Kumaha Ngaleungitkeun Taper Kasalahan dina CNC-Turn Shafts kalawan Precision Calibration

Kumaha Ngaleungitkeun Taper Kasalahan dina CNC-Turn Shafts kalawan Precision Calibration

Panulis: PFT, Shenzhen

Abstrak: Kasalahan taper dina aci anu dihurungkeun CNC sacara signifikan kompromi akurasi dimensi sareng pas komponén, mangaruhan kinerja rakitan sareng réliabilitas produk. Ulikan ieu nalungtik efficacy protokol calibration precision sistematis pikeun ngaleungitkeun kasalahan ieu. Métodologi ngagunakeun interferométri laser pikeun pemetaan kasalahan volumetrik resolusi luhur dina rohangan kerja alat mesin, khususna nargétkeun simpangan géométri anu nyumbang kana taper. Vektor santunan, diturunkeun tina peta kasalahan, dilarapkeun dina controller CNC. Validasi ékspérimén dina aci kalayan diaméter nominal 20mm sareng 50mm nunjukkeun pangurangan kasalahan taper tina nilai awal anu ngaleuwihan 15µm/100mm dugi ka kirang ti 2µm/100mm post-calibration. Hasilna mastikeun yén kompensasi kasalahan géométri anu dituju, khususna pikeun ngabéréskeun kasalahan posisi linier sareng panyimpangan sudut tina guideways, nyaéta mékanisme utama pikeun ngaleungitkeun taper. Protokol nawarkeun pendekatan praktis, data-disetir pikeun ngahontal akurasi micron-tingkat dina manufaktur aci precision, merlukeun parabot metrology baku. Karya anu bakal datang kedah ngajalajah stabilitas jangka panjang kompensasi sareng integrasi sareng ngawaskeun dina prosés.

1 Bubuka

Taper simpangan, diartikeun salaku variasi diamétri unintended sapanjang sumbu rotasi dina CNC-ngancik komponén cylindrical, tetep tangtangan pengkuh dina manufaktur precision. Kasalahan sapertos langsung mangaruhan kana aspék fungsional kritis sapertos pas bearing, integritas segel, sareng kinematika rakitan, berpotensi ngakibatkeun gagalna prématur atanapi degradasi kinerja (Smith & Jones, 2023). Bari faktor kayaning maké alat, drift termal, sarta deflection workpiece nyumbang kana ngabentuk kasalahan, uncompensated akurat geometric dina lathe CNC sorangan-husus simpangan dina positioning linier sarta alignment sudut sumbu-diidentifikasi minangka sabab akar primér pikeun taper sistematis (Chen et al., 2021; Müller & Braun). Métode santunan percobaan-sareng-kasalahan tradisional sering nyéépkeun waktos sareng kakurangan data komprehensif anu dipikabutuh pikeun koréksi kasalahan anu kuat dina sakumna volume kerja. Ulikan ieu nampilkeun sareng ngesahkeun metodologi kalibrasi presisi terstruktur ngagunakeun interferométri laser pikeun ngitung sareng ngimbangan kasalahan géométri anu langsung tanggung jawab pikeun formasi taper dina aci anu dibalikkeun CNC.

2 Métode Panalungtikan

2.1 Desain Protokol Calibration

Desain inti ngalibatkeun sequential, pemetaan kasalahan volumetric jeung pendekatan santunan. Hipotesis primér posits yén akurat diukur sarta ngimbangan kasalahan géométri tina sumbu linier CNC lathe urang (X jeung Z) bakal langsung correlate jeung ngaleungitkeun taper diukur dina shafts dihasilkeun.

2.2 Akuisisi Data & Setup Ékspérimén

• Alat mesin: Puseur péngkolan CNC 3 sumbu (Jieun: Okuma GENOS L3000e, Controller: OSP-P300) janten platform uji.

• Alat Ukur: Interferometer laser (sirah laser Renishaw XL-80 sareng optik linier XD sareng kalibrator sumbu puteran RX10) nyayogikeun data pangukuran anu tiasa dilacak kana standar NIST. Akurasi posisi linier, straightness (dina dua pesawat), pitch, sareng kasalahan yaw pikeun sumbu X sareng Z diukur dina interval 100mm salami perjalanan pinuh (X: 300mm, Z: 600mm), nuturkeun prosedur ISO 230-2:2014.

• Workpiece & Machining: Test shafts (Bahan: AISI 1045 baja, Diménsi: Ø20x150mm, Ø50x300mm) anu machined dina kaayaan konsisten (Cutting Speed: 200 m / mnt, Feed: 0.15 mm / rev, Jerona of Cut: 0.5 mm, Alat: DN0MG insert 1) duanana DN0MG insert 1. sarta sanggeus calibration. Coolant ieu dilarapkeun.

• Pangukuran Taper: Diaméter aci pos-machining diukur dina interval 10mm sapanjang panjangna nganggo mesin pangukur koordinat precision tinggi (CMM, Zeiss CONTURA G2, Kasalahan Diidinan Maksimum: (1.8 + L/350) µm). Kasalahan taper diitung salaku lamping regression linier diaméterna vs posisi.

2.3 Kasalahan Compensation Palaksanaan

Data kasalahan volumetrik tina pangukuran laser diolah nganggo parangkat lunak COMP Renishaw pikeun ngahasilkeun tabel kompensasi khusus sumbu. Tabél ieu, ngandung nilai koreksi gumantung posisi pikeun kapindahan linier, kasalahan sudut, sarta simpangan straightness, anu diunggah langsung kana parameter santunan kasalahan geometri alat mesin urang dina CNC controller (OSP-P300). Gambar 1 illustrates komponén kasalahan geometri primér diukur.

3 Hasil jeung Analisis

3.1 Pemetaan Kasalahan Pra-Calibration

Pangukuran laser ngungkabkeun panyimpangan geometri anu signifikan anu nyumbang kana poténsi lancip:

• Sumbu-Z: Kasalahan posisi +28µm dina Z=300mm, akumulasi kasalahan pitch -12 arcsec dina perjalanan 600mm.

• sumbu X: kasalahan Yaw tina +8 arcsec leuwih 300mm perjalanan.
  simpangan ieu align jeung observasi pre-calibration kasalahan taper diukur dina Ø50x300mm aci, ditémbongkeun dina Table 1. Pola kasalahan dominan dituduhkeun kanaékan konsisten diaméterna nuju tungtung tailstock.

Méja 1: Hasil Ukur Kasalahan Taper

3.2 Performance Pos-Calibration

Palaksanaan vektor santunan diturunkeun nyababkeun réduksi dramatis dina kasalahan taper diukur pikeun duanana shafts test (Tabel 1). The Ø50x300mm aci exhibited réduksi tina + 16.8µm / 100mm ka + 1.7µm / 100mm, ngalambangkeun paningkatan 89.9%. Nya kitu, aci Ø20x150mm némbongkeun réduksi tina + 14.3µm/100mm jadi +1.1µm/100mm (92.3% pamutahiran). angka 2 grafis ngabandingkeun propil diametric tina aci Ø50mm saméméh jeung sanggeus calibration, jelas demonstrating ngaleungitkeun trend taper sistematis. Tingkat pamutahiran ieu ngaleuwihan hasil has dilaporkeun pikeun métode santunan manual (misalna Zhang & Wang, 2022 dilaporkeun ~ 70% réduksi) jeung highlights efficacy santunan kasalahan volumetric komprehensif.

4 Sawala

4.1 Interprétasi Hasil

Pangurangan signifikan dina kasalahan taper langsung validates hipotésis. Mékanisme primér nyaéta koréksi kasalahan posisi sumbu-Z sareng simpangan pitch, anu nyababkeun jalur alat pikeun diverge tina lintasan paralel idéal relatif ka sumbu spindle nalika gerbong pindah sapanjang Z. Santunan sacara efektif ngaleungitkeun divergénsi ieu. Kasalahan sésa-sésa (<2µm/100mm) sigana asalna tina sumber anu kurang cocog pikeun kompensasi géométri, sapertos épék termal menit nalika mesin, defleksi alat dina gaya motong, atanapi kateupastian pangukuran.

4.2 Watesan

Ulikan ieu museurkeun kana kompensasi kasalahan géométri dina kaayaan kasatimbangan deukeut-termal anu dikontrol, anu khas tina siklus pemanasan produksi. Éta henteu sacara eksplisit modél atanapi ngimbangan kasalahan anu disababkeun ku termal anu lumangsung salami produksi produksi panjang atanapi turun naek suhu ambien anu signifikan. Salaku tambahan, éféktivitas protokol dina mesin anu nganggo parah atanapi ruksakna guideways / ballscrews henteu dievaluasi. Dampak gaya motong anu luhur pisan dina ngabatalkeun kompensasi ogé saluareun ruang lingkup ayeuna.

4.3 Implikasi Praktis

Protokol anu ditunjukkeun nyayogikeun produsén cara anu kuat, tiasa diulang pikeun ngahontal péngkolan silinder presisi luhur, penting pikeun aplikasi dina aerospace, alat médis, sareng komponén otomotif berprestasi tinggi. Ieu ngurangan ongkos besi tua pakait sareng taper non-conformances sarta ngaminimalkeun reliance on skill operator pikeun santunan manual. Sarat pikeun interferométri laser ngagambarkeun investasi tapi diyakinkeun pikeun fasilitas anu nungtut kasabaran tingkat mikron.

5 Kacindekan

Ulikan ieu netepkeun yén calibration precision sistematis, ngamangpaatkeun interferométri laser pikeun pemetaan kasalahan geometric volumetric sarta santunan controller CNC saterusna, pohara efektif pikeun ngaleungitkeun kasalahan taper dina aci CNC-ngancik. Hasil ékspérimén nunjukkeun réduksi ngaleuwihan 89%, ngahontal sésa taper handap 2µm/100mm. Mékanisme inti nyaéta kompensasi akurat tina kasalahan posisi linier sareng panyimpangan sudut (pitch, yaw) dina sumbu alat mesin. Kasimpulan konci nyaéta:

1. Pemetaan kasalahan geometri anu komprehensif penting pikeun ngaidentipikasi panyimpangan khusus anu nyababkeun taper.

2. Kompensasi langsung tina panyimpangan ieu dina controller CNC nyayogikeun solusi anu épéktip.

3. Protokol ieu nyayogikeun perbaikan anu signifikan dina akurasi diménsi nganggo alat métrologi standar.