מחקר על שגיאת עיוות תרמית שיטת פיצוי1

תקציר: הדיוק של שבבי NC לחורי הרכבה של דלתות מעץ הוא קריטי להבטיח את האיכות הכוללת של הצירים. אחד הגורמים העיקריים המשפיעים על דיוק העיבוד הוא שגיאת העיוות התרמית בכלי המכונה. מאמר זה מציע מודל פיצוי שגיאת עיוות תרמי מבוסס אלגוריתם גנטי על עיבוד NC של חורי הרכבה של ציר דלתות מעץ, ומטרתו להשיג עיבוד CNC דיוק גבוה יותר.

באופן מסורתי, חורים וחריצים על דלתות עץ להרכבת צירים מעובדים באמצעות ציוד לשימוש כללי כמו נתבים ומכונות קידוח ועיבוד עץ. עם זאת, היעילות של מכונות אלה נמוכה, התאמת הציוד קשה, כיבוי הייצור הוא ירוד, ודיוק העיבוד לרוב אינו מספק. כדי להתגבר על אתגרים אלה, מאומצת טכנולוגיית עיבוד מתקדמת מודרנית, שיטת עיבוד הבקרה המספרית. שיטה זו משתמשת בכלי מכונה מיוחד המצויד במכשיר קידוח ושחיקה רב ראש לעיבוד חורי הרכבה של הציר וחריצים על בסיס פרמטרים גרפיים של CNC.

הגורם העיקרי המשפיע על דיוק העיבוד של שיטה זו הוא איכות כלי המכונה עצמו, המתייחס ליכולת העיבוד שלו. שגיאת העיוות התרמית של כלי המכונה, המהווה כ- 28% מהשגיאה הכוללת, בולטת כגורם מפתח המשפיע על דיוק העיבוד. לפיכך, פיתוח שיטת פיצוי שגיאה תרמית הוא חיוני לשיפור הדיוק של עיבוד CNC לחורי הרכבה של ציר דלתות מעץ.

כלי מכונת ה- CNC המשמש לעיבוד חורי הרכבה של ציר דלת מעץ מוצג באיור 1. הוא מפותח ומיוצר על ידי אוניברסיטת יערות צפון -מזרח. מונע בכיוון Y, כלי המכונה מופעל על ידי מנוע סרוו בעל דיוק גבוה עם קצב תגובה מהיר. הבקר משלב צורות שונות של חריצי חור חור עץ של ציר מעץ, ומאפשרים שינוי של פרמטרי הגודל שלהם באמצעות דיאלוג גרפי. כלי מכונה זה יכול לעבד לא רק חריצים של חור הרכבה ציר אלא גם לנעול חריצים, חורים לנעילה ולחריצי חור. איור 2 מדגים את מודל הסימולציה של צורת חריץ חור ההרכבה של דלת עץ.

בעת עיבודו של חומר עבודה בכלי מכונת CNC, שגיאת העקירה היחסית בין הכלי לחומר העבודה קובעת את דיוק העיבוד. שגיאה גיאומטרית, שגיאת עיוות תרמית, שגיאת עומס ושגיאת כלים של כלי המכונה הם הגורמים העיקריים המשפיעים על דיוק העיבוד. כדי לשפר את דיוק העיבוד, בדרך כלל משתמשים בשתי שיטות עיקריות: שיטת מניעת שגיאות (שיטת חומרה) ושיטת פיצוי שגיאה (שיטת תוכנה). שיטת מניעת השגיאות מתמקדת בשיפור העיבוד והדיוק ההרכבה של רכיבי כלי המכונה, הפחתת שגיאות הנגרמות כתוצאה משינויי עומס ושמירה על סביבת עבודה בטמפרטורה קבועה. מצד שני, שיטת פיצוי השגיאות משתמשת בתכנות ובאינטליגנציה של כלי מכונה CNC להשגת "כלי מכונות דיוק נמוך מעבד את האפקט של עבודות דיוק גבוה". עם ההתמחות והתקינה הגוברת של כלי מכונת CNC, פיצוי השגיאות הפך לחלק בלתי נפרד משיפור דיוק העיבוד שלהם.

שיטת הדוגמנות של פיצוי שגיאה תרמית המוצעת במאמר זה מבוססת על אלגוריתם גנטי. אלגוריתם גנטי הוא טכנולוגיית בינה מלאכותית המארגנת את עצמה ומסתגלת המחקה את תהליך האבולוציה הביולוגית כדי לפתור בעיות בעלות ערך קיצוני. על ידי הדמיה של המנגנון הגנטי של הטבע ותורת האבולוציה הביולוגית, אלגוריתם גנטי קובע אלגוריתם פתרונות אופטימלי לחיפוש תהליכים. עם בסיס ביולוגי מוצק, אלגוריתם גנטי מוכיח ערך בפתרון בעיות אופטימיזציה לא ליניאריות ורב ממדיות.

כדי לקבוע את מודל פיצוי השגיאה התרמית לעיבוד שבבי NC של חורי הרכבה של ציר מעץ, נעשה שימוש לראשונה באלגוריתם הגנטי. זה מתחיל בהגדרת הפונקציה האובייקטיבית ובמיטוב נקודות המפתח של פיצוי שגיאה תרמית כדי להשיג את הפיתרון האופטימלי עבור המקדמים הלא ידועים של הפונקציה האובייקטיבית. קידוד מספר אמיתי משמש לייצוג המקדמים בצורה עשרונית, להרחיב את מרחב החיפוש ולשיפור הדיוק. ניתן לכתוב את מודל השגיאה התרמית של האלגוריתם הגנטי בצורה הבאה (משוואה 2):

בתהליך הפיצוי בפועל, נקודות פיצוי שגיאות תרמיות מופצות על מנגנון הכלים של מכלול הציר 1 של כלי ההרכבה של ציר עץ חריץ חריץ CNC מכונה עיבוד מכונה. נקודות מפתח לפיצוי שגיאות תרמיות נבחרות לאופטימיזציה, ומתקבלות הנוסחאות האנליטיות של מודל הפיצוי המתאים לפיצוי שגיאה תרמית צירית ורדיאלית.

לסיכום, שימוש במכונת מכונת עיבוד המספרי של דלת עץ דלת עץ חריץ חור חור מספרי עם טכנולוגיית פיצוי שגיאה תרמית יכול לתקן ביעילות שגיאות עיוות תרמיות, ולהבטיח עיבוד דיוק גבוה. טכנולוגיה זו ממלאת תפקיד מכריע בהשגת דיוק ויעילות גבוהה בעיבוד CNC של חורי הרכבה של ציר דלתות מעץ.