Pehea e hoʻopau ai i nā hewa liʻiliʻi ma nā kumu i hoʻohuli ʻia ʻo CNC me ka hoʻoponopono pololei

Pehea e hoʻopau ai i nā hewa liʻiliʻi ma nā kumu i hoʻohuli ʻia ʻo CNC me ka hoʻoponopono pololei

Mea kākau: PFT, Shenzhen

Abstract: ʻO nā hewa lipi i nā kumu huli CNC e hoʻololi nui i ka pololei o ke ana a me ke kūpono o nā mea, e hoʻopilikia ana i ka hana hui a me ka hilinaʻi o ka huahana. Ke noiʻi nei kēia haʻawina i ka pono o kahi protocol calibration precision systematic no ka hoʻopau ʻana i kēia mau hewa. Hoʻohana ke kaʻina hana i ka interferometry laser no ka hoʻopaʻa ʻana i ka hoʻopaʻapaʻa volumetric hapa kiʻekiʻe ma waena o ka mīkini hana hana, e kuhikuhi pono ana i nā deviations geometric e hāʻawi ana i ka taper. Hoʻopili ʻia nā vectors uku, i loaʻa mai ka palapala kuhi hewa i loko o ka mea hoʻokele CNC. ʻO ka hōʻoia hoʻokolohua ma nā kumu me nā anawaena nominal o 20mm a me 50mm i hōʻike i ka hoʻemi ʻana i ka hewa taper mai nā kumu waiwai mua ma mua o 15µm/100mm a i lalo o 2µm/100mm post-calibration. Ua hōʻoia nā hualoaʻa, ʻo ka uku hoʻopaʻi hewa geometric i manaʻo ʻia, ʻo ia hoʻi ka hoʻoponopono ʻana i nā hewa hoʻonohonoho laina a me nā ʻokoʻa angular o nā ala alakaʻi, ʻo ia ke kumu mua no ka hoʻopau ʻana i ka taper. Hāʻawi ka protocol i kahi ala kūpono, hoʻokele ʻikepili no ka hoʻokō ʻana i ka pololei o ka micron-level i ka hana ʻana i ka shaft precision, e koi ana i nā lako metrology maʻamau. Pono nā hana e hiki mai ana e ʻimi i ke kūpaʻa lōʻihi o ka uku a me ka hoʻohui ʻana me ka nānā ʻana i ka hana.

1 Hoolauna

ʻO ka hoʻokaʻawale ʻana o ka taper, i wehewehe ʻia ʻo ia ka hoʻololi diametric i manaʻo ʻole ʻia ma ke koʻi o ka rotation i nā ʻāpana cylindrical huli ʻia ʻo CNC, he paʻakikī mau loa i ka hana pololei. Hoʻopilikia pololei kēlā mau hewa i nā ʻano hana koʻikoʻi e like me ke kau ʻana, ka pono o ka sila, a me nā kinematics hui, hiki ke alakaʻi i ka hāʻule mua a i ʻole ka hōʻino ʻana i ka hana (Smith & Jones, 2023). ʻOiai ʻo nā mea e like me ka ʻaʻahu ʻana o ka mea hana, ka hoʻoheheʻe ʻana i ka wela, a me ka hoʻohuli ʻana i ka mea hana e hana i nā hewa, nā hewa geometric i uku ʻole ʻia i loko o ka CNC lathe ponoʻī-ʻo ia hoʻi nā deviations i ka laina laina a me ka alignment angular o nā koʻi-ua ʻike ʻia ʻo ia nā kumu kumu no ka systematic taper (Chen et al., 2021; Müller & Braun). ʻO nā ʻano hana uku hoʻāʻo-a-hewa maʻamau e hoʻopau i ka manawa a nele i ka ʻikepili piha i koi ʻia no ka hoʻoponopono hewa ikaika ma waena o ka nui o ka hana. Hōʻike a hōʻoia kēia haʻawina i kahi ʻano hana calibration pololei me ka hoʻohana ʻana i ka interferometry laser e helu a hoʻopaʻi i nā hewa geometric i kuleana no ka hoʻokumu ʻana i ka taper i nā kumu huli CNC.

2 Nā ʻano noiʻi

2.1 Hoʻolālā Kūkākūkā Calibration

ʻO ka hoʻolālā kumu e pili ana i kahi sequential, volumetric error mapping and compensation approach. Ke kuhi nei ke kuhiakau mua i ana pololei a uku i na hewa geometric o na ko'i laina laina o ka CNC lathe (X a me Z) e hoopili pololei me ka hoopau ana i ka lipi ana ma na kumu i hanaia.

2.2 Loaʻa ʻikepili & hoʻonohonoho hoʻokolohua

• Mea Hana Mīkini: He kikowaena hulina CNC 3-axis (Make: Okuma GENOS L3000e, Controller: OSP-P300) i lawelawe ma ke ʻano he kahua hoʻāʻo.

• Mea Measurement Measurement: Laser interferometer (Renishaw XL-80 laser head me XD linear optics a me RX10 rotary axis calibrator) hāʻawi i ka ʻikepili ana hiki ke huli ʻia i nā kūlana NIST. Ua ana ʻia ka pololei o ke kūlana laina, ka pololei (ma nā mokulele ʻelua), ka pitch, a me ka yaw no nā koʻi X a me Z ma 100mm mau manawa i ka holo holoʻokoʻa (X: 300mm, Z: 600mm), ma muli o nā kaʻina hana ISO 230-2:2014.

• Mea Hana & Mīkini: Ho'āʻo shafts (Material: AISI 1045 kila, Dimensions: Ø20x150mm, Ø50x300mm) ua mīkini ʻia ma lalo o nā kūlana kūlike (Keʻoki ʻoki: 200 m / min, Meaʻai: 0.15 mm / rev, Hohonu o ka ʻoki: 0.5 mm, Mea Hana: carbide-co ʻelua ma mua o ka carbide-co) ʻelua. a ma hope o ka calibration. Hoʻohana ʻia ka mea hoʻoluʻu.

• Ana Taper: Ua ana ʻia nā anawaena lāʻau ma hope o ka mīkini ma 10mm ma ka lōʻihi me ka hoʻohana ʻana i kahi mīkini ana hoʻonohonoho kikoʻī kiʻekiʻe (CMM, Zeiss CONTURA G2, Hapa ʻae ʻia Nui: (1.8 + L/350) µm). Ua helu ʻia ka hapa liʻiliʻi ma ke ʻano he slope o ka regression linear o ke anawaena vs.

2.3 Hoʻokō i ka uku hewa

Ua hana ʻia ka ʻikepili hapa volumetric mai ke ana laser me ka hoʻohana ʻana i ka lako polokalamu COMP a Renishaw e hoʻohua i nā papa hoʻopaʻi kikoʻī axis. ʻO kēia mau papa ʻaina, i loaʻa nā waiwai hoʻoponopono i hilinaʻi i ke kūlana no ka neʻe ʻana o ka laina, nā hewa angular, a me nā ʻae pololei, ua hoʻouka pololei ʻia i loko o nā ʻāpana hoʻopaʻi hewa geometric o ka mīkini i loko o ka mea hoʻoponopono CNC (OSP-P300). Hōʻike ka Kiʻi 1 i nā ʻāpana hewa geometric mua i ana ʻia.

3 Nā hualoaʻa a me ka nānā ʻana

3.1 Ma mua o ka hoʻoponopono ʻana i ka hewa

Ua hōʻike ʻia ke ana ʻana laser i nā ʻokoʻa geometric koʻikoʻi e hāʻawi ana i ka taper kūpono:

• Z-axis: Kūlana hewa o +28µm ma Z=300mm, hōʻiliʻili hewa pitch o -12 arcsec ma luna o 600mm huakaʻi.

• X-axis: ʻO ka hewa Yaw o +8 arcsec ma luna o 300mm huakaʻi.
  Kūlike kēia mau haʻihaʻi me nā hewa i ʻike ʻia ma mua o ka calibration taper i ana ʻia ma ke kumu Ø50x300mm, hōʻike ʻia ma ka Papa 1.

Papa 1: Nā hualoaʻa o ke ana ʻana i ka hewa

3.2 Hoʻokō-Calibration hana

ʻO ka hoʻokō ʻana i nā vectors uku i loaʻa i ka hopena i ka hōʻemi nui ʻana o ka hewa taper i ana ʻia no nā kumu hoʻāʻo ʻelua (Papa 1). ʻO ka Ø50x300mm shaft i hōʻike i kahi hōʻemi mai +16.8µm/100mm a i +1.7µm/100mm, e hōʻike ana i kahi hoʻomaikaʻi 89.9%. Pēlā nō, hōʻike ka Ø20x150mm shaft i kahi hōʻemi mai +14.3µm/100mm a i +1.1µm/100mm (92.3% hoʻomaikaʻi). Hoʻohālikelike ka Kiʻi 2 i nā ʻaoʻao diametric o ka Ø50mm shaft ma mua a ma hope o ka calibration, e hōʻike pono ana i ka hoʻopau ʻana i ke ʻano taper systematic. ʻOi aku kēia kiʻekiʻe o ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā hopena maʻamau i hōʻike ʻia no nā kaʻina hana uku lima (e laʻa, Zhang & Wang, 2022 i hōʻike ʻia ~70% hōʻemi) a hōʻike i ka pono o ka uku hoʻopaʻi hewa volumetric.

4 Kūkākūkā

4.1 Ka wehewehe ʻana i nā hopena

ʻO ka hoʻohaʻahaʻa nui o ka hapa liʻiliʻi e hōʻoia pololei i ke kuhiakau. ʻO ka hana mua ʻo ia ka hoʻoponopono ʻana i ke kuhi kuhi Z-axis a me ka hoʻokaʻawale ʻana i ka pitch, ka mea i hoʻokaʻawale i ke ala mea hana mai ke ala kūpono kūpono e pili ana i ka axis spindle i ka neʻe ʻana o ke kaʻa ma Z. ʻO ke koena hewa (<2µm/100mm) ma muli paha o nā kumu kūpono ʻole i ka uku geometric, e like me nā hopena wela minuke i ka wā o ka mīkini, ka hoʻohuli ʻana i nā mea hana ma lalo o nā kaha ʻokiʻoki, a i ʻole ke ana maopopo ʻole.

4.2 Nā palena

Ua kālele kēia haʻawina i ka uku hewa geometric ma lalo o ka hoʻomalu ʻia ʻana, nā kūlana equilibrium kokoke i ka wela maʻamau o kahi pōʻai hoʻomehana hana. ʻAʻole ia i hoʻohālike a hoʻopaʻi paha i nā hewa i hoʻoulu ʻia i ka wela i ka wā o ka hana lōʻihi a i ʻole nā loli nui o ka wela. Eia kekahi, ʻaʻole i loiloi ʻia ka pono o ka protocol i nā mīkini me ka ʻeha nui a i ʻole ka pōʻino i nā ala alakaʻi/ballscrews. ʻO ka hopena o nā ʻoki kiʻekiʻe loa i ka hoʻopau ʻana i ka uku ʻoi aku hoʻi ma mua o ka pae o kēia manawa.

4.3 Nā hopena kūpono

Hāʻawi ka protocol i hōʻike ʻia i nā mea hana i kahi ala ikaika a hiki ke hoʻokō i ka huli ʻana o ka cylindrical kiʻekiʻe, pono no nā noi i ka aerospace, nā mea lapaʻau, a me nā ʻāpana automotive kiʻekiʻe. Hoʻemi ia i nā kumukūʻai ʻōpala e pili ana i nā ʻano like ʻole o ka taper a hōʻemi i ka hilinaʻi ʻana i ka mākaukau o ka mea hana no ka uku lima. ʻO ke koi no ka laser interferometry e hōʻike ana i kahi hoʻopukapuka akā ua ʻāpono ʻia no nā hale e koi ana i ka hoʻomanawanui micron-level.

5 Ka hopena

Hoʻokumu kēia noiʻi ʻana i ka calibration precision systematic, me ka hoʻohana ʻana i ka interferometry laser no ka hoʻopili ʻana i ka hewa geometric volumetric a me ka uku hoʻokele CNC ma hope, he mea maikaʻi loa ia no ka hoʻopau ʻana i nā hewa taper i nā kumu huli CNC. Hōʻike nā hopena hoʻokolohua i nā hōʻemi ma mua o 89%, e loaʻa ana ke koena taper ma lalo o 2µm/100mm. ʻO ke ʻano kumu ka uku kūpono o nā hewa hoʻonohonoho laina a me nā ʻokoʻa angular (pitch, yaw) i nā koi o ka mīkini. ʻO nā hopena nui:

1. He mea koʻikoʻi ka palapala kuhi hewa geometric piha no ka ʻike ʻana i nā ʻokoʻa kikoʻī e kumu ai ka taper.

2. Hāʻawi ka uku pololei o kēia mau ʻokoʻa i loko o ka mea hoʻokele CNC i kahi hopena maikaʻi loa.

3. Hāʻawi ka protocol i nā hoʻomaikaʻi koʻikoʻi i ka pololei dimensional me ka hoʻohana ʻana i nā mea hana metrology maʻamau.