Төгәл калибрлау белән CNC-борылган валларда кәгазь хаталарны ничек бетерергә

Төгәл калибрлау белән CNC-борылган валларда кәгазь хаталарны ничек бетерергә

Автор: ПФТ, Шэньчжэнь

Аннотация: CNC борылган валлардагы хаталар үлчәм төгәллеген һәм компонентның туры килүен сизелерлек бозалар, монтаж эшенә һәм продуктның ышанычлылыгына тәэсир итәләр. Бу тикшерү бу хаталарны бетерү өчен системалы төгәл калибрлау протоколының эффективлыгын тикшерә. Методика машина коралының эш урыны аша югары резолюцияле күләмле хата картасын ясау өчен лазер интерферометриясен куллана, махсус геометрик тайпылышларны максат итеп куя. Хата картасыннан алынган компенсация векторлары CNC контроллеры эчендә кулланыла. Номиналь диаметры 20 мм һәм 50 мм булган валларда эксперименталь тикшерү башлангыч хаталарның 15µm / 100mm-тан 2µm / 100mm-тан калибрлаудан кимүен күрсәтте. Нәтиҗә раслый, максатчан геометрик хаталарны компенсацияләү, аеруча сызыклы позиция хаталарын һәм юл күрсәткечләренең почмак тайпылышларын чишү, начаррак бетерүнең төп механизмы. Протокол стандарт, метрология җиһазларын таләп иткән төгәл вал җитештерүдә микрон дәрәҗәдәге төгәллеккә ирешү өчен практик, мәгълүматлы алым тәкъдим итә. Киләчәк эш компенсациянең озак вакытлы тотрыклылыгын һәм процесс мониторингы белән интеграцияләнергә тиеш.

1 Кереш

CNC борылган цилиндрик компонентларда әйләнү күчәре буенча уйланмаган диаметрик үзгәрү дип билгеләнгән түбәнрәк тайпылыш, төгәл җитештерүдә дәвамлы проблема булып кала. Мондый хаталар турыдан-туры критик функциональ аспектларга тәэсир итәләр, мөһер сафлыгы, монтаж кинематика, потенциаль вакытсыз уңышсызлыкка яки эшнең бозылуына китерергә мөмкин (Смит & Джонс, 2023). Корал киеме, җылылык дрифты, эш кисәгенең бозылуы кебек факторлар хаталар формалаштырырга ярдәм итсә дә, CNC токарь эчендә компенсацияләнмәгән геометрик төгәлсезлекләр - аеруча сызыклы позициядә тайпылышлар һәм балталарның почмак тигезләнеше - системалы такталарның төп төп сәбәпләре итеп билгеләнәләр (Чен һәм башкалар. 2021; Мюллер & Браун, 2024). Традицион сынау-хата компенсация ысуллары еш кына күп вакыт таләп итә һәм бөтен эш күләме буенча каты хаталарны төзәтү өчен кирәкле тулы мәгълүмат җитми. Бу тикшеренү структуралы төгәл калибрлау методикасын тәкъдим итә һәм раслый, лазер интерферометриясен кулланып, CNC борылган валларда формалашу өчен турыдан-туры җаваплы булган геометрик хаталарны компенсацияләү өчен.

2 Тикшеренү ысуллары

2.1 Калибрлау протоколы дизайны

Төп дизайн эзлекле, күләмле хата картасын һәм компенсация алымын үз эченә ала. Беренчел гипотеза CNC токарьының сызыклы күчәренең (X һәм Z) төгәл үлчәнгән һәм компенсацияләнгән позитлары җитештерелгән валларда үлчәнә торган тактаны бетерү белән турыдан-туры бәйләнештә торачак.

2.2 Мәгълүмат туплау һәм эксперименталь көйләү

• Машина коралы: 3 күчәрле CNC борылыш үзәге (ясагыз: Okuma GENOS L3000e, Контроллер: OSP-P300) сынау платформасы булып хезмәт итте.

• Asлчәү коралы: Лазер интерферометры (Ренишав XL-80 лазер башы XD сызыклы оптика һәм RX10 әйләнү күчәре калибраторы) NIST стандартларына туры килә торган үлчәү мәгълүматларын бирде. X һәм Z күчәре өчен сызыклы позиция төгәллеге, туры (ике самолетта), тишек һәм яу хаталары ISO 230-2: 2014 процедуралары буенча тулы сәяхәт вакытында (X: 300mm, Z: 600mm) 100 мм аралыгында үлчәнде.

• Эш кисәге һәм эшкәртү: Сынау валлары (Материал: AISI 1045 корыч, размерлары: x20x150 мм, x50х300 мм) эзлекле шартларда эшкәртелде (Кисү тизлеге: 200 м / мин, туклану: 0,15 мм / рев. Суыткыч кулланылды.

• Кәгазь үлчәү: Эшкәртүдән соң вал диаметрлары 10 мм интервалда озынлык буенча югары төгәл координаталар үлчәү машинасы ярдәмендә үлчәнде (CMM, Zeiss CONTURA G2, Рөхсәт ителгән максималь хата: (1.8 + L / 350) µm). Тапшыру хата диаметрның сызыклы регрессиясенең түбәсе булып саналды.

2.3 Хаталарны компенсацияләү

Лазер үлчәүеннән күләмле хата мәгълүматлары Renishaw's COMP программа ярдәмендә эшкәртелде, күчәр өчен компенсация таблицалары. Бу таблицалар, сызыклы күчерү, почмак хаталары, туры тайпылышлар өчен позициягә бәйле коррекция кыйммәтләрен үз эченә алган, CNC контроллеры (OSP-P300) эчендә машина коралының геометрик хата компенсация параметрларына турыдан-туры йөкләнде. 1 нче рәсемдә үлчәнгән төп геометрик хата компонентлары күрсәтелгән.

3 Нәтиҗә һәм анализ

3.1 Калибрлау алдыннан хата картасы

Лазер үлчәү потенциаль геометрик тайпылышларны ачыклады:

• Z-күчәре: Z = 300mm-та + 28µm позицияле хата, 600 мм-дан артык арка -12 арсек туплану хата.

• Х күчәре: 300 ммнан артык сәяхәттә +8 арсекның явыз хата.
  Бу тайпылышлар 1 таблицада күрсәтелгән Ø50x300 мм валда үлчәнгән калибрлау алдыннан күзәтелгән хаталар белән тәңгәл киләләр.

Таблица 1: Хаталарны үлчәү нәтиҗәләре

3.2 Калибрлаудан соңгы күрсәткеч

Алынган компенсация векторларын тормышка ашыру ике сынау валлары өчен үлчәнгән хаталарның кискен кимүенә китерде (таблица 1). Ø50x300 мм вал + 16,8µm / 100mm + + 1,7µm / 100mm га кадәр кимүне күрсәтте, бу 89,9% яхшыруны күрсәтә. Шулай ук, x20x150 мм вал + 14,3µm / 100mm + + 1,1µm / 100mm (92,3% яхшырту) кимүен күрсәтте. 2 нче рәсем калибрлау алдыннан һәм аннан соң mm50 мм валның диаметрик профильләрен график яктан чагыштыра, системалы түбән тенденциянең юкка чыгуын ачык күрсәтә. Бу яхшырту дәрәҗәсе кул белән компенсацияләү ысуллары өчен хәбәр ителгән типик нәтиҗәләрдән артып китә (мәсәлән, Чжан & Ван, 2022 ~ 70% кыскарту турында) һәм күләмле хата компенсациясенең эффективлыгын күрсәтә.

4 Фикер алышу

4.1 Нәтиҗәне аңлату

Хаталарның сизелерлек кимүе гипотезаны турыдан-туры раслый. Беренчел механизм - Z күчәрендәге позиция хата һәм тишек тайпылышын төзәтү, бу корал юлының идеаль параллель траекториядән әйләнү күчәренә караганда аерылуына китерде, арба З. буйлап хәрәкәт иткәндә компенсация бу аерманы юкка чыгарды. Калдык хата (<2µm / 100mm), мөгаен, геометрик компенсациягә яраксыз чыганаклардан килеп чыга, мәсәлән, эшкәртү вакытында минут җылылык эффектлары, кисүче көчләр астында коралны бозу яки үлчәү билгесезлеге.

4.2 Чикләүләр

Бу тикшеренү производствоны җылыту циклына хас булган контроль, җылылык тигезләнеше шартларында геометрик хаталарны компенсацияләүгә юнәлтелде. Ул ачыктан-ачык модельләштермәде, озын җитештерү вакытында яки әйләнә-тирә температураның зур үзгәрүләре вакытында килеп чыккан термик хаталарны капламады. Моннан тыш, протоколның каты тузган яки юл күрсәткечләренә / туп винталарына зыян китергән машиналарда эффективлыгы бәяләнмәде. Компенсацияне юкка чыгаруга бик югары кисүче көчләрнең йогынтысы хәзерге чиктән тыш иде.

4.3 Практик нәтиҗәләр

Күрсәтелгән протокол җитештерүчеләргә югары төгәл цилиндрик борылышка ирешү өчен нык, кабатлана торган ысул белән тәэмин итә, аэрокосмос, медицина җайланмалары һәм югары җитештерүчән автомобиль компонентларында куллану өчен кирәк. Бу туры килмәү белән бәйле сынык ставкаларын киметә һәм кул белән компенсацияләү өчен оператор осталыгына таянуны киметә. Лазер интерферометриясенә таләп инвестицияне күрсәтә, ләкин микрон дәрәҗәдәге толерантлык таләп иткән объектлар өчен аклана.

5 Йомгаклау

Бу тикшеренү системалы төгәл калибрлау, лазер интерферометриясен кулланып, күләмле геометрик хаталар картасын һәм CNC контроллеры компенсациясен куллану, CNC борылган валлардагы хаталарны бетерү өчен бик эффектив булуын ачыклый. Эксперименталь нәтиҗәләр 2µm / 100mm астындагы калдыкларга ирешеп, 89% тан артып китүне күрсәттеләр. Төп механизм - машина коралы балталарында сызыклы урнашу хаталарын һәм почмак тайпылышларын төгәл компенсацияләү. Төп нәтиҗәләр:

1. Комплекслы геометрик хата картасы начаррак булган тайпылышларны ачыклау өчен бик мөһим.

2. CNC контроллеры эчендә бу тайпылышларны турыдан-туры компенсацияләү бик эффектив чишелеш бирә.

3. Протокол стандарт метрология коралларын кулланып үлчәм төгәллегендә зур үзгәрешләр китерә.