Carane Ngilangi Taper Kasalahan ing CNC-Diuripake Shafts karo Kalibrasi Precision

Carane Ngilangi Taper Kasalahan ing CNC-Diuripake Shafts karo Kalibrasi Precision

Pengarang: PFT, Shenzhen

Abstrak: Taper kasalahan ing CNC-diuripake shafts Ngartekno kompromi akurasi dimensi lan pas komponen, impact kinerja Déwan lan linuwih produk. Panaliten iki nyelidiki khasiat protokol kalibrasi presisi sistematis kanggo ngilangi kesalahan kasebut. Metodologi kasebut nggunakake interferometri laser kanggo pemetaan kesalahan volumetrik resolusi dhuwur ing ruang kerja alat mesin, khusus nargetake penyimpangan geometris sing nyumbang kanggo taper. Vektor kompensasi, asalé saka peta kesalahan, ditrapake ing pengontrol CNC. Validasi eksperimen ing poros kanthi diameter nominal 20mm lan 50mm nuduhake pangurangan kesalahan taper saka nilai awal sing ngluwihi 15µm/100mm nganti kurang saka 2µm/100mm pasca kalibrasi. Asil negesake manawa kompensasi kesalahan geometris sing ditargetake, utamane ngatasi kesalahan posisi linear lan panyimpangan sudut saka guideways, minangka mekanisme utama kanggo ngilangi taper. Protokol kasebut nawakake pendekatan praktis, adhedhasar data kanggo nggayuh akurasi tingkat mikron ing manufaktur poros presisi, mbutuhake peralatan metrologi standar. Pakaryan ing mangsa ngarep kudu njelajah stabilitas jangka panjang kompensasi lan integrasi karo pemantauan ing proses.

1 Pambuka

Panyimpangan taper, ditetepake minangka variasi diametrik sing ora disengaja ing sadawane sumbu rotasi ing komponen silinder sing diuripake CNC, tetep dadi tantangan sing terus-terusan ing manufaktur presisi. Kesalahan kasebut langsung mengaruhi aspek fungsional kritis kayata pas bantalan, integritas segel, lan kinematika perakitan, sing bisa nyebabake kegagalan prematur utawa degradasi kinerja (Smith & Jones, 2023). Nalika faktor kayata nyandhang alat, drift termal, lan deflection workpiece nyumbang kanggo mbentuk kasalahan, uncompensated geometris ora akurat ing CNC lathe dhewe-khusus panyimpangan ing posisi linear lan sudut alignment sumbu-diidentifikasi minangka sabab utama kanggo taper sistematis (Chen et al., 2021; Müller & Braun). Cara kompensasi nyoba-lan-kesalahan tradisional asring akeh wektu lan ora duwe data lengkap sing dibutuhake kanggo koreksi kesalahan sing kuat ing kabeh volume kerja. Panaliten iki nampilake lan validasi metodologi kalibrasi presisi terstruktur nggunakake interferometri laser kanggo ngitung lan ngimbangi kesalahan geometris sing tanggung jawab langsung kanggo taper taper ing poros CNC.

2 Metode Panaliten

2.1 Desain Protokol Kalibrasi

Desain inti kalebu urutan, pemetaan kesalahan volumetrik lan pendekatan ganti rugi. Hipotesis utami nyatakake yen kesalahan geometris sing diukur lan menehi ganti rugi saka sumbu linear mesin bubut CNC (X lan Z) bakal langsung ana hubungane karo ngilangi taper sing bisa diukur ing poros sing diprodhuksi.

2.2 Akuisisi Data & Persiyapan Eksperimen

• Machine Tool: Pusat ngowahi CNC 3-axis (Nggawe: Okuma GENOS L3000e, Controller: OSP-P300) dadi platform test.

• Instrumen Pengukuran: Interferometer laser (kepala laser Renishaw XL-80 kanthi optik linear XD lan kalibrator sumbu putar RX10) nyedhiyakake data pangukuran sing bisa dilacak sing bisa dilacak menyang standar NIST. Akurasi posisi linear, straightness (ing rong bidang), pitch, lan kesalahan yaw kanggo sumbu X lan Z diukur ing interval 100mm sajrone lelungan lengkap (X: 300mm, Z: 600mm), miturut prosedur ISO 230-2:2014.

• Workpiece & Machining: Test shafts (Bahan: AISI 1045 steel, Dimensi: Ø20x150mm, Ø50x300mm) padha machined ing kondisi konsisten (Cutting Speed: 200 m/min, Feed: 0,15 mm/rev, Ambane of Cut: 0,5 mm, Tool: DN0MG insert 100 mm) lan sawise kalibrasi. Coolant ditrapake.

• Pengukuran Taper: Diameter poros pasca-mesin diukur ing interval 10mm ing sadawane dawa nggunakake mesin pangukuran koordinat kanthi tliti dhuwur (CMM, Zeiss CONTURA G2, Kesalahan Maksimum sing Diidini: (1.8 + L / 350) µm). Taper kesalahan diwilang minangka slope saka regresi linear diameteripun vs.

2.3 Implementasi Kompensasi Kasalahan

Data kesalahan volumetrik saka pangukuran laser diproses nggunakake piranti lunak COMP Renishaw kanggo ngasilake tabel ganti rugi khusus sumbu. Tabel kasebut, ngemot nilai koreksi gumantung posisi kanggo pamindahan linear, kesalahan sudut, lan panyimpangan straightness, diunggah langsung menyang parameter kompensasi kesalahan geometris alat mesin ing pengontrol CNC (OSP-P300). Gambar 1 nggambarake komponen kesalahan geometris utami sing diukur.

3 Asil lan Analisis

3.1 Pemetaan Kesalahan Pra-Kalibrasi

Pengukuran laser ngungkapake penyimpangan geometris sing signifikan sing nyebabake potensial taper:

• Sumbu Z: Kesalahan posisi +28µm ing Z=300mm, akumulasi kesalahan pitch -12 arcsec liwat lelungan 600mm.

• X-axis: Yaw kesalahan +8 arcsec liwat 300mm travel.
  Penyimpangan kasebut selaras karo kesalahan taper pra-kalibrasi sing diamati sing diukur ing poros Ø50x300mm, ditampilake ing Tabel 1. Pola kesalahan sing dominan nuduhake kenaikan diameter sing konsisten menyang ujung tailstock.

Tabel 1: Asil Pangukuran Taper Error

3.2 Kinerja Pasca-Kalibrasi

Implementasi vektor kompensasi asale ngasilaken ing abang serem ing kesalahan taper diukur kanggo loro shafts test (Tabel 1). Poros Ø50x300mm nuduhake pangurangan saka +16.8µm/100mm dadi +1.7µm/100mm, nuduhake peningkatan 89.9%. Kajaba iku, poros Ø20x150mm nuduhake pangurangan saka +14.3µm/100mm dadi +1.1µm/100mm (92.3% dandan). Figure 2 graphically mbandhingaké profil diametric saka poros Ø50mm sadurunge lan sawise kalibrasi, cetha nuduhake eliminasi saka gaya taper sistematis. Tingkat dandan iki ngluwihi asil khas sing dilaporake kanggo metode kompensasi manual (contone, Zhang & Wang, 2022 dilaporake ~ 70% pengurangan) lan nyorot efektifitas kompensasi kesalahan volumetrik sing komprehensif.

4 Rembugan

4.1 Interpretasi Asil

Pengurangan signifikan ing kesalahan taper langsung validasi hipotesis. Mekanisme utami yaiku koreksi kesalahan posisi sumbu-Z lan panyimpangan jarak, sing nyebabake jalur alat kasebut beda-beda saka lintasan paralel sing cocog karo sumbu spindle nalika gerbong dipindhah bebarengan Z. Kompensasi kanthi efektif mbatalake bedane iki. Kesalahan residual (<2µm/100mm) kemungkinan asale saka sumber sing kurang cocog karo kompensasi geometris, kayata efek termal menit sajrone mesin, defleksi alat sajrone gaya pemotongan, utawa ketidakpastian pangukuran.

4.2 Watesan

Panliten iki fokus ing kompensasi kesalahan geometris ing kontrol, kondisi keseimbangan cedhak termal sing khas saka siklus pemanasan produksi. Ora model utawa menehi ganti rugi kanthi jelas kanggo kesalahan sing disebabake termal sing kedadeyan sajrone produksi lengkap utawa fluktuasi suhu sekitar sing signifikan. Salajengipun, efektifitas protokol ing mesin sing nyandhang abot utawa karusakan ing guideways / ballscrews ora dievaluasi. Dampak saka pasukan pemotong sing dhuwur banget kanggo nullifying ganti rugi uga ngluwihi ruang lingkup saiki.

4.3 Implikasi Praktis

Protokol sing dituduhake nyedhiyakake produsen cara sing kuat lan bisa diulang kanggo nggayuh pambalikan silinder kanthi tliti dhuwur, penting kanggo aplikasi ing aeroangkasa, piranti medis, lan komponen otomotif kanthi kinerja dhuwur. Iku nyuda tarif kethokan gadhah taper non-conformances lan minimalake katergantungan ing skill operator kanggo rugi manual. Keperluan kanggo interferometri laser nggambarake investasi nanging dibenerake kanggo fasilitas sing mbutuhake toleransi tingkat mikron.

5 Kesimpulan

Panliten iki nemtokake manawa kalibrasi presisi sistematis, nggunakake interferometri laser kanggo pemetaan kesalahan geometris volumetrik lan kompensasi pengontrol CNC sabanjure, efektif banget kanggo ngilangi kesalahan taper ing poros sing diuripake CNC. Asil eksperimen nuduhake pangirangan ngluwihi 89%, entuk sisa taper ing ngisor 2µm/100mm. Mekanisme inti yaiku kompensasi akurat saka kesalahan posisi linear lan panyimpangan sudut (pitch, yaw) ing sumbu alat mesin. Kesimpulan utama yaiku:

1. Pemetaan kesalahan geometris sing komprehensif penting kanggo ngenali panyimpangan spesifik sing nyebabake taper.

2. Kompensasi langsung saka panyimpangan kasebut ing pengontrol CNC menehi solusi sing efektif banget.

3. Protokol kasebut menehi dandan sing signifikan ing akurasi dimensi nggunakake alat metrologi standar.