Mar a chuireas tu às do mhearachdan taper air shailean CNC-thionndaidh le calabrachadh mionaideach

Mar a chuireas tu às do mhearachdan taper air shailean CNC-thionndaidh le calabrachadh mionaideach

Ùghdar: PFT, Shenzhen

Geàrr-chunntas: Bidh mearachdan teipidh ann an siaftan air an tionndadh le CNC a’ dèanamh cron mòr air cruinneas tomhasach agus freagarrachd phàirtean, a’ toirt buaidh air coileanadh cruinneachaidh agus earbsachd toraidh. Tha an sgrùdadh seo a’ sgrùdadh èifeachdas protocol calabrachaidh mionaideachd siostamach airson na mearachdan sin a thoirt air falbh. Bidh an dòigh-obrach a’ cleachdadh eadar-theachd laser airson mapadh mearachd toirteil àrd-rèiteachaidh thar àite-obrach an inneil, gu sònraichte ag amas air claonaidhean geoimeatrach a tha a’ cur ri teipidh. Tha vectaran dìolaidh, a tha air an toirt bhon mhapa mearachd, air an cur an sàs taobh a-staigh rianadair an CNC. Sheall dearbhadh deuchainneach air siaftan le trast-thomhasan ainmichte de 20mm agus 50mm lùghdachadh ann am mearachd teipidh bho luachan tùsail nas àirde na 15µm/100mm gu nas lugha na 2µm/100mm às deidh calabrachadh. Tha na toraidhean a’ dearbhadh gur e dìoladh mearachd geoimeatrach cuimsichte, gu sònraichte a’ dèiligeadh ri mearachdan suidheachaidh loidhneach agus claonaidhean ceàrnach de shlighean-iùil, am prìomh dhòigh airson cuir às do theipidh. Tha am protocol a’ tabhann dòigh-obrach phractaigeach, stèidhichte air dàta airson cruinneas ìre micron a choileanadh ann an saothrachadh siaftan mionaideachd, a dh’ fheumas uidheamachd meatreòlais àbhaisteach. Bu chòir obair san àm ri teachd sgrùdadh a dhèanamh air seasmhachd fad-ùine dìolaidh agus amalachadh le sgrùdadh sa phròiseas.

1 Ro-ràdh

Tha claonadh teip, air a mhìneachadh mar atharrachadh trast-thomhasach gun dùil air feadh ais rothlaidh ann am pàirtean siolandair air an tionndadh le CNC, fhathast na dhùbhlan leantainneach ann an saothrachadh mionaideach. Bidh mearachdan mar sin a’ toirt buaidh dhìreach air taobhan gnìomh èiginneach leithid freagairtean giùlain, ionracas ròin, agus cinematics cruinneachaidh, a dh’ fhaodadh leantainn gu fàilligeadh ro-luath no crìonadh coileanaidh (Smith & Jones, 2023). Ged a tha factaran leithid caitheamh innealan, gluasad teirmeach, agus claonadh pìos obrach a’ cur ri mearachdan cruth, tha neo-chruinneas geoimeatrach neo-dhìolaidh taobh a-staigh an deil CNC fhèin - gu sònraichte claonaidhean ann an suidheachadh loidhneach agus co-thaobhadh ceàrnach aisealan - air an comharrachadh mar phrìomh adhbharan freumhach airson teip siostamach (Chen et al., 2021; Müller & Braun, 2024). Bidh dòighean dìolaidh deuchainn-is-mearachd traidiseanta gu tric a’ toirt ùine agus chan eil an dàta coileanta a tha a dhìth airson ceartachadh mearachd làidir thar an tomhas-obrach gu lèir annta. Tha an sgrùdadh seo a’ taisbeanadh agus a’ dearbhadh modh-obrach calabrachaidh mionaideach structaraichte a’ cleachdadh eadar-theachd laser gus na mearachdan geoimeatrach a tha gu dìreach an urra ri cruthachadh teip ann an siaftan air an tionndadh le CNC a thomhas agus dìoladh a dhèanamh orra.

2 Dòighean Rannsachaidh

2.1 Dealbhadh Pròtacal Calabrachaidh

Tha am prìomh dhealbhadh a’ toirt a-steach dòigh-obrach mapadh is dìolaidh mearachdan toirteil, sreathmhor. Tha am prìomh bharail ag ràdh gum bi mearachdan geoimeatrach a chaidh a thomhas agus a dhìoladh gu mionaideach ann an aisealan loidhneach an deil CNC (X agus Z) co-cheangailte gu dìreach ri cuir às do theip tomhaiste ann an siaftan a chaidh a dhèanamh.

2.2 Cruinneachadh Dàta & Suidheachadh Deuchainneach

• Inneal-inneil: Bha ionad tionndaidh CNC 3-axis (Dèan: Okuma GENOS L3000e, Smachdair: OSP-P300) na àrd-ùrlar deuchainn.

• Inneal Tomhais: Thug eadar-theachdair laser (ceann laser Renishaw XL-80 le optaigs loidhneach XD agus calibrator ais rothlach RX10) seachad dàta tomhais a bha comasach a leantainn a rèir inbhean NIST. Chaidh cruinneas suidheachaidh loidhneach, dìreachas (ann an dà phlèana), pitch, agus mearachdan yaw airson an dà chuid ais X agus Z a thomhas aig eadar-amaichean 100mm thairis air an turas slàn (X: 300mm, Z: 600mm), a’ leantainn modhan-obrach ISO 230-2:2014.

• Pìos-obrach & Innealachadh: Chaidh siaftan deuchainn (Stuth: stàilinn AISI 1045, Meudan: Ø20x150mm, Ø50x300mm) a innealachadh fo chumhachan cunbhalach (Astar Gearraidh: 200 m/min, Biadhadh: 0.15 mm/rev, Doimhneachd Gearraidh: 0.5 mm, Inneal: cuir-a-steach carbide còmhdaichte le CVD DNMG 150608) an dà chuid ro agus às dèidh calabrachadh. Chaidh fuaradair a chur an sàs.

• Tomhas Teipidh: Chaidh trast-thomhasan shailean às dèidh innealachadh a thomhas aig eadar-amaichean 10mm air feadh an fhaid le bhith a’ cleachdadh inneal tomhais co-òrdanachaidh àrd-chruinneas (CMM, Zeiss CONTURA G2, Mearachd as Motha a tha Ceadaichte: (1.8 + L/350) µm). Chaidh mearachd teipidh obrachadh a-mach mar leathad an ath-tharraing loidhneach den trast-thomhas an aghaidh an t-suidheachaidh.

2.3 Buileachadh Dìolaidh Mearachdan

Chaidh dàta mearachd toirt-mheudach bhon tomhas leusair a phròiseasadh le bhith a’ cleachdadh bathar-bog COMP aig Renishaw gus clàran dìolaidh sònraichte do axis a chruthachadh. Chaidh na clàran seo, anns a bheil luachan ceartachaidh a rèir suidheachaidh airson gluasad loidhneach, mearachdan ceàrnach, agus claonaidhean dìreach, a luchdachadh suas gu dìreach a-steach do pharaimeatairean dìolaidh mearachd geoimeatrach an inneil-inneil taobh a-staigh rianadair CNC (OSP-P300). Tha Figear 1 a’ sealltainn nam prìomh phàirtean mearachd geoimeatrach a chaidh a thomhas.

3 Toraidhean agus Mion-sgrùdadh

3.1 Mapadh Mearachdan Ro-Chalabrachaidh

Nochd tomhas leusair claonaidhean geoimeatrach mòra a’ cur ri teàrnadh a dh’fhaodadh a bhith ann:

• Ais-Z: Mearachd suidheachaidh de +28µm aig Z=300mm, cruinneachadh mearachd pitch de -12 arcsec thairis air siubhal 600mm.

• Ais-X: Mearachd luingeis de +8 arcsec thairis air siubhal 300mm.
  Tha na diallaidhean seo a’ co-chòrdadh ris na mearachdan teipir ro-chalabrachaidh a chaidh fhaicinn air an t-siaft Ø50x300mm, a chithear ann an Clàr 1. Chomharraich am pàtran mearachd as làidire àrdachadh cunbhalach ann an trast-thomhas a dh’ionnsaigh ceann an earbaill.

Clàr 1: Toraidhean Tomhais Mearachd Taper

3.2 Coileanadh às dèidh Calabrachadh

Mar thoradh air buileachadh nam vectaran dìolaidh a chaidh a thoirt a-mach, chaidh lùghdachadh mòr a thoirt air mearachd taper tomhaiste airson an dà shailean deuchainn (Clàr 1). Sheall an siaft Ø50x300mm lùghdachadh bho +16.8µm/100mm gu +1.7µm/100mm, a’ riochdachadh leasachadh de 89.9%. San aon dòigh, sheall an siaft Ø20x150mm lùghdachadh bho +14.3µm/100mm gu +1.1µm/100mm (leasachadh 92.3%). Tha Figear 2 a’ dèanamh coimeas grafaigeach eadar pròifilean trast-thomhasach an t-siaft Ø50mm ro agus às deidh calabrachadh, a’ sealltainn gu soilleir cuir às don ghluasad taper siostamach. Tha an ìre leasachaidh seo nas àirde na na toraidhean àbhaisteach a chaidh aithris airson dòighean dìolaidh làimhe (me, dh’innis Zhang & Wang, 2022 lùghdachadh ~70%) agus a’ soilleireachadh èifeachdas dìolaidh mearachd toirt-mheudach coileanta.

4 Deasbad

4.1 Mìneachadh nan Toraidhean

Tha an lùghdachadh mòr ann am mearachd teipidh a’ dearbhadh a’ bheachd-bharail gu dìreach. Is e am prìomh dhòigh-obrach ceartachadh mearachd suidheachaidh agus claonadh a’ phìce air ais-Z, a thug air slighe an inneil gluasad bhon t-slighe-rathaid co-shìnte air leth freagarrach an coimeas ri ais an dealgan fhad ’s a bha an carbad a’ gluasad air feadh Z. Gu h-èifeachdach, chuir dìoladh às don eadar-dhealachadh seo. Tha e coltach gu bheil am mearachd a tha air fhàgail (<2µm/100mm) a’ tighinn bho thùsan nach eil cho freagarrach airson dìoladh geoimeatrach, leithid buaidhean teirmeach beaga bìodach rè innealachadh, gluasad innealan fo fheachdan gearraidh, no mì-chinnt tomhais.

4.2 Teòraidhean

Bha an sgrùdadh seo ag amas air dìoladh mearachd geoimeatrach fo chumhachan cothromachaidh faisg air teirmeach fo smachd, a tha àbhaisteach do chearcall blàthachaidh cinneasachaidh. Cha do rinn e modaladh no dìoladh gu soilleir airson mearachdan air an adhbhrachadh le teirmean a thachras rè ruith cinneasachaidh fada no atharrachaidhean mòra ann an teòthachd na h-àrainneachd. A bharrachd air an sin, cha deach èifeachdas a’ phròtacail air innealan le caitheamh no milleadh mòr air slighean-iùil/sgriuban-bàla a mheasadh. Bha buaidh fheachdan gearraidh glè àrd air dìoladh neo-ghnìomhach taobh a-muigh raon an latha an-diugh cuideachd.

4.3 Builean Practaigeach

Tha am pròtacal a chaidh a thaisbeanadh a’ toirt do luchd-saothrachaidh dòigh làidir, ath-aithriseach airson tionndadh siolandair àrd-chruinneas a choileanadh, rud a tha riatanach airson tagraidhean ann an aerospace, innealan meidigeach, agus co-phàirtean chàraichean àrd-choileanaidh. Bidh e a’ lughdachadh ìrean sgudail co-cheangailte ri neo-cho-chòrdalachdan taper agus a’ lughdachadh eisimeileachd air sgilean obraiche airson dìoladh làimhe. Tha an riatanas airson eadar-theachdaireachd laser a’ riochdachadh tasgadh ach tha e reusanta airson goireasan a dh’ fheumas fulangas ìre micron.

5 Co-dhùnadh

Tha an sgrùdadh seo a’ dearbhadh gu bheil calibradh mionaideach siostamach, a’ cleachdadh eadar-theachd leusair airson mapadh mearachd geoimeatrach toirteil agus dìoladh rianadair CNC às dèidh sin, gu math èifeachdach airson mearachdan teipidh a thoirt air falbh ann an siaftan tionndaidh CNC. Sheall toraidhean deuchainneach lùghdachaidhean nas àirde na 89%, a’ coileanadh teipidh fuigheallach fo 2µm/100mm. Is e am prìomh dhòigh-obrach dìoladh ceart airson mearachdan suidheachaidh loidhneach agus claonaidhean ceàrnach (pitch, yaw) ann an aisealan an inneil. Is iad na prìomh cho-dhùnaidhean:

1. Tha mapadh mearachdan geoimeatrach coileanta deatamach airson na claonaidhean sònraichte a tha ag adhbhrachadh taperment a chomharrachadh.

2. Tha dìoladh dìreach airson nan claonaidhean sin taobh a-staigh rianadair CNC a’ toirt seachad fuasgladh fìor èifeachdach.

3. Tha am pròtacal a’ lìbhrigeadh leasachaidhean mòra ann an cruinneas tomhasach le bhith a’ cleachdadh innealan meatreòlais àbhaisteach.