Influencia dos erros de mecanizado na calidade das bisagras flexibles rectas_hinge Knowledge_Talls

A bisagra flexible é un compoñente mecánico que utiliza as características de deformación e recuperación microelásticas do metal. É un mecanismo de transmisión de alta resolución que permite un posicionamento preciso e un axuste fino. Úsase habitualmente en dispositivos como plataformas de posicionamento de precisión, equipos de fotolitografía e microscopios de detección de dixitalización.

Hai varios factores que poden afectar o rendemento de bisagras flexibles. Ao deseñar bisagras flexibles, faise algúns presupostos, como asumir que só se produce unha deformación elástica na bisagra e que o resto da estrutura é ríxida. Tamén se supón que só se produce a deformación da esquina durante o funcionamento, sen ningunha expansión nin outras deformacións. Non obstante, a propia bisagra ten defectos inherentes, como o centro de rotación que non está fixado, a concentración de tensión e a magnitude do estrés cambia coa posición da articulación. As propiedades dos materiais e os factores ambientais tamén poden afectar o rendemento da bisagra.

No deseño estrutural, é común a combinación de varias bisagras e barras de conexión. Non obstante, os erros de procesamento entre estas combinacións poden levar a desprazamento de acoplamiento das esquinas e das liñas rectas, facendo que o movemento do mecanismo se desvíe do camiño desexado. Houbo análises completas das fontes de erro en mecanismos de bisagra flexible, incluíndo discusións sobre rendemento material, deseño de tamaño, vibración, interferencias, erros de mecanizado, etc. Estas análises teñen como obxectivo comprender a sensibilidade de cada erro variable no rendemento da bisagra flexible.

Investigacións anteriores utilizaron métodos como a expansión da serie Taylor, o método de elemento finito e as simulacións numéricas para estudar os mecanismos de desprazamento e o acoplamiento causado por erros de fabricación en bisagras flexibles. Non obstante, a maioría destes estudos centráronse en mecanismos individuais e tiveron certas limitacións en termos de alcance e resultados obtidos.

Este artigo céntrase na análise de tres erros de mecanizado en bisagras flexibles circulares rectas: o erro de posicionamento do arco de incisión na dirección y, o erro de posicionamento do arco de incisión na dirección X e o erro de perpendicularidade da liña central do eixe de arco. As fórmulas de cálculo de rixidez para cada tipo de erro derivan e os resultados validanse mediante análise de elementos finitos (FEA). Esta investigación ofrece información valiosa sobre o deseño e procesamento de parámetros de bisagras.

Para realizar a análise, establécese un modelo de estrutura de feixe de cantilever mediante software ANSYS. Obtense diferentes puntos de deseño modificando os parámetros de erro e os cálculos de simulación realízanse nestes puntos de deseño para obter os erros de rixidez. Os resultados obtidos da análise numérica e da análise de elementos finitos compáranse e atopan de bo acordo.

Os resultados mostran que os erros no posicionamento do arco de incisión na dirección y e a perpendicularidade da liña do eixe teñen un impacto significativo na rixidez da bisagra flexible. Os erros no posicionamento do arco de incisión na dirección X teñen unha influencia menor. Con base nestes descubrimentos, recoméndase controlar estrictamente os erros de posicionamento na dirección Y e a perpendicularidade da liña do eixe, ao tempo que considere reducir o valor de T/R para minimizar o impacto dos erros de posicionamento na dirección X.

En conclusión, esta investigación proporciona unha análise completa dos erros de mecanizado en bisagras flexibles circulares rectas e o seu impacto na rixidez. As fórmulas de cálculo de rixidez derivadas e a validación mediante a análise de elementos finitos contribúen á comprensión do deseño e procesamento de parámetros da bisagra. Pódense realizar máis investigacións para explorar outros tipos de erros de mecanizado e os seus efectos sobre o rendemento de bisagras flexibles.