Compensation of thermal deformations of the feed screw in a CNC machine tool

• Autorzy: Pajor M. , Zapłata J.

Warianty tytułu

PL

Kompensacja odkształceń cieplnych śruby napędowej w obrabiarce CNC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a novel system facilitating continuous compensation for thermal deformations of the feed screw during its work in the workshop conditions. Screw temperature measurement ensues in an automatic way and enables compensation of thermal deformations, and thus, the removal of one of the main components of thermal volumetric errors. NTC Sensors (thermistors) are situated along the screw. Data concerning the thermal state of the screw is used to determine thermal deformations by means of the analytic model. Quantitative determination of thermal deformations allows for the introduction of compensations in the control system of a CNC machine, increasing the accuracy of tool positioning in relation to the machined object.

PL

W pracy przestawiono nowy układ prowadzący ciągłą kompensację odkształceń cieplnych śruby pociągowej podczas jej pracy w warunkach warsztatowych. Pomiar wartości temperatury śruby odbywa się w sposób automatyczny. Umożliwia kompensację odkształceń cieplnych i tym samym usunięcie jednej z głównych składowych błędu - składowej cieplnej błędu wolumetrycznego. Czujniki rozmieszczone są wzdłuż śruby. Wielkości określające stan cieplny śruby są stosowane do określenia odkształceń cieplnych za pomocą modelu analitycznego. Ilościowe wyznaczenie odkształceń cieplnych pozwala na wprowadzenie kompensacji w układzie sterowania obrabiarki CNC, zwiększającej dokładność pozycjonowania narzędzia względem przedmiotu obrabianego.

Słowa kluczowe

EN

thermal error; compensation of thermal deformations; feed screw; CNC machine tool

PL

błąd cieplny; kompensacja odkształceń cieplnych; śruba toczna; obrabiarka CNC

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 35, nr 4
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Pajor M.

autor

Zapłata J.

• West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Manufacturing Engineering, Piastów 19, 70-310 Szczecin,

Bibliografia

• [1] R. RAMESH, M.A. MANNAN, POO A.N.: Thermal error measurement and modelling in machine tools. Part I. Influence of varying operating conditions. Inter. Journal of Machine Tools & Manufacture, 43(2003), 391-404.
• [2] Z.Z. XU, et al.: Thermal error forecast and performance evaluation for an air-cooling ball screw system. Inter. Journal of Machine Tools & Manufacture, 51(2011), 605-611.
• [3] T. KODERA, et al.: Real time estimation of ball-screw thermal elongation based upon temperature distribution of ball-screw. JSME Inter. Journal Series C, 47(2004), 1175-1181.
• [4] S.K. KIM, D.W. CHO: Real-time estimation of temperature distribution in a ball-screw system. Inter. Journal of Machine & Tools Manufacture, 37(1997), 451-464.
• [5] H. YANGA, J. Ni: Dynamic neural network modelling for nonlinear, non-stationary machine tool thermally induced error. Inter. Journal of Machine Tools & Manufacture 45(2005), 455-465.
• [6] HING-FENG CHANG, et al.: A Theory of ball-screw thermal compensation. Proc. of the Inter. Multi Conference of Engineers and Computer Scientists, Honk Kong, 2009, 1493-1497.
• [7] J. M. FINES, A. AGAHB: Machine tool positioning error compensation using artificial neural networks. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 21(2008), 1013-1026.
• [8] J. ZHU: Robust thermal error modelling and compensation for CNC machine tools. The University of Michigan, 2008.
• [9] K. LEHRLICH, J. KOMSOL: Modelowanie odkształceń cieplnych osi posuwów szybkich metodą elementów skończonych. Modelowanie Inżynierskie, 32(2006), 339-344.
• [10] CHENG-HSIEN WU, YU-TAI KUNG: Thermal analysis for the feed drive system of a CNC machine. Inter. Journal of Machine Tools & Manufacture, 43(2003), 1521-1528.
• [11] J. ŁĘCKI: Systemy neuronowo-rozmyte. WNT, Warszawa 2008.
• [12] Ł. URBAŃSKI: Układ sterowania o otwartej architekturze cyfrowego serwonapędu silnika PMSM. Proc. XII Inter. PhD Workshop OWD 2010, 175-180.
• [13] J. ZHU, J. NI, A. J. SHIH: Robust machine tool thermal error modelling through thermal mode concept. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 130(2008)6, 1-9.
• [14] ISO 1:2002: Geometrical product specifications (GPS) - Standard reference temperature for geometrical product specification and verification.
• [15] ISO 230-3:2007(E): Test code for machine tools - Part 3: Determination of thermal effects.