Jinsi ya Kuondoa Hitilafu za Taper kwenye Shafts Zilizogeuka za CNC na Usahihi wa Urekebishaji

Jinsi ya Kuondoa Hitilafu za Taper kwenye Shafts Zilizogeuka za CNC na Usahihi wa Urekebishaji

Mwandishi: PFT, Shenzhen

Muhtasari: Hitilafu za taper katika shafts zinazogeuka za CNC huhatarisha kwa kiasi kikubwa usahihi wa dimensional na uwiano wa vipengele, hivyo kuathiri utendaji wa mkusanyiko na kutegemewa kwa bidhaa. Utafiti huu unachunguza ufanisi wa itifaki ya urekebishaji wa usahihi wa kimfumo wa kuondoa hitilafu hizi. Mbinu hii hutumia kiingilizi cha leza kwa upangaji wa hitilafu za ujazo wa msongo wa juu katika nafasi ya kazi ya zana ya mashine, hasa ikilenga mikengeuko ya kijiometri inayochangia kwenye taper. Vekta za fidia, zinazotokana na ramani ya hitilafu, zinatumika ndani ya kidhibiti cha CNC. Uthibitishaji wa kimajaribio kwenye shafi zilizo na kipenyo kidogo cha 20mm na 50mm ulionyesha punguzo la hitilafu ya taper kutoka kwa thamani za awali zinazozidi 15µm/100mm hadi chini ya 2µm/100mm baada ya urekebishaji. Matokeo yanathibitisha kuwa fidia ya hitilafu ya kijiometri inayolengwa, hasa kushughulikia hitilafu za uwekaji mstari na mikengeuko ya angular ya miongozo, ndiyo njia kuu ya kuondoa taper. Itifaki inatoa mbinu ya vitendo, inayoendeshwa na data ya kufikia usahihi wa kiwango cha micron katika utengenezaji wa shimoni sahihi, inayohitaji vifaa vya kawaida vya metrolojia. Kazi ya baadaye inapaswa kuchunguza uthabiti wa muda mrefu wa fidia na ushirikiano na ufuatiliaji wa mchakato.

1 Utangulizi

Mkengeuko wa taper, unaofafanuliwa kama tofauti zisizotarajiwa za diametric kwenye mhimili wa mzunguko katika vipengele vya silinda vilivyogeuzwa na CNC, bado ni changamoto inayoendelea katika utengenezaji wa usahihi. Hitilafu kama hizo huathiri moja kwa moja vipengele muhimu vya utendakazi kama vile kutoshea, utimilifu wa muhuri, na kinematiki ya mkusanyiko, ambayo inaweza kusababisha kushindwa mapema au uharibifu wa utendaji (Smith & Jones, 2023). Ingawa vipengele kama vile uvaaji wa zana, mteremko wa mafuta, na ugeuzaji wa sehemu ya kazi huchangia katika uundaji makosa, dosari za kijiometri ambazo hazijafidiwa ndani ya lathe ya CNC yenyewe-haswa mikengeuko katika nafasi ya mstari na upangaji wa angular wa shoka-hutambuliwa kama sababu za msingi za taper ya utaratibu (Chen et al., 2021; Müller Bra, 2021; Mbinu za kawaida za kulipa fidia za majaribio na makosa mara nyingi hutumia muda na hazina data ya kina inayohitajika kwa urekebishaji thabiti wa makosa katika kiasi kizima cha kufanya kazi. Utafiti huu unawasilisha na kuhalalisha mbinu iliyopangwa ya kusahihisha usahihi kwa kutumia kiingilizi cha leza ili kuhesabu na kufidia hitilafu za kijiometri zinazohusika moja kwa moja na uundaji wa kanda katika mihimili iliyogeuzwa ya CNC.

2 Mbinu za Utafiti

2.1 Usanifu wa Itifaki ya Urekebishaji

Muundo wa msingi unahusisha mfuatano, ramani ya makosa ya ujazo na mbinu ya fidia. Nadharia ya msingi ambayo ilipimwa kwa usahihi na kufidia makosa ya kijiometri ya shoka za mstari za lathe ya CNC (X na Z) itahusiana moja kwa moja na uondoaji wa taper inayoweza kupimika katika shafts zinazozalishwa.

2.2 Upataji Data & Usanidi wa Majaribio

• Zana ya Mashine: Kituo cha kugeuza cha CNC cha mhimili-3 (Tengeneza: Okuma GENOS L3000e, Kidhibiti: OSP-P300) kilitumika kama jukwaa la majaribio.

• Chombo cha Kupima: Kiingilizi cha laser (kichwa cha leza cha Renishaw XL-80 chenye optics ya mstari wa XD na kirekebishaji mhimili wa mzunguko wa RX10) kilitoa data ya kipimo inayoweza kufuatiliwa kwa viwango vya NIST. Usahihi wa nafasi ya mstari, unyoofu (katika ndege mbili), hitilafu za lami, na miayo kwa shoka zote mbili za X na Z zilipimwa kwa vipindi vya 100mm katika safari nzima (X: 300mm, Z: 600mm), kufuatia taratibu za ISO 230-2:2014.

• Kipande cha kazi & Uchimbaji: Vipimo vya majaribio (Nyenzo: AISI 1045 chuma, Vipimo: Ø20x150mm, Ø50x300mm) vilitengenezwa kwa hali thabiti (Kasi ya Kukata: 200 m/dak, Mlisho: 0.15 mm/rev, Kina cha Kukata: 0.5 mm CVD insert, DcoNMG ya chombo: 150608) kabla na baada ya urekebishaji. Kipozezi kiliwekwa.

• Kipimo cha Taper: Vipenyo vya shimoni baada ya kutengeneza vilipimwa kwa vipindi vya mm 10 kwa urefu kwa kutumia mashine ya kupimia ya uratibu wa usahihi wa juu (CMM, Zeiss CONTURA G2, Hitilafu ya Juu Inayokubalika: (1.8 + L/350) µm). Hitilafu ya taper ilihesabiwa kama mteremko wa urejeshaji wa mstari wa kipenyo dhidi ya nafasi.

2.3 Utekelezaji wa Fidia ya Hitilafu

Data ya hitilafu ya ujazo kutoka kwa kipimo cha leza ilichakatwa kwa kutumia programu ya COMP ya Renishaw ili kutoa majedwali ya fidia ya mhimili mahususi. Majedwali haya, yaliyo na maadili ya urekebishaji yanayotegemea nafasi kwa uhamishaji wa mstari, hitilafu za angular, na mikengeuko ya unyoofu, yalipakiwa moja kwa moja kwenye vigezo vya fidia ya hitilafu ya kijiometri ya zana ya mashine ndani ya kidhibiti cha CNC (OSP-P300). Kielelezo cha 1 kinaonyesha vipengele vya msingi vya makosa ya kijiometri vilivyopimwa.

3 Matokeo na Uchambuzi

3.1 Upangaji wa Hitilafu ya Urekebishaji Mapema

Kipimo cha laser kilifichua mikengeuko mikubwa ya kijiometri inayochangia uwezekano wa kuharibika:

• Mhimili wa Z: Hitilafu ya nafasi ya +28µm kwa Z=300mm, mkusanyiko wa hitilafu ya kiwango cha -12 arcsec juu ya usafiri wa 600mm.

• Mhimili wa X: Hitilafu ya mwayo ya +8 arcsec juu ya usafiri wa 300mm.
  Mikengeuko hii inaambatana na hitilafu za tepi za urekebishaji zilizozingatiwa zilizopimwa kwenye shimoni ya Ø50x300mm, iliyoonyeshwa kwenye Jedwali la 1. Mchoro mkuu wa hitilafu ulionyesha ongezeko thabiti la kipenyo kuelekea mwisho wa mkia.

Jedwali la 1: Matokeo ya Upimaji wa Hitilafu ya Taper

3.2 Utendaji Baada ya Kurekebisha

Utekelezaji wa vekta za fidia zilizopatikana ulisababisha kupunguzwa kwa kiasi kikubwa kwa makosa ya kipimo cha taper kwa shafts zote mbili za majaribio (Jedwali 1). Shati ya Ø50x300mm ilionyesha punguzo kutoka +16.8µm/100mm hadi +1.7µm/100mm, ikiwakilisha uboreshaji wa 89.9%. Vile vile, shimoni ya Ø20x150mm ilionyesha punguzo kutoka +14.3µm/100mm hadi +1.1µm/100mm (uboreshaji wa 92.3%). Kielelezo cha 2 kinalinganisha kielelezo wasifu wa diametric wa shimoni ya Ø50mm kabla na baada ya urekebishaji, ikionyesha wazi uondoaji wa mwelekeo wa kimfumo wa utaratibu. Kiwango hiki cha uboreshaji kinazidi matokeo ya kawaida yaliyoripotiwa kwa mbinu za kufidia mwenyewe (kwa mfano, Zhang & Wang, 2022 iliripoti ~ kupunguza 70%) na inaangazia ufanisi wa fidia ya kina ya makosa ya ujazo.

4 Mazungumzo

4.1 Tafsiri ya Matokeo

Kupunguzwa kwa kiasi kikubwa kwa hitilafu ya taper inathibitisha moja kwa moja nadharia. Utaratibu wa kimsingi ni urekebishaji wa hitilafu ya nafasi ya mhimili wa Z na mkengeuko wa lami, ambao ulisababisha njia ya zana kuachana na njia landanishi bora inayohusiana na mhimili wa kusokota huku gari likisogea kando ya Z. Fidia ilibatilisha tofauti hii kwa ufanisi. Hitilafu iliyosalia (<2µm/100mm) huenda inatokana na vyanzo visivyoweza kufikiwa kwa fidia ya kijiometri, kama vile athari za dakika chache za joto wakati wa uchakataji, mgeuko wa zana chini ya nguvu za kukata, au kutokuwa na uhakika wa kipimo.

4.2 Mapungufu

Utafiti huu ulilenga fidia ya hitilafu ya kijiometri chini ya udhibiti, hali ya karibu ya usawa wa joto ya kawaida ya mzunguko wa joto la uzalishaji. Haikuonyesha mfano au kufidia hitilafu zilizosababishwa na joto zilizotokea wakati wa uzalishaji uliopanuliwa au mabadiliko makubwa ya halijoto. Zaidi ya hayo, ufanisi wa itifaki kwenye mashine zilizo na uchakavu mkali au uharibifu wa miongozo/visu vya mpira haukutathminiwa. Athari za nguvu za juu sana za kukata kwenye kubatilisha fidia pia zilikuwa nje ya upeo wa sasa.

4.3 Athari za Kivitendo

Itifaki iliyoonyeshwa huwapa watengenezaji mbinu thabiti, inayoweza kurudiwa ili kufikia ugeuzaji wa silinda kwa usahihi wa juu, muhimu kwa matumizi ya anga, vifaa vya matibabu na vipengee vya utendakazi vya juu vya magari. Inapunguza viwango vya chakavu vinavyohusishwa na kutokidhi viwango na kupunguza utegemezi wa ujuzi wa opereta kwa fidia ya mikono. Mahitaji ya laser interferometry inawakilisha uwekezaji lakini inahalalishwa kwa vifaa vinavyohitaji uvumilivu wa kiwango cha micron.

5 Hitimisho

Utafiti huu unabainisha kuwa urekebishaji wa usahihi wa kimfumo, kwa kutumia interferometry ya laser kwa upangaji wa ramani ya makosa ya kijiometri ya ujazo na fidia ya kidhibiti cha CNC, ni bora sana kwa kuondoa hitilafu za taper katika shafts zilizogeuka CNC. Matokeo ya majaribio yalionyesha punguzo linalozidi 89%, na hivyo kufikia taper iliyobaki chini ya 2µm/100mm. Utaratibu wa msingi ni fidia sahihi ya makosa ya nafasi ya mstari na mikengeuko ya angular (lami, miayo) katika shoka za zana ya mashine. Hitimisho kuu ni:

1. Upangaji wa kina wa makosa ya kijiometri ni muhimu kwa kutambua mikengeuko maalum inayosababisha taper.

2. Fidia ya moja kwa moja ya hitilafu hizi ndani ya kidhibiti cha CNC hutoa suluhisho la ufanisi sana.

3. Itifaki hutoa uboreshaji mkubwa katika usahihi wa dimensional kwa kutumia zana za kawaida za metrolojia.