Koneistustarkkuus viittaa osien todellisten geometristen parametrien (koko, muoto ja sijainti) koneistuksen jälkeen ja ihanteellisten geometristen parametrien välillä. Mekaanisessa koneistuksessa virheet ovat väistämättömiä, mutta virheiden on oltava sallitulla alueella. Virheanalyysin avulla voidaan hallita sen muutosten peruslait, jolloin voidaan ryhtyä vastaaviin toimenpiteisiin koneistusvirheiden vähentämiseksi ja koneistustarkkuuden parantamiseksi.
1. Tärkeimmät virheiden syyt mekaanisessa koneistuksessa
1. Karan pyörimisvirhe. Karan pyörimisvirhe tarkoittaa karan todellisen pyörimisakselin muutosta kullakin hetkellä suhteessa sen keskimääräiseen pyörimisakseliin. Karan säteittäisen pyörimisvirheen pääasialliset syyt ovat: karatapin useiden osien koaksiaalisuusvirhe, itse laakerin erilaiset virheet, laakereiden välinen koaksiaalisuusvirhe, karan taipuma jne.
2. Ohjainkiskovirhe. Ohjainkisko on vertailukohta työstökoneen kunkin osan suhteellisessa asemassa työstökoneessa, ja se on myös työstökoneen liikkeen vertailukohta. Myös ohjauskiskon epätasainen kuluminen ja asennuslaatu ovat tärkeitä ohjauskiskovirheitä aiheuttavia tekijöitä.
3. Voimansiirtoketjun virhe. Siirtoketjun siirtovirhe viittaa lähetyselementtien välisen suhteellisen liikkeen virheeseen sisäisesti kytketyn siirtoketjun ensimmäisessä ja viimeisessä päässä. Vaihteistovirhe johtuu voimansiirtoketjun kunkin komponentin valmistus- ja kokoonpanovirheistä sekä käytön aikaisesta kulumisesta.
4. Työkalun geometrinen virhe. Kaikki työkalut kuluvat väistämättä leikkausprosessin aikana, mikä aiheuttaa muutoksia työkappaleen kokoon ja muotoon.
5. Paikannusvirhe. Yksi on peruspistevirhe. Datumia, jota käytetään tietyn pinnan koon ja sijainnin määrittämiseen osapiirustuksessa, kutsutaan suunnittelun peruspisteeksi. Prosessipiirroksen käsittelyn jälkeen käsitellyn pinnan koon ja sijainnin määrittämiseen käytettyä peruspistettä kutsutaan prosessin peruspisteeksi. Työstössä työstökoneella työstettävässä työkappaleessa on valittava useita geometrisia elementtejä paikoituspisteeksi työstön aikana. Jos valittu paikannuspiste ei ole sama kuin suunnittelun peruspiste, tapahtuu peruspisteen kohdistusvirhe. Toinen on paikannusparin epätarkka valmistusvirhe.
6. Virheet, jotka johtuvat prosessijärjestelmän muodonmuutoksesta voiman vaikutuksesta. Yksi on työkappaleen jäykkyys. Jos työkappaleen jäykkyys prosessijärjestelmässä on suhteellisen alhainen verrattuna työstökoneeseen, työkaluun ja kiinnittimeen, työkappaleen muodonmuutos, joka johtuu riittämättömästä jäykkyydestä leikkausvoiman vaikutuksesta, vaikuttaa enemmän käsittelyn tarkkuuteen. Toinen on työkalun jäykkyys. Ulkoisen lieriömäisen sorvaustyökalun jäykkyys työstöpinnan normaalisuunnassa on erittäin suuri, ja sen muodonmuutos voidaan jättää huomiotta. Kun porataan halkaisijaltaan pienempiä sisäreikää, työkalupalkin jäykkyys on erittäin huono ja työkalupalkin muodonmuutos rasituksen alaisena vaikuttaa suuresti reiän työstötarkkuuteen. Kolmas on työstökoneiden osien jäykkyys. Työstökoneiden komponentit koostuvat monista osista. Työstökonekomponenttien jäykkyydelle ei toistaiseksi ole olemassa sopivaa yksinkertaista laskentamenetelmää. Tällä hetkellä työstökoneiden osien jäykkyys määritetään pääasiassa kokeellisesti.
7. Prosessijärjestelmän termisen muodonmuutoksen aiheuttamat virheet. Prosessijärjestelmän termisellä muodonmuutoksella on suhteellisen suuri vaikutus koneistuksen tarkkuuteen, erityisesti tarkkuuskoneistuksessa ja suuressa -mittakaavassa. Terminen muodonmuutoksen aiheuttama koneistusvirhe voi joskus olla jopa 50 % työkappaleen kokonaisvirheestä.
8. Säätövirhe. Jokaisessa mekaanisen työstön prosessissa prosessijärjestelmää on aina säädettävä tavalla tai toisella. Koska säätö ei voi olla täysin tarkka, syntyy säätövirheitä. Prosessijärjestelmässä työkappaleen ja työkalun suhteellinen asennon tarkkuus työstökoneessa taataan säätämällä työstökonetta, työkalua, kiinnitystä tai työkappaletta. Kun työstökoneiden, työkalujen, kiinnikkeiden ja työkappaleaihioiden alkuperäinen tarkkuus täyttää prosessin vaatimukset ottamatta huomioon dynaamisia tekijöitä, on säätövirheiden vaikutus ratkaiseva työstötarkkuuteen.
9. Mittausvirhe. Mittattaessa osia käsittelyn aikana tai sen jälkeen mittaustarkkuuteen vaikuttavat suoraan mittausmenetelmä, mittaustyökalun tarkkuus, työkappale sekä subjektiiviset ja objektiiviset tekijät.
2. Prosessitoimenpiteet käsittelyn tarkkuuden parantamiseksi
Menetelmät käsittelyn tarkkuuden varmistamiseksi ja parantamiseksi voidaan tiivistää karkeasti seuraavasti:
1. Vähennä alkuperäisiä virheitä
Osatyöstössä käytettävien työstökoneiden geometrisen tarkkuuden parantaminen, kiinnikkeiden tarkkuuden parantaminen, itse mittaustyökalut ja työkalut, voiman hallinta, lämpömuodonmuutos, työkalun kuluminen, sisäisen jännityksen aiheuttama muodonmuutos ja prosessijärjestelmän mittausvirheet vähentävät suoraan alkuperäisiä virheitä. Koneistustarkkuuden parantamiseksi on tarpeen analysoida erilaisia alkuperäisiä koneistusvirheitä aiheuttavia virheitä ja toteuttaa erilaisia toimenpiteitä tärkeimpien koneistusvirheitä aiheuttavien alkuperäisten virheiden ratkaisemiseksi eri tilanteiden mukaan. Tarkkuusosien työstyksessä käytettävien tarkkuustyöstökoneiden geometrista tarkkuutta, jäykkyyttä ja koneistuksen lämpömuodonmuutoksen hallintaa tulisi parantaa mahdollisimman paljon; muovauspintaisten osien työstössä on lähinnä se, kuinka vähentää muotoilutyökalun muotovirhettä ja työkalun asennusvirhettä. Tämä menetelmä on tuotannossa laajalti käytetty perusmenetelmä. Se yrittää poistaa tai vähentää näitä tekijöitä saatuaan selville tärkeimmät koneistusvirheitä aiheuttavat tekijät. Esimerkiksi hoikkien akseleiden sorvauksessa käytetään nyt suuren-leikkauksen käänteissorvausmenetelmää, joka periaatteessa eliminoi aksiaalisen leikkausvoiman aiheuttaman taivutusmuodonmuutoksen. Jos sitä täydennetään jousikärjellä, lämpömuodonmuutosten aiheuttaman lämpövenymän vaikutus voidaan edelleen eliminoida.
2. Alkuperäisen virheen kompensointi Virheen kompensointimenetelmänä on luoda keinotekoisesti uusi virhe korvaamaan alkuperäinen virhe alkuperäisessä prosessijärjestelmässä. Kun alkuperäinen virhe on negatiivinen, keinotekoinen virhe saa positiivisen arvon, muussa tapauksessa se ottaa negatiivisen arvon ja yrittää saada nämä kaksi yhtä suureksi; tai käytä yhtä alkuperäistä virhettä toisen alkuperäisen virheen korvaamiseen ja yritä myös tehdä näistä kahdesta yhtä suureksi ja vastakkaiseksi suunnaksi, jotta saavutetaan tarkoitus vähentää koneistusvirheitä ja parantaa koneistustarkkuutta.
3. Alkuperäisten virheiden siirtäminen Virheensiirtomenetelmä on olennaisesti prosessijärjestelmän geometristen virheiden, voimamuodonmuutosten ja lämpömuodonmuutosten siirtäminen. Virheensiirtomenetelmistä on monia esimerkkejä. Esimerkiksi kun työstökoneen tarkkuus ei täytä kappaleen käsittelyn vaatimuksia, ei useinkaan pyritä parantamaan työstökoneen tarkkuutta sokeasti, vaan etsimään keinoja luoda prosessista tai kiinnikkeestä olosuhteet työstökoneen geometrisen virheen siirtämiseksi työstötarkkuuteen vaikuttamattomalle puolelle. Esimerkiksi karan kartioreiän hiontaa sen koaksiaalisuuden varmistamiseksi tapin kanssa ei taata työstökoneen karan pyörimistarkkuus, vaan kiinnitys. Kun työstökoneen kara ja työkappale on yhdistetty kelluvalla liitoksella, siirtyy koneen karan alkuperäinen virhe.
4. Alkuperäisen virheen keskiarvo Käsittelyn aikana aihion olemassaolosta tai edellisestä prosessivirheestä johtuen usein tämän prosessin prosessointivirhe johtuu tai työkappaleen materiaaliominaisuuksien muutoksesta tai edellisen prosessin prosessimuutoksesta (esim. alkuperäinen leikkausprosessi peruuntuu aihion jalostuksen jälkeen), alkuperäinen virhe muuttuu suuresti. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on parasta käyttää menetelmää keskimääräisen virheen säätämiseksi ryhmissä. Tämän menetelmän ydin on jakaa alkuperäinen virhe n ryhmään sen koon mukaan, ja kunkin aihioryhmän virhealue pienennetään 1/n:iin alkuperäisestä ja säädä sitten käsittely kunkin ryhmän mukaan.
5. Homogenisoi alkuperäinen virhe. Akseleissa ja reikissä, jotka vaativat suurta täsmäystarkkuutta, käytetään usein hiontatekniikkaa. Hiomatyökalu itsessään ei vaadi suurta tarkkuutta, mutta se voi suorittaa työkappaleeseen mikro-leikkauksen suhteellisen liikkeen aikana työkappaleen kanssa, ja korkeat kohdat hiotaan vähitellen pois (työkappale hioo tietysti myös muotin), ja lopulta työkappale saavuttaa erittäin suuren tarkkuuden. Tämä pintojen välinen kitka- ja kulumisprosessi on prosessi, jossa jatkuvasti vähennetään virheitä, mikä on virhekeskiarvomenetelmä. Sen ydin on verrata toisiinsa läheisesti liittyviä pintoja, tarkistaa toisiaan löytääkseen eroja vertailusta ja tehdä sitten keskinäisiä korjauksia tai käyttää toisiaan vertailukäsittelynä, jotta työkappaleen käsiteltyjen pintojen virheet vähenevät ja keskiarvoistetaan jatkuvasti. Tuotannossa monet tarkkuusreferenssiosat (kuten tasaiset levyt, viivat jne.) käsitellään virhekeskiarvomenetelmällä.
6. In-in situ -käsittelymenetelmä Käsittelyssä ja kokoonpanossa jotkin tarkkuusongelmat liittyvät osien tai komponenttien väliseen suhteeseen, mikä on melko monimutkaista. Jos itse osien ja komponenttien tarkkuutta parannetaan sokeasti, se ei ole joskus vain vaikeaa, vaan jopa mahdotonta. Jos otetaan käyttöön in-in situ -käsittelymenetelmä (tunnetaan myös nimellä itse-prosessointi- ja korjausmenetelmä), voi olla erittäin kätevää ratkaista näennäisesti erittäin vaikeat tarkkuusongelmat. Paikalla tapahtuvaa koneistusta käytetään usein mekaanisessa osien käsittelyssä tehokkaana keinona varmistaa osien käsittelyn tarkkuus.
