השפעה של שגיאות עיבוד שבבי על איכות הרים גמישים ישר גמישים.1

מוּרחָב

הציר הגמיש הוא מנגנון רב-תכליתי מאוד המשתמש במאפייני העיוות המיקרו-אלסטי והתאוששות של מתכת. זה משמש כמנגנון העברה ברזולוציה גבוהה במיקרו, הנמצא בשימוש נרחב במכשירי כוונון עדין שונים, פלטפורמות מיקום דיוק, פוטוליטוגרפיה וסריקת מיקרוסקופים לגילוי ועוד. בשל העיבוד והדפוס המשולב שלו, הוא בעל מאפיינים ייחודיים כמו ללא חיכוך מכני, ללא מרחב הזדווגות, ללא שימון ורגישות לתנועה גבוהה.

עם זאת, ישנם מספר גורמים שיכולים להשפיע על ביצועי העבודה של צירים גמישים. בעת תכנון צירים גמישים, נעשות הנחות מסוימות, כמו בהנחה שרק עיוות אלסטי מתרחש בציר בעוד שהשאר נחשב לגוף נוקשה. ההנחה היא שרק עיוות פינתי מתרחש במהלך העבודה, ללא התרחבות או עיוותים אחרים. בנוסף, לציר עצמו יש ליקויים מובנים, כמו מרכז הסיבוב שאינו קבוע, ריכוז מתח, גודל הלחץ משתנה עם מיקום המפרק והשפעת הסביבה על החומר.

בתכנון מבני, תזוזת הצימוד של הפינה והקו ישר יכולה להיגרם כתוצאה משגיאות עיבוד בין השילובים של מספר צירים ומוטות חיבור. זה יכול לגרום לתנועה הסוטה מהמסלול האידיאלי. ספרות נרחבת ניתחה את מקורות השגיאה של מנגנוני ציר גמישים, דיברו על ביצועי חומרים, עיצוב גודל, רטט, הפרעות, שגיאות עיבוד שבבי ועוד. מחקרים אלה מספקים תובנות חשובות לגבי הרגישות של כל שגיאה משתנה והצימוד של מנגנון העקירה הנגרם כתוצאה משגיאות ייצור.

מאמר זה נועד לנתח את שלושת סוגי שגיאות העיבוד של הציר הגמיש העגול הישר ולגמור את נוסחת חישוב הקשיחות כאשר שגיאות אלה קיימות. הממדים של הציר ופרמטרי השגיאה משמשים לחישוב הנוקשות ולאמת את התוצאות באמצעות ניתוח אלמנטים סופי (FEA). ניתוח זה מספק מידע חשוב לעיצוב הפרמטרים ועיבוד הציר.

שלושת סוגי שגיאות העיבוד שניתחו במאמר זה כוללים את שגיאת המיקום של קשת החריץ בכיוון y, שגיאת המיקום של קשת החריץ בכיוון x, ושגיאת הניצב של קו המרכזי של קשת החריץ. כל סוג שגיאה מנותח בנפרד, ושגיאות הנוקשות מחושבות על סמך מקדמי השגיאה ופרמטרי הציר. לאחר מכן משווים את נוסחאות שגיאות הנוקשות ומאומתים באמצעות הדמיות FEA.

תוצאות הניתוח המספרי והדמיות FEA מראות הסכמה טובה. עקומות שגיאת הנוקשות המתקבלות תחת ערכי פרמטר ציר שונים מדגימים כי מקדמי השגיאה משפיעים באופן משמעותי על הנוקשות. שגיאות המיקום בכיווני Y ו- X משפיעות ניכרת, ואילו שגיאת הניצב משפיעה גם על הנוקשות. על ידי הבנת שגיאות אלה והשפעותיהן, ניתן ליישם תהליכי תכנון ועיבוד יעילים כדי למזער את השפעתם על הציר הגמיש.

לסיכום, שגיאות העיבוד של צירים גמישים עגולים ישרים משפיעים ישירות על ביצועי הנוקשות שלהם. מאמר זה מספק ניתוח מקיף של שלושת סוגי שגיאות העיבוד ומציג נוסחאות חישוב קשיחות עבור כל סוג שגיאה. התוצאות מאומתות באמצעות הדמיות FEA, ומדגישות את החשיבות של בקרת שגיאות מיקום ושגיאות בניצב על מנת לייעל את הביצועים של צירים גמישים. ממצאי מחקר זה יכולים לשמש התייחסות חשובה לתהליכי תכנון וייצור בענפים שונים.