avec les conditions d'usinage réelles. Cette méthode est largement utilisée. Les surépaisseurs d'usinage pour le tournage de précision et la rectification des cercles extérieurs après tournage grossier des pièces de roulement sont indiquées respectivement dans le Tableau 1 et le Tableau 2.
3.2.3 Méthode d'analyse et de calcul
La méthode de calcul analytique est une méthode permettant de déterminer la surépaisseur d'usinage en analysant et en calculant de manière exhaustive divers facteurs qui affectent la surépaisseur d'usinage sur la base de données expérimentales et de formules de calcul. L'allocation de traitement déterminée par cette méthode est à la fois précise et économiquement raisonnable, mais elle nécessite l'accumulation d'informations complètes, ce qui n'est pas aussi simple et intuitif que les deux méthodes ci-dessus. Cette méthode est donc actuellement moins appliquée.
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épilogue
Dans la production réelle, du fait que la méthode de production de nombreuses ébauches de pièces est temporairement déterminée, par exemple, le manchon en acier inoxydable coulé par coulée centrifuge est remplacé par une bobine de tôle d'acier et soudé ; Le couvercle d'extrémité du refroidisseur, la base du moteur et les pièces de sablage de la boîte de vitesses sont remplacés par des pièces soudées. Il existe de nombreux facteurs incertains dans le processus de production de ces pièces et leurs erreurs de forme sont difficiles à prévoir. Par conséquent, les trois méthodes présentées dans cet article pour déterminer la surépaisseur d’usinage de ces pièces ne sont pas applicables et ne peuvent être maîtrisées de manière flexible que dans le processus de production réel.
Tableau 1 : surépaisseur d'usinage du cercle extérieur des pièces d'arbre après ébauche et tournage de précision, mm
Tableau 2 Surépaisseur d'usinage pour le meulage des cercles extérieurs des pièces d'axe mm
