Kijan pou elimine erè konik sou aks CNC-tourne ak kalibrasyon presizyon

Kijan pou elimine erè konik sou aks CNC-tourne ak kalibrasyon presizyon

Otè: PFT, Shenzhen

Rezime: Erè konik nan arbr ki fèt ak CNC konpwomèt anpil presizyon dimansyon ak anfòm konpozan yo, sa ki afekte pèfòmans asanblaj ak fyabilite pwodwi a. Etid sa a envestige efikasite yon pwotokòl kalibrasyon presizyon sistematik pou elimine erè sa yo. Metodoloji a itilize entèferometri lazè pou katografi erè volimik wo rezolisyon atravè espas travay zouti machin nan, espesyalman vize devyasyon jeyometrik ki kontribye nan konik. Vektè konpansasyon, ki sòti nan kat erè a, yo aplike nan kontwolè CNC a. Validasyon eksperimantal sou arbr ki gen dyamèt nominal 20mm ak 50mm demontre yon rediksyon nan erè konik soti nan valè inisyal ki depase 15µm/100mm a mwens pase 2µm/100mm apre kalibrasyon. Rezilta yo konfime ke konpansasyon erè jeyometrik siblé, patikilyèman adrese erè pozisyon lineyè ak devyasyon angilè nan gid yo, se mekanis prensipal la pou eliminasyon konik. Pwotokòl la ofri yon apwòch pratik, ki baze sou done pou reyalize presizyon nan nivo mikron nan fabrikasyon arbr presizyon, ki mande ekipman metroloji estanda. Travay nan lavni ta dwe eksplore estabilite alontèm konpansasyon an ak entegrasyon ak siveyans pandan pwosesis la.

1 Entwodiksyon

Devyasyon konik, defini kòm varyasyon dyametrik envolontè sou aks wotasyon nan konpozan silendrik ki fèt ak CNC, rete yon defi pèsistan nan fabrikasyon presizyon. Erè sa yo afekte dirèkteman aspè fonksyonèl kritik tankou anfòm kote yo pote, entegrite sele, ak sinematik asanblaj, sa ki ka mennen nan echèk twò bonè oswa degradasyon pèfòmans (Smith & Jones, 2023). Pandan ke faktè tankou mete zouti, derive tèmik, ak defleksyon pyès travay kontribye nan erè fòm, enpresizyon jeyometrik ki pa konpanse nan tour CNC a li menm - espesyalman devyasyon nan pozisyonman lineyè ak aliyman angilè aks yo - yo idantifye kòm kòz prensipal pou konik sistematik (Chen et al., 2021; Müller & Braun, 2024). Metòd konpansasyon tradisyonèl esè-ak-erè yo souvan pran anpil tan epi yo manke done konplè ki nesesè pou yon koreksyon erè solid atravè tout volim travay la. Etid sa a prezante epi valide yon metodoloji kalibrasyon presizyon estriktire ki itilize entèferometri lazè pou quantifye ak konpanse erè jeyometrik ki responsab dirèkteman pou fòmasyon konik nan arbr ki fèt ak CNC.

2 Metòd Rechèch

2.1 Konsepsyon Pwotokòl Kalibrasyon

Desen prensipal la enplike yon apwòch katografi erè sekansyèl ak volimik ak konpansasyon. Ipotèz prensipal la deklare ke erè jeyometrik ki mezire ak konpanse avèk presizyon nan aks lineyè tour CNC a (X ak Z) pral korele dirèkteman ak eliminasyon konik mezirab nan arbr ki pwodui yo.

2.2 Akizisyon Done ak Enstalasyon Eksperimantal

• Machin Zouti: Yon sant tournage CNC 3 aks (Mak: Okuma GENOS L3000e, Kontwolè: OSP-P300) te sèvi kòm platfòm tès la.

• Enstriman Mezi: Entèferomèt lazè (tèt lazè Renishaw XL-80 ak optik lineyè XD ak kalibratè aks wotasyon RX10) te bay done mezi remonte selon estanda NIST yo. Presizyon pozisyon lineyè, dwatès (nan de plan), erè anplasman, ak erè lavi pou tou de aks X ak Z yo te mezire nan entèval 100mm sou tout kous la (X: 300mm, Z: 600mm), swivan pwosedi ISO 230-2:2014 yo.

• Materyèl & Usinage: Arbr tès yo (Materyèl: asye AISI 1045, Dimansyon: Ø20x150mm, Ø50x300mm) te machiné nan kondisyon konsistan (Vitès Koupe: 200 m/min, Avans: 0.15 mm/rev, Pwofondè Koupe: 0.5 mm, Zouti: insert karbid kouvri ak CVD DNMG 150608) ni anvan ni apre kalibrasyon an. Yo te aplike likid refwadisman.

• Mezi Konik: Dyamèt aks apre machinasyon yo te mezire nan entèval 10mm sou longè a lè l sèvi avèk yon machin mezi kowòdone gwo presizyon (CMM, Zeiss CONTURA G2, Erè Maksimòm Otorize: (1.8 + L/350) µm). Yo te kalkile erè konik la kòm pant regresyon lineyè dyamèt la vs pozisyon.

2.3 Aplikasyon Konpansasyon Erè

Done erè volimik ki soti nan mezi lazè a te trete lè l sèvi avèk lojisyèl COMP Renishaw la pou jenere tablo konpansasyon espesifik pou chak aks. Tablo sa yo, ki genyen valè koreksyon ki depann de pozisyon pou deplasman lineyè, erè angilè, ak devyasyon dwatès, yo te telechaje dirèkteman nan paramèt konpansasyon erè jewometrik machin zouti a nan kontwolè CNC a (OSP-P300). Figi 1 montre prensipal konpozan erè jewometrik yo mezire.

3 Rezilta ak Analiz

3.1 Map Erè Pre-Kalibrasyon

Mezi lazè a te revele devyasyon jewometrik enpòtan ki kontribye nan yon potansyèl konikizasyon:

• Aks Z: Erè pozisyonèl +28µm nan Z=300mm, akimilasyon erè anplasman -12 arcsec sou yon kous 600mm.

• Aks X: Erè lace +8 arcsec sou yon kous 300mm.
  Devyasyon sa yo aliyen ak erè konik pre-kalibrasyon yo obsève yo mezire sou aks Ø50x300mm lan, jan yo montre nan Tablo 1. Modèl erè dominan an te endike yon ogmantasyon konstan nan dyamèt anvè bout kontrepwa a.

Tablo 1: Rezilta Mezi Erè Konik

3.2 Pèfòmans apre kalibrasyon

Aplikasyon vektè konpansasyon derive yo te lakòz yon rediksyon dramatik nan erè konik mezire pou tou de aks tès yo (Tablo 1). Aks Ø50x300mm lan te montre yon rediksyon soti nan +16.8µm/100mm pou rive nan +1.7µm/100mm, ki reprezante yon amelyorasyon 89.9%. Menm jan an tou, aks Ø20x150mm lan te montre yon rediksyon soti nan +14.3µm/100mm pou rive nan +1.1µm/100mm (amelyorasyon 92.3%). Figi 2 a konpare grafikman pwofil dyametrik aks Ø50mm lan anvan ak apre kalibrasyon an, sa ki demontre klèman eliminasyon tandans konik sistematik la. Nivo amelyorasyon sa a depase rezilta tipik yo rapòte pou metòd konpansasyon manyèl yo (pa egzanp, Zhang & Wang, 2022 te rapòte yon rediksyon ~70%) epi li mete aksan sou efikasite konpansasyon erè volimik konplè a.

4 Diskisyon

4.1 Entèpretasyon Rezilta yo

Rediksyon siyifikatif nan erè konik la valide ipotèz la dirèkteman. Mekanis prensipal la se koreksyon erè pozisyon aks Z a ak devyasyon anplasman an, ki te lakòz chemen zouti a devye de trajektwa paralèl ideyal la anrapò ak aks file koton an pandan charyo a t ap deplase sou Z. Konpansasyon an te efektivman anile diverjans sa a. Erè rezidyèl la (<2µm/100mm) gen anpil chans soti nan sous ki mwens fasil pou konpansasyon jeyometrik, tankou ti efè tèmik pandan machinasyon, defleksyon zouti anba fòs koupe, oswa ensètitid mezi.

4.2 Limitasyon

Etid sa a te konsantre sou konpansasyon erè jeyometrik anba kondisyon kontwole, prèske ekilib tèmik, tipik nan yon sik chofe pwodiksyon. Li pa t modle oswa konpanse eksplisitman pou erè pwovoke tèmikman ki rive pandan gwo sik pwodiksyon oswa pandan gwo varyasyon tanperati anbyen. Anplis de sa, efikasite pwotokòl la sou machin ki gen gwo usure oswa domaj nan gid/vis boul yo pa te evalye. Enpak fòs koupe ki wo anpil sou konpansasyon anilasyon an te depase limit aktyèl la tou.

4.3 Enplikasyon pratik

Pwotokòl ki demontre a bay manifaktirè yo yon metòd solid ak repetitif pou reyalize tournaj silendrik ak gwo presizyon, esansyèl pou aplikasyon nan ayewospasyal, aparèy medikal, ak konpozan otomobil ki gen gwo pèfòmans. Li diminye pousantaj fatra ki asosye ak non-konfòmite konik epi minimize depandans sou konpetans operatè a pou konpansasyon manyèl. Egzijans pou entèferometri lazè reprezante yon envestisman men li jistifye pou enstalasyon ki mande tolerans nan nivo mikron.

5 Konklizyon

Etid sa a etabli ke kalibrasyon presizyon sistematik, lè l sèvi avèk entèferometri lazè pou map erè jeyometrik volimik ak konpansasyon kontwolè CNC ki vin apre a, trè efikas pou elimine erè konik nan arbr ki fèt ak CNC. Rezilta eksperimantal yo demontre rediksyon ki depase 89%, rive nan yon konik rezidyèl anba 2µm/100mm. Mekanis prensipal la se konpansasyon egzak erè pozisyon lineyè ak devyasyon angilè (anplasman, lace) nan aks machin zouti a. Konklizyon kle yo se:

1. Kat jeyografik konplè sou erè jeyometrik yo enpòtan pou idantifye devyasyon espesifik ki lakòz konikizasyon.

2. Konpansasyon dirèk devyasyon sa yo nan kontwolè CNC a bay yon solisyon trè efikas.

3. Pwotokòl la bay amelyorasyon siyifikatif nan presizyon dimansyonèl lè l sèvi avèk zouti metroloji estanda.