La calibración de herramientas es un paso fundamental para garantizar la precisión del mecanizado y afecta directamente a la calidad y la
eficiencia de la producción. El mecanismo central por el cual la calibración de herramientas influye en la precisión del mecanizado se refleja en aspectos
como la transmisión de errores de medición, el control de los parámetros del proceso y la precisión de la inspección de calidad.
Según las normas internacionales ISO 9001, especificaciones técnicas de metrología, el ciclo de calibración para equipos de medición
es generalmente de 6 a 12 meses, y para herramientas de precisión, es de 3 a 6 meses. La incertidumbre de medición de las herramientas
debe controlarse dentro de 1/10 a 1/3 de la tolerancia de la pieza que se está midiendo, lo que significa que la precisión de la medición
debe ser al menos tres veces mayor que la precisión del mecanizado.
La precisión de calibración de los calibradores vernier es ±0.02 mm, adecuada para piezas con grados de tolerancia IT7-IT12;
la precisión de calibración de los micrómetros es ±0.002 mm, adecuada para grados de tolerancia IT5-IT8;
y la precisión de calibración de los comparadores de cuadrante es ±0.001 mm, utilizada para inspecciones de grado de tolerancia IT4-IT6.
I. El mecanismo de transmisión de errores de medición en la precisión del procesamiento
1. Los errores sistemáticos son los principales factores que afectan la precisión del procesamiento. La deriva del punto cero de las herramientas de medición conduce a
desviaciones dimensionales acumulativas. Por ejemplo,, un error de punto cero de 0.005 mm en un micrómetro causará la misma
desviación en todos los resultados de medición, afectando directamente la precisión dimensional de la pieza.
2. Los errores aleatorios afectan la repetibilidad de las mediciones y la estabilidad del procesamiento. Los errores aleatorios
causados por el desgaste de las herramientas de medición conducirán a la dispersión en los resultados de medición, un aumento en la desviación estándar,
y un impacto en el índice de capacidad del proceso Cpk. La rugosidad de la superficie tiene un efecto significativo en los contactos
mediciones, y cuando la superficie medida tiene un valor Ra de 3.2 μm, la incertidumbre de la medición
aumenta en un 50%.
El error humano causado por las diferencias en las habilidades del operador puede variar entre 0.005 y 0.02 mm entre los trabajadores calificados
y los principiantes. Los errores aleatorios causados por factores externos como la vibración ambiental y las perturbaciones del flujo de aire
necesitan reducirse tomando el promedio de múltiples mediciones. El control de los errores aleatorios requiere
el establecimiento de procedimientos operativos estándar, la estandarización de los métodos de medición, la capacitación regular,
y la creación de un entorno de medición estable.
3. La evaluación de la incertidumbre es un método científico para el análisis de errores. La incertidumbre de Clase A se obtiene a través del análisis estadístico
y refleja la repetibilidad de la medición. La incertidumbre de Clase B se deriva de los certificados de calibración de
dispositivos estándar, indicadores técnicos de herramientas de medición, etc., y refleja las desviaciones sistemáticas.
La incertidumbre estándar combinada se obtiene combinando cada componente de acuerdo con la raíz y el método,
y la incertidumbre expandida se toma como el factor de expansión k = 2 correspondiente a la confianza
probabilidad del 95%. La verificación de la capacidad de medición se lleva a cabo comparando con estándares superiores para
confirmar que el sistema de medición cumple con los requisitos de precisión.
II. Requisitos técnicos y métodos de calibración de instrumentos de medición de precisión
1. La calibración de instrumentos de medición de longitud adopta un sistema de trazabilidad paso a paso. La longitud de onda del láser
sirve como referencia de longitud, con una precisión de nivel 10⁻⁹. La precisión de los bloques de medición de primera clase
es ±0.05 μm, que se utiliza para calibrar instrumentos de medición de precisión y equipos de medición.
Los bloques de medición de trabajo tienen una precisión de ±0.1 - 0.5 μm, que se utiliza para calibrar los comunes
instrumentos de medición. La calibración del calibrador utiliza una combinación de bloques de medición estándar para detectar el
error de indicación en cada punto de medición.
La calibración del micrómetro necesita verificar el punto cero, el error de indicación y los parámetros de fuerza de medición.
La fuerza de medición estándar es de 5 a 10 N. El entorno de calibración requiere una temperatura de 20 ± 1℃,
una humedad relativa del 45% - 65% y sin interferencias de vibración. El certificado de calibración debe proporcionar correcciones
valores e incertidumbre de medición. Durante el período de validez del certificado, se requieren correcciones al usarlo.
2. La calibración del instrumento de medición de ángulos se basa en la transferencia de la referencia de ángulo.
Un prisma multifacético sirve como referencia de ángulo, con una precisión de hasta 0.1 segundos de arco. La calibración
del medidor de senos utiliza medidores estándar en combinación para probar la precisión del ajuste del ángulo. La calibración del
regla de ángulo universal requiere verificar los errores de indicación en cada posición de ángulo, con un requisito de precisión
de ±2' a ±5'. La calibración del instrumento de nivel prueba la sensibilidad y el error de indicación, con una precisión
de 0.01 -0.1 mm/m.
3. La calibración de las herramientas de medición de forma implica parámetros geométricos complejos. La calibración de la rectitud
utiliza interferómetros láser o guías de precisión para medir la desviación de la rectitud de referencia.
La calibración de la planitud emplea máquinas de medición de tres coordenadas o instrumentos de planitud láser para establecer
la referencia de planitud.
III. Aplicación de herramientas de medición y garantía de precisión durante el procesamiento
1. La selección de herramientas de medición entre procesos afecta directamente el control de calidad del procesamiento.
Durante la etapa de mecanizado en bruto, se utilizan herramientas de medición convencionales como reglas de acero y calibradores vernier,
con requisitos de precisión relativamente bajos, y la atención se centra en controlar las dimensiones restantes. Para el semiacabado
mecanizado, se emplean herramientas de medición de precisión como micrómetros e indicadores de cuadrante para monitorear el
cambios en las tendencias de tamaño. En la etapa de mecanizado de acabado, se utilizan herramientas de medición de alta precisión como telémetros láser
y máquinas de medición de tres coordenadas para garantizar la precisión dimensional final. La medición en línea
la tecnología integra sistemas de sonda para lograr la detección automática durante el procesamiento, con una precisión
de ±0.001 - 0.005 mm. La calibración de la sonda de la máquina herramienta utiliza bolas estándar o bloques patrón para establecer
una relación precisa entre la sonda y el sistema de coordenadas de la máquina herramienta. La medición automática
el sistema puede compensar los errores de procesamiento, mejorando así la precisión y la eficiencia del procesamiento.
2. La configuración de la herramienta y la precisión de la alineación afectan las dimensiones de procesamiento. La precisión del instrumento de alineación de la herramienta
es ±0.002 - 0.005 mm, que se utiliza para la preconfiguración de la longitud y el diámetro de la herramienta. La alineación láser
el instrumento tiene una precisión de ±0.001 - 0.003 mm, lo que permite la compensación de herramientas de alta precisión. La sonda de contacto
la alineación tiene una precisión de ±0.0005 - 0.002 mm, adecuada para el procesamiento de precisión. La alineación óptica sin contacto
el sistema evita el desgaste de la herramienta y tiene una precisión de ±0.001 - 0.005 mm. El sistema de monitoreo de herramientas detecta el desgaste de la herramienta en
tiempo real y compensa automáticamente las desviaciones de tamaño. La función de detección de daños previene accidentes de calidad,
y el sensor de emisión acústica monitorea la condición de la herramienta. El sistema de gestión de la vida útil de la herramienta optimiza la herramienta
cambiando el tiempo y asegura una precisión de procesamiento consistente.
3. La precisión de posicionamiento de los accesorios de la herramienta es un aspecto crucial para garantizar la precisión del mecanizado.
Los orificios de los pasadores de posicionamiento de los accesorios tienen una precisión H7, y el juego se controla dentro de 0.005 - 0.015 mm.
La planitud de la superficie de referencia de posicionamiento es de 0.005 - 0.02 mm, lo que garantiza la estabilidad del posicionamiento de la pieza.
La fuerza de sujeción se controla dentro de un rango razonable para evitar la deformación de la pieza y su impacto
en la precisión. Las herramientas de inspección para los accesorios incluyen bloques patrón, medidores de anillo, plataformas, cajas cuadradas,
y otros equipos especializados.
