اندازه گیری و مدلسازی خطاهای هندسی میز دورانی در فرز CNC چهار محور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد

2 مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

جبران خطا بصورت نرم افزاری در ماشین ابزارهای CNC یک راه حل موثر و کم هزینه برای افزایش دقت ماشینکاری می باشد. در مقاله پیش رو، هدف اصلی توسعه یک روش اندازه‌گیری، مدلسازی و جبران خطاهای هندسی برای میز دورانی ماشین ابزار CNCچهار محور برپایه روش ماتریس انتقال همگن (HTM) است. پس از طراحی مدل پارامتریک خطا، داده های عملی از آزمایشات بدست آمده و برای تخمین پارامترهای مجهول مدل استفاده می شوند. بدین ترتیب آزمایشات داده برداری با استفاده از مکانیزم اندازه گیری BallBar با توجه به استاندارد ISO 230-7 در نقاط مختلف فضای کاری ماشین ابزار چهار محور انجام می شود. مکانیزم BallBar انحرافات حرکتی ابزار در یک مسیر دایره ای شعاع ثابت در جهات مختلف اندازه گیری می کند. جایگذاری داده های آزمایش در مدل خطای پیشنهادی و استفاده از روابط ماتریسی و محاسباتی منجر به تکمیل فرآیند مدلسازی خطا می شود. در نهایت خطاهای هندسی در زوایای مختلف میز دورانی از مدل خطا استخراج و در نمودارهای مشخصی رسم می شوند. از جمله دستاوردهای نوآورانه این پژوهش، ارائه یک مدل خطای جدید و روش صحت سنجی مدل خطا جهت بررسی میزان تطابق نتایج خطاهای اندازه‌گیری عملی و تئوری می باشد. جبران سازی مسیرحرکت ابزار بر پایه روش صحت سنجی انجام گرفته و دقت حرکت تا حد زیادی بهبود می یابد. بعلاوه روش جبران خطای نصب تجهیزات و نحوه حرکت مکانیزم BallBar روی ماشین ابزار چهار محور ارائه شده در این پژوهش، باعث افزایش صحت و دقت نتایج اندازه‌گیری می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Measurement and Modeling of Rotary Table geometric errors in CNC 4-axis Machine Tool

نویسندگان [English]

  • Hamid Nowruzi Daeni 1
  • Behnam Moetakef-Imani 2
1 Master’s Degree, Mechanical Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad University, Mashhad, IRAN
2 Mech Eng Department
چکیده [English]

Error compensation using software methods is an effective and low-cost solution for increasing machining accuracy in CNC machine tools. In research, the main goals are to develop a method for measuring geometric error, modeling and geometric error compensation for the Rotary table of a 4-axis machine tools by implementing Homogeneous Transformation Matrix (HTM) method. After designing parametric-error model, empirical data is experimentally obtained, required for calculating unknown parameters of the model. Then, data measurement tests were carried out by a BallBar Measurement mechanism according to ISO 230-7 standard on the four-axis CNC milling machine. BallBar mechanism can measure the movement deviations of a constant radius circular path for different directions.After substituting experimental data in the proposed error model, by using matrix and computational relations the complete error model of the process is achieved. Finally, geometric errors for different angles of the rotary table are extracted from the error model and presented. Among achievements of this research, the new error model and the method of verification could be mentioned. Based on the validated model, compensations on the tool path can be carried out in order to reach higher accuracy. In addition, the error compensation method used for equipment installation,and the type of movement selected for BallBar mechanism on the 4-axis machine tool, will elevate the precision and accuracy of results. From the innovative outcomes of the present study, optimum error model and its validation to investigate the consistency of the results in both empirical and theoretical approaches is absolutely worth mentioning.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "BallBar Mechanism"
  • "CNC Four-axis Milling"
  • "Homogeneous Transformation Matrix (HTM)"
  • "Geometric Errors"
  • "Error Measurement"