Influència dels errors de mecanitzat en la qualitat de les frontisses flexibles de les frontisses flexibles de la ronda

La frontissa flexible és un component mecànic que utilitza les característiques de deformació i recuperació microelàstica del metall. És un mecanisme de transmissió d’alta resolució que permet un posicionament precís i un ajustament fi. S'utilitza habitualment en dispositius com ara plataformes de posicionament de precisió, equips de fotolitografia i microscopis de detecció d'escaneig.

Hi ha diversos factors que poden afectar el rendiment de les frontisses flexibles. Quan es dissenyen frontisses flexibles, es fan alguns supòsits, com ara suposar que només es produeix una deformació elàstica a la frontissa i que la resta de l'estructura és rígida. També se suposa que només es produeix una deformació dels racons durant el funcionament, sense cap expansió ni altres deformacions. Tanmateix, la frontissa en si té defectes inherents, com ara el centre de rotació no fixat, la concentració de tensió i la magnitud de la tensió canvia amb la posició de l’articulació. Les propietats del material i els factors ambientals també poden afectar el rendiment de la frontissa.

En el disseny estructural, la combinació de múltiples frontisses i canyes de connexió és freqüent. No obstant això, els errors de processament entre aquestes combinacions poden provocar un desplaçament d'acoblament de les cantonades i les línies rectes, provocant que el moviment del mecanisme es desviï del camí desitjat. Hi ha hagut anàlisis exhaustives de les fonts d’error en mecanismes de frontissa flexibles, incloent debats sobre el rendiment del material, el disseny de la mida, la vibració, la interferència, els errors de mecanitzat, etc. Aquestes anàlisis tenen com a objectiu comprendre la sensibilitat de cada error variable en el rendiment de la frontissa flexible.

Investigacions anteriors han utilitzat mètodes com l'expansió de la sèrie Taylor, el mètode d'elements finits i les simulacions numèriques per estudiar els mecanismes de desplaçament i l'acoblament causats per errors de fabricació en frontisses flexibles. Tot i això, la majoria d’aquests estudis es van centrar en mecanismes individuals i tenien certes limitacions en termes d’abast i resultats obtinguts.

Aquest treball se centra en l’anàlisi de tres errors de mecanitzat en frontisses flexibles circulars rectes: l’error de posicionament de l’arc d’incisió en la direcció Y, l’error de posicionament de l’arc d’incisió en la direcció X i l’error de perpendicularitat de la línia central de l’eix de l’arc. Les fórmules de càlcul de rigidesa per a cada tipus d’error es deriven i els resultats es validen mitjançant l’anàlisi d’elements finits (FEA). Aquesta investigació proporciona informació valuosa sobre el disseny i el processament dels paràmetres de les frontisses.

Per realitzar l’anàlisi, s’estableix un model d’estructura de feixos de voladís mitjançant el programari ANSYS. S’obtenen diferents punts de disseny modificant els paràmetres d’error i es realitzen càlculs de simulació en aquests punts de disseny per obtenir els errors de rigidesa. Es comparen els resultats obtinguts a partir de l’anàlisi numèrica i l’anàlisi d’elements finits i es troben d’acord.

Els resultats mostren que els errors en el posicionament de l’arc d’incisió en la direcció Y i la perpendicularitat de la línia de l’eix tenen un impacte significatiu en la rigidesa de la frontissa flexible. Els errors en el posicionament de l’arc d’incisió en la direcció x tenen una influència menor. A partir d’aquestes troballes, es recomana controlar estrictament els errors de posicionament en la direcció Y i la perpendicularitat de la línia de l’eix, alhora que es planteja reduir el valor de T/R per minimitzar l’impacte dels errors de posicionament en la direcció X.

En conclusió, aquesta investigació proporciona una anàlisi completa dels errors de mecanitzat en les frontisses flexibles circulars rectes i el seu impacte en la rigidesa. Les fórmules de càlcul de rigidesa derivades i la validació mitjançant l’anàlisi d’elements finits contribueixen a la comprensió del disseny i el processament dels paràmetres de la frontissa. Es poden realitzar més investigacions per explorar altres tipus d’errors de mecanitzat i els seus efectes sobre el rendiment de les frontisses flexibles.