Principais Causas dos Erros de Usinagem

Principais Causas dos Erros de Usinagem

(I) Erro de Rotação do Eixo

O erro de rotação do fuso refere-se à variação entre o eixo de rotação instantâneo real do fuso e seu eixo de rotação médio. As principais causas do erro radial de rotação do fuso incluem: erros de coaxialidade das seções do mancal do fuso, diversos tipos de erros dos próprios rolamentos, erros de coaxialidade entre os rolamentos e a deflexão do fuso. Aperfeiçoar adequadamente a precisão de fabricação do fuso e da caixa, selecionar rolamentos de alta precisão, aumentar a precisão de montagem dos componentes do fuso, balancear os componentes do fuso em altas velocidades e aplicar pré-carga nos rolamentos podem todos melhorar a precisão de rotação do fuso da máquina-ferramenta.

(II) Erro do trilho-guia

As guias são a referência em uma máquina-ferramenta que determina a relação posicional relativa entre os diversos componentes da máquina, sendo também o padrão para o movimento da máquina. Os requisitos de precisão para as guias de torno incluem principalmente os seguintes três aspectos: retidão no plano horizontal; retidão no plano vertical; e paralelismo (torção) das guias dianteira e traseira. Além dos erros de fabricação das próprias guias, o desgaste irregular e a qualidade da instalação das guias também são fatores importantes que provocam erros nas guias.

(III) Erro da Cadeia de Transmissão

O erro de transmissão da cadeia de transmissão refere-se ao erro de movimento relativo entre os elementos de transmissão situados no início e no final de uma cadeia de transmissão internamente conectada. Os erros de transmissão são causados por falhas de fabricação e montagem em cada elo da cadeia de transmissão, bem como pelo desgaste ocorrido durante o uso.

(IV) Erro geométrico da ferramenta

Qualquer ferramenta inevitavelmente sofre desgaste durante o processo de corte, o que, por sua vez, provoca alterações nas dimensões e na forma da peça trabalhada. A seleção correta dos materiais das ferramentas e o uso de novos materiais resistentes ao desgaste, a escolha adequada dos parâmetros geométricos e de corte da ferramenta, assim como o uso correto do fluido de corte, podem minimizar o desgaste dimensional da ferramenta. Se necessário, dispositivos de compensação também podem ser utilizados para compensar automaticamente o desgaste dimensional da ferramenta.

(V) Erro de posicionamento

  1. Erro de não coincidência de datum: O datum utilizado para determinar as dimensões e a posição de uma determinada superfície em um desenho de peça é chamado de datum de projeto. Já o datum usado em uma folha de processo para definir as dimensões e a posição da superfície usinada naquela operação específica é denominado datum operacional. Ao usinar uma peça em uma máquina-ferramenta, várias características geométricas da peça devem ser selecionadas como datums de posicionamento. Quando o datum de posicionamento escolhido não coincide com o datum de projeto, ocorre o erro de não coincidência de datum.
  2. Erro de fabricação imprecisa de pares de elementos de posicionamento: Os componentes de posicionamento de um dispositivo de fixação não podem ser fabricados absolutamente conforme suas dimensões nominais; suas dimensões (ou posições) reais podem variar dentro de tolerâncias especificadas. A superfície de posicionamento da peça e o componente de posicionamento do dispositivo formam juntos o par de elementos de posicionamento. A variação máxima de posição da peça causada pela fabricação imprecisa desse par de elementos de posicionamento e pelo ajuste de folga entre eles é chamada de erro de fabricação imprecisa do par de elementos de posicionamento.

(VI) Erro causado pela deformação do sistema tecnológico sob a ação de forças

  1. Rigidez da peça: Se a rigidez da peça for relativamente baixa em comparação com a máquina-ferramenta, a ferramenta de corte e o dispositivo de fixação presentes no sistema tecnológico, a deformação da peça devido à rigidez insuficiente sob a ação das forças de corte terá um impacto significativo na precisão da usinagem.
  2. Rigidez da ferramenta: Uma ferramenta de torneamento externo apresenta alta rigidez na direção normal (y) à superfície usinada, e sua deformação pode ser considerada desprezível. No entanto, ao alargar um orifício interno de pequeno diâmetro, a barra de alargamento possui rigidez muito baixa, e sua deformação sob a ação da força afeta significativamente a precisão do alargamento do orifício.
  3. Rigidez dos Componentes da Máquina-Ferramenta: Os componentes da máquina-ferramenta são constituídos por muitas partes. Até o momento, não existe um método de cálculo simples e adequado para determinar a rigidez desses componentes; ela é principalmente avaliada experimentalmente. A relação entre deformação e carga é não linear. As curvas de carregamento e descarregamento não coincidem; a curva de descarregamento fica atrás da curva de carregamento. A área compreendida entre as duas curvas representa a energia dissipada durante o ciclo de carregamento-descarregamento, consumida pelo trabalho realizado pelas forças de atrito e pelo trabalho de deformação por contato. Após o primeiro descarregamento, a deformação não retorna ao ponto inicial do primeiro carregamento, indicando a existência de deformação residual. Após múltiplos ciclos de carregamento-descarregamento, o ponto inicial da curva de carregamento coincide com o ponto final da curva de descarregamento, e a deformação residual diminui gradualmente até atingir zero.

(VII) Erro Causado pela Deformação Térmica do Sistema Tecnológico

O impacto da deformação térmica do sistema tecnológico sobre a precisão da usinagem é significativo, especialmente na usinagem de precisão e na usinagem de peças de grande porte. Os erros de usinagem provocados pela deformação térmica podem, em alguns casos, chegar a até 50% do erro total da peça. A máquina-ferramenta, a ferramenta de corte e a peça são afetadas por diversas fontes de calor; suas temperaturas elevam-se gradualmente e também dissipam calor para o meio ambiente e para o espaço circundante por meio de diferentes mecanismos de transferência de calor.

(VIII) Erro de ajuste

Em cada operação de usinagem mecânica, é sempre necessária alguma forma de ajuste do sistema tecnológico. Como esse ajuste não pode ser absolutamente preciso, surgem os erros de ajuste. No sistema tecnológico, a precisão posicional mútua entre a peça e a ferramenta de corte na máquina-ferramenta é garantida mediante o ajuste da própria máquina-ferramenta, da ferramenta de corte, do dispositivo de fixação ou da peça. Quando a precisão original da máquina-ferramenta, da ferramenta de corte, do dispositivo de fixação, da peça bruta, etc., atende aos requisitos do processo e fatores dinâmicos não são considerados, a influência do erro de ajuste passa a desempenhar um papel decisivo na precisão da usinagem.

(IX) Erro de medição

Ao medir uma peça durante ou após a usinagem, o método de medição, a precisão do instrumento de medição, bem como a própria peça, além de fatores subjetivos e objetivos, afetam diretamente a precisão da medição.

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