Implementacja bezprzewodowego układu kompensacji odkształceń cieplnych osi posuwu w tokarce CNC ze śrubą toczną

• Autorzy: Zapłata J. , Pajor M. , Stateczny K.

Warianty tytułu

EN

Implementation of the wireless setfor thermal error compensation of a CNC lathe axis driven by a ball screw

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono bezprzewodowy system kompensacji odkształceń cieplnych śrub pociągowych zaimplementowany w tokarce typu Avia Turn. Funkcjonowanie systemu opiera się na pomiarze rozkładów temperatur za pomocą czujników umieszczonych we wnętrzu śrub pociągowych. Wykorzystano czujniki z wbudowanym interfejsem cyfrowym. Dane, zawierające wartości temperatur, przesyłane są do układu PLC obrabiarki za pomocą energooszczędnego, bezprzewodowego interfejsu. Zastosowanie opracowanych procedur obliczeniowych pozwala określić wartość poprawki redukującej wpływ odkształceń cieplnych na dokładność pozycjonowania osi. Wartość ta jest zależna od pozycji oraz aktualnego stanu temperaturowego. W pracy przedstawiono zarejestrowane doświadczalnie temperatury, odchyłki położenia osi napędowych oraz obliczone poprawki potwierdzające skuteczność działania opracowanego systemu kompensacji.

EN

The paper presents a wireless set for compensation of the thermal error of CNC axes installed in “Avia Turn”. The set uses temperature sensors installed inside ball screws for measuring the thermal state of CNC axes. The sensors have build-in digital interfaces. Thermal data are sent to the PLC of a CNC lathe by means of an energyefficient wireless interface. The developed mathematical model allows to compute correction values reducing the influence of the positioning thermal error. The correction values are position- and temperature-dependent. The measured temperatures, positioning thermal errors and evaluated correction values have been shown validating the functionality of the set.

Słowa kluczowe

PL

błąd cieplny; odkształcenia cieplne; śruba toczna; obrabiarka CNC

EN

thermal errors; thermal deformation; ball screw; CNC machine tool

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 27, nr 58
• Strony: 145--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Zapłata J.

• Katedra Mechaniki i PKM, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Pajor M.

• Instytut Technologii Mechanicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Stateczny K.

• Instytut Technologii Mechanicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• 1. Jin C., Wu B., Hu Y.: Temperature distribution and thermal error prediction of a CNC feed system under varying operating conditions. „International Journal of Advanced Manufacturing Technology” 2016, Vol. 77, p. 1979–1992.
• 2. Li Z., Fan K., Yang J., Zhang Y.: Time-varying positioning error modeling and compensation for ball screw systems based on simulation and experimental analysis „International Journal of Advanced Manufacturing Technology” 2014, Vol. 73, p. 773–782.
• 3. Pajor M., Zapłata J.: Intelligent machine tool: a thermal diagnostic system for a CNC pretensioned ball screw. „Solid State Phenomena” 2014, Vol. 220-221, p. 491– 496.
• 4. Pajor M., Zapłata J.: Supervising and compensation of thermal error of CNC feed ball screw. „Diagnostyka” 2013, Vol. 14, p. 37-42.
• 5. Ramesh R., Mannan M.A., Poo A.N.: Error compensation in machine tools: a review. P.2. Thermal errors. „International Journal of Machine Tools & Manufacture 2000, Vol. 40, p. 1257–1284.
• 6. Shi H., Zhang D., Yang J., Ma C., Mei X., Gong G.: Experiment-based thermal error modeling method for dual ball screw feed system of precision machine tool. „International Journal of Advanced Manufacturing Technology” 2016, Vol. 82, p. 1693–1705.
• 7. Shi H., Ma C., Yang J., Zhao L., Mei X., Gong G.: Investigation into effect of thermal expansion on thermally induced error of ball screw feed drive system of precision machine tools. „International Journal of Machine Tools & Manufacture” 2015, Vol. 97, p. 60–71.
• 8. Xu Z.Z., Choi C., Liang L.J., Li D.Y., Lyu S.K.: Study on a Novel Thermal Error Compensation System for High-Precision Ball Screw Feed Drive (1std Report: Model, Calculation and Simulation). „International Journal Of Precision Engineering And Manufacturing” 2015, Vol. 16, No. 10, p. 2139-2145.
• 9. Xu Z.Z., Liu X.J., Lyu S.K.: Study on Thermal Behavior Analysis of Nut/Shaft Air Cooling Ball Screw for High-Precision Feed Drive. „International Journal Of Precision Engineering And Manufacturing” 2014, Vol. 15, No. 1, p. 123-128.
• 10. Xu Z.Z., Liu X.J., Lyu S.K.: Study on Positioning Accuracy of Nut/Shaft Air Cooling Ball Screw for Highprecision Feed Drive. „International Journal Of Precision Engineering And Manufacturing” 2014, Vol. 15, No. 1, p. 111-116.
• 11. Zapłata, J.: System kompensacji odkształceń cieplnych tocznych śrub pociągowych obrabiarki sterowanej numerycznie. Szczecin: Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, 2014.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.