A calibração de ferramentas é um passo fundamental para garantir a precisão da usinagem e afeta diretamente a qualidade e a
eficiência da produção. O mecanismo central pelo qual a calibração de ferramentas influencia a precisão da usinagem é refletido em aspectos
como a transmissão de erros de medição, o controle de parâmetros do processo e a precisão da inspeção de qualidade.
De acordo com as normas internacionais ISO 9001, especificações técnicas de metrologia, o ciclo de calibração para medição
de equipamentos é geralmente de 6 a 12 meses, e para ferramentas de precisão, é de 3 a 6 meses. A incerteza de medição das ferramentas
deve ser controlada dentro de 1/10 a 1/3 da tolerância da peça a ser medida, o que significa que a precisão da medição
deve ser pelo menos três vezes maior que a precisão da usinagem.
A precisão da calibração de paquímetros é ±0,02 mm, adequada para peças com graus de tolerância IT7-IT12;
a precisão da calibração de micrômetros é ±0,002 mm, adequada para graus de tolerância IT5-IT8;
e a precisão da calibração de comparadores é ±0,001 mm, usada para inspeções de grau de tolerância IT4-IT6.
I. O mecanismo de transmissão de erros de medição na precisão do processamento
1. Erros sistemáticos são os principais fatores que afetam a precisão do processamento. A deriva do ponto zero das ferramentas de medição leva a
desvios dimensionais cumulativos. Por exemplo, um erro de ponto zero de 0,005 mm em um micrômetro causará o mesmo
desvio em todos os resultados da medição, afetando diretamente a precisão dimensional da peça.
2. Erros aleatórios afetam a repetibilidade das medições e a estabilidade do processamento. Erros aleatórios
causados pelo desgaste das ferramentas de medição levarão à dispersão nos resultados da medição, um aumento no desvio padrão,
e um impacto no índice de capacidade do processo Cpk. A rugosidade da superfície tem um efeito significativo nas medições de contato,
e quando a superfície medida tem um valor Ra de 3,2 μm, a incerteza da medição
aumenta em 50%.
O erro humano causado por diferenças nas habilidades do operador pode variar de 0,005 a 0,02 mm entre trabalhadores qualificados
e novatos. Erros aleatórios causados por fatores externos, como vibração ambiental e distúrbios do fluxo de ar,
precisam ser reduzidos tomando a média de várias medições. O controle de erros aleatórios requer
o estabelecimento de procedimentos operacionais padrão, a padronização dos métodos de medição, treinamento regular,
e a criação de um ambiente de medição estável.
3. A avaliação da incerteza é um método científico para análise de erros. A incerteza da Classe A é obtida por meio de análise estatística
e reflete a repetibilidade da medição. A incerteza da Classe B é derivada de certificados de calibração de
dispositivos padrão, indicadores técnicos de ferramentas de medição, etc., e reflete desvios sistemáticos.
A incerteza padrão combinada é obtida combinando cada componente de acordo com a raiz e o método,
e a incerteza expandida é tomada como o fator de expansão k = 2 correspondente à confiança
probabilidade de 95%. A verificação da capacidade de medição é realizada comparando com padrões superiores para
confirmar que o sistema de medição atende aos requisitos de precisão.
II. Requisitos Técnicos e Métodos de Calibração de Instrumentos de Medição de Precisão
1. A calibração de instrumentos de medição de comprimento adota um sistema de rastreabilidade passo a passo. O comprimento de onda do laser
serve como referência de comprimento, com uma precisão de nível 10⁻⁹. A precisão dos blocos de medição de primeira classe
é ±0,05 μm, que é usado para calibrar instrumentos de medição de precisão e equipamentos de medição.
Os blocos de medição de trabalho têm uma precisão de ±0,1 - 0,5 μm, que é usado para calibrar instrumentos de medição comuns. A
calibração do paquímetro usa uma combinação de blocos de medição padrão para detectar o erro de indicação em cada ponto de medição.
A
calibração do micrômetro precisa verificar o ponto zero, o erro de indicação e os parâmetros da força de medição. A força de medição padrão é de 5 a 10 N. O ambiente de calibração requer uma temperatura de 20 ± 1℃,
uma umidade relativa de 45% - 65% e nenhuma interferência de vibração. O certificado de calibração deve fornecer
correções valores e incerteza de medição. Durante o período de validade do certificado,
correções são necessárias ao usá-lo. 2. A calibração do instrumento de medição de ângulo é baseada na transferência da referência de ângulo.
Um prisma multifacetado serve como referência de ângulo, com uma precisão de até 0,1 segundos de arco. A calibração
do transferidor de seno usa medidores padrão em combinação para testar a precisão da configuração do ângulo. A calibração do
régua de ângulo universal requer a verificação dos erros de indicação em cada posição angular, com um requisito de precisão
de ±2' a ±5'. A calibração do instrumento de nível testa a sensibilidade e o erro de indicação, com uma
precisão de 0,01 -0,1 mm/m.
3. A calibração de ferramentas de medição de forma envolve parâmetros geométricos complexos. A calibração da retidão
usa interferômetros a laser ou guias de precisão para medir o desvio da retidão de referência.
A calibração da planicidade emprega máquinas de medição de três coordenadas ou instrumentos de planicidade a laser para estabelecer
a referência de planicidade.
III. Aplicação de Ferramentas de Medição e Garantia de Precisão Durante o Processamento
1. A seleção de ferramentas de medição entre os processos afeta diretamente o controle de qualidade do processamento.
Durante o estágio de usinagem de desbaste, ferramentas de medição convencionais, como réguas de aço e paquímetros, são usadas,
com requisitos de precisão relativamente baixos, e o foco está no controle das dimensões restantes. Para semiacabamento
usinagem, ferramentas de medição de precisão, como micrômetros e comparadores, são empregadas para monitorar o
mudanças nas tendências de tamanho. No estágio de usinagem de acabamento, ferramentas de medição de alta precisão, como telêmetros a laser
e máquinas de medição de três coordenadas são usadas para garantir a precisão dimensional final. A medição online
tecnologia integra sistemas de sonda para obter detecção automática durante o processamento, com uma precisão
de ±0,001 - 0,005 mm. A calibração da sonda da máquina-ferramenta usa esferas padrão ou blocos de calibração para estabelecer
uma relação precisa entre a sonda e o sistema de coordenadas da máquina-ferramenta. A medição automática
sistema pode compensar erros de processamento, melhorando assim a precisão e a eficiência do processamento.
2. A configuração e a precisão do alinhamento da ferramenta afetam as dimensões do processamento. A precisão do alinhamento da ferramenta
o instrumento é ±0,002 - 0,005 mm, que é usado para a pré-configuração do comprimento e diâmetro da ferramenta. O alinhamento a laser
o instrumento tem uma precisão de ±0,001 - 0,003 mm, permitindo a compensação da ferramenta de alta precisão. A sonda de contato
o alinhamento tem uma precisão de ±0,0005 - 0,002 mm, adequado para processamento de precisão. O alinhamento óptico sem contato
sistema evita o desgaste da ferramenta e tem uma precisão de ±0,001 - 0,005 mm. O sistema de monitoramento de ferramentas detecta o desgaste da ferramenta em
tempo real e compensa automaticamente os desvios de tamanho. A função de detecção de danos evita acidentes de qualidade,
e o sensor de emissão acústica monitora a condição da ferramenta. O sistema de gerenciamento da vida útil da ferramenta otimiza a ferramenta
tempo de troca e garante a precisão consistente do processamento.
3. A precisão de posicionamento das fixações de ferramentas é um aspecto crucial para garantir a precisão da usinagem.
Os furos dos pinos de posicionamento das fixações têm uma precisão H7, e a folga é controlada dentro de 0,005 - 0,015 mm.
A planicidade da superfície de referência de posicionamento é de 0,005 - 0,02 mm, garantindo a estabilidade do posicionamento da peça.
A força de fixação é controlada dentro de uma faixa razoável para evitar a deformação da peça e seu impacto
na precisão. As ferramentas de inspeção para as fixações incluem blocos de calibração, medidores de anel, plataformas, caixas quadradas,
e outros equipamentos especializados.
