ロボットにとって精度とは切っても切り離せない日々の加工ですが、加工精度について本当に理解していますか？ 今回は加工精度について編集者が詳しく解説します！
加工精度とは、加工された部品表面の実際のサイズ、形状、位置の 3 つの幾何学的パラメータが、図面で要求される理想的な幾何学的パラメータにどの程度適合しているかを表します。 サイズに関する理想的な幾何学的パラメータは平均サイズです。 表面の形状に関して言えば、それらは絶対的な円、円柱、平面、円錐、直線などです。 表面間の相互位置に関しては、絶対平行度、垂直度、同軸度、対称度などです。部品の実際の幾何学的パラメータと理想的な幾何学的パラメータの間の偏差は、加工誤差と呼ばれます。
加工精度入門
加工精度は主に製品の製造に使用され、加工精度と加工誤差はいずれも加工面の幾何学的パラメータを評価する用語です。 加工精度は公差等級によって測定され、等級の値が小さいほど精度が高くなります。 加工誤差は数値で表され、数値が大きいほど誤差が大きくなります。 加工精度が高ければ加工誤差は小さく、その逆も同様です。
IT01、IT0、IT1、IT2、IT3からIT18までの2つの0公差グレードがあります。 このうち、IT01 は部品の加工精度が最も高く、IT18 は部品の加工精度が最も低いことを示します。 一般的に、IT7 と IT8 は中程度の処理精度を持っています。 レベル。
どのような処理方法によっても取得される実際のパラメータは、完全に正確であるわけではありません。 部品の機能上、加工誤差が部品図で要求される許容範囲内であれば加工精度は保証されると考えられます。
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精度と精度の違い:
1. 精度
得られた測定結果と真の値との近さの度合いを指します。 測定精度が高いということは、系統誤差が小さいことを意味します。 このとき、測定データの平均値は真の値からの乖離は少ないものの、データが分散しており、偶発的な誤差の大きさは明らかではない。
2. 精度
同じ予備サンプルを使用して繰り返し測定した結果の再現性と一貫性を指します。 高精度にすることは可能ですが、その精度は正確ではありません。 例えば、長さ1mmで測定した3つの結果は、それぞれ1.051mm、1.053、1.052となります。 精度は高いですが、正確ではありません。
精度は測定結果の正確さを意味し、精度は測定結果の再現性と再現性を意味し、精度は精度の前提条件です。
関連情報
1. 寸法精度
加工部品の実際のサイズと部品サイズの公差範囲の中心との適合度を指します。
2. 形状精度
加工部品表面の実際の幾何形状と理想の幾何形状との適合度を指します。
3. 位置精度
加工部品の該当面間の実際の位置精度の差を指します。
4. 相互関係
通常、機械部品を設計し、部品の加工精度を指定する際には、形状誤差が位置公差内に収まるように注意を払い、位置誤差が寸法公差よりも小さくなるようにする必要があります。 つまり、精密部品や部品の重要な面では、形状精度の要求が位置精度の要求よりも高く、位置精度の要求が寸法精度の要求よりも高くなければなりません。
加工精度を向上させる方法
1. プロセスシステムの調整
試し切り調整
試し切り→寸法測定→工具の切り込み量調整→切り込み→再度切り込み…を繰り返し、必要なサイズになるまでカットします。 この方法は生産効率が低く、主に単品・小ロット生産に使用されます。
調整方法
工作機械、治具、ワーク、工具の相対位置を事前に調整することで、必要なサイズを求めます。 生産性が高く、主に大量生産に用いられる方法です。
2. 機械誤差の低減
１）主軸部品の製造精度の向上
ベアリングの回転精度を改善する必要があります。
① 高精度の転がり軸受を使用します。
②高精度マルチオイルウェッジ動圧軸受を採用。
③高精度静圧軸受の採用
ベアリングとの取り付け精度を改善する必要があります。
① ボックスサポート穴とスピンドルジャーナルの加工精度を向上させます。
②軸受に合わせた面の加工精度を向上させる。
③該当部品のラジアル振れ範囲を測定・調整し、誤差を補正または相殺します。
2) 転がり軸受に適切な予圧を加えます
①ギャップを解消できる。
②ベアリングの剛性を高める。
③転動体誤差の均一化。
3) 主軸の回転精度がワークに反映されないようにしてください。
3. 伝送チェーンの伝送エラーを低減します。
１）伝動部品点数が少なく、伝動チェーンが短く、伝動精度が高い。
2) 減速伝送の使用 (i<1) is an important principle to ensure transmission accuracy, and the closer to the end of the transmission pair, the smaller the transmission ratio should be;
3) エンドピースの精度は他の伝達部品よりも高い必要があります。
4. 工具の摩耗を軽減する
工具の寸法摩耗は鋭利な摩耗段階に達する前に再研磨する必要があります
5. プロセスシステムの応力と変形を軽減する
主に:
(1) システムの剛性、特にプロセス システムの弱いリンクの剛性を改善します。
(2) 負荷とその変動を小さくする。
システムの剛性を高める:
(1) 合理的な構造設計
1) 接続面の数を最小限に抑えます。
2) 局所的な低剛性リンクの発生を防止します。
3) 基礎および支柱の構造および断面形状は合理的に選択する必要があります。
(2) 接続面の接触剛性の向上
1) 工作機械部品の部品間の接合面の品質を向上させる。
2) 工作機械のコンポーネントを事前にロードします。
3) ワーク位置決め基準面の精度向上と表面粗さ値の低減。
(3) 合理的なクランプおよび位置決め方法を採用する
負荷の軽減とその変動:
(1) 切削抵抗を低減するために、工具の幾何学的パラメータと切削量を合理的に選択します。
(2) ブランクをグループ化し、調整時にブランクの加工代が均一になるようにしてください。
6. プロセスシステムの熱変形を低減
(1) 熱源の加熱を低減し、熱源を隔離する
1) 切削量を少なくしてください。
2) 部品の精度が要求される場合は、荒加工工程と仕上げ加工工程を分けてください。
3) 工作機械の熱変形を抑えるため、工作機械から熱源をできるだけ離してください。
4) 主軸軸受、ねじナット対、高速移動ガイドレール対等の切り離せない熱源については、構造面や潤滑面から摩擦特性を改善し、発熱を低減するか断熱材を使用する。
5) 強制空冷、水冷等の放熱対策を行ってください。
(2) 平衡温度場
(3) 合理的な工作機械部品構造と組立ベンチマークを採用する
1) 熱対称構造の採用。ギアボックス内にシャフト、ベアリング、トランスミッションギアなどが対称に配置されているため、ボックス壁の温度上昇が均一になり、ボックスの変形が軽減されます。
2) 工作機械部品の組立基準を合理的に選択してください。
(4) 熱伝達の平衡に達するまで加速します。
(5) 周囲温度を管理してください。
7. 残留応力の低減
(1) 熱処理工程を増やして内部応力を除去します。
(2) プロセスを合理的に調整します。
加工精度に影響を与える要因
1. 処理原理の誤り
加工原理誤差とは、近似的なブレード形状や近似的な伝達関係を使用して加工することによって生じる誤差を指します。 加工原理の誤差は主にねじや歯車、複雑な曲面の加工に現れます。
例えば、インボリュート歯車の加工に使用される歯車ホブは、ホブの製造を容易にするために、インボリュート基本ウォームの代わりにアルキメデス基本ウォームや通常のストレートプロファイル基本ウォームを使用するため、歯車のインボリュート歯形に誤差が生じる可能性がある。 別の例は、モジュラス ウォームを回転させる場合です。これは、ウォームのピッチがウォーム ホイールのピッチ (つまり mπ) に等しいためです。ここで、m はモジュラス、π は無理数ですが、交換用の歯の数は旋盤の歯車には限界があるため、交換用の歯車を選択してください。 π が小数点の近似値 (π=3.1415) としてしか計算できない場合、ワークの成形運動 (スパイラル運動) に対する工具の不正確さの原因となります。 、ピッチエラーが発生します。
加工においては、生産性や経済性の向上を図るため、理論誤差が加工精度の要求を満たすことを前提とした近似加工が一般的に行われます（<=10%-15% dimensional tolerance).
2. 調整誤差
工作機械の調整誤差とは、調整が正確でないことにより生じる誤差のことを指します。
3. 工作機械のエラー
工作機械の誤差とは、工作機械の製造誤差、設置誤差、磨耗などを指します。 主に工作機械のガイドレールの案内誤差、工作機械の主軸の回転誤差、工作機械の伝動チェーンの伝達誤差などが含まれます。
(1) 工作機械のガイドレールの案内誤差
１）ガイドレールの案内精度・・・ガイドレール対の可動部の実際の移動方向と理想的な移動方向との一致度。 主に以下が含まれます：
①ガイドレールの水平面内の真直度Δyと垂直面内の真直度Δz（曲がり）。
②前後ガイドレールの平行度（歪み）。
③ 主軸の回転軸に対するガイドレールの水平面内および鉛直面内での平行度誤差または直角度誤差。
2) ガイドレールの案内精度が切削加工に及ぼす影響は、主にガイドレールの誤差によって生じる誤差敏感方向の工具とワーク間の相対変位を考慮します。 旋削加工中、誤差を認識しやすい方向は水平方向であり、垂直方向によって生じるガイド誤差によって生じる加工誤差は無視できます。 ボーリング中、誤差に敏感な方向は工具の回転に応じて変化します。 プレーニング中、誤差の影響を受けやすい方向は垂直方向であり、ベッド ガイド レールの垂直面の真直度により、加工面の真直度と平面度に誤差が生じます。
(2) 工作機械主軸の回転誤差
工作機械主軸の回転誤差とは、理想的な回転軸から実際の回転軸がずれることを指します。 主に主軸端面の円振れ、主軸のラジアル円振れ、主軸幾何軸の傾斜角振れが含まれます。
1）主軸端面の振れが加工精度に及ぼす影響：
①円筒面の加工には影響なし。
② 端面を旋削加工・中ぐり加工する場合、端面と円筒面の軸との直角度や端面の平面度に誤差が生じます。
③ねじ加工時にはピッチ周期誤差が生じます。
2) 主軸のラジアル振れが加工精度に及ぼす影響:
①ラジアル回転誤差が実軸のy軸座標方向の単調和直線運動で現れる場合、中ぐり盤で開けられた穴は楕円穴であり、真円度誤差はラジアル円振れの振幅となります。 一方、旋盤で開けられた穴は効果がありません。
②主軸の幾何軸が偏心運動すれば、旋削加工、中ぐり加工を問わず、工具先端から平均軸までの距離を半径とする円が得られます。
3) 加工精度に対する主軸幾何軸の傾斜角度の振れの影響:
① 平均軸に対して空間内で一定の円錐角をなす幾何軸の円錐軌道は、各断面から見ると平均軸を中心とした幾何軸の偏心運動に相当し、偏心値は異なる軸方向の視点。
② 幾何学的な軸はある平面内で揺れますが、これは各断面から見ると実際の軸の平面内での単調和直線運動に相当し、軸方向から見ると場所によって跳躍振幅が異なります。
③実際には、主軸の幾何学軸の傾きの振れは上記２つを重ね合わせたものです。
(3) 工作機械伝動チェーンの伝達誤差
工作機械の伝動チェーンの伝動誤差とは、伝動チェーンの始端と終端の伝動要素間の相対運動誤差を指します。
1) 治具の製造誤差と磨耗
フィクスチャのエラーとは主に次のことを指します。
①位置決め部品、ツールガイド部品、割出機構、クランプ本体等の製造誤差。
② 治具を組み立てた後、上記のさまざまなコンポーネントの作業面間の相対的なサイズ誤差。
③使用中の治具作業面の磨耗。
2) 製造上の誤差と工具の磨耗
工具誤差が加工精度に与える影響は工具の種類によって異なります。
①定尺工具（ドリル、リーマ、キー溝フライス、丸ブローチ等）の寸法精度は、ワークの寸法精度に直接影響します。
②成形工具（成形旋削工具、成形フライス、成形砥石など）の形状精度は、ワークの形状精度に直接影響します。
③生成される工具（ギヤホブ、スプラインホブ、ギヤシェーピングツールなど）の刃形状誤差は、加工面の形状精度に影響を与えます。
④ 一般工具（旋削工具、中ぐり工具、フライスなど）の場合、製造精度は加工精度に直接影響しませんが、工具は摩耗しやすいです。
3) プロセスシステムの強制変形
加工システムは切削力、クランプ力、重力、慣性力などの作用により変形し、調整された加工システムの構成要素間の位置関係が崩れ、加工誤差が生じ、加工の安定性に影響を及ぼします。セックス。 主に工作機械の変形、ワークの変形、プロセスシステム全体の変形を考慮します。
4. 切削抵抗が加工精度に及ぼす影響
工作機械の変形だけを考えると、軸部品の加工の場合、工作機械に力が加わったときの変形により、加工後のワークは端が太く中央が薄い鞍型、つまり円筒度誤差が生じます。 ワークの変形のみを考慮します。 軸部品の加工では、ワークを力で変形させ、端が細く中間が厚いドラム状の形状に加工します。 穴部の加工は工作機械やワークの変形を別途考慮しており、加工後のワークの形状は加工された軸部の形状と逆になります。
5. クランプ力が加工精度に及ぼす影響
ワークをクランプする際、ワークの剛性が低かったり、クランプ力が適切でなかったりすると、それに応じてワークが変形し、加工誤差が発生します。
6. プロセスシステムの熱変形
加工工程では、内部熱源（切削熱、摩擦熱）や外部熱源（周囲温度、放熱）により発生する熱により、加工装置が加熱・変形し、加工精度に影響を与えます。 大型ワークの加工や精密機械加工では、プロセスシステムの熱変形によって生じる加工誤差が、加工誤差全体の 40% -70 パーセントを占めます。
ワークの熱変形が金の加工に与える影響には、ワークの均一な加熱と不均一な加熱の2種類があります。
7. ワーク内部の残留応力
残留応力の発生：
１）粗ブランク製造時および熱処理時に発生する残留応力。
２）冷間矯正により生じる残留応力。
3) 切削による残留応力。
8. 加工現場の環境への影響
加工現場には小さな金属片がたくさんあることがよくあります。 この金属片が部品の位置決め面や位置決め穴の位置に存在すると、部品の加工精度に影響を与えます。 高精度な加工では、目に見えないほど小さな金属の切り粉が精度に影響を与えます。 この影響要因は特定されますが、それを除去するための非常に効果的な方法はなく、多くの場合、オペレータの操作方法に大きく依存します。
測定方法
加工精度 加工精度の内容や精度要件に応じて、異なる測定方法が使用されます。 大まかに言って、次の種類の方法があります。
1. 測定パラメータを直接測定するかどうかに応じて、直接測定と間接測定に分けられます。
直接測定: 測定パラメータを直接測定して、測定サイズを取得します。 たとえば、ノギスやコンパレータを使用して測定します。
間接測定: 測定サイズに関連する幾何学的パラメータを測定し、計算によって測定サイズを取得します。
明らかに、直接測定はより直観的ですが、間接測定はより面倒です。 一般に、測定されたサイズが直接測定では精度要件を満たせない場合、間接測定を使用する必要があります。
2. 測定器の読み取り値が測定サイズの値を直接表すかどうかに応じて、絶対測定と相対測定に分けることができます。
絶対測定：ノギスで測定するなど、読み取り値が測定サイズの大きさを直接示します。
相対測定: 読み取り値は、基準数量に対する測定寸法の偏差のみを示します。 コンパレータを使用してシャフトの直径を測定する場合は、ゲージブロックで測定器のゼロ位置を調整してから測定する必要があります。 測定値は側軸径とゲージブロックの大きさの差であり相対測定です。 一般に相対測定の方が精度は高いですが、測定が面倒です。
3. 測定面が測定ツールの測定ヘッドに接触しているかどうかに応じて、接触測定と非接触測定に分けることができます。
接触測定: 測定ヘッドが接触面に接触し、機械的に測定力が作用します。 マイクロメーターを使った部品の測定など。
非接触測定：測定ヘッドが被測定物の表面に接触しないため、測定力による測定結果への影響を回避できます。 投影法の利用や光波干渉法による測定など。
4. 測定パラメータの数に応じて、単一測定と総合測定に分けることができます。
単一測定: テスト対象部品の各パラメータを個別に測定します。
包括的
複合測定: 部品の関連パラメータを反映する包括的な指標を測定します。 例えば、工具顕微鏡でねじを測定すると、実際のねじのピッチ径、歯形の半角誤差、ピッチの累積誤差をそれぞれ測定できます。
一般に、部品の互換性を確保するには、包括的な測定の方が効率的で信頼性が高くなります。 完成品の検査によく使われます。 単品測定は、各パラメータの誤差を個別に求めることができ、一般にプロセス分析、プロセス検査、特定のパラメータの測定に使用されます。
5. 処理プロセスにおける測定の役割に応じて、アクティブ測定とパッシブ測定に分けられます。
アクティブ測定: 加工中にワークピースを測定し、その結果を部品の加工制御に直接使用して、廃棄物の発生を時間内に防止します。
パッシブ測定：ワークの加工後に行う測定。 この種の測定では、加工された部品が適格であるかどうかを判断することしかできず、廃棄物の発見と排除に限定されます。
6. 測定プロセス中の測定部品の状態に応じて、静的測定と動的測定に分けることができます。
静的測定: 測定は比較的静的です。 直径を測るマイクロメーターのようなもの。
動的測定: 測定中、測定面と測定ヘッドは模擬動作状態で相対運動します。
動的測定法は、使用状態に近い部品の状況を反映することができ、これが測定技術の発展の方向性です。
