Lämpömuodostusvirhekompensaatiomenetelmä puun oven NC -koneistuksen tarkkuudesta HI1

Tiivistelmä: NC -koneistuksen tarkkuus puun oven saranan kokoonpanoreikille on ratkaisevan tärkeä saranojen yleisen laadun varmistamiseksi. Yksi tärkeimmistä työstötarkkuuteen vaikuttavista tekijöistä on työstökalun lämpömuodostusvirhe. Tässä artikkelissa ehdotetaan geneettistä algoritmipohjaista lämpömuodostusvirhekompensaatiomallia puisen oven saranan kokoonpanoreikien NC-koneistukselle, jonka tavoitteena on saavuttaa korkeampi tarkkuus CNC-koneistus.

Perinteisesti puisten ovien reikiä ja uria saranojen kokoamiseksi prosessoidaan käyttämällä yleiskäyttöisiä laitteita, kuten reitittimiä ja puuntyöstöporaus- ja jyrsintäkoneita. Näiden koneiden tehokkuus on kuitenkin alhainen, laitteiden säätö on vaikeaa, tuotannon vaihdettavuus on heikko ja prosessointitarkkuus on usein riittämätön. Näiden haasteiden ratkaisemiseksi otetaan käyttöön nykyaikainen edistynyt prosessointitekniikka, numeerinen ohjausmenetelmä. Tässä menetelmässä hyödynnetään erityistä työstötyökalua, joka on varustettu monen pääporaus- ja jyrsintälaitteella saranakokoonpanon reikien ja urien käsittelemiseksi CNC-koneistusgrafiikkaparametrien perusteella.

Tärkein tekijä, joka vaikuttaa tämän menetelmän koneistustarkkuuteen, on itse työstötyökalun laatu, joka viittaa sen prosessointikykyyn. Konetyökalun lämpömuodostusvirhe, joka vastaa noin 28% kokonaisvirheestä, erottuu avaintekijäksi, joka vaikuttaa koneistustarkkuuteen. Siksi lämpövirheen kompensointimenetelmän kehittäminen on välttämätöntä CNC -koneistuksen tarkkuuden parantamiseksi puisen oven saranan kokoonpanoreikien suhteen.

Puisen oven saranan kokoonpanoreikien ja urien työstöön käytetty CNC -työstötyökalu on esitetty kuvassa 1. Sen on kehittänyt ja valmistanut Koillis -metsätalous. Y-suuntaan ajettu työstötyökalu saa korkean tarkkaan servomoottorin, jolla on nopea vastausprosentti. Ohjain integroi puisen oven saranan kokoonpanoreikäurat eri muodot, mikä mahdollistaa niiden kokoparametrien muuttamisen graafisen vuoropuhelun avulla. Tämä työstötyökalu voi käsitellä saranan kokoonpanoreikien uria, vaan myös lukita urat, lukita reikiä ja käsikäraukkourat. Kuvio 2 osoittaa puisen oven saranakokoonpanon reikän uran muodon simulaatiomallin.

Konettaessa työkappaleen CNC -työstötyöhön, työkalun ja työkappaleen välinen suhteellinen siirtymävirhe määrittää koneistustarkkuuden. Geometrinen virhe, lämmön muodonmuutosvirhe, latausvirhe ja työstötyökalun työkaluvirhe ovat koneistustarkkuuteen vaikuttavat ensisijaiset tekijät. Koneistustarkkuuden parantamiseksi käytetään yleisesti kahta päämenetelmää: virheen ehkäisymenetelmä (laitteistomenetelmä) ja virheen kompensointimenetelmä (ohjelmistomenetelmä). Virheen ehkäisymenetelmä keskittyy työstötyökalukomponenttien käsittely- ja kokoonpanotarkkuuden parantamiseen, kuormitusmuutosten aiheuttamien virheiden vähentämiseen ja vakion lämpötilatyöympäristön ylläpitämiseen. Toisaalta virhekompensaatiomenetelmä hyödyntää CNC-työstötyökalujen ohjelmoitettavuutta ja älykkyyttä "vähävaraisuuden työstötyökalujen prosessointiin tarkkaan työkappaleiden" vaikutuksen saavuttamiseksi. CNC -työstötyökalujen lisääntyvän erikoistumisen ja standardisoinnin myötä virhekompensaatiosta on tullut olennainen osa niiden koneistustarkkuuden parantamista.

Tässä artikkelissa ehdotettu lämpövirheen kompensointimallinnusmenetelmä perustuu geneettiseen algoritmiin. Geneettinen algoritmi on itseorganisoiva ja adaptiivinen tekoälytekniikka, joka jäljittelee biologista evoluutioprosessia äärimmäisen arvoongelmien ratkaisemiseksi. Simuloimalla luonnon ja biologisen evoluutioteorian geneettistä mekanismia, geneettinen algoritmi luo tehokkaan prosessinhaun optimaalisen ratkaisualgoritmin. Kiinteällä biologisella pohjalla geneettinen algoritmi osoittautuu arvokkaasti epälineaaristen ja moniulotteisten tilan optimointiongelmien ratkaisemisessa.

Lämpövirheen kompensointimallin määrittämiseksi puisen oven saranan kokoonpanoreikien ja urien NC -koneistukselle geneettinen algoritmi käytetään ensin. Se alkaa määrittelemällä objektiivifunktio ja optimoimalla lämpövirheen kompensoinnin avainpisteet saadaksesi optimaalisen ratkaisun objektiivifunktion tuntemattomille kertoimille. Reaalialukukoodausta käytetään edustamaan kertoimia desimaalimuodossa, laajentamalla hakutilaa ja parantamaan tarkkuutta. Geneettisen algoritmin lämpövirhemalli voidaan kirjoittaa seuraavassa muodossa (yhtälö 2):

Todellisessa kompensointiprosessissa lämpövirheen kompensointipisteet jakautuvat puisen oven saranan kokoonpanon reikäuran CNC -koneistuskonetyökalun karan kokoonpanon 1 työkalumekanismiin. Lämpövirheen kompensointia varten valitaan optimointia varten ja vastaavat kompensointimallien analyyttiset kaavat aksiaalisille ja säteittäisille lämpövirheen kompensoinnille saadaan.

Yhteenvetona voidaan todeta, että puisen oven saranakokoonpanon reikäuran numeerisen ohjauskoneen työstötyökalun avulla lämpövirheen kompensointitekniikka voi tehokkaasti korjata lämmön muodonmuutosvirheet tehokkaasti varmistaen suuren tarkkuuden koneistuksen. Tällä tekniikalla on ratkaiseva rooli suuren tarkkuuden ja tehokkuuden saavuttamisessa puisen oven saranan kokoonpanoreikien ja urien CNC -koneistuksessa.