Investigación sobre el método de compensación de errores de deformación térmica de la precisión de mecanizado NC de la puerta de madera hola1

Resumen: La precisión del mecanizado NC para los agujeros de ensamblaje de bisagra de las puertas de madera es crucial para garantizar la calidad general de las bisagras. Uno de los principales factores que afectan la precisión del mecanizado es el error de deformación térmica en la máquina herramienta. Este documento propone un modelo de compensación de error de deformación térmica basado en algoritmo genético para el mecanizado NC de los agujeros de ensamblaje de bisagra de puertas de madera, con el objetivo de lograr un mecanizado CNC de mayor precisión.

Tradicionalmente, los agujeros y los surcos en las puertas de madera para ensamblar bisagras se procesan utilizando equipos de uso general, como enrutadores y máquinas de perforación y molienda de carpintería. Sin embargo, la eficiencia de estas máquinas es baja, el ajuste del equipo es difícil, la intercambiabilidad de producción es pobre y la precisión del procesamiento a menudo es inadecuada. Para superar estos desafíos, se adopta una tecnología de procesamiento avanzada moderna, el método de procesamiento de control numérico. Este método utiliza una máquina herramienta especial equipada con un dispositivo de perforación y fresado de múltiples cabezas para procesar los orificios de ensamblaje de bisagras y ranuras basadas en parámetros gráficos de mecanizado CNC.

El factor principal que afecta la precisión del mecanizado de este método es la calidad de la máquina herramienta en sí, que se refiere a su capacidad de procesamiento. El error de deformación térmica de la máquina herramienta, que representa aproximadamente el 28% del error total, se destaca como un factor clave que afecta la precisión del mecanizado. Por lo tanto, desarrollar un método de compensación de error térmico es esencial para mejorar la precisión del mecanizado CNC para los agujeros de ensamblaje de bisagra de puertas de madera.

La máquina herramienta CNC utilizada para mecanizar los orificios y surcos de la bisagra de las puertas de madera se muestra en la Figura 1. Es desarrollado y fabricado por Northeast Forestry University. Conducida en la dirección Y, la máquina herramienta está alimentada por un servomotor de alta precisión con una velocidad de respuesta rápida. El controlador integra varias formas de ranuras de ensamblaje de bisagra de puertas de madera, lo que permite la modificación de sus parámetros de tamaño a través del diálogo gráfico. Esta máquina herramienta puede procesar no solo las ranuras del orificio de ensamblaje de la bisagra, sino también de las ranuras de bloqueo, los orificios de bloqueo y las ranuras del orificio de manejo. La Figura 2 demuestra el modelo de simulación de la forma de una ranura de montaje de la bisagra de puertas de madera.

Al mecanizar una pieza de trabajo en una máquina herramienta CNC, el error de desplazamiento relativo entre la herramienta y la pieza de trabajo determina la precisión del mecanizado. El error geométrico, el error de deformación térmica, el error de carga y el error de la herramienta de la máquina herramienta son los factores principales que influyen en la precisión del mecanizado. Para mejorar la precisión del mecanizado, se emplean comúnmente dos métodos principales: método de prevención de errores (método de hardware) y método de compensación de errores (método de software). El método de prevención de errores se centra en mejorar la precisión de procesamiento y ensamblaje de los componentes de la máquina herramienta, reducir los errores causados ​​por los cambios de carga y mantener un entorno de trabajo de temperatura constante. Por otro lado, el método de compensación de errores utiliza la programabilidad e inteligencia de las máquinas de máquinas CNC para lograr el efecto de "máquinas herramientas de baja precisión procesa las piezas de trabajo de alta precisión". Con la creciente especialización y estandarización de las máquinas herramientas de CNC, la compensación de errores se ha convertido en una parte integral de mejorar su precisión de mecanizado.

El método de modelado de compensación de error térmico propuesto en este documento se basa en el algoritmo genético. El algoritmo genético es una tecnología de inteligencia artificial autoorganizada y adaptativa que imita el proceso de evolución biológica para resolver problemas de valor extremo. Al simular el mecanismo genético de la teoría de la naturaleza y la evolución biológica, el algoritmo genético establece un algoritmo de solución óptima de búsqueda de procesos eficiente. Con una base biológica sólida, el algoritmo genético resulta valioso para resolver problemas de optimización del espacio no lineal y multidimensional.

Para establecer el modelo de compensación de errores térmicos para el mecanizado NC de los orificios y surcos de la bisagra de las puertas de madera, se utiliza primero el algoritmo genético. Comienza definiendo la función objetivo y optimizando los puntos clave de la compensación de error térmico para obtener la solución óptima para los coeficientes desconocidos de la función objetivo. La codificación de números reales se utiliza para representar los coeficientes en forma decimal, ampliando el espacio de búsqueda y mejorando la precisión. El modelo de error térmico del algoritmo genético se puede escribir en la siguiente forma (Ecuación 2):

En el proceso de compensación real, los puntos de compensación de errores térmicos se distribuyen en el mecanismo de herramienta del conjunto del husillo 1 de la máquina herramienta de mecanizado de mecanizado CNC del orificio de la bisagra de puertas de madera. Los puntos clave para la compensación de errores térmicos se seleccionan para la optimización, y se obtienen las fórmulas analíticas del modelo de compensación correspondiente para la compensación de errores térmicos axiales y radiales.

En conclusión, el uso de la máquina herramienta de mecanizado de mecanizado de control de control numérico del orificio de la bisagra de la puerta de madera con tecnología de compensación de errores térmicos puede corregir efectivamente los errores de deformación térmica, lo que garantiza un mecanizado de alta precisión. Esta tecnología juega un papel crucial en el logro de alta precisión y eficiencia en el mecanizado CNC de los agujeros y surcos de bisagra de puertas de madera.