Monitoring of technological systems when cutting complex contoured surfaces
Keywords:
machine accuracy, zero drift of machine tools, residual force displacement of the executive units of technological systems, errors in cutting of complex parts, technological accuracyAbstract
The article presents results of the theoretical and experimental research that we conducted to determine the main reasons of errors in the geometry of complex parts on “cold” machine tools. The solution of this problem helps to improve the accuracy of cutting complex parts on CNC machines and semiautomatic machines with copiers. The proposed monitoring system improves the quality of technological systems in general. We developed a new analytical method for assessing the quality of products cut on CNC machine tools. The proposed methodology includes the following:
1. Assessing the state of technological systems of machines based on the results of testing
the program accuracy and rigidity.
2. Controlling the state of machines based on the analysis of technological accuracy of cutting. The obtained dependences of the technological accuracy on the machine accuracy give mathematical support to the problem.
3. Controlling the accuracy of cutting by adjusting control programs and changing cutting modes.
We fully assessed causes and consequences of potential errors of CNC machines. This allowed us to propose alternative technological solutions and reduce the dispersion of errors of machined surfaces of complex contoured parts. Implementation of the research results in production will improve the level of technological support for the accuracy of complex contoured surfaces and the functionality of the equipment. We analyzed the results of experimental verification and established that the proposed solutions made it possible to increase the level of technological support for the accuracy of complex parts from 53 to 78 %.
References
Авдеев, В.Б. Исследование дрейфа «0» системы ЧПУ токарного полуавтомата / В.Б. Авдеев // Изв. вузов. Машиностроение. – 1978. – № 2. – С. 175–179.
Кравцов, А.Г. Экспериментальное исследование тепловой проводимости контакта в стыковых соединениях металлорежущих станков / А.Г. Кравцов, А.В. Харитонов // Машиностроение: сб. науч. тр. – Оренбург: ОГУ, 1997. – С. 89–91.
Dmitriev, B.M. Assessing the Thermal Rigidity of a Metal-Cutting Machine / B.M. Dmitriev // Russian Engineering Research. – 2018. – Vol. 38, iss. 2. – С. 94–97. DOI: 10.3103/S1068798X18020065
Чернянский, П.М. Последействие механической системы станков / П.М. Чернянский // Вестник машиностроения. – 2013. – № 1. – С. 57–59.
Проников, А.С. Надежность машин / А.С. Проников. – М.: Машиностроение, 1978. – 592 с.
Игонин, Г.А. Расчет и баланс составляющих погрешности контурной обработки на фрезерных станках с ЧПУ / Г.А. Игонин, М.И. Коваль // Станки и инструмент. – 1985. – № 6. – С. 7–10.
Серегин, А.А. Математическая модель точности станка с учетом колебаний его рабочих органов / А.А. Серегин // СТИН. – 2007. – № 4. – С. 2–6.
Ивасышин, Г.С. Влияние упругого последействия на контактную жесткость металлорежущих станков и автоматических роторных линий / Г.С. Ивасышин // Изв. вузов. Машиностроение. – 1988. – № 12. – С. 122–125.
Ряховский, А.М. К расчету коэффициента трения конструкционных материалов / А.М. Ряховский // Трение и износ. – 1989. – Т. 10, № 5. – С. 851–860.
Seregin, A.A. Safe installation of Blank with Clamp Wear / A.A. Seregin // Russian Engineering Research. – 2010. – Т. 30. № 6. – С. 561–563. DOI: 10.3103/S1068798X10060067
Кудинов, В.А. О скачке силы трения при переходе от покоя к скольжению / В.А. Кудинов // СТИН. – 1993. – № 6. – С. 2–6.
Пожбелко, В.И. Динамическое моделирование силы трения в расчетах станков на плавность малых перемещений / В.И. Пожбелко // СТИН. – 2002. – № 8. – С. 5–9.
Врагов, Ю.Д. Анализ компоновок металлорежущих станков. Основы компонетики / Ю.Д. Врагов. – М.: Машиностроение, 1978. – 208 с.
Серегин, А.А. Некоторые вопросы динамики и точности механизмов / А.А. Серегин // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 1990. – № 3. – С.12 –15.
Серегин, А.А. Определение точности механических систем станков / А.А. Серегин // Станки и инструмент. – 1991. – № 1. – С. 29–31.
Bushuev, V.V. Role of the Machine Tool’s Kinematic Structure in Ensuring Machining Precision / V.V. Bushuev, V.V. Molodtsov // Russian Engineering Research. – 2010. – Vol. 30, no. 10. –
P. 1053–1059. DOI: 10.3103/S1068798X10100199
Zeroudi, N. Prediction of tool deflection and tool path compensation in ball-end milling / N. Zeroudi, M. Fontaine // Journal of Intelligent Manufacturing. – 2015. – Vol. 26, no. 3. – P. 425–445. DOI: 10.1007/s10845-013-0800-8
Fan, K.C. Prediction of machining accuracy degradation of machine tools / K.C. Fan, H.M. Chen, T.H. Kuo // Precision Engineering. – 2012. – Vol. 36, no. 2. – P. 288–298. DOI: 10.1016/j.precisioneng.2011.11.002
Rahou, M. Time Compensation of Machining Errors for Machine Tools NC based on Syste¬matic Dispersion / M. Rahou, A. Cheikh, F. Sebaa // International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering. – 2009. – Vol. 3, no. 8. – P. 849–855. –
scholar.waset.org/1999.8/10608.
Stryczek, R. A metaheuristic for fast machining error compensation / R. Stryczek // Journal of Intelligent Manufacturing. – 2016. – Vol. 27, iss. 6. – P. 1209–1220. DOI: 10.1007/s10845-014-0945-0
