Influencia de los errores de mecanizado en la calidad de las bisagras flexibles rectas_inge conocimiento_talls1

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La bisagra flexible es un mecanismo altamente versátil que utiliza la deformación microelástica y las características de recuperación del metal. Actúa como un mecanismo de transmisión de alta resolución de microcosicionamiento, ampliamente utilizado en varios dispositivos de ajuste fino, plataformas de posicionamiento de precisión, microscopios de detección de fotolitografía y escaneo, y más. Debido a su procesamiento y moldeo integrado, posee características únicas, como ninguna fricción mecánica, sin espacio de apareamiento, sin lubricación y alta sensibilidad de movimiento.

Sin embargo, hay varios factores que pueden afectar el rendimiento de trabajo de las bisagras flexibles. Al diseñar bisagras flexibles, se hacen ciertas suposiciones, como asumir que solo se produce una deformación elástica en la bisagra, mientras que el resto se considera un cuerpo rígido. También se supone que solo la deformación de la esquina ocurre durante el trabajo, sin expansión u otras deformaciones. Además, la bisagra en sí tiene defectos inherentes, como el centro de rotación que no se fija, la concentración de estrés, la magnitud del estrés cambia con la posición de la articulación y la influencia del entorno en el material.

En el diseño estructural, el desplazamiento de acoplamiento de la esquina y la línea recta pueden ser causadas por errores de procesamiento entre las combinaciones de varias bisagras y bielas. Esto puede resultar en el movimiento que se desvía de la pista ideal. La literatura extensa ha analizado las fuentes de error de los mecanismos de bisagra flexibles, discutiendo el rendimiento del material, el diseño del tamaño, la vibración, la interferencia, los errores de mecanizado y más. Estos estudios proporcionan información valiosa sobre la sensibilidad de cada error variable y el acoplamiento del mecanismo de desplazamiento causado por los errores de fabricación.

Este artículo tiene como objetivo analizar los tres tipos de errores de mecanizado de la bisagra flexible circular recta y derivar la fórmula de cálculo de rigidez cuando estos errores están presentes. Las dimensiones de la bisagra y los parámetros de error se utilizan para calcular la rigidez y verificar los resultados a través del análisis de elementos finitos (FEA). Este análisis proporciona información valiosa para el diseño y procesamiento de parámetros de la bisagra.

Los tres tipos de errores de mecanizado analizados en este documento incluyen el error de posicionamiento del arco de muesca en la dirección y, el error de posicionamiento del arco de muesca en la dirección x y el error de perpendicularidad de la línea central del arco de muesca. Cada tipo de error se analiza por separado, y los errores de rigidez se calculan en función de los coeficientes de error y los parámetros de bisagra. Las fórmulas de error de rigidez se comparan y verifican a través de simulaciones FEA.

Los resultados del análisis numérico y las simulaciones FEA muestran un buen acuerdo. Las curvas de error de rigidez obtenidas en diferentes valores de parámetros de bisagra demuestran que los coeficientes de error afectan significativamente la rigidez. Los errores de posicionamiento en las direcciones Y y X tienen una influencia considerable, mientras que el error de perpendicularidad también afecta la rigidez. Al comprender estos errores y sus efectos, se pueden implementar procesos eficientes de diseño y mecanizado para minimizar su impacto en la bisagra flexible.

En conclusión, los errores de mecanizado de las bisagras flexibles rectas tienen un impacto directo en su rendimiento de rigidez. Este documento proporciona un análisis completo de los tres tipos de errores de mecanizado y presenta fórmulas de cálculo de rigidez para cada tipo de error. Los resultados se verifican a través de simulaciones FEA, destacando la importancia de controlar los errores de posicionamiento y los errores de perpendicularidad para optimizar el rendimiento de las bisagras flexibles. Los resultados de este estudio pueden servir como una referencia valiosa para los procesos de diseño y fabricación en diversas industrias.