Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of linear feed drive controller setting in CNC turning lathe on the stability of machining

Grau Jan, Sulitka Matej, Soucek Pavel

Journal of Machine Engineering

|

2019

|

Vol. 19, No. 2

18--31

EN

The paper deals with the influence of linear feed drive controller setting of a CNC turning lathe on the stability of machining. A coupled simulation model of feed drive control and ball screw drive mechanics with a transmission belt was created and validated by the feed drive diagnostic measurements. The influence of drive control on the overall dynamic compliance at the TCP and the limits of stable depth of cut was examined. Impact of the feed drive actual kinematics configuration on the stability limits was studied as well.

2

Design approach for high-dynamic planar motion systems based on the principle of Kinematically Coupled Force Compensation

Ihlenfeldt Steffen, Müller Jens, Merx Marcel, Peukert Christoph

Journal of Machine Engineering

|

2019

|

Vol. 19, No. 2

5--17

EN

Machine tools’ feed dynamics are usually limited in order to reduce excitation of machine structure oscillations. Consequently, the potential increase in productivity provided by direct drives, e.g. linear motors, cannot be exploited. The novel approach of the Kinematically Coupled Force Compensation (KCFC) applies a redundant axis configuration combined with the principle of force compensation and thus achieves an increase in feed dynamics while drive reaction forces cancel out each other in the machine base. In this paper, the principle of KCFC is introduced briefly. Subsequently, the basics for the realisation of a highly dynamic KCFC motion system with planar motion are derived and discussed. In order to achieve highest acceleration (> 100 m/s2) and jerk (> 100000 m/s3), a mechatronic system with specially designed components for the mechanical, electrical and control system is required. Thus, the design approach presented in this paper applies lightweight slides, a decoupled guide frame and voice coil motors operated at high frequencies for the pulse width modulation and control loops.

3

Ball screw unit precise modelling with dynamics of loads and moving heat sources taken into account

Jedrzejewski Jerzy, Kowal Zbigniew, Kwasny Wojciech, Winiarski Zdzislaw

Journal of Machine Engineering

|

2019

|

Vol. 19, No. 4

27--41

EN

This paper deals with the precision modelling of the ball screw unit’s thermal behaviour in the turning centre and its impact on the tool head positioning error. The error components along controllable axes X and Z are described in detail using an FE model integrating the changes in thermal and force loads and deformations occurring during the motion of the nut as a heat source. The impact of the nut work cycle on the thermal deformations of the ball screw and the displacements of the slideways and the screw points along both the axes and on carriage positioning precision is demonstrated.

4

Precise modelling of machine tool drives with ball screw thermal behavior

Winiarski Z., Kowal Z., Jędrzejewski J., Kwaśny W.

Journal of Machine Engineering

|

2017

|

Vol. 17, No. 1

31--45

EN

This paper briefly describes the current requirements which machine tool ball screws must meet and indicates the need for the modelling and numerical simulation of the latter. The structure of a holistic ball screw model and ways of modelling the properties of the ball screw in a turning centre, including the moving heat sources on the guides and in the screw-nut joint, are presented. The results of computing the heating up and displacements of a preloaded screw and the screw without preload are reported. The modelled changes in motion resistance and in displacements are shown to be in agreement with the results of measuring the current drawn by the drive’s motor. It is also shown that the models represent well the real physical phenomena occurring in the ball screw during the execution of repeatable work cycles by the drive.

5

Method for increasing the control robustness of the permanent magnet machine tool feed-drive

Pietrusewicz K.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2011

|

Nr 5(93)

31-36

EN

The article presents the results from the development of digital servodrive with permanent magnet synchronous motor within the CNC machine tool feed-drive. It was prepared during the work for the Ministry of Science and Higher Education grant number N N502 336936, (acronym for this project is M.A.R.I.N.E. multivariable hybrid ModulAR motIon coNtrollEr), while its main purpose is the development of new robust position/velocity model-based control system, as well as to introduce the measurement of the actual state into the switching algorithm between the locally synthesized controllers. Such switching increases the overall robustness of the machine tool feed-drive module. Presented here results takes into account the MIMO character of the process to be controlled.

6

Badania cieplne napędu posuwowego obrabiarki z wykorzystaniem kamery termowizyjnej

Kwaśny K., Czyszpak T.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2010

|

nr 1

131-142

PL

W artykule przedstawiono sposób wyznaczenia emisyjności elementów stanowiska do badania posuwów szybkich. Badania polegały na pomiarach temperatury za pomocą czujników PT 100 (temperatura wzorcowa), oraz wykonaniu termogramów, na podstawie których została wyznaczona emisyjność poszczególnych elementów stanowiska.

EN

The paper presents the method of determining emissivity of elements of HSM feed drive. The research was based on temperature measurement with PT 100 sensors (pattern temperature) and thermographs, basing on which, the emissivity of particular elements has been determined.

7

Badania doświadczalne właściwości dynamicznych napędu posuwu obrabiarki CNC

Urbański Ł., Pietrusewicz K., Majda P.

Mechanik

|

2010

|

R. 83, nr 3

162-164

PL

Przedstawiono wyniki pomiarów charakterystyk dynamicznych napędu posuwu frezarki sterowanej numerycznie. Badania przeprowadzono z uwzględnieniem zmian podstawowych parametrów charakteryzujących właściwości dynamiczne cyfrowego serwonapędu dla silnika synchronicznego z magnesami trwałymi (PMSM). Na podstawie wyników badań doświadczalnych określono zakresy nastaw parametrów, przy których zapewniona jest stabilna praca (brak przeregulowań) sterowanego układu mechatronicznego.

EN

Presented are the results of the CNC milling machine feed drive tests intended to recognize its dynamic operation characteristics. Then, working parameter ranges are identified with reference to the test results to ensure stable performance (with overshooting eliminated) of the mechatronics system under control.

8

Simulation testing of the machine tool equipped with the active feed drive

Sveda J., Valasek M., Sika Z.

Journal of Machine Engineering

|

2009

|

Vol. 9, No. 2

81--92

EN

The vibration of a machine tool is mainly caused by the dynamic acceleration of a motion axis and by the forces that act on it. All the disturbance forces are transmitted to the machine tool frame through the drive (motor) and its regulation loop and they excite its vibrations. Thus the achievable dynamics and machining quality is negatively influenced. There are several possibilities how to suppress the excited vibrations including the recently introduced "motor on motor" technique which is based on the serial connection of two linear motors. This paper presents new simulation results performed on the simulation model of a real machine tool. The maximal achievable tuning of the regulation loop parameters of the motion axis equipped with the "motor on motor" technique was confronted with the conventional feed drive setting. The "motor on motor" feed drive properties were also tested in the virtual machining operation mode where the real measured cutting force was used. The sensitivity analysis of the reaction force and the middle mass movement of the "motor on motor" feed drive solution to the predicted cutting force introduced to the feed drive control has been investigated. The middle mass is represented by the shared part of both linear motors which absorbs the high frequency part of the reaction force by its movement.

9

On board condition monitoring of feed axes by signal decomposition for machines with ball screw drives

Maier D., Sun Z.

Journal of Machine Engineering

|

2009

|

Vol. 9, No. 3

42--63

EN

In order to establish a condition monitoring system to detect wear of the mechanical components of feed drives with ball screws a measuring and data evaluation method has been established. In order to keep the costs down, boundary condition is to use the machines own functionalities only (On Board Diagnosis). At present, most of wear detecting methods use vibration analysis. Here, a signal analysis method is presented that may well complement established methods of vibration analysis. The publication presents a method to exploit positioning data to detect wear of a ball screw drive exemplarily that is run under real conditions. The presented method is partially derived from wear detection methods of roller bearings and may also be adapted for other parts such as linear guides.

10

Projektowanie napędów posuwu obrabiarek szybkościowych w ujęciu mechatronicznym. Część II. Projektowanie modułu mechanicznego

Kosmol J.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2008

|

nr 3

17-30

PL

Artykuł jest kontynuacją zagadnienia przedstawionego przez Autora w [1]. Dotyczy on roli składnika (modułu) mechanicznego w procedurze projektowania serwonapędu pojedynczej osi obrabiarek NC. Z przeprowadzonej w artykule analizy wynika, że w przypadku obrabiarek do obróbki szybkościowej potraktowanie składnika mechanicznego jako masy skupionej zredukowanej na wał silnika (tak traktowano składnik mechaniczny w [1]) jest niewłaściwe, bowiem zapas stabilności oraz zakres liniowości charakterystyki dynamicznej ulegają zmianie. Po zaprojektowaniu całego serwonapędu konieczna jest jego synteza dla oceny tych parametrów. W artykule przedstawiono metodologię takiej syntezy.

EN

The paper is the second part of the study about designing servodrives of NC machine tool as Mechatronic system. In this part model of mechanical module of one-axis servodrive is shown. Selection of kind of model was the main goal of the analysis. Two models were analysed: one-poit mass reduced to the motor shaft and double-mass model. The latter is the most important because due to the mass-spring-dissipation properties of the mechanical parts the dynamic properties of the velocity loop of servodrive may be worse. In the paper spectra of both models were shown and compared.

11

Badania symulacyjne układu napędu posuwowego trzyosiowego centrum obróbkowego

Pajor M., Parus A., Bodnar A., Hoffmann M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2008

|

T. 4, nr 35

93-100

PL

Niniejsza praca zawiera analizę własności dynamicznych nowo projektowanego frezarskiego centrum obróbkowego, które przeznaczone będzie do obróbki przedmiotów o stosunkowo o dużej długości. W obrabiarce tej rozważano zastosowanie dwóch typów napędu posuwowego odpowiedzialnego za ruch wzdłużny. Jednym z rozwiązań było wykorzystanie śruby pociągowej z silnikiem asynchronicznym. W drugiej koncepcji ruch wzdłużny realizowano za pomocą silnika liniowego. Praca obejmuje budowę modelu matematycznego układu MDS obrabiarki oraz modeli dwóch typów napędu posuwowego. W pracy zaprezentowano wyniki symulacji obu typów napędu posuwowego oraz porównano ich własności dynamiczne.

EN

The paper contains the analysis of dynamic properties of the milling machine, designed to machine long components. Two types of feed drive were considered for longitudinal movement. In first solution a screw with asynchronous motor was used. In second concept, a longitudinal movement was realized by linear motor. The paper includes the construction of the mathematical model of the MDS system of the machine tool as well as models of two types of the feed drive. The paper presents results of simulation of both types of the feed drive as well as comparison of their dynamic properties.

12

Analytical calculation of the CNC machines position loop gain

Pandilov Z., Dukovski V.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 23, nr 1

71-74

EN

Purpose: One of the most important factors which influence on the dynamical behavior of the feed drives for CNC machine tools is position loop gain or Kv factor. Design/methodology/approach: From the magnitude of the Kv-factor depends tracking or following error. In multi-axis contouring the following errors along the different axes may cause form deviations of the machined contours. Generally position loop gain Kv should be high for faster system response and higher accuracy, but the maximum gains allowable are limited due to undesirable oscillatory responses at high gains and low damping factor. Usually Kv factor is experimentally tuned on the already assembled machine tool. Findings: This paper presents a simple method for analytically calculation of the position loop gain Kv. A combined digital-analog model of the 6-th order of the position loop is presented. In order to ease the calculation, the 6-th order system is simplified with a second order model. With this approach it is very easy to calculate the Kv factor for necessary position loop damping. The difference of the replacement of the 6-th order system with second order system is presented with the simulation program MATLAB. Analytically calculated Kv factor is function of the nominal angular frequency omega e and damping De of the feed drive electrical parts (motor and regulator), nominal angular frequency omega m and damping Dm of the mechanical transmission elements, as well as sampling period T. Research limitations/implications: The influence of nonlinearities was taken with the correction factor. Originality/value: Our investigations have proven that experimentally tuned Kv factor differs from analytically calculated Kv factor only 10%, which is completely acceptable.

13

Porównanie modeli napędu posuwu obrabiarki sterowanej numerycznie

Lehrich K., Mięgoć Ł., Sokołowski A.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2006

|

nr 2

97-112

PL

W artykule przedstawiono badania modelowe napędu posuwu obrabiarek do obróbki z dużymi prędkościami skrawania (High Speed Machining). Rozpatrywano dwie konfiguracje napędu, tj. konfigurację z napędzaną śrubą toczną oraz konfigurację z napędzaną nakrętką. Badania przeprowadzono z zastosowaniem klasycznych modeli masowo-sprężystych oraz modeli bazujących na Metodzie Elementów Skończonych. Modele porównywano pod kątem możliwości wyznaczania sztywności statycznej oraz wyznaczania wybranych cech dynamicznych.

EN

The paper presents the results of comparison of feed drive models of NC machine tool. The Finite Element Models and mass - spring models are considered. In the first step, the analysis focuses on estimation of static stiffness. Here, two configurations of modeled object are discussed, i.e. the configuration with rotating ball screw and configuration with rotating ball nut. Next, the analysis of dynamical properties is conducted. The analysis is related to natural frequencies estimation and possibility of simulation of impulse responses.

14

Analiza wpływu pola temperatur napędu posuwu obrabiarek HSM na dokładność pozycjonowania

Gałuszka E., Poznański S., Sokołowski A.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2005

|

nr 4

25-34

PL

W artykule przedstawiono analizy wybranych zagadnień związanych z wpływem pola temperatur napędu posuwu obrabiarki HSM na dokładność pozycjonowania. Rozpatrywano wpływ zwiększenia masy elementów ruchomych oraz dyskutowano zróżnicowane cykle pracy napędu posuwu.

EN

The paper presents some results of the research aiming at determining HSM machine tool temperature field and revealing its influence on the accuracy of positioning. The research was conducted on measuring set-up of numerically controlled feed axis. The HSM machine tool was tested in order to assess changes of positioning errors occurring with changes of machine temperature field. The errors were analyzed in relation to the table position and temperature. The research focused on determination of influence of increase in the mass of movable elements on positioning error. Different working cycles of the tested fed drive were analyzed, as well.

15

Modyfikacja bazy danych w projektowaniu napędów posuwu obrabiarek skrawających

Wojciechowski J., Wyglądacz P.

Napędy i Sterowanie

|

2002

|

R. 4, nr 4

20--23

PL

Dynamiczny rozwój techniki w ciągu ostatnich lat, a szczególnie w dziedzinie elektroniki, energoelektroniki oraz inżynierii materiałowej, zrewolucjonizował przemysł maszynowy. Zaobserwować można znaczne zmiany w budowie obrabiarek skrawających, stanowiących znaczny odsetek maszyn technologicznych stosowanych w przemyśle. Szeroki wachlarz asortymentowy produkowanych wyrobów (kształty, gabaryty, materiały, dokładność), jak i szeroka gama dostępnych metod obróbki generuje zapotrzebowanie na obrabiarki o zróżnicowanych parametrach eksploatacyjnych. Nowoczesny przemysł opiera się głównie o obrabiarki sterowane numerycznie, jako najlepiej spełniające systematycznie rosnące wymagania rynku (wzrost dokładności, niezawodności i wydajności z jednoczesnym obniżeniem kosztów produkcji).

16

A comparative analysis of NC machine tools feed drives.

Batsch Adam, Porzycki Janusz

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2000

|

Vol. 24, nr 3

73-88

EN

In feed systems drive of movements of numerically controlled machine tools (NC machine tools) usually direct current rotary electric motors (DC-servo) and brushless rotary motors (AC-servo) are employed and besides it can be observed that synchronous linear motors are used for this purpose. Drives with rotary and linear motors differ from each other with respect to kinematics and dynamics. The aim of the paper is to make a comparison of those kinds of drives according to required speed of positioning movements and their dynamic properties. For this purpose the recommended positioning speed has been proposed and comparative calculations conclusions were formulated in relation to range and advisability use of rotary and linear drives.

PL

W układach napędu ruchów posuwowych obrabiarek sterowanych numerycznie (obrabiarek NC) są stosowane powszechnie elektryczne silniki obrotowe prądu stałego (DC-serwo) oraz obrotowe silniki bezszczotkowe (AC-serwo), a ponadto obserwuje się wykorzystanie w tym celu synchronicznych silników liniowych. Napędy z silnikami obrotowymi i liniowymi różnią się między sobą pod względem kinematycznym i dynamicznym. Praca ma na celu porównanie tych napędów zależnie od wymaganej prędkości ruchów pozycjonujących oraz ich właściwości dynamicznych. W tym celu określono zalecaną prędkość pozycjonowania oraz przedstawiono obliczenia porównawcze głównych wielkości charakteryzujących ich właściwości dynamiczne. Na tle tych rozważań sformułowano wnioski co do zakresu i celowości stosowania napędów obrotowych oraz liniowych.

17

Światowa Wystawa Obrabiarek EMO '99 w Paryżu. Cz. I. Trendy w budowie obrabiarek skrawających.

Oczoś K.E.

Mechanik

|

1999

|

R. 72, nr 8-9

529-537

PL

Charakter i obserwowane trendy w ekspozycji branży obrabiarkowej na EMO '99. Przegląd konstrukcji wybranych centrów obróbkowych. Automaty tokarskie. Obrabiarki laserowe i ze wspomaganiem laserowym. Liniowe i hybrydowe napędy osi posuwowych obrabiarek. Nowe rozwiązania kinematyczne obrabiarek.

EN

Characteristic and trends that may have been noticed in machine tool trade exposition on EMO '99. Review of selected machining centres design. Automatic lathes. Laser cutting machines and laser-aided machine tools. Linear and hybrid drivers for feed axes of machine tools, New solutions to machine tools kinematics.

18

Serwonapędy z silnikami elektrycznymi liniowymi.

Kosmol J.

Mechanik

|

1998

|

R. LXXI, nr 5-6

255-263

PL

Najnowsze tendancje w rozwoju napędów posuwowych obrabiarek sterowanych numerycznie z wykorzystaniem elektrycznych silników liniowych. Wymagania stawiane nowoczesnym obrabiarkom oraz wynikające z tego wymagania eksploatacyjne stawiane silnikom posuwowym. Zasada działania silników liniowych, ich podstawowe charakterystyki, układy serwonapędowe oraz konsekwencje dla konstrukcji nowoczesnych obrabiarek NC.

EN

The latest tendencies in development of feed drivers of NC machine tools using electric linear motors. Requirements imposed on the up-to-date machine tools and similar requirements related to the feed motors. Principle of operation of linear motors, their basic charcteristics, servo-drive systems and results to be taken into account in the design of up-to-date NC machine tools.