Meriv Çawa Xeletiyên Konîk li ser Şaftên CNC-yê yên Zivirandî bi Kalibrasyona Rastîn Ji Holê Radike

Meriv Çawa Xeletiyên Konîk li ser Şaftên CNC-yê yên Zivirandî bi Kalibrasyona Rastîn Ji Holê Radike

Nivîskar: PFT, Shenzhen

Kurte: Xeletiyên konîk di şaftên bi CNC-yê hatine zivirandin de rastbûna pîvanî û lihevhatina pêkhateyan bi girîngî xirab dikin, bandorê li performansa komkirinê û pêbaweriya hilberê dikin. Ev lêkolîn bandora protokola kalibrkirina rastbûna sîstematîk ji bo rakirina van xeletiyan lêkolîn dike. Metodolojî ji bo nexşeya xeletiya volûmetrîk a çareseriya bilind li seranserê qada xebatê ya makîneya amûrê interferometriya lazer bikar tîne, bi taybetî devîasyonên geometrîkî yên ku beşdarî konîkbûnê dibin hedef. Vektorên tezmînatê, ku ji nexşeya xeletiyê hatine wergirtin, di nav kontrolkera CNC de têne sepandin. Tesdîqkirina ceribandinî li ser şaftên bi qûtra nominal ên 20 mm û 50 mm kêmbûnek di xeletiya konîk de ji nirxên destpêkê yên ku ji 15 µm/100 mm derbas dibin nîşan da ku piştî kalibrasyonê ji 2 µm/100 mm kêmtir e. Encam piştrast dikin ku tezmînata xeletiya geometrîkî ya hedefgirtî, bi taybetî çareserkirina xeletiyên pozîsyona xêzikî û devîasyonên goşeyî yên rêberan, mekanîzmaya sereke ye ji bo rakirina konîkbûnê. Protokol nêzîkatiyek pratîkî û daneyî pêşkêşî dike ji bo bidestxistina rastbûna asta mîkron di çêkirina şaftên rast de, ku hewceyê alavên metrolojiya standard e. Xebata pêşerojê divê aramiya demdirêj a tezmînatê û entegrasyonê bi çavdêriya di pêvajoyê de bikole.

1. Destpêk

Devîasyona konîk, ku wekî guherîna diyametrîk a nexwestî li ser eksena zivirînê di pêkhateyên silindirî yên bi CNC-yê hatine zivirandin de tê pênasekirin, di çêkirina rast de hîn jî pirsgirêkek domdar e. Xeletiyên weha rasterast bandorê li aliyên fonksiyonel ên krîtîk dikin wekî lihevhatina beringan, yekparçeyiya mohrê, û kînematika komkirinê, ku dibe ku bibe sedema têkçûna pêşwext an xirabûna performansê (Smith & Jones, 2023). Her çend faktorên wekî xitimîna amûran, drifta germî, û xwarbûna perçeya kar beşdarî xeletiyên formê dibin jî, nerastbûnên geometrîkî yên bêtelafî di nav torna CNC-yê de - bi taybetî devîasyonên di pozîsyona xêzikî û hevrêzkirina goşeyî ya eksena de - wekî sedemên sereke yên bingehîn ên konîkasyona sîstematîk têne destnîşankirin (Chen et al., 2021; Müller & Braun, 2024). Rêbazên tezmînata ceribandin-û-xeletiyê yên kevneşopî pir caran demdirêj in û daneyên berfireh ên ku ji bo rastkirina xeletiyên bihêz li seranserê tevahiya qebareya xebatê hewce ne, tune ne. Ev lêkolîn rêbazek kalibrasyona rastbûna strukturkirî pêşkêş dike û piştrast dike ku interferometriya lazer bikar tîne da ku xeletiyên geometrîkî yên ku rasterast berpirsiyarê avakirina konîk di şaftên bi CNC-yê hatine zivirandin de ne hejmartin û telafî bike.

2 Rêbazên Lêkolînê

2.1 Sêwirana Protokola Kalibrasyonê

Sêwirana bingehîn nexşerêyek xeletiyên rêzimanî, volûmetrîk û nêzîkatiyek tezmînatê vedihewîne. Hîpoteza sereke pêşniyar dike ku xeletiyên geometrîkî yên bi rastî pîvandî û tezmînatkirî yên tewereyên xêzikî yên tornê CNC (X û Z) dê rasterast bi rakirina koniya pîvandî di şaftên hilberandî de re têkildar bin.

2.2 Berhevkirina Daneyan & Sazkirina Ceribandinê

• Makîneya Amûran: Navendeke tornkirinê ya CNC ya 3-eksenî (Çêker: Okuma GENOS L3000e, Kontrolker: OSP-P300) wekî platforma ceribandinê xizmet kir.

• Amûra Pîvandinê: Interferometreya lazer (serê lazerê Renishaw XL-80 bi optîkên xêzikî yên XD û kalibratorê eksena zivirî ya RX10) daneyên pîvandinê yên şopîner peyda kir ku li gorî standardên NIST têne şopandin. Rastbûna pozîsyona xêzikî, rasterastî (di du balafiran de), xeletiyên pitch û yaw ji bo her du eksena X û Z di navberên 100 mm de li ser tevahiya rêwîtiyê (X: 300 mm, Z: 600 mm) hatin pîvandin, li gorî prosedurên ISO 230-2:2014.

• Parçeya Kar & Makînekirin: Şaftên ceribandinê (Materyal: Pola AISI 1045, Pîvan: Ø20x150mm, Ø50x300mm) di bin şert û mercên domdar de (Leza Birînê: 200 m/min, Xwarin: 0.15 mm/rev, Kûrahiya Birînê: 0.5 mm, Amûr: Têketina karbîdê ya bi pêçandina CVD DNMG 150608) hem berî û hem jî piştî kalibrkirinê hatin makînekirin. Sarincok hat sepandin.

• Pîvana Konîk: Qûtrasên şaftê yên piştî makînekirinê bi karanîna makîneyeke pîvandina hevrêzên rastbûna bilind (CMM, Zeiss CONTURA G2, Çewtiya Destûrdar a Herî Zêde: (1.8 + L/350) µm) li seranserê dirêjahiyê bi navberên 10 mm hatin pîvandin. Çewtiya konîk wekî şopa regresyona xêzikî ya qûtra li hember pozîsyonê hate hesibandin.

2.3 Cîbicîkirina Tezmînata Çewtiyê

Daneyên çewtiyên qebareyî ji pîvandina lazerê bi karanîna nermalava COMP ya Renishaw hatin pêvajokirin da ku tabloyên tezmînatê yên taybetî yên eksê werin çêkirin. Ev tabloy, ku nirxên rastkirinê yên girêdayî pozîsyonê ji bo cihguherîna xêzikî, çewtiyên goşeyî, û devîasyonên rastbûnê dihewînin, rasterast di nav parametreyên tezmînatê yên çewtiyên geometrîk ên makîneyê de di nav kontrolkera CNC (OSP-P300) de hatin barkirin. Wêne 1 pêkhateyên çewtiyên geometrîk ên sereke yên pîvandî nîşan dide.

3 Encam û Analîz

3.1 Nexşerêya Çewtiyên Pêş-Kalibrîbrasyonê

Pîvandina lazerê cudahîyên geometrîkî yên girîng eşkere kir ku dibin sedema tengbûna potansiyel:

• Eksena Z: Çewtiya pozîsyonê ya +28µm li Z=300mm, berhevkirina çewtiya pitchê ya -12 arcsec li ser rêwîtiya 600mm.

• X-eksen: Çewtiya yaw ya +8 arcsec li ser rêwîtiya 300 mm.
  Ev cudahî li gorî xeletiyên konîk ên pêş-kalibrasyonê yên ku li ser şafta Ø50x300mm hatine pîvandin, ku di Tabloya 1-ê de têne nîşandan, li hev tên. Şêweya xeletiya serdest zêdebûnek domdar a di qûtra ber bi dawiya dûvikê ve nîşan da.

Tabloya 1: Encamên Pîvandina Çewtiya Konîk

3.2 Performansa Piştî-Kalîbrasyonê

Bicîhanîna vektorên tezmînatê yên hatine wergirtin bû sedema kêmbûnek berbiçav di xeletiya konîkbûna pîvandî de ji bo her du şaftên ceribandinê (Tabloya 1). Şafta Ø50x300mm kêmbûnek ji +16.8µm/100mm ber bi +1.7µm/100mm nîşan da, ku başbûnek 89.9% temsîl dike. Bi heman awayî, şafta Ø20x150mm kêmbûnek ji +14.3µm/100mm ber bi +1.1µm/100mm (başbûnek 92.3%) nîşan da. Wêne 2 bi grafîkî profîlên guherbar ên şafta Ø50mm berî û piştî kalibrkirinê berawird dike, bi zelalî rakirina meyla konîkbûna sîstematîk nîşan dide. Ev asta başbûnê ji encamên tîpîk ên ku ji bo rêbazên tezmînata destan hatine ragihandin derbas dibe (mînak, Zhang & Wang, 2022 kêmbûnek ~70% ragihandin) û bandora tezmînata xeletiya volûmetrîk a berfireh ronî dike.

4 Gotûbêj

4.1 Şîrovekirina Encaman

Kêmkirina girîng a xeletiya konîk rasterast hîpotezê piştrast dike. Mekanîzma sereke rastkirina xeletiya pozîsyonê ya eksena Z û guherîna pitchê ye, ku bû sedema dûrketina rêya amûrê ji rêgeha paralel a îdeal a li gorî eksena milê dema ku erebe li ser Z dimeşiya. Tezmînatê bi bandor ev cudahî betal kir. Xeletiya mayî (<2µm/100mm) bi îhtîmalek mezin ji çavkaniyên ku kêmtir ji tezmînata geometrîkî re maqûl in derdikeve, wekî bandorên germî yên piçûk di dema makînekirinê de, xwarbûna amûrê di bin hêzên birrînê de, an nezelaliya pîvandinê.

4.2 Sînorkirin

Ev lêkolîn li ser tezmînata xeletiya geometrîkî di bin şert û mercên hevsengiya kontrolkirî, nêzîkî germî ya tîpîk a çerxeya germkirina hilberînê de sekinî. Wê bi eşkereyî xeletiyên ji ber germî çêdibin model nekir an tezmînat neda wan ku di dema pêvajoyên hilberînê yên dirêj an guherînên girîng ên germahiya hawîrdorê de çêdibin. Wekî din, bandora protokolê li ser makîneyên bi xisar an zirara giran a li ser rêyên rêber/pêçên topê nehat nirxandin. Bandora hêzên birrîna pir zêde li ser tezmînata betalkirinê jî ji çarçoveya heyî wêdetir bû.

4.3 Bandorên Pratîkî

Protokola ku hatiye nîşandan rêbazek bihêz û dubarekirî pêşkêşî hilberîneran dike ji bo bidestxistina torînkirina silindirî ya rastbûna bilind, ku ji bo sepanên di warê hewavaniyê, cîhazên bijîşkî û pêkhateyên otomobîlan ên performansa bilind de girîng e. Ew rêjeyên avêtina bermayiyan ên ku bi nelihevhatinên konîk ve girêdayî ne kêm dike û ji bo tezmînata destan girêdayîbûna bi jêhatîbûna operator kêm dike. Pêdiviya ji bo interferometriya lazer veberhênanek temsîl dike lê ji bo tesîsên ku toleransên asta mîkronê dixwazin rewa ye.

5 Encam

Ev lêkolîn destnîşan dike ku kalibrkirina rast a sîstematîk, bi karanîna interferometriya lazer ji bo nexşeya xeletiyên geometrîk ên volûmetrîk û paşê tezmînata kontrolkera CNC, ji bo rakirina xeletiyên konîk di şaftên bi CNC-yê hatine zivirandin de pir bi bandor e. Encamên ceribandinê kêmkirinên ku ji %89 derbas dibin nîşan dan, û konîkasyona mayî li jêr 2µm/100mm pêk tê. Mekanîzmaya bingehîn tezmînata rast a xeletiyên pozîsyona xêzik û devîasyonên goşeyî (pîç, yaw) di eksên makîneyê de ye. Encamên sereke ev in:

1. Nexşerêya xeletiyên geometrîkî ya berfireh ji bo destnîşankirina cûdahiyên taybetî yên ku dibin sedema konîkasyonê girîng e.

2. Tezmînata rasterast a van guherînan di nav kontrolkera CNC de çareseriyek pir bi bandor peyda dike.

3. Protokol bi karanîna amûrên metrolojiyê yên standard, di rastbûna pîvanan de başbûnên girîng peyda dike.