Έρευνα σχετικά με τη μέθοδο αντιστάθμισης σφάλματος θερμικής παραμόρφωσης της ακρίβειας κατεργασίας NC της ξύλινης πόρτας γεια1

Περίληψη: Η ακρίβεια της μηχανικής κατεργασίας NC για τις οπές συγκροτήματος μεντεσέδες από ξύλινη πόρτα είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της συνολικής ποιότητας των μεντεσέδων. Ένας από τους κύριους παράγοντες που επηρεάζουν την ακρίβεια κατεργασίας είναι το σφάλμα θερμικής παραμόρφωσης στο εργαλείο. Αυτό το έγγραφο προτείνει ένα γενετικό μοντέλο αντιστάθμισης σφάλματος θερμικής παραμόρφωσης γενετικού αλγορίθμου για τη μηχανική κατεργασία NC των οπών συγκροτήματος μεντεσέδες από ξύλινη πόρτα, με στόχο την επίτευξη υψηλότερης κατεργασίας CNC υψηλότερης ακρίβειας.

Παραδοσιακά, οι τρύπες και οι αυλακώσεις σε ξύλινες πόρτες για τη συναρμολόγηση μεντεσέδων επεξεργάζονται χρησιμοποιώντας εξοπλισμό γενικής χρήσης, όπως δρομολογητές και μηχανές γεώτρησης ξυλουργικής και φρεζαρίσματος. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα αυτών των μηχανών είναι χαμηλή, η προσαρμογή του εξοπλισμού είναι δύσκολη, η εναλλαξιμότητα παραγωγής είναι κακή και η ακρίβεια επεξεργασίας είναι συχνά ανεπαρκής. Για να ξεπεραστούν αυτές οι προκλήσεις, υιοθετείται μια σύγχρονη προηγμένη τεχνολογία επεξεργασίας, η μέθοδος επεξεργασίας αριθμητικού ελέγχου. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα ειδικό εργαλείο μηχανής εξοπλισμένο με μια συσκευή γεώτρησης και άλεσης πολλαπλών κεφαλών για την επεξεργασία των οπών και των αυλακώσεων του συγκροτήματος μεντεσέδες που βασίζονται σε γραφικές παραμέτρους επεξεργασίας CNC.

Ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την ακρίβεια κατεργασίας αυτής της μεθόδου είναι η ποιότητα του ίδιου του εργαλείου, το οποίο αναφέρεται στην ικανότητά του επεξεργασίας. Το σφάλμα θερμικής παραμόρφωσης του εργαλείου εργαλείου, που αντιπροσωπεύει περίπου το 28% του συνολικού σφάλματος, ξεχωρίζει ως βασικός παράγοντας που επηρεάζει την ακρίβεια κατεργασίας. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη μιας μέθοδος αντιστάθμισης θερμικού σφάλματος είναι απαραίτητη για τη βελτίωση της ακρίβειας της μηχανικής κατεργασίας CNC για τις οπές συγκροτήματος μεντεσέδες ξύλινης πόρτας.

Το εργαλείο μηχανής CNC που χρησιμοποιείται για την κατεργασία των οπών και των αυλακώσεων του συγκροτήματος με άρθρωση της πόρτας παρουσιάζεται στο σχήμα 1. Αναπτύσσεται και κατασκευάζεται από το Northeast Forestry University. Οδηγούμενη προς την κατεύθυνση y, το εργαλείο μηχανής τροφοδοτείται από έναν κινητήρα σερβοκίνης υψηλής ακρίβειας με ταχύτητα ταχείας ανταπόκρισης. Ο ελεγκτής ενσωματώνει διάφορα σχήματα ξύλινης θύρας με άρθρωση της πόρτας, επιτρέποντας την τροποποίηση των παραμέτρων μεγέθους τους μέσω γραφικού διαλόγου. Αυτό το εργαλείο μηχανής μπορεί να επεξεργαστεί όχι μόνο τις αυλακώσεις οπής συγκροτήματος μεντεσέδες, αλλά και να κλειδώσει τις αυλακώσεις, να κλειδώσει τις τρύπες και να χειριστεί τις αυλακώσεις οπής. Το σχήμα 2 καταδεικνύει το μοντέλο προσομοίωσης του σχήματος μιας αυλάκιας οπών συγκροτήματος με άρθρωση της πόρτας.

Κατά την κατεργασία ενός τεμαχίου εργασίας σε ένα εργαλείο μηχανής CNC, το σχετικό σφάλμα μετατόπισης μεταξύ του εργαλείου και του τεμαχίου καθορίζει την ακρίβεια κατεργασίας. Το γεωμετρικό σφάλμα, το σφάλμα θερμικής παραμόρφωσης, το σφάλμα φόρτωσης και το σφάλμα του εργαλείου του εργαλείου είναι οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την ακρίβεια κατεργασίας. Για να βελτιωθεί η ακρίβεια κατεργασίας, χρησιμοποιούνται συνήθως δύο κύριες μέθοδοι: μέθοδος πρόληψης σφαλμάτων (μέθοδος υλικού) και μέθοδος αντιστάθμισης σφαλμάτων (μέθοδος λογισμικού). Η μέθοδος πρόληψης σφαλμάτων επικεντρώνεται στη βελτίωση της ακρίβειας επεξεργασίας και συναρμολόγησης των εξαρτημάτων εργαλειομηχανών, μειώνοντας τα σφάλματα που προκαλούνται από τις αλλαγές φορτίου και τη διατήρηση ενός σταθερού περιβάλλοντος εργασίας. Από την άλλη πλευρά, η μέθοδος αντιστάθμισης σφάλματος χρησιμοποιεί την προγραμματισμό και τη νοημοσύνη των εργαλείων CNC για να επιτύχουν εφέ "χαμηλής ακρίβειας μηχανών" επεξεργασίας υψηλής ακρίβειας ". Με την αυξανόμενη εξειδίκευση και την τυποποίηση των εργαλείων CNC, η αντιστάθμιση σφαλμάτων έχει καταστεί αναπόσπαστο μέρος της ενίσχυσης της ακρίβειας της κατεργασίας.

Η μέθοδος μοντελοποίησης θερμικού σφάλματος που προτείνεται σε αυτό το έγγραφο βασίζεται στον γενετικό αλγόριθμο. Ο γενετικός αλγόριθμος είναι μια αυτο-οργανωτική και προσαρμοστική τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης που μιμείται τη διαδικασία βιολογικής εξέλιξης για την επίλυση προβλημάτων ακραίας αξίας. Με την προσομοίωση του γενετικού μηχανισμού της θεωρίας της φύσης και της βιολογικής εξέλιξης, ο γενετικός αλγόριθμος δημιουργεί έναν αποτελεσματικό αλγόριθμο αναζήτησης διαδικασίας βέλτιστου λύσης. Με ένα στερεό βιολογικό θεμέλιο, ο γενετικός αλγόριθμος αποδεικνύεται πολύτιμος για την επίλυση μη γραμμικών και πολυδιάστατων προβλημάτων βελτιστοποίησης χώρου.

Για να καθοριστεί το μοντέλο αντιστάθμισης θερμικού σφάλματος για την κατεργασία NC κατεργασίας των οπών και των αυλακώσεων του Genetic Algorithm, χρησιμοποιείται για πρώτη φορά ο γενετικός αλγόριθμος. Ξεκινά με τον ορισμό της αντικειμενικής συνάρτησης και τη βελτιστοποίηση των βασικών σημείων αντιστάθμισης θερμικού σφάλματος για να ληφθεί η βέλτιστη λύση για τους άγνωστους συντελεστές της αντικειμενικής λειτουργίας. Η κωδικοποίηση πραγματικού αριθμού χρησιμοποιείται για να αντιπροσωπεύει τους συντελεστές σε δεκαδική μορφή, στην επέκταση του χώρου αναζήτησης και στη βελτίωση της ακρίβειας. Το μοντέλο θερμικού σφάλματος του γενετικού αλγορίθμου μπορεί να γραφτεί στην ακόλουθη μορφή (Εξίσωση 2):

Στην πραγματική διαδικασία αντιστάθμισης, τα σημεία αντιστάθμισης θερμικού σφάλματος κατανέμονται στον μηχανισμό εργαλείων του συγκροτήματος ατράκτου 1 του εργαλείου μηχανής επεξεργασίας CNC CNC. Επιλέγονται βασικά σημεία για αντιστάθμιση θερμικού σφάλματος για βελτιστοποίηση και λαμβάνονται οι αντίστοιχες αναλυτικοί τύποι μοντέλου αντιστάθμισης για αξονική και ακτινική αντιστάθμιση θερμικού σφάλματος.

Συμπερασματικά, χρησιμοποιώντας το εργαλείο μηχανής μηχανής επεξεργασίας ξύλινης θύρας με άρθρωση της πόρτας με την τεχνολογία αντιστάθμισης σφάλματος μπορεί να διορθώσει αποτελεσματικά τα σφάλματα θερμικής παραμόρφωσης, εξασφαλίζοντας την κατεργασία υψηλής ακρίβειας. Αυτή η τεχνολογία διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην επίτευξη υψηλής ακρίβειας και αποτελεσματικότητας στην κατεργασία CNC των οπών και των αυλακώσεων με άρθρωση της πόρτας.