துல்லியமான அளவுத்திருத்தத்துடன் CNC-திருப்பு தண்டுகளில் டேப்பர் பிழைகளை எவ்வாறு நீக்குவது

துல்லியமான அளவுத்திருத்தத்துடன் CNC-திருப்பு தண்டுகளில் டேப்பர் பிழைகளை எவ்வாறு நீக்குவது

ஆசிரியர்: PFT, ஷென்சென்

சுருக்கம்: CNC-ஆல் மாற்றப்பட்ட தண்டுகளில் உள்ள டேப்பர் பிழைகள், பரிமாண துல்லியம் மற்றும் கூறு பொருத்தத்தை கணிசமாக சமரசம் செய்கின்றன, இது அசெம்பிளி செயல்திறன் மற்றும் தயாரிப்பு நம்பகத்தன்மையை பாதிக்கிறது. இந்த பிழைகளை நீக்குவதற்கான முறையான துல்லிய அளவுத்திருத்த நெறிமுறையின் செயல்திறனை இந்த ஆய்வு ஆராய்கிறது. இயந்திர கருவி பணியிடம் முழுவதும் உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட வால்யூமெட்ரிக் பிழை மேப்பிங்கிற்கு இந்த முறை லேசர் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியைப் பயன்படுத்துகிறது, குறிப்பாக டேப்பருக்கு பங்களிக்கும் வடிவியல் விலகல்களை இலக்காகக் கொண்டுள்ளது. பிழை வரைபடத்திலிருந்து பெறப்பட்ட இழப்பீட்டு வெக்டார்கள், CNC கட்டுப்படுத்திக்குள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 20 மிமீ மற்றும் 50 மிமீ பெயரளவு விட்டம் கொண்ட தண்டுகளில் சோதனை சரிபார்ப்பு, அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு 15µm/100mm ஐ விட அதிகமான ஆரம்ப மதிப்புகளிலிருந்து 2µm/100mm க்கும் குறைவான டேப்பர் பிழையைக் குறைப்பதைக் காட்டியது. இலக்கு வடிவியல் பிழை இழப்பீடு, குறிப்பாக நேரியல் நிலைப்படுத்தல் பிழைகள் மற்றும் வழிகாட்டி பாதைகளின் கோண விலகல்களை நிவர்த்தி செய்வது, டேப்பர் நீக்கத்திற்கான முதன்மை வழிமுறை என்பதை முடிவுகள் உறுதிப்படுத்துகின்றன. துல்லியமான தண்டு உற்பத்தியில் மைக்ரான்-நிலை துல்லியத்தை அடைவதற்கான நடைமுறை, தரவு சார்ந்த அணுகுமுறையை நெறிமுறை வழங்குகிறது, இதற்கு நிலையான அளவியல் உபகரணங்கள் தேவை. எதிர்கால வேலை இழப்பீட்டின் நீண்டகால நிலைத்தன்மை மற்றும் செயல்பாட்டில் கண்காணிப்புடன் ஒருங்கிணைப்பை ஆராய வேண்டும்.

1 அறிமுகம்

CNC-ஆக மாற்றப்பட்ட உருளை கூறுகளில் சுழற்சியின் அச்சில் திட்டமிடப்படாத விட்டம் மாறுபாடு என வரையறுக்கப்படும் டேப்பர் விலகல், துல்லிய உற்பத்தியில் ஒரு தொடர்ச்சியான சவாலாக உள்ளது. இத்தகைய பிழைகள் தாங்கி பொருத்துதல்கள், சீல் ஒருமைப்பாடு மற்றும் அசெம்பிளி இயக்கவியல் போன்ற முக்கியமான செயல்பாட்டு அம்சங்களை நேரடியாக பாதிக்கின்றன, இது முன்கூட்டியே தோல்வி அல்லது செயல்திறன் சீரழிவுக்கு வழிவகுக்கும் (ஸ்மித் & ஜோன்ஸ், 2023). கருவி தேய்மானம், வெப்ப சறுக்கல் மற்றும் பணிப்பொருள் விலகல் போன்ற காரணிகள் பிழைகளை உருவாக்க பங்களிக்கும் அதே வேளையில், CNC லேத் இயந்திரத்திற்குள் ஈடுசெய்யப்படாத வடிவியல் துல்லியமின்மைகள் - குறிப்பாக நேரியல் நிலைப்படுத்தலில் உள்ள விலகல்கள் மற்றும் அச்சுகளின் கோண சீரமைப்பு - முறையான டேப்பருக்கான முதன்மை மூல காரணங்களாக அடையாளம் காணப்படுகின்றன (சென் மற்றும் பலர், 2021; முல்லர் & பிரவுன், 2024). பாரம்பரிய சோதனை மற்றும் பிழை இழப்பீட்டு முறைகள் பெரும்பாலும் நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும் மற்றும் முழு வேலை அளவிலும் வலுவான பிழை திருத்தத்திற்குத் தேவையான விரிவான தரவைக் கொண்டிருக்கவில்லை. CNC-ஆக மாற்றப்பட்ட தண்டுகளில் டேப்பர் உருவாவதற்கு நேரடியாகப் பொறுப்பான வடிவியல் பிழைகளை அளவிடவும் ஈடுசெய்யவும் லேசர் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியைப் பயன்படுத்தி ஒரு கட்டமைக்கப்பட்ட துல்லிய அளவுத்திருத்த முறையை இந்த ஆய்வு வழங்கி சரிபார்க்கிறது.

2 ஆராய்ச்சி முறைகள்

2.1 அளவுத்திருத்த நெறிமுறை வடிவமைப்பு

மைய வடிவமைப்பு தொடர்ச்சியான, அளவீட்டு பிழை மேப்பிங் மற்றும் இழப்பீட்டு அணுகுமுறையை உள்ளடக்கியது. முதன்மை கருதுகோள், CNC லேத்தின் நேரியல் அச்சுகளின் (X மற்றும் Z) துல்லியமாக அளவிடப்பட்ட மற்றும் ஈடுசெய்யப்பட்ட வடிவியல் பிழைகள் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட தண்டுகளில் அளவிடக்கூடிய டேப்பரை நீக்குவதோடு நேரடியாக தொடர்புடையதாக இருக்கும் என்று கூறுகிறது.

2.2 தரவு கையகப்படுத்தல் & பரிசோதனை அமைப்பு

• இயந்திரக் கருவி: 3-அச்சு CNC திருப்ப மையம் (தயாரிப்பு: ஒகுமா GENOS L3000e, கட்டுப்படுத்தி: OSP-P300) சோதனை தளமாகச் செயல்பட்டது.

• அளவீட்டு கருவி: லேசர் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் (XD லீனியர் ஆப்டிக்ஸ் மற்றும் RX10 ரோட்டரி அச்சு அளவீட்டு கருவியுடன் கூடிய ரெனிஷா XL-80 லேசர் ஹெட்) NIST தரநிலைகளின்படி கண்டறியக்கூடிய அளவீட்டுத் தரவை வழங்கியது. ISO 230-2:2014 நடைமுறைகளைப் பின்பற்றி, முழு பயணத்தின் போது (X: 300mm, Z: 600mm) 100mm இடைவெளியில் X மற்றும் Z அச்சுகளுக்கான நேரியல் நிலை துல்லியம், நேரான தன்மை (இரண்டு தளங்களில்), சுருதி மற்றும் யா பிழைகள் அளவிடப்பட்டன.

• பணிப்பகுதி & இயந்திரமயமாக்கல்: சோதனைத் தண்டுகள் (பொருள்: AISI 1045 எஃகு, பரிமாணங்கள்: Ø20x150 மிமீ, Ø50x300 மிமீ) நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் (வெட்டும் வேகம்: 200 மீ/நிமிடம், ஊட்டம்: 0.15 மிமீ/வெட்டு ஆழம்: 0.5 மிமீ, கருவி: CVD-பூசப்பட்ட கார்பைடு செருகல் DNMG 150608) அளவுத்திருத்தத்திற்கு முன்னும் பின்னும் இயந்திரமயமாக்கப்பட்டன. குளிரூட்டி பயன்படுத்தப்பட்டது.

• டேப்பர் அளவீடு: இயந்திரமயமாக்கலுக்குப் பிந்தைய தண்டு விட்டம், உயர்-துல்லிய ஒருங்கிணைப்பு அளவீட்டு இயந்திரத்தைப் பயன்படுத்தி நீளத்தில் 10 மிமீ இடைவெளியில் அளவிடப்பட்டது (CMM, Zeiss CONTURA G2, அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட பிழை: (1.8 + L/350) µm). டேப்பர் பிழை விட்டம் vs. நிலையின் நேரியல் பின்னடைவின் சாய்வாக கணக்கிடப்பட்டது.

2.3 பிழை இழப்பீடு செயல்படுத்தல்

லேசர் அளவீட்டிலிருந்து பெறப்பட்ட வால்யூமெட்ரிக் பிழைத் தரவு, அச்சு-குறிப்பிட்ட இழப்பீட்டு அட்டவணைகளை உருவாக்க ரெனிஷாவின் COMP மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி செயலாக்கப்பட்டது. நேரியல் இடப்பெயர்ச்சி, கோணப் பிழைகள் மற்றும் நேர்கோட்டு விலகல்களுக்கான நிலை சார்ந்த திருத்த மதிப்புகளைக் கொண்ட இந்த அட்டவணைகள், CNC கட்டுப்படுத்திக்குள் (OSP-P300) இயந்திரக் கருவியின் வடிவியல் பிழை இழப்பீட்டு அளவுருக்களில் நேரடியாகப் பதிவேற்றப்பட்டன. படம் 1 அளவிடப்பட்ட முதன்மை வடிவியல் பிழை கூறுகளை விளக்குகிறது.

3 முடிவுகள் மற்றும் பகுப்பாய்வு

3.1 முன்-அளவீட்டுப் பிழை மேப்பிங்

லேசர் அளவீடு சாத்தியமான சுருக்கத்திற்கு பங்களிக்கும் குறிப்பிடத்தக்க வடிவியல் விலகல்களை வெளிப்படுத்தியது:

• Z-அச்சு: Z=300மிமீ இல் +28µm நிலைப் பிழை, 600மிமீ பயணத்தில் -12 ஆர்க்செக் பிட்ச் பிழை குவிப்பு.

• X-அச்சு: 300மிமீ பயணத்தில் +8 ஆர்க்செக் என்ற யா பிழை.
  இந்த விலகல்கள் அட்டவணை 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, Ø50x300 மிமீ தண்டில் அளவிடப்பட்ட கவனிக்கப்பட்ட முன்-அளவுத்திருத்த டேப்பர் பிழைகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. ஆதிக்கம் செலுத்தும் பிழை முறை வால்ஸ்டாக் முனையை நோக்கி விட்டத்தில் நிலையான அதிகரிப்பைக் குறிக்கிறது.

அட்டவணை 1: டேப்பர் பிழை அளவீட்டு முடிவுகள்

3.2 அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிந்தைய செயல்திறன்

பெறப்பட்ட இழப்பீட்டு வெக்டர்களை செயல்படுத்தியதன் விளைவாக இரண்டு சோதனை தண்டுகளுக்கும் அளவிடப்பட்ட டேப்பர் பிழையில் வியத்தகு குறைப்பு ஏற்பட்டது (அட்டவணை 1). Ø50x300mm தண்டு +16.8µm/100mm இலிருந்து +1.7µm/100mm ஆகக் குறைப்பைக் காட்டியது, இது 89.9% முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது. இதேபோல், Ø20x150mm தண்டு +14.3µm/100mm இலிருந்து +1.1µm/100mm ஆகக் குறைப்பைக் காட்டியது (92.3% முன்னேற்றம்). படம் 2, அளவுத்திருத்தத்திற்கு முன்னும் பின்னும் Ø50mm தண்டின் விட்டம் சார்ந்த சுயவிவரங்களை வரைபடமாக ஒப்பிட்டு, முறையான டேப்பர் போக்கை நீக்குவதை தெளிவாகக் காட்டுகிறது. இந்த அளவிலான முன்னேற்றம் கையேடு இழப்பீட்டு முறைகளுக்கு அறிவிக்கப்பட்ட வழக்கமான முடிவுகளை விட அதிகமாக உள்ளது (எ.கா., ஜாங் & வாங், 2022 ~70% குறைப்பு என அறிவிக்கப்பட்டது) மற்றும் விரிவான அளவீட்டு பிழை இழப்பீட்டின் செயல்திறனை எடுத்துக்காட்டுகிறது.

4 கலந்துரையாடல்

4.1 முடிவுகளின் விளக்கம்

டேப்பர் பிழையில் குறிப்பிடத்தக்க குறைப்பு கருதுகோளை நேரடியாக உறுதிப்படுத்துகிறது. முதன்மை வழிமுறை Z-அச்சு நிலை பிழை மற்றும் பிட்ச் விலகலை சரிசெய்வதாகும், இது கருவி பாதையை சுழல் அச்சுடன் தொடர்புடைய இலட்சிய இணையான பாதையிலிருந்து விலகிச் செல்ல காரணமாக அமைந்தது, இது வண்டி Z வழியாக நகரும்போது. இழப்பீடு இந்த வேறுபாட்டை திறம்பட ரத்து செய்தது. எஞ்சிய பிழை (<2µm/100mm) வடிவியல் இழப்பீட்டிற்கு குறைவான இணக்கமான மூலங்களிலிருந்து உருவாகிறது, அதாவது இயந்திரமயமாக்கலின் போது சிறிய வெப்ப விளைவுகள், வெட்டு விசைகளின் கீழ் கருவி விலகல் அல்லது அளவீட்டு நிச்சயமற்ற தன்மை போன்றவை.

4.2 வரம்புகள்

இந்த ஆய்வு, உற்பத்தி வெப்பமாக்கல் சுழற்சியின் வழக்கமான கட்டுப்படுத்தப்பட்ட, வெப்பத்திற்கு அருகில் உள்ள சமநிலை நிலைமைகளின் கீழ் வடிவியல் பிழை இழப்பீட்டில் கவனம் செலுத்தியது. நீட்டிக்கப்பட்ட உற்பத்தி ஓட்டங்கள் அல்லது குறிப்பிடத்தக்க சுற்றுப்புற வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்களின் போது ஏற்படும் வெப்பத்தால் தூண்டப்பட்ட பிழைகளை இது வெளிப்படையாக மாதிரியாக்கவோ அல்லது ஈடுசெய்யவோ இல்லை. மேலும், கடுமையான தேய்மானம் அல்லது வழிகாட்டிகள்/பால் திருகுகளுக்கு சேதம் ஏற்பட்ட இயந்திரங்களில் நெறிமுறையின் செயல்திறன் மதிப்பீடு செய்யப்படவில்லை. இழப்பீட்டை ரத்து செய்வதில் மிக அதிக வெட்டு சக்திகளின் தாக்கமும் தற்போதைய எல்லைக்கு அப்பாற்பட்டது.

4.3 நடைமுறை தாக்கங்கள்

நிரூபிக்கப்பட்ட நெறிமுறை, விண்வெளி, மருத்துவ சாதனங்கள் மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட வாகன கூறுகளில் பயன்பாடுகளுக்கு அவசியமான உயர்-துல்லிய உருளை திருப்பத்தை அடைவதற்கான வலுவான, மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய முறையை உற்பத்தியாளர்களுக்கு வழங்குகிறது. இது டேப்பர் அல்லாத இணக்கமின்மைகளுடன் தொடர்புடைய ஸ்கிராப் விகிதங்களைக் குறைக்கிறது மற்றும் கையேடு இழப்பீட்டிற்கான ஆபரேட்டர் திறனை நம்பியிருப்பதைக் குறைக்கிறது. லேசர் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிக்கான தேவை ஒரு முதலீட்டைக் குறிக்கிறது, ஆனால் மைக்ரான்-நிலை சகிப்புத்தன்மையைக் கோரும் வசதிகளுக்கு இது நியாயப்படுத்தப்படுகிறது.

5 முடிவுரை

இந்த ஆய்வு, அளவீட்டு வடிவியல் பிழை மேப்பிங்கிற்கும் அதைத் தொடர்ந்து வரும் CNC கட்டுப்படுத்தி இழப்பீட்டிற்கும் லேசர் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியைப் பயன்படுத்தி முறையான துல்லிய அளவுத்திருத்தம், CNC-மாற்றப்பட்ட தண்டுகளில் டேப்பர் பிழைகளை நீக்குவதற்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்பதை நிறுவுகிறது. சோதனை முடிவுகள் 89% க்கும் அதிகமான குறைப்புகளைக் காட்டின, 2µm/100mm க்கும் குறைவான மீதமுள்ள டேப்பரை அடைந்தன. இயந்திர கருவியின் அச்சுகளில் நேரியல் நிலைப்படுத்தல் பிழைகள் மற்றும் கோண விலகல்கள் (பிட்ச், யா) ஆகியவற்றின் துல்லியமான இழப்பீடுதான் மைய வழிமுறையாகும். முக்கிய முடிவுகள்:

1. சுருக்கத்தை ஏற்படுத்தும் குறிப்பிட்ட விலகல்களைக் கண்டறிவதற்கு விரிவான வடிவியல் பிழை மேப்பிங் மிகவும் முக்கியமானது.

2. CNC கட்டுப்படுத்திக்குள் இந்த விலகல்களுக்கு நேரடி இழப்பீடு வழங்குவது மிகவும் பயனுள்ள தீர்வை வழங்குகிறது.

3. இந்த நெறிமுறை நிலையான அளவியல் கருவிகளைப் பயன்படுத்தி பரிமாண துல்லியத்தில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களை வழங்குகிறது.