Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal error modeling of spindle and dynamic machining accuracy reliability analysis of CNC machine tools based on IA and LHSMC

Zhang Ziling, Feng Shuo, Ding Yan, Mei Xiao, Tao Zhiqiang

Eksploatacja i Niezawodność

|

2022

|

Vol. 24, no. 1

100--113

EN

Machining accuracy reliability as a key index of CNC machine tools is seriously influenced by the geometric and thermal errors. In the paper, a spindle unit thermal error modeling and machining accuracy reliability analysis method is proposed. By analyzing the heat generation mechanism, a thermal error model was developed to describe the thermal deformation of the electric spindle. Based on the immune algorithm (IA), the heat generation power and the heat transfer coefficient were optimized, and the thermal error was obtained by finite element thermal-mechanical coupling. By adopting the multi-body system theory (MBS), a dynamic machining accuracy model was put forward including the geometric and thermal errors. Based on the Latin hypercube sampling Monte Carlo method (LHSMC), a machining accuracy reliability analysis method was proposed to characterize the machining accuracy reliability considering the geometric and thermal errors. The method was employed to a machine tool, and the experimental results indicate the verification and superiority of the method.

2

Enhancing machining accuracy reliability of multi-axis CNC Indexed by: machine tools using an advanced importance sampling method

Wang Zhiming, Yuan Hao

Eksploatacja i Niezawodność

|

2021

|

Vol. 23, no. 3

559--568

EN

The purpose of this paper is to propose a general precision allocation method to improve machining performance of CNC machine tools based on certain design requirements. A comprehensive error model of machine tools is established by using the differential motion relation of coordinate frames. Based on the comprehensive error model, a reliability model is established by updating the primary reliability with an advanced importance sampling method, which is used to predict the machining accuracy reliability of machine tools. Besides, to identify and optimize geometric error parameters which have a great influence on machining accuracy reliability of machine tools, the sensitivity analysis of machining accuracy is carried out by improved first-order second-moment method. Taking a large CNC gantry guide rail grinder as an example, the optimization results show that the method is effective and can realize reliability optimization of machining accuracy.

3

A method to analyze the machining accuracy reliability sensitivity of machine tools based on Fast Markov Chain simulation

Cheng Q., Sun B., Zhao Y., Gu P.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2016

|

Vol. 18, no. 4

552--564

EN

With the ever increasing demand of higher machining accuracies, the machining accuracy reliability has evolved into an indicator to evaluate the performance of a machine tool. Consequentially, methods for improving the machining accuracy reliability have become the focus of attention for both manufacturers and users. Generally, the intercoupling geometric errors are the main cause which may lead to a reduction of the machining accuracy of machine tools. In this paper, the machining accuracy reliability is defined as the ability of a machine tool to perform at its specified machining accuracy under the stated conditions for a given period of time, and a new approach for analyzing the machining accuracy reliability of machine tools based on fast Markov chain simulations is proposed. Using this method, seven different failure modes could be determined for a machine tool. An analysis of the machining accuracy reliability sensitivity was performed based on solving the integral of the failure probability of the machine tool, and the key geometric errors which most strongly affect the machining accuracy reliability were identified. Finally, in this study, a 4-axis machine tool was selected as an example to experimentally validate the effectiveness of the proposed method.

PL

Wraz z wciąż rosnącym zapotrzebowaniem na coraz to wyższą dokładność obróbki, niezawodność dokładności obróbki stała się wskaźnikiem pozwalającym na ocenę charakterystyk obrabiarek. W rezultacie, metody doskonalenia niezawodności dokładności obróbki znalazły się w centrum uwagi zarówno producentów jak i użytkowników tych maszyn. Na ogół, do zmniejszenia dokładności obróbki prowadzą nakładające się błędy geometryczne. W niniejszej pracy, niezawodność dokładności obróbki zdefiniowano jako zdolność obrabiarki do pracy z określoną dla niej dokładnością w zadanych warunkach przez dany okres czasu. Zaproponowano nowe podejście do analizy niezawodności dokładności obróbki oparte na symulacji metodą szybkich łańcuchów Markowa. Za pomocą tej metody, można ustalić siedem różnych przyczyn uszkodzeń obrabiarki. Analizę czułości niezawodnościowej dokładności obróbki przeprowadzono obliczając całkę prawdopodobieństwa uszkodzenia obrabiarki. Określono także kluczowe błędy geometryczne, które najsilniej wpływają na niezawodność dokładności obróbki. Wreszcie, efektywność proponowanej metody sprawdzono doświadczalnie na przykładzie obrabiarki czteroosiowej.

4

A geometric accuracy design method of multi-axis NC machine tool for improving machining accuracy reliability

Cai L., Zhang Z., Cheng Q., Liu Z., Gu P.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2015

|

Vol. 17, no. 1

143--155

EN

The reliability of machining accuracy is of great significance to performance evaluation and optimization design of the machine tools. Different geometric errors have various influences on the machining accuracy of the machine tools. The main emphasis of this paper is to propose a generalized method to distribute geometric accuracy of component for improving machining accuracy reliability under certain design requirements. By applying MBS theory, a comprehensive volumetric model explaining how individual errors in the components of a machine affect its volumetric accuracy (the coupling relationship) was established. In order to reflect the ability to reach the required machining accuracy, the concept of machining accuracy reliability is proposed in this paper. Based on advanced first order and second moment (AFOSM) theory, reliability and sensitivity with single failure modes were obtained and the model of machining accuracy reliability and the model of machining accuracy sensitivity with multiple failure modes were developed. By taking machining accuracy reliability as a measure of the ability of machine tool and taking machining accuracy sensitivity as a reference of optimizing the basic parameters of machine tools to design a machine tool, an accuracy distribution method of machine tools for improving machining accuracy reliability with multiple failure modes was developed and a case study example for a five-axis NC machine tool was used to demonstrate the effectiveness of this method. It is identified that each improvement of the geometric errors leads to a decrease in the maximum values and mean values of possibility of failure, and the gaps among reliability sensitivity of geometric parameter errors improved also decreased. This study suggests that it is possible to obtain the relationships between geometric errors and specify the accuracy grades of main feeding components of mechanical assemblies for improving machining accuracy reliability.

PL

Niezawodność w zakresie dokładności obróbki ma wielkie znaczenie dla oceny funkcjonowania oraz projektowania optymalizacyjnego obrabiarek. Różne błędy geometryczne mają różny wpływ na dokładność obrabiarek. Głównym celem niniejszej pracy jest zaproponowanie uogólnionej metody rozkładu dokładności geometrycznej elementów składowych obrabiarki, pozwalającej na poprawę niezawodności w zakresie dokładności obróbczej przy spełnieniu pewnych wymagań projektowych. Dzięki zastosowaniu teorii układów wielomasowych MBS, opracowano kompleksowy model wolumetryczny, który wyjaśnia, w jaki sposób pojedyncze błędy występujące w elementach składowych obrabiarki wpływają na jej dokładność wolumetryczną (relacja sprzężeń). Zaproponowane w prezentowanym artykule pojęcie niezawodności dokładności obróbki odnosi się do możliwości uzyskania przez urządzenie wymaganej dokładności obróbki W oparciu o zaawansowaną teorię estymacji momentów AFOSM (Advanced First Order and Second Moment therory), obliczono niezawodność i czułość dla przypadku wystąpienia pojedynczej przyczyny uszkodzenia oraz opracowano model niezawodności dokładności obróbki oraz model czułości dokładności obróbki dla przypadku wystąpienia wielu przyczyn uszkodzeń. Przyjmując niezawodność dokładności obróbki za miarę poprawnego działania obrabiarki oraz przyjmując czułość dokładności obróbki za punkt odniesienia dla optymalizacji projektowej podstawowych parametrów obrabiarek, opracowano metodę, opartą na rozkładzie dokładności obrabiarki, mającą na celu poprawę niezawodności dokładności obróbki dla przypadku wystąpienia wielu przyczyn uszkodzeń. Skuteczność metody wykazano na przykładzie pięcio-osiowej obrabiarki NC. Stwierdzono, że każda korekta błędu geometrycznego prowadzi do spadku maksymalnych i średnich wartości możliwości wystąpienia uszkodzenia oraz zmniejsza rozstęp między poszczególnymi czułościami niezawodnościowymi skorygowanych błędów parametrów geometrycznych. Przedstawione badania wskazują, że możliwe jest ustalenie związku pomiędzy błędami geometrycznymi oraz określenie stopni dokładności głównych elementów składowych zespołów mechanicznych odpowiedzialnych za ruch posuwowy obrabiarki w celu poprawy niezawodności dokładności obróbki.