Méthodes d'évaluation de la précision des centres d'usinage verticaux
Dans le domaine de l'usinage mécanique, la précision des centres d'usinage verticaux est cruciale pour la qualité de l'usinage. En tant qu'opérateur, évaluer précisément cette précision est essentiel pour garantir l'efficacité de l'usinage. Les méthodes d'évaluation de la précision des centres d'usinage verticaux sont détaillées ci-dessous.
Détermination des éléments connexes de l'éprouvette
Matériaux, outils et paramètres de coupe de la pièce d'essai
Le choix des matériaux des pièces d'essai, des outils et des paramètres de coupe a un impact direct sur l'évaluation de la précision. Ces éléments sont généralement déterminés selon un accord entre l'usine de fabrication et l'utilisateur et doivent être soigneusement enregistrés.
La vitesse de coupe est d'environ 50 m/min pour les pièces en fonte, tandis qu'elle est d'environ 300 m/min pour les pièces en aluminium. L'avance appropriée se situe entre 0,05 et 0,10 mm/dent. La profondeur de coupe radiale doit être de 0,2 mm pour toutes les opérations de fraisage. Le choix judicieux de ces paramètres permet d'évaluer précisément la précision par la suite. Par exemple, une vitesse de coupe trop élevée peut entraîner une usure accrue de l'outil et affecter la précision de l'usinage ; une avance incorrecte peut entraîner une rugosité de surface de la pièce usinée non conforme aux exigences.
Le choix des matériaux des pièces d'essai, des outils et des paramètres de coupe a un impact direct sur l'évaluation de la précision. Ces éléments sont généralement déterminés selon un accord entre l'usine de fabrication et l'utilisateur et doivent être soigneusement enregistrés.
La vitesse de coupe est d'environ 50 m/min pour les pièces en fonte, tandis qu'elle est d'environ 300 m/min pour les pièces en aluminium. L'avance appropriée se situe entre 0,05 et 0,10 mm/dent. La profondeur de coupe radiale doit être de 0,2 mm pour toutes les opérations de fraisage. Le choix judicieux de ces paramètres permet d'évaluer précisément la précision par la suite. Par exemple, une vitesse de coupe trop élevée peut entraîner une usure accrue de l'outil et affecter la précision de l'usinage ; une avance incorrecte peut entraîner une rugosité de surface de la pièce usinée non conforme aux exigences.
Fixation de l'éprouvette
La méthode de fixation de la pièce d'essai est directement liée à sa stabilité pendant l'usinage. Pour garantir une stabilité optimale de l'outil et de la pièce, celle-ci doit être installée sur un dispositif spécial. Les surfaces d'installation du dispositif et de la pièce doivent être planes, condition essentielle à la précision de l'usinage. Le parallélisme entre la surface d'installation de la pièce d'essai et la surface de serrage du dispositif doit également être vérifié.
Concernant la méthode de serrage, il est nécessaire d'utiliser une méthode adaptée pour permettre à l'outil de pénétrer et d'usiner sur toute la longueur du trou central. Par exemple, il est recommandé d'utiliser des vis à tête fraisée pour fixer la pièce d'essai, ce qui permet d'éviter toute interférence entre l'outil et les vis. Bien entendu, d'autres méthodes équivalentes peuvent également être utilisées. La hauteur totale de la pièce d'essai dépend de la méthode de fixation choisie. Une hauteur adaptée permet de garantir la stabilité de la position de la pièce pendant l'usinage et de réduire les écarts de précision dus à des facteurs tels que les vibrations.
La méthode de fixation de la pièce d'essai est directement liée à sa stabilité pendant l'usinage. Pour garantir une stabilité optimale de l'outil et de la pièce, celle-ci doit être installée sur un dispositif spécial. Les surfaces d'installation du dispositif et de la pièce doivent être planes, condition essentielle à la précision de l'usinage. Le parallélisme entre la surface d'installation de la pièce d'essai et la surface de serrage du dispositif doit également être vérifié.
Concernant la méthode de serrage, il est nécessaire d'utiliser une méthode adaptée pour permettre à l'outil de pénétrer et d'usiner sur toute la longueur du trou central. Par exemple, il est recommandé d'utiliser des vis à tête fraisée pour fixer la pièce d'essai, ce qui permet d'éviter toute interférence entre l'outil et les vis. Bien entendu, d'autres méthodes équivalentes peuvent également être utilisées. La hauteur totale de la pièce d'essai dépend de la méthode de fixation choisie. Une hauteur adaptée permet de garantir la stabilité de la position de la pièce pendant l'usinage et de réduire les écarts de précision dus à des facteurs tels que les vibrations.
Dimensions de l'éprouvette
Après plusieurs opérations de coupe, les dimensions extérieures de la pièce d'essai diminuent et le diamètre du trou augmente. Lors du contrôle de réception, afin de refléter précisément la précision de coupe du centre d'usinage, il est recommandé de sélectionner les dimensions finales de la pièce d'essai d'usinage de contour conformes à celles spécifiées dans la norme. La pièce d'essai peut être utilisée à plusieurs reprises pour les essais de coupe, mais ses spécifications doivent être maintenues à ±10 % des dimensions caractéristiques données par la norme. Lors de la réutilisation de la pièce d'essai, une coupe en couche mince doit être effectuée pour nettoyer toutes les surfaces avant de réaliser un nouvel essai de coupe de précision. Cela permet d'éliminer l'influence des résidus de l'usinage précédent et de mieux refléter la précision actuelle du centre d'usinage.
Après plusieurs opérations de coupe, les dimensions extérieures de la pièce d'essai diminuent et le diamètre du trou augmente. Lors du contrôle de réception, afin de refléter précisément la précision de coupe du centre d'usinage, il est recommandé de sélectionner les dimensions finales de la pièce d'essai d'usinage de contour conformes à celles spécifiées dans la norme. La pièce d'essai peut être utilisée à plusieurs reprises pour les essais de coupe, mais ses spécifications doivent être maintenues à ±10 % des dimensions caractéristiques données par la norme. Lors de la réutilisation de la pièce d'essai, une coupe en couche mince doit être effectuée pour nettoyer toutes les surfaces avant de réaliser un nouvel essai de coupe de précision. Cela permet d'éliminer l'influence des résidus de l'usinage précédent et de mieux refléter la précision actuelle du centre d'usinage.
Positionnement de l'éprouvette
La pièce d'essai doit être placée au milieu de la course X du centre d'usinage vertical, à une position appropriée sur les axes Y et Z, en fonction du positionnement de la pièce et du dispositif de fixation, ainsi que de la longueur de l'outil. Toutefois, si des exigences particulières s'appliquent au positionnement de la pièce d'essai, celles-ci doivent être clairement spécifiées dans le contrat entre l'usine et l'utilisateur. Un positionnement correct garantit une position relative précise entre l'outil et la pièce d'essai pendant l'usinage, garantissant ainsi la précision de l'usinage. Un positionnement incorrect de la pièce d'essai peut entraîner des problèmes tels que des écarts de dimensions et des erreurs de forme. Par exemple, un écart par rapport à la position centrale sur l'axe X peut entraîner des erreurs de dimensions sur la longueur de la pièce usinée ; un positionnement incorrect sur les axes Y et Z peut affecter la précision de la pièce sur les hauteurs et les largeurs.
La pièce d'essai doit être placée au milieu de la course X du centre d'usinage vertical, à une position appropriée sur les axes Y et Z, en fonction du positionnement de la pièce et du dispositif de fixation, ainsi que de la longueur de l'outil. Toutefois, si des exigences particulières s'appliquent au positionnement de la pièce d'essai, celles-ci doivent être clairement spécifiées dans le contrat entre l'usine et l'utilisateur. Un positionnement correct garantit une position relative précise entre l'outil et la pièce d'essai pendant l'usinage, garantissant ainsi la précision de l'usinage. Un positionnement incorrect de la pièce d'essai peut entraîner des problèmes tels que des écarts de dimensions et des erreurs de forme. Par exemple, un écart par rapport à la position centrale sur l'axe X peut entraîner des erreurs de dimensions sur la longueur de la pièce usinée ; un positionnement incorrect sur les axes Y et Z peut affecter la précision de la pièce sur les hauteurs et les largeurs.
Éléments de détection spécifiques et méthodes de traitement de précision
Détection de la précision dimensionnelle
Précision des dimensions linéaires
Utilisez des outils de mesure (pieds à coulisse, micromètres, etc.) pour mesurer les dimensions linéaires de la pièce usinée. Par exemple, mesurez la longueur, la largeur, la hauteur et d'autres dimensions de la pièce et comparez-les aux dimensions prévues. Pour les centres d'usinage exigeant une précision élevée, l'écart dimensionnel doit être limité à une plage très faible, généralement de l'ordre du micron. La mesure des dimensions linéaires dans plusieurs directions permet d'évaluer en détail la précision de positionnement du centre d'usinage sur les axes X, Y et Z.
Précision des dimensions linéaires
Utilisez des outils de mesure (pieds à coulisse, micromètres, etc.) pour mesurer les dimensions linéaires de la pièce usinée. Par exemple, mesurez la longueur, la largeur, la hauteur et d'autres dimensions de la pièce et comparez-les aux dimensions prévues. Pour les centres d'usinage exigeant une précision élevée, l'écart dimensionnel doit être limité à une plage très faible, généralement de l'ordre du micron. La mesure des dimensions linéaires dans plusieurs directions permet d'évaluer en détail la précision de positionnement du centre d'usinage sur les axes X, Y et Z.
Précision du diamètre du trou
Pour les trous usinés, des outils tels que des jauges de diamètre intérieur et des machines à mesurer tridimensionnelles peuvent être utilisés pour détecter le diamètre du trou. La précision du diamètre du trou dépend non seulement de la conformité du diamètre aux exigences, mais aussi d'indicateurs tels que la cylindricité. Un écart trop important du diamètre du trou peut être dû à des facteurs tels que l'usure de l'outil et le faux-rond de la broche.
Pour les trous usinés, des outils tels que des jauges de diamètre intérieur et des machines à mesurer tridimensionnelles peuvent être utilisés pour détecter le diamètre du trou. La précision du diamètre du trou dépend non seulement de la conformité du diamètre aux exigences, mais aussi d'indicateurs tels que la cylindricité. Un écart trop important du diamètre du trou peut être dû à des facteurs tels que l'usure de l'outil et le faux-rond de la broche.
Détection de la précision de la forme
Détection de planéité
Utilisez des instruments tels que des niveaux et des plans optiques pour détecter la planéité du plan usiné. Placez le niveau sur le plan usiné et déterminez l'erreur de planéité en observant la variation de la position de la bulle. Pour un usinage de haute précision, l'erreur de planéité doit être extrêmement faible, sinon elle affectera l'assemblage ultérieur et les autres processus. Par exemple, lors de l'usinage des rails de guidage des machines-outils et autres plans, les exigences de planéité sont extrêmement élevées. Un dépassement de l'erreur admissible entraînera un fonctionnement instable des pièces mobiles sur les rails de guidage.
Détection de planéité
Utilisez des instruments tels que des niveaux et des plans optiques pour détecter la planéité du plan usiné. Placez le niveau sur le plan usiné et déterminez l'erreur de planéité en observant la variation de la position de la bulle. Pour un usinage de haute précision, l'erreur de planéité doit être extrêmement faible, sinon elle affectera l'assemblage ultérieur et les autres processus. Par exemple, lors de l'usinage des rails de guidage des machines-outils et autres plans, les exigences de planéité sont extrêmement élevées. Un dépassement de l'erreur admissible entraînera un fonctionnement instable des pièces mobiles sur les rails de guidage.
Détection de la rondeur
Pour l'usinage de contours circulaires (cylindres, cônes, etc.), un testeur de circularité peut être utilisé. L'erreur de circularité reflète la précision du centre d'usinage pendant le mouvement de rotation. Des facteurs tels que la précision de rotation de la broche et le faux-rond de l'outil peuvent affecter la circularité. Une erreur de circularité trop importante peut entraîner un déséquilibre lors de la rotation des pièces mécaniques et perturber le fonctionnement normal de l'équipement.
Pour l'usinage de contours circulaires (cylindres, cônes, etc.), un testeur de circularité peut être utilisé. L'erreur de circularité reflète la précision du centre d'usinage pendant le mouvement de rotation. Des facteurs tels que la précision de rotation de la broche et le faux-rond de l'outil peuvent affecter la circularité. Une erreur de circularité trop importante peut entraîner un déséquilibre lors de la rotation des pièces mécaniques et perturber le fonctionnement normal de l'équipement.
Détection de la précision de la position
Détection du parallélisme
Détectez le parallélisme entre les surfaces usinées ou entre les trous et les surfaces. Par exemple, pour mesurer le parallélisme entre deux plans, un comparateur peut être utilisé. Fixez le comparateur sur la broche, placez la tête du comparateur en contact avec le plan mesuré, déplacez l'établi et observez l'évolution de la valeur mesurée. Une erreur de parallélisme excessive peut être causée par des facteurs tels que la rectitude du rail de guidage et l'inclinaison de l'établi.
Détection du parallélisme
Détectez le parallélisme entre les surfaces usinées ou entre les trous et les surfaces. Par exemple, pour mesurer le parallélisme entre deux plans, un comparateur peut être utilisé. Fixez le comparateur sur la broche, placez la tête du comparateur en contact avec le plan mesuré, déplacez l'établi et observez l'évolution de la valeur mesurée. Une erreur de parallélisme excessive peut être causée par des facteurs tels que la rectitude du rail de guidage et l'inclinaison de l'établi.
Détection de perpendicularité
Détectez la perpendicularité entre les surfaces usinées ou entre les trous et la surface à l'aide d'outils tels que des équerres et des instruments de mesure de perpendicularité. Par exemple, lors de l'usinage de pièces de type boîte, la perpendicularité entre les différentes surfaces de la boîte a un impact important sur l'assemblage et les performances d'utilisation des pièces. L'erreur de perpendicularité peut être due à l'écart de perpendicularité entre les axes de coordonnées de la machine-outil.
Détectez la perpendicularité entre les surfaces usinées ou entre les trous et la surface à l'aide d'outils tels que des équerres et des instruments de mesure de perpendicularité. Par exemple, lors de l'usinage de pièces de type boîte, la perpendicularité entre les différentes surfaces de la boîte a un impact important sur l'assemblage et les performances d'utilisation des pièces. L'erreur de perpendicularité peut être due à l'écart de perpendicularité entre les axes de coordonnées de la machine-outil.
Évaluation de la précision dynamique
Détection des vibrations
Pendant l'usinage, utilisez des capteurs de vibrations pour détecter les vibrations du centre d'usinage. Les vibrations peuvent entraîner des problèmes tels qu'une augmentation de la rugosité de la pièce usinée et une usure accélérée de l'outil. L'analyse de la fréquence et de l'amplitude des vibrations permet de déterminer la présence de sources de vibrations anormales, telles que des pièces rotatives déséquilibrées et des composants desserrés. Pour les centres d'usinage de haute précision, l'amplitude des vibrations doit être contrôlée à un niveau très bas afin de garantir la stabilité de la précision d'usinage.
Pendant l'usinage, utilisez des capteurs de vibrations pour détecter les vibrations du centre d'usinage. Les vibrations peuvent entraîner des problèmes tels qu'une augmentation de la rugosité de la pièce usinée et une usure accélérée de l'outil. L'analyse de la fréquence et de l'amplitude des vibrations permet de déterminer la présence de sources de vibrations anormales, telles que des pièces rotatives déséquilibrées et des composants desserrés. Pour les centres d'usinage de haute précision, l'amplitude des vibrations doit être contrôlée à un niveau très bas afin de garantir la stabilité de la précision d'usinage.
Détection de déformation thermique
Le centre d'usinage génère de la chaleur lors de son fonctionnement prolongé, provoquant ainsi une déformation thermique. Utilisez des capteurs de température pour mesurer les variations de température des composants clés (tels que la broche et le rail de guidage) et combinez-les avec des instruments de mesure pour détecter toute modification de la précision d'usinage. La déformation thermique peut entraîner des modifications progressives des dimensions d'usinage. Par exemple, l'allongement de la broche sous haute température peut entraîner des écarts dimensionnels dans le sens axial de la pièce usinée. Afin de réduire l'impact de la déformation thermique sur la précision, certains centres d'usinage avancés sont équipés de systèmes de refroidissement pour contrôler la température.
Le centre d'usinage génère de la chaleur lors de son fonctionnement prolongé, provoquant ainsi une déformation thermique. Utilisez des capteurs de température pour mesurer les variations de température des composants clés (tels que la broche et le rail de guidage) et combinez-les avec des instruments de mesure pour détecter toute modification de la précision d'usinage. La déformation thermique peut entraîner des modifications progressives des dimensions d'usinage. Par exemple, l'allongement de la broche sous haute température peut entraîner des écarts dimensionnels dans le sens axial de la pièce usinée. Afin de réduire l'impact de la déformation thermique sur la précision, certains centres d'usinage avancés sont équipés de systèmes de refroidissement pour contrôler la température.
Prise en compte de la précision du repositionnement
Comparaison de la précision du traitement multiple de la même pièce d'essai
En traitant à plusieurs reprises la même pièce d'essai et en utilisant les méthodes de détection décrites ci-dessus, mesurez la précision de chaque pièce traitée. Observez la répétabilité d'indicateurs tels que la précision dimensionnelle, la précision de forme et la précision de positionnement. Une mauvaise précision de repositionnement peut entraîner une instabilité de la qualité des pièces traitées par lots. Par exemple, lors de l'usinage de moules, une faible précision de repositionnement peut entraîner des dimensions d'empreinte inégales, affectant ainsi les performances du moule.
En traitant à plusieurs reprises la même pièce d'essai et en utilisant les méthodes de détection décrites ci-dessus, mesurez la précision de chaque pièce traitée. Observez la répétabilité d'indicateurs tels que la précision dimensionnelle, la précision de forme et la précision de positionnement. Une mauvaise précision de repositionnement peut entraîner une instabilité de la qualité des pièces traitées par lots. Par exemple, lors de l'usinage de moules, une faible précision de repositionnement peut entraîner des dimensions d'empreinte inégales, affectant ainsi les performances du moule.
En conclusion, pour évaluer de manière exhaustive et précise la précision des centres d'usinage verticaux, l'opérateur doit prendre en compte plusieurs aspects, tels que la préparation des pièces d'essai (matériaux, outils, paramètres de coupe, fixation et dimensions), leur positionnement, la détection de divers paramètres de précision d'usinage (précision dimensionnelle, précision de forme, précision de positionnement), l'évaluation de la précision dynamique et la prise en compte de la précision de repositionnement. C'est la seule façon pour le centre d'usinage de répondre aux exigences de précision d'usinage pendant la production et de produire des pièces mécaniques de haute qualité.