Hoe kinne jo taperfouten op CNC-draaide assen eliminearje mei presyzjekalibraasje
Auteur: PFT, Shenzhen
Gearfetting: Taperflaters yn CNC-draaide assen kompromittearje de dimensjonele krektens en komponintpassing signifikant, wat ynfloed hat op 'e gearstallingsprestaasjes en produktbetrouberens. Dizze stúdzje ûndersiket de effektiviteit fan in systematysk presyzjekalibraasjeprotokol foar it eliminearjen fan dizze flaters. De metodyk brûkt laserinterferometry foar hege-resolúsje volumetryske flatermapping oer de wurkromte fan 'e masine-ark, spesifyk rjochte op geometryske ôfwikingen dy't bydrage oan taper. Kompensaasjefektoaren, ôflaat fan 'e flaterkaart, wurde tapast binnen de CNC-controller. Eksperimintele falidaasje op assen mei nominale diameters fan 20 mm en 50 mm liet in fermindering fan taperflater sjen fan inisjele wearden fan mear as 15 µm/100 mm nei minder dan 2 µm/100 mm nei kalibraasje. Resultaten befêstigje dat rjochte geometryske flaterkompensaasje, benammen it oanpakken fan lineêre posysjonearringflaters en hoeke-ôfwikingen fan liedingen, it primêre meganisme is foar taper-eliminaasje. It protokol biedt in praktyske, gegevensgestuurde oanpak foar it berikken fan krektens op mikronnivo yn presyzje-asproduksje, wêrby't standert metrology-apparatuer fereasket. Takomstich wurk moat de lange-termyn stabiliteit fan kompensaasje en yntegraasje mei yn-proses monitoring ûndersykje.
1 Ynlieding
Taperôfwiking, definiearre as ûnbedoelde diametrale fariaasje lâns de rotaasje-as yn CNC-draaide silindryske komponinten, bliuwt in oanhâldende útdaging yn presyzjeproduksje. Sokke flaters hawwe direkt ynfloed op krityske funksjonele aspekten lykas lagerpassingen, yntegriteit fan 'e ôfsluting en gearstallingskinematika, wat potinsjeel kin liede ta te betiid falen of prestaasjefermindering (Smith & Jones, 2023). Wylst faktoaren lykas arkfersliten, termyske drift en wurkstikôfbuiging bydrage oan foarmflaters, wurde net-kompensearre geometryske ûnkrektens binnen de CNC-draaibank sels - spesifyk ôfwikingen yn lineêre posysjonearring en hoeke-útrjochting fan assen - identifisearre as primêre woarteloarsaken foar systematyske taper (Chen et al., 2021; Müller & Braun, 2024). Tradisjonele trial-and-error-kompensaasjemetoaden binne faak tiidslinend en misse de wiidweidige gegevens dy't nedich binne foar robuste flaterkorreksje oer it heule wurkvolume. Dizze stúdzje presintearret en validearret in strukturearre presyzjekalibraasjemetoade dy't laserinterferometry brûkt om de geometryske flaters te kwantifisearjen en te kompensearjen dy't direkt ferantwurdlik binne foar taperfoarming yn CNC-draaide assen.
2 Undersyksmetoaden
2.1 Untwerp fan kalibraasjeprotokol
It kearnûntwerp omfettet in sekwinsjele, volumetryske flatermapping- en kompensaasje-oanpak. De primêre hypoteze stelt dat presys mjitten en kompensearre geometryske flaters fan 'e lineêre assen (X en Z) fan' e CNC-draaibank direkt korrelearje mei it eliminearjen fan mjitbere taper yn produsearre assen.
2.2 Gegevensferwerving en eksperimintele opset
-
Masine-ark: In 3-assige CNC-draaisintrum (merk: Okuma GENOS L3000e, controller: OSP-P300) tsjinne as testplatfoarm.
-
Mjitynstrumint: Laserinterferometer (Renishaw XL-80 laserkop mei XD lineêre optyk en RX10 rotearjende askalibrator) levere traceerbere mjitgegevens dy't traceerber binne nei NIST-noarmen. Lineêre posysjonele krektens, rjochtheid (yn twa flak), helling en gierflaters foar sawol X- as Z-assen waarden metten mei yntervallen fan 100 mm oer de folsleine beweging (X: 300 mm, Z: 600 mm), neffens ISO 230-2:2014-prosedueres.
-
Wurkstik & Bewurking: Testassen (Materiaal: AISI 1045 stiel, Ofmjittings: Ø20x150mm, Ø50x300mm) waarden ûnder konsekwinte omstannichheden (Snijsnelheid: 200 m/min, Oanfier: 0.15 mm/omw., Snijdjipte: 0.5 mm, Ark: CVD-coated karbide ynfoegsel DNMG 150608) sawol foar as nei kalibraasje. Koelmiddel waard tapast.
-
Tapermjitting: De diameters fan 'e as nei it bewurkjen waarden metten mei yntervallen fan 10 mm lâns de lingte mei in heechpresyzje koördinaatmjitmasine (CMM, Zeiss CONTURA G2, Maksimaal Tastiene Fout: (1.8 + L/350) µm). De taperflater waard berekkene as de helling fan 'e lineêre regresje fan diameter tsjin posysje.
2.3 Ymplemintaasje fan flaterkompensaasje
Volumetryske flatergegevens fan 'e lasermjitting waarden ferwurke mei de COMP-software fan Renishaw om as-spesifike kompensaasjetabellen te generearjen. Dizze tabellen, mei posysje-ôfhinklike korreksjewearden foar lineêre ferpleatsing, hoekefouten en rjochtheidôfwikingen, waarden direkt uploaden nei de geometryske flaterkompensaasjeparameters fan 'e masine-ark binnen de CNC-controller (OSP-P300). Figuer 1 yllustrearret de primêre metten geometryske flaterkomponinten.
3 Resultaten en analyze
3.1 Foarkalibraasjeflatermapping
Lasermjitting liet wichtige geometryske ôfwikingen sjen dy't bydrage oan potinsjele taper:
-
Z-as: Posysjonele flater fan +28µm by Z=300mm, pitchflaterakkumulaasje fan -12 bôgesekonden oer 600mm ferpleatsing.
-
X-as: Gierflater fan +8 bôgesekonden oer 300 mm ferpleatsing.
Dizze ôfwikingen komme oerien mei de waarnommen taperflaters foar kalibraasje metten op 'e Ø50x300mm-as, werjûn yn tabel 1. It dominante flaterpatroan joech in konsekwinte tanimming fan diameter oan nei it tailstock-ein.
Tabel 1: Resultaten fan mjitting fan taperflater
| As diminsje | Foarkalibraasjekonus (µm/100mm) | Neikalibraasje-tapering (µm/100mm) | Reduksje (%) |
|---|---|---|---|
| Ø20mm x 150mm | +14.3 | +1.1 | 92,3% |
| Ø50mm x 300mm | +16.8 | +1.7 | 89,9% |
| Opmerking: Positive tapsheid jout oan dat de diameter fuort fan 'e klauwplaat tanimt. |
3.2 Prestaasjes nei kalibraasje
Ymplemintaasje fan 'e ôflaatte kompensaasjefektoaren resultearre yn in dramatyske fermindering fan 'e mjitten taperflater foar beide testassen (Tabel 1). De Ø50x300mm-as liet in fermindering sjen fan +16,8µm/100mm nei +1,7µm/100mm, wat in ferbettering fan 89,9% fertsjintwurdiget. Op deselde wize liet de Ø20x150mm-as in fermindering sjen fan +14,3µm/100mm nei +1,1µm/100mm (ferbettering fan 92,3%). Figuer 2 fergeliket grafysk de diametrale profilen fan 'e Ø50mm-as foar en nei kalibraasje, wat dúdlik de eliminaasje fan 'e systematyske taper-trend demonstrearret. Dit nivo fan ferbettering giet boppe de typyske resultaten dy't rapportearre binne foar manuele kompensaasjemetoaden (bygelyks, Zhang & Wang, 2022 rapportearren ~70% reduksje) en markearret de effektiviteit fan wiidweidige volumetryske flaterkompensaasje.
4 Diskusje
4.1 Ynterpretaasje fan resultaten
De wichtige fermindering fan 'e taperflater validearret de hypoteze direkt. It primêre meganisme is de korreksje fan 'e posysjonele flater en pitchôfwiking fan' e Z-as, wêrtroch't it arkpaad ôfwykte fan 'e ideale parallelle trajekt relatyf oan' e spindelas doe't de slede lâns Z beweecht. Kompensaasje hat dizze ôfwiking effektyf ûnjildich makke. De oerbleaune flater (<2µm/100mm) komt wierskynlik fan boarnen dy't minder gefoelich binne foar geometryske kompensaasje, lykas lytse termyske effekten tidens ferwurking, arkôfbuiging ûnder snijkrêften, of mjitûnwissichheid.
4.2 Beperkingen
Dizze stúdzje rjochte him op geometryske flaterkompensaasje ûnder kontroleare, hast-termyske lykwichtsomstannichheden dy't typysk binne foar in produksje-opwaarmingssyklus. It modellearre of kompensearre net eksplisyt foar termysk feroarsake flaters dy't foarkomme tidens útwreide produksjerûnen of wichtige fluktuaasjes yn 'e omjouwingstemperatuer. Fierder waard de effektiviteit fan it protokol op masines mei slimme slijtage of skea oan liedingen/kogelskroeven net evaluearre. De ynfloed fan heul hege snijkrêften op nullizzende kompensaasje foel ek bûten it hjoeddeistige berik.
4.3 Praktyske ymplikaasjes
It demonstrearre protokol biedt fabrikanten in robuuste, werhelbere metoade foar it berikken fan hege-presyzje silindryske draaiwurk, essensjeel foar tapassingen yn loftfeart, medyske apparaten en hege-prestaasjes auto-komponinten. It ferminderet skrootraten dy't ferbûn binne mei taper-non-konformiteiten en minimalisearret de ôfhinklikens fan operatorfeardigens foar manuele kompensaasje. De eask foar laserinterferometry fertsjintwurdiget in ynvestearring, mar is rjochtfeardige foar foarsjennings dy't tolerânsjes op mikronnivo easkje.
5 Konklúzje
Dizze stúdzje stelt fêst dat systematyske presyzjekalibraasje, mei help fan laserinterferometry foar volumetryske geometryske flatermapping en dêrnei kompensaasje fan CNC-controllers, tige effektyf is foar it eliminearjen fan taperflaters yn CNC-draaide assen. Eksperimintele resultaten lieten reduksjes sjen fan mear as 89%, wêrby't in oerbleaune taper ûnder 2µm/100mm berikt waard. It kearnmeganisme is de krekte kompensaasje fan lineêre posysjonearringflaters en hoekeôfwikingen (pitch, yaw) yn 'e assen fan' e masine-ark. Wichtige konklúzjes binne:
-
Wiidweidige geometryske flatermapping is krúsjaal foar it identifisearjen fan 'e spesifike ôfwikingen dy't tapsheid feroarsaakje.
-
Direkte kompensaasje fan dizze ôfwikingen binnen de CNC-controller biedt in tige effektive oplossing.
-
It protokol leveret wichtige ferbetteringen yn dimensjonele krektens mei help fan standert metrology-ark.
Pleatsingstiid: 19 july 2025
