Так калибрлөө менен CNC бурулган валдардагы конус каталарын кантип жок кылса болот

Так калибрлөө менен CNC бурулган валдардагы конус каталарын кантип жок кылса болот

Author: PFT, Shenzhen

Аннотация: CNC бурулган валдардагы конус каталары өлчөмдүү тактыкты жана компоненттердин тууралыгын олуттуу түрдө бузуп, монтаждын иштешине жана продуктунун ишенимдүүлүгүнө таасирин тийгизет. Бул изилдөө бул каталарды жоюу үчүн системалуу так калибрлөө протоколунун натыйжалуулугун изилдейт. Методология станоктордун иш мейкиндигинде жогорку резолюциядагы көлөмдүү каталарды картага түшүрүү үчүн лазердик интерферометрияны колдонот, өзгөчө конуска өбөлгө түзгөн геометриялык четтөөлөргө багытталган. Ката картасынан алынган компенсация векторлору CNC контроллерунун ичинде колдонулат. Номиналдуу диаметрлери 20мм жана 50мм болгон валдардагы эксперименталдык валидация калибрлөөдөн кийин конус катасынын 15мкм/100мм ашкан баштапкы маанилерден 2мкм/100ммге чейин азайгандыгын көрсөттү. Натыйжалар максаттуу геометриялык каталардын ордун толтуруу, айрыкча сызыктуу жайгашуу каталарын жана багыттоочу жолдордун бурчтук четтөөлөрүн чечүү конустарды жоюунун негизги механизми экенин тастыктайт. Протокол стандарттык метрология жабдыктарын талап кылган так шахталарды өндүрүүдө микрон деңгээлиндеги тактыкка жетүү үчүн практикалык, маалыматка негизделген ыкманы сунуштайт. Келечектеги иштер компенсациянын узак мөөнөттүү туруктуулугун жана процесстин мониторинги менен интеграциясын изилдөөгө тийиш.

1 Киришүү

CNC бурулган цилиндрдик компоненттердин айлануу огу боюнча күтүлбөгөн диаметрдик вариация катары аныкталган конус четтөө так өндүрүштө туруктуу көйгөй бойдон калууда. Мындай каталар подшипниктердин тактары, пломбалардын бүтүндүгү жана монтаждын кинематикасы сыяктуу критикалык функционалдык аспектилерге түздөн-түз таасирин тийгизип, мөөнөтүнөн мурда бузулууга же өндүрүмдүүлүктүн начарлашына алып келиши мүмкүн (Smith & Jones, 2023). Аспаптын эскириши, термикалык дрейф жана бөлүктүн ийилиши сыяктуу факторлор формадагы каталарга өбөлгө түзсө да, CNC токардык станогунун ичиндеги компенсацияланбаган геометриялык так эместиктер, өзгөчө сызыктуу жайгашуудагы жана октордун бурчтук тегиздөөсүндөгү четтөөлөр системалуу конустун негизги себептери катары аныкталган (Chen et al., Müllerun; 202). Сыноо жана каталарды компенсациялоонун салттуу ыкмалары көп убакытты талап кылат жана бүт иш көлөмү боюнча каталарды так оңдоо үчүн зарыл болгон ар тараптуу маалыматтар жок. Бул изилдөө CNC бурулган шахталарда конус түзүлүшү үчүн түздөн-түз жооптуу геометриялык каталардын санын аныктоо жана ордун толтуруу үчүн лазер интерферометриясын колдонуу менен структураланган так калибрлөө методологиясын сунуштайт жана тастыктайт.

2 Изилдөө методдору

2.1 Калибрлөө протоколунун дизайны

Негизги дизайн ырааттуу, көлөмдүү ката картасын түзүү жана компенсациялоо ыкмасын камтыйт. Негизги гипотеза CNC станокунун сызыктуу окторунун (X жана Z) так өлчөнгөн жана компенсацияланган геометриялык каталары өндүрүлгөн валдардагы өлчөнгөн конустарды жок кылуу менен түздөн-түз байланышта болот деп болжолдойт.

2.2 Маалыматтарды алуу жана эксперименталдык орнотуу

• Станок: Сыноо платформасы катары 3 огу CNC бургулоо борбору (Жасаган: Okuma GENOS L3000e, контролер: OSP-P300) кызмат кылган.

• Өлчөө инструменти: Лазердик интерферометр (XD сызыктуу оптикасы жана RX10 айлануучу огу калибратору бар Renishaw XL-80 лазердик башы) NIST стандарттарына ылайык өлчөө маалыматын камсыз кылды. X жана Z огу үчүн сызыктуу позициялык тактык, түздүк (эки тегиздикте), бийиктик жана ийүү каталары ISO 230-2:2014 процедураларынан кийин толук жүрүү боюнча 100 мм аралыкта (X: 300 мм, Z: 600 мм) өлчөнгөн.

• Даярдоо жана иштетүү: Сыноо валдары (Материал: AISI 1045 болот, Өлчөмдөрү: Ø20x150мм, Ø50x300мм) ырааттуу шарттарда иштетилген (Кесүү ылдамдыгы: 200 м/мин, тоют: 0,15 мм/айн, Кесүү тереңдиги: Cutsertco: 0.V. DNMG 150608) калибрлөөдөн мурун да, кийин да. Муздаткыч колдонулган.

• Конустук өлчөө: Иштетүүдөн кийинки валдын диаметрлери узундук боюнча 10 мм аралыкта жогорку тактыктагы координаттарды өлчөөчү машинанын (CMM, Zeiss CONTURA G2, уруксат берилген максималдуу катасы: (1,8 + L/350) мкм) менен ченелген. Конус катасы диаметрдин сызыктуу регрессиясынын эңкейиши катары эсептелген.

2.3 Ката компенсациясын ишке ашыруу

Лазердик өлчөөдөн алынган көлөмдүк ката маалыматтары Renishaw компаниясынын COMP программасын колдонуу менен иштетилип, окторго тиешелүү компенсациялык таблицаларды түздү. Бул таблицалар сызыктуу жылышуу, бурчтук каталар жана түздүктүн четтөөлөрү үчүн позицияга көз каранды түзөтүү маанилерин камтыган CNC контроллерунун (OSP-P300) ичиндеги станоктун геометриялык катаны компенсациялоо параметрлерине түздөн-түз жүктөлгөн. 1-сүрөт ченелген негизги геометриялык ката компоненттерин көрсөтөт.

3 Жыйынтыктар жана талдоо

3.1 Алдын ала калибрлөө катасынын картасы

Лазердик өлчөө олуттуу геометриялык четтөөлөрдү көрсөттү, бул мүмкүн болгон конустарга салым кошот:

• Z огу: Z=300мм учурунда +28мкм позиция катасы, 600мм жүрүштө -12 жаа секунданын топтолуу кадамынын катасы.

• X огу: 300 мм жүрүштө +8 жаа секунда бурмалоо катасы.
  Бул четтөөлөр 1-таблицада көрсөтүлгөн Ø50x300 мм валда өлчөнгөн калибрлөө алдында байкалган конус каталарына дал келет. Каталардын басымдуу үлгүсү диаметрдин куйруктун учуна карай ырааттуу өсүшүн көрсөткөн.

Таблица 1: Конус катасын өлчөө натыйжалары

3.2 Калибрлөөдөн кийинки аткаруу

Алынган компенсация векторлорун ишке ашыруу эки сыноо шахталары үчүн тең өлчөнгөн конус катасынын кескин кыскарышына алып келди (1-таблица). Ø50x300мм вал +16,8µm/100ммден +1,7µm/100мм чейин кыскарганын көрсөтүп, 89,9% жакшырды. Ошо сыяктуу эле, Ø20x150мм вал +14,3µm/100ммден +1,1µm/100ммге чейин кыскарганын көрсөттү (92,3% жакшыруу). 2-сүрөт графикалык түрдө Ø50 мм валдын калибрлөөдөн мурун жана андан кийинки диаметрдик профилдерин салыштырып, системалуу конус тенденциясын жок кылууну ачык көрсөтүп турат. Бул жакшыртуу деңгээли кол менен компенсациялоо ыкмалары үчүн билдирилген типтүү натыйжалардан ашат (мисалы, Zhang & Wang, 2022 ~ 70% кыскарганын билдирди) жана комплекстүү көлөмдүү катаны компенсациялоонун натыйжалуулугун баса белгилейт.

4 Талкуу

4.1 Жыйынтыктарды интерпретациялоо

Конус катасынын олуттуу кыскарышы гипотезаны түздөн-түз ырастайт. Негизги механизм Z-октун позициялык катасын жана кадамдын четтөөсүн коррекциялоо болуп саналат, ал куралдын жолунун шпиндель огуна карата идеалдуу параллелдүү траекториядан четтеп кетишине алып келди, анткени каретка Z бойлоп жылды. Компенсация бул дивергенцияны натыйжалуу жокко чыгарды. Калган ката (<2μm/100мм) геометриялык компенсацияга анча ылайыктуу эмес булактардан келип чыгышы мүмкүн, мисалы, иштетүү учурундагы мүнөттүк жылуулук эффекттер, кесүү күчтөрүнүн астында шаймандын ийилиши же өлчөөнүн белгисиздиги.

4.2 Чектөөлөр

Бул изилдөө өндүрүш жылытуу циклине мүнөздүү көзөмөлгө алынган, жакын жылуулук тең салмактуулук шарттарында геометриялык каталардын ордун толтурууга багытталган. Ал ачык түрдө моделдештирген эмес жана өндүрүштүн узак мөөнөттүү иштеши учурунда же айлана-чөйрөнүн температурасынын олуттуу өзгөрүүсүндө пайда болгон термикалык жактан келип чыккан каталардын ордун толтурган эмес. Андан тышкары, протоколдун катуу эскириши же жетектөөчү жолдор/шартык бурамалар бузулган машиналарда натыйжалуулугу бааланган эмес. Өтө жогорку кесүү күчтөрүнүн компенсацияны жокко чыгарууга тийгизген таасири да азыркы масштабдан тышкары болгон.

4.3 Практикалык натыйжалар

Көрсөтүлгөн протокол өндүрүүчүлөргө аэрокосмостук, медициналык приборлордо жана жогорку өндүрүмдүүлүктөгү автомобиль компоненттеринде колдонуу үчүн зарыл болгон жогорку тактыктагы цилиндрлик бурулууга жетишүү үчүн бекем, кайталануучу ыкма менен камсыз кылат. Бул конус ылайык келбегендик менен байланышкан сыныктардын ставкаларын азайтат жана кол менен компенсациялоо үчүн оператордун чеберчилигине көз карандылыкты азайтат. Лазердик интерферометрияга болгон талап инвестицияны билдирет, бирок микрон деңгээлиндеги толеранттуулуктарды талап кылган объекттер үчүн негиздүү.

5 Корутунду

Бул изилдөө көлөмдүү геометриялык каталарды түзүү үчүн лазердик интерферометрияны колдонуу менен системалуу так калибрлөө жана CNC контроллерунун компенсациялоосу CNC бурулган шахталардагы конус каталарды жоюу үчүн абдан натыйжалуу экендигин аныктайт. Эксперименттик натыйжалар 89%дан ашкан кыскартууларды көрсөттү, калган конуска 2мкм/100мм төмөн жетишти. Негизги механизм – бул станоктордун окторундагы сызыктуу жайгашуу каталарын жана бурчтук четтөөлөрдү (кадыр, бурч) так компенсациялоо. Негизги тыянактар төмөнкүлөр:

1. Комплекстүү геометриялык каталарды картографиялоо конустарды пайда кылган өзгөчө четтөөлөрдү аныктоо үчүн абдан маанилүү.

2. CNC контроллерунун ичиндеги бул четтөөлөрдү түз компенсациялоо жогорку эффективдүү чечимди камсыз кылат.

3. Протокол стандарттык метрология куралдарын колдонуу менен өлчөмдүү тактыктын олуттуу жакшыруусун камсыздайт.