دانلود ترجمه مقاله مدلسازی جابجایی القاء شده با حرارت و پیاده سازی آن در کنترلر CNC

1. مقدمه 2. آزمایش 3. جبرانسازی یک مرکز فرزکاری افقی 4 محوری 4. نتایج جبرانسازی و مقایسه با مدل های MLR 5. نتیجه گیری

چکیده – این مقاله ادامه کار علمی در مورد مدل سازی پیشرفته جابجایی القاء شده با حرارت براساس توابع تبدیل حرارتی (TTF) می باشد. مدل ریاضیاتی با استفاده از TTF در یک کنترلر CNC استاندارد با مرکز فرزکاری افقی پیاده سازی شد تا خطاهای حرارتی بصورت بلادرنگ جبرانسازی شوند. ورودی های الگوریتم جبرانسازی، سرعت دوران محور و دمای ساختار ماشین می باشد. این مورد به کاهش خطای حرارتی بیشتر از 75% از مقدار اولیه در سیکل های کاری مختلف دست پیدا کرده است. علاوه بر آن، نتایج مدل TTF با 2 مدل بدست آمده از طریق MLR به عنوان مطالعه موردی مقایسه شده اند. مقدمه: حرارت تولید شده بوسیله محورهای متحرک و فرآیندهای ماشین کاری، گرادیان حرارتی در داخل ساختار ماشین ابزار ایجاد می کنند و باعث طویل شدن حرارتی و خم شدن المان های ماشین ابزار می شوند، که این به میزان قابل توجهی دقت ماشین ابزار را تنزل می بخشد. اثرات حرارتی می توانند در بیش از 50 درصد از خطای کلی نقش داشته باشند. علاوه بر آن، تقاضای مداوم و روزافزونی برای دقت ماشین کاری در سالهای اخیر دریافت شده است. خطاهای حرارتی در حال حاضر در مشارکت خود در خطای کلی برجسته تر شده اند، که این بخاطر پیشرفت های علمی در زمینه تحقیق استاتیک و دینامیک است. علاوه بر آن، خطاهای حرارتی قویاً به شرایط کاری دائماً متغیر یک ماشین و محیط اطراف آن وابسته است (بخصوص در کف کارگاههای معمولی بدون تهویه مطبوع اضافه). علاوه بر آن، این موضوع، مورد توجه فعالیت های تحققاتی اخیر زیادی می باشد. روش های مختلفی برای حداقل سازی خطای حرارتی وجود دارد. بطور کلی، تقسیم مسئله خطای حرارتی به سه گروه اصلی امکان پذیر است: طراحی سیستم ماشین ابزار برای کاهش حساسیت به جریان حرارتی (برای مثال، ساختار ماشین ابزار متقارن از نظر حرارتی، مواد هزینه بالا با مقادیر کم ضریب انبساط حرارتی، عایق سازی حرارتی و غیره)، کنترل دمای ماشین ابزار و محیط های آنها (برای مثال، کنترل سیستم خنک کننده ماشین ابزار، هیتر الکتریکی، بوبین حرارتی، تهویه مطبوع و غیره) و جبرانسازی خطاهای حرارتی- عموماً دو رویکرد برای جبرانسازی جابجایی نقطه مرکز حرارتی ابزار (TCP) وجود دارد که به این صورت قابل دسته بندی هستند: جبرانسازی دقیق (جابجایی حاصل بطور متناوب اندازه گیری و بر مقدار موقعیت مطلوب محور خاص برهم نهی می شوند، که عیب روش مستقیم ، قطع الزامی فرآیند برای اندازه گیری جابجایی) یا روش های جبرانسازی غیرمستقیم (تنظیم مجدد موقعیت محورها با کنترل ماشین ابزار براساس مدل های ریاضیاتی).

This paper is a continuation of scientific work on advanced modelling of thermally induced displacements based on thermal transfer functions (TTF). A mathematical model using TTF was implemented into a standard CNC controller of horizontal milling center to compensate for thermal errors in real time. The inputs of the compensation algorithm are spindle rotational speed and the temperatures of the machine structure. It was achieved a reduction of thermal errors of more than 75% of the initial value in various working cycles. Moreover, the results of the TTF model were compared with 2 models obtained via MLR as a case study. Introduction: The heat generated by moving axes and machining processes create thermal gradient inside the machine tool structure, resulting in the thermal elongation and bending of machine tool elements, which substantially deteriorate the machine tool accuracy. Thermal effects can contribute more than 50 % to the overall error [1-2]. Furthermore, there are continuously increasing demands for machining accuracy in recent years. Thermal errors currently become more significant in their contribution to the total error due to scientific achievements in the static and dynamic field of research [3]. Moreover, the thermal errors are strongly dependent on the continuously changing operating conditions of a machine and its surrounding environment (especially in ordinary shop floors without additional air conditioning). Therefore this topic is the focus of significant recent research activities [4-5]. Different approaches exist to minimize thermal errors. . In general, it is possible to divide the thermal error issue into three basic groups [2], [6]: design of the machine tool system to reduce sensitivity to heat flow (e.g. thermally symmetrical machine tool structure, highcost materials with low values of thermal expansion coefficient [7-8], thermal insulation [9] etc.), temperature control of machine tool and its environments (e.g. control of machine tool cooling system [10], electric heater [11] thermal actuator [12], air conditions [13] etc.), and compensation of the thermal errors - generally, two alternatives for the compensation of thermo-dependent tool center point (TCP) displacement can be classified: direct compensation (the resulting displacements are intermittently measured and superposed to the desired position value of the particular axis, the disadvantage of the direct approach is the required interruption of the process in order to measure the displacement) or indirect compensation methods (readjustment of the axes positioning by the machine tool’s control based on mathematical models).