Symulacja odkształceń termicznych przedmiotu obrabianego na maszynie CNC przy wysokodokładnej obróbce szybkościowej

• Autorzy: Wąsik M. , Kolka A. , Śliwka J.

Warianty tytułu

EN

Simulation of workpiece thermal deformations during high speed and high precision machining on CNC machine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono zagadnienie obróbki wysokodokładnych systemów wytwórczych. Podczas prac wdrożeniowych elastycznego systemu w autonomicznej produkcji napotkano utrudnienia. Dokładność dotycząca elementów o regularnych kształtach jest na satysfakcjonującym poziomie, jednakże przy obróbce elementów cienkościennych o złożonych kształtach z lekkich stopów metali ważny jest dobór odpowiednich warunków skrawania, takich jak wpływ otoczenia lub energii cieplnej. Kolejnym problemem jest różnica pomiędzy temperaturami maszyny, przedmiotu obrabianego i otoczenia, co powodują spadek dokładności obróbki mimo zastosowania aktywnych systemów kompensacji odkształceń maszyny. Artykuł prezentuje nowatorski sposób poprawy jakości obróbki poprzez zastosowanie w nastawach maszyny parametrów wynikających z obliczeń MES odkształceń termicznych przedmiotu obrabianego.

EN

During the work at the implementation of flexible machining system for autonomous production some challenging difficulties were found. For workpieces of a regular shape, the achieved machining accuracy is satisfactory but for workpieces of a complex shape and thin walls form light alloys machining it is still difficult to find proper environmental conditions without separating the machine form among others outer temperature impact. Another problem is the difference between machine, workpiece and ambient temperature so that the machining accuracy is decreasing even if machine tool’s active systems compensate the machine’s thermal deformations. An approach to improve the machining accuracy with high accuracy machining systems by using special adjustment procedures and additional workpiece’s distortion compensations based on FEM simulations are presented in the paper.

Słowa kluczowe

PL

obrabiarki; CNC; MES; kompensacja; przemysł 4.0; symulacje; odkształcenia termiczne

EN

machine tools; CNC; FEM; compensation; Industry 4.0; simulation; thermal deformation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 35, nr 66
• Strony: 87--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Wąsik M.

• Katedra Budowy Maszyn, Politechnika Śląska

autor

Kolka A.

• Katedra Budowy Maszyn, Politechnika Śląska

autor

Śliwka J.

• Katedra Budowy Maszyn, Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. Chandrupatla T.R., Belegundu A.D.: Introduction to finite element method in engineering. London: Prentice-Hall, 1991.
• 2. Horejs O., Mares M., Kohut P., Barta P., Hornych J.: Compensation of machine tool thermal errors based on transfer functions. „MM Science Journal” 2010, No. 3, p.162–165.
• 3. ISO 10791-10, 2007, Test Conditions for Machining Centres – Part 10: Evaluation of Thermal Distortion, Genf, Schwitzerland.
• 4. ISO 13041-8, 2004, Test Conditions for Numerically Controlled Turning Machines and Turning Centres – Part 8: Evaluation of Thermal Distortions, Genf, Schwitzerland.
• 5. Kosmol J. i inni: Laboratorium z inżynierii odwrotnej. Gliwice: Wyd. Pol. Śl., 2010.
• 6. Kim JJ i in.: Thermal behaviour of a machine tool equipped with linear motors. “International Journal of Machine Tools and Manufacture”, 2004, 44, p. 749–758.
• 7. Lehrich K., Kosmol J.: Trends in the development of machinery and associated technology. In: TMT 2010. 14th International research/expert conference, Mediterranean Cruise, 11-18 September 2010 Proceedings. Eds: S. Ekinović, Y. Uctug, J. Vivancos. University of Zenica [et al.]. Zenica: Faculty of Mechanical Engineering, 2010, p. 45-48.
• 8. Lei W.T., HSU Y.Y.: Accuracy test of five-axis CNC machine tool with 3D probe-ball. Part II: errors estimation. “International Journal of Machine Tools & Manufacture” 2002, 42, p. 1163-1170.
• 9. Mayr J., Gebhardt M., Massow B.B.: Cutting Fluid Influence on Thermal Behavior of 5-axis Machine Tools, „Procedia CIRP” 2014, 14, p. 395-400.
• 10. PN-ISO/230-1, Geometric accuracy of machines operating under no-load or quasi-static conditions.
• 11. Payten W.M., Law M., Optimising multiple load case structures using a self-organising density approach, In: Proceedings of WCSMO-2 (World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization), Instytut Podstawowych Problemów Techniki, Warszawa–Zakopane, 26–30 maja 1997, s. 133–138.
• 12. Rozvany G.I.N., Zhou M., Birker T.: Generalized shape optimization without homogenization, “Structural Optimization” 1992, 4, s. 250–252.
• 13. Szafarczyk M.: Advanced methods for the identification of machine tool errors. „Mechanik”2005, 4.
• 14. Turek P., Kwaśny W., Jędrzejewski J.: Advanced methods for the identification of machine tool errors, „Inżynieria Maszyn”, 2010, 1-2, s.7-37.
• 15. Zhanga C., Gaoa F., Yana L.: Thermal error characteristic analysis and modeling for machine tools due to time-varying environmental temperature. „Precision Engineering” 2017, 47, p. 231–238.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).