Nozik kalibrlash bilan CNC-tornali millerdagi konusning xatolarini qanday yo'q qilish mumkin

Nozik kalibrlash bilan CNC-tornali millerdagi konusning xatolarini qanday yo'q qilish mumkin

Muallif: PFT, Shenzhen

Xulosa: CNC-burilish millaridagi konusning xatolari o'lchov aniqligi va komponentlarning mosligini sezilarli darajada buzadi, bu montajning ishlashi va mahsulot ishonchliligiga ta'sir qiladi. Ushbu tadqiqot ushbu xatolarni bartaraf etish uchun tizimli aniq kalibrlash protokolining samaradorligini o'rganadi. Metodologiya dastgohning ish maydoni bo'ylab yuqori aniqlikdagi hajmli xatolarni xaritalash uchun lazerli interferometriyani qo'llaydi, xususan, konusga hissa qo'shadigan geometrik og'ishlarga qaratilgan. Xatolar xaritasidan olingan kompensatsiya vektorlari CNC tekshirgichida qo'llaniladi. Nominal diametrlari 20 mm va 50 mm bo'lgan vallar bo'yicha eksperimental tekshirish kalibrlashdan keyin konusning xatosi 15 mkm/100 mm dan oshadigan dastlabki qiymatlardan 2 mkm/100 mm dan kamga kamayganligini ko'rsatdi. Natijalar, maqsadli geometrik xatolarni qoplash, xususan, chiziqli joylashishni aniqlash xatolari va yo'nalishlarning burchak og'ishlarini bartaraf etish konusni bartaraf etishning asosiy mexanizmi ekanligini tasdiqlaydi. Protokol standart metrologiya uskunalarini talab qiladigan aniq millar ishlab chiqarishda mikron darajasidagi aniqlikka erishish uchun amaliy, ma'lumotlarga asoslangan yondashuvni taklif qiladi. Kelajakdagi ishlar kompensatsiyaning uzoq muddatli barqarorligini va jarayonni monitoring qilish bilan integratsiyani o'rganishi kerak.

1 Kirish

CNC-burilish silindrsimon komponentlarda aylanish o'qi bo'ylab mo'ljallanmagan diametrik o'zgarish sifatida aniqlangan konusning og'ishi aniq ishlab chiqarishda doimiy muammo bo'lib qolmoqda. Bunday xatolar to'g'ridan-to'g'ri rulman moslamalari, muhrning yaxlitligi va yig'ish kinematikasi kabi muhim funktsional jihatlarga ta'sir qiladi, bu esa muddatidan oldin ishlamay qolishiga yoki ishlashning pasayishiga olib keladi (Smit va Jons, 2023). Asbobning aşınması, termal siljish va ishlov beriladigan qismning egilishi kabi omillar shakl xatolariga hissa qo'shgan bo'lsa-da, CNC stanogining o'zida kompensatsiya qilinmagan geometrik noaniqliklar, xususan, chiziqli joylashish va o'qlarning burchak hizalanishidagi og'ishlar - tizimli konusning asosiy sabablari sifatida aniqlanadi (Chen va boshq., Müllerun 202; 2021). Sinov va xatoliklarni qoplashning an'anaviy usullari ko'pincha ko'p vaqt talab etadi va butun ish hajmi bo'ylab xatolarni ishonchli tuzatish uchun zarur bo'lgan keng qamrovli ma'lumotlarga ega emas. Ushbu tadqiqot CNC-burilish shaftalarida konusning shakllanishi uchun bevosita mas'ul bo'lgan geometrik xatolarni hisoblash va qoplash uchun lazer interferometriyasidan foydalangan holda tuzilgan aniq kalibrlash metodologiyasini taqdim etadi va tasdiqlaydi.

2 tadqiqot usullari

2.1 Kalibrlash protokoli dizayni

Asosiy dizayn ketma-ket, hajmli xato xaritasi va kompensatsiya yondashuvini o'z ichiga oladi. Birlamchi gipoteza shuni ko'rsatadiki, CNC stanogining chiziqli o'qlarining (X va Z) aniq o'lchangan va kompensatsiyalangan geometrik xatolari ishlab chiqarilgan vallardagi o'lchanadigan konusning yo'q qilinishi bilan bevosita bog'liq bo'ladi.

2.2 Ma'lumotlarni yig'ish va eksperimental sozlash

• Mashina asbobi: 3 o'qli CNC torna markazi (Ishlab chiqarish: Okuma GENOS L3000e, boshqaruvchi: OSP-P300) sinov platformasi bo'lib xizmat qildi.

• O'lchov asbobi: Lazer interferometri (XD chiziqli optikasi va RX10 aylanuvchi o'qi kalibratoriga ega Renishaw XL-80 lazer boshi) NIST standartlariga muvofiq kuzatilishi mumkin bo'lgan o'lchov ma'lumotlarini taqdim etdi. X va Z o'qlari uchun chiziqli joylashish aniqligi, tekislik (ikki tekislikda), qadam va egilish xatoliklari ISO 230-2:2014 tartib-qoidalariga rioya qilgan holda to'liq harakat davomida (X: 300 mm, Z: 600 mm) 100 mm oraliqda o'lchandi.

• Ish qismi va ishlov berish: Sinov vallari (Material: AISI 1045 po'lat, O'lchamlari: Ø20x150mm, Ø50x300mm) barqaror sharoitlarda qayta ishlandi (kesish tezligi: 200 m/min, besleme: 0,15 mm/dev, kesish chuqurligi: 0.5 mm-dak. DNMG 150608) kalibrlashdan oldin ham, keyin ham. Sovutgich qo'llanildi.

• Konusni o'lchash: Ishlov berishdan keyingi milya diametrlari uzunlik bo'ylab 10 mm oraliqda yuqori aniqlikdagi koordinata o'lchash mashinasi (CMM, Zeiss CONTURA G2, ruxsat etilgan maksimal xato: (1,8 + L/350) mkm) yordamida o'lchandi. Konusning xatosi diametr va pozitsiyaning chiziqli regressiyasining qiyaligi sifatida hisoblangan.

2.3 Xatolarni qoplashni amalga oshirish

Lazer o'lchovidan olingan hajmli xato ma'lumotlari eksa uchun maxsus kompensatsiya jadvallarini yaratish uchun Renishaw kompaniyasining COMP dasturi yordamida qayta ishlandi. Chiziqli siljish, burchak xatolar va to'g'rilik og'ishlari uchun pozitsiyaga bog'liq tuzatish qiymatlarini o'z ichiga olgan ushbu jadvallar to'g'ridan-to'g'ri CNC boshqaruvchisi (OSP-P300) ichidagi dastgoh asbobining geometrik xatolarni qoplash parametrlariga yuklangan. 1-rasmda o'lchangan asosiy geometrik xato komponentlari ko'rsatilgan.

3 Natijalar va tahlillar

3.1 Kalibrlashdan oldingi xatolarni xaritalash

Lazer o'lchovi potentsial torayishga hissa qo'shadigan sezilarli geometrik og'ishlarni aniqladi:

• Z o'qi: Z=300 mm da +28 mkm pozitsiya xatosi, 600 mm masofada -12 yoy sekund to'planishi.

• X o'qi: 300 mm masofada +8 yoy sekund egilish xatosi.
  Ushbu og'ishlar 1-jadvalda ko'rsatilgan Ø50x300 mm valda o'lchangan kuzatilgan kalibrlashdan oldingi konusning xatolariga to'g'ri keladi. Dominant xato namunasi diametrining dumg'aza uchiga qarab izchil o'sishini ko'rsatdi.

1-jadval: Konusning xatosini o'lchash natijalari

3.2 Kalibrlashdan keyingi ishlash

Olingan kompensatsiya vektorlarini amalga oshirish ikkala sinov vali uchun o'lchangan konusning xatosini keskin kamaytirishga olib keldi (1-jadval). Ø50x300 mm o'lchamdagi mil +16,8 µm/100 mm dan +1,7 µm/100 mm gacha qisqardi, bu 89,9% yaxshilanishni anglatadi. Xuddi shunday, Ø20x150 mm mil +14,3µm/100mm dan +1,1µm/100mm gacha qisqarganini ko‘rsatdi (92,3% yaxshilanish). 2-rasmda kalibrlashdan oldin va keyin Ø50 mm valning diametrli profillari grafik jihatdan taqqoslanadi, bu tizimli konusning tendentsiyasini yo'q qilishni aniq ko'rsatib beradi. Ushbu yaxshilanish darajasi qo'lda kompensatsiya usullari uchun bildirilgan odatiy natijalardan oshib ketadi (masalan, Chjan va Vang, 2022 yilda ~70% qisqarishi haqida xabar berilgan) va keng qamrovli hajmli xatolarni qoplash samaradorligini ta'kidlaydi.

4 Munozara

4.1 Natijalarni talqin qilish

Konusning xatosining sezilarli darajada kamayishi gipotezani to'g'ridan-to'g'ri tasdiqlaydi. Birlamchi mexanizm Z o'qining joylashuv xatosini va qadam og'ishini tuzatish bo'lib, bu arava Z bo'ylab harakatlanayotganda asbob yo'lining mil o'qiga nisbatan ideal parallel traektoriyadan ajralib chiqishiga olib keldi. Kompensatsiya bu farqni samarali ravishda bekor qildi. Qoldiq xatolik (<2µm/100mm) geometrik kompensatsiyaga kamroq mos keladigan manbalardan kelib chiqqan bo‘lishi mumkin, masalan, ishlov berish paytidagi daqiqali termal effektlar, kesish kuchlari ostida asbobning og‘ishi yoki o‘lchov noaniqligi.

4.2 Cheklovlar

Ushbu tadqiqot ishlab chiqarishni isitish davriga xos bo'lgan nazorat ostida, issiqlik muvozanatiga yaqin sharoitlarda geometrik xatolarni qoplashga qaratilgan. U kengaytirilgan ishlab chiqarish ishlari yoki atrof-muhit haroratining sezilarli o'zgarishi paytida yuzaga keladigan termal sabab bo'lgan xatolarni aniq modellamadi yoki kompensatsiya qilmadi. Bundan tashqari, yo'l-yo'riqlar/burdalar qattiq eskirgan yoki shikastlangan mashinalarda protokolning samaradorligi baholanmagan. Juda yuqori kesish kuchlarining kompensatsiyani bekor qilishga ta'siri ham joriy doiradan tashqarida edi.

4.3 Amaliy natijalar

Ko'rsatilgan protokol ishlab chiqaruvchilarga aerokosmik, tibbiy asboblar va yuqori samarali avtomobil komponentlarida qo'llanilishi uchun zarur bo'lgan yuqori aniqlikdagi silindrsimon burilishga erishish uchun mustahkam, takrorlanadigan usulni taqdim etadi. Bu konusning nomuvofiqligi bilan bog'liq hurda stavkalarini pasaytiradi va qo'lda kompensatsiya uchun operator mahoratiga tayanishni kamaytiradi. Lazerli interferometriyaga bo'lgan talab investitsiyalarni anglatadi, ammo mikron darajasidagi bardoshlik talab qiladigan ob'ektlar uchun oqlanadi.

5 Xulosa

Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, hajmli geometrik xatolarni xaritalash va keyingi CNC kontroller kompensatsiyasi uchun lazerli interferometriyadan foydalangan holda tizimli aniq kalibrlash CNC-burilish millarida konusning xatolarini bartaraf etishda juda samarali. Tajriba natijalari 89% dan oshiq pasayishlarni ko'rsatdi va 2 mkm/100 mm dan past qoldiq konusga erishdi. Asosiy mexanizm - bu dastgoh o'qlaridagi chiziqli joylashishni aniqlash xatolari va burchak og'ishlarining (pitch, egilish) aniq kompensatsiyasi. Asosiy xulosalar:

1. Keng qamrovli geometrik xatolarni xaritalash konusni keltirib chiqaradigan o'ziga xos og'ishlarni aniqlash uchun juda muhimdir.

2. Ushbu og'ishlarning CNC boshqaruvchisida to'g'ridan-to'g'ri kompensatsiyasi yuqori samarali echimni ta'minlaydi.

3. Protokol standart metrologiya vositalaridan foydalangan holda o'lchov aniqligini sezilarli darajada yaxshilaydi.