ప్రెసిషన్ కాలిబ్రేషన్‌తో CNC-టర్న్డ్ షాఫ్ట్‌లపై టేపర్ ఎర్రర్‌లను ఎలా తొలగించాలి
రచయిత: PFT, షెన్‌జెన్
సారాంశం: CNC-టర్న్డ్ షాఫ్ట్‌లలో టేపర్ ఎర్రర్‌లు డైమెన్షనల్ ఖచ్చితత్వం మరియు కాంపోనెంట్ ఫిట్‌ను గణనీయంగా రాజీ చేస్తాయి, ఇది అసెంబ్లీ పనితీరు మరియు ఉత్పత్తి విశ్వసనీయతను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఈ లోపాలను తొలగించడానికి క్రమబద్ధమైన ప్రెసిషన్ క్యాలిబ్రేషన్ ప్రోటోకాల్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని ఈ అధ్యయనం పరిశీలిస్తుంది. మెషిన్ టూల్ వర్క్‌స్పేస్‌లో హై-రిజల్యూషన్ వాల్యూమెట్రిక్ ఎర్రర్ మ్యాపింగ్ కోసం ఈ మెథడాలజీ లేజర్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీని ఉపయోగిస్తుంది, ప్రత్యేకంగా టేపర్‌కు దోహదపడే రేఖాగణిత విచలనాలను లక్ష్యంగా చేసుకుంటుంది. ఎర్రర్ మ్యాప్ నుండి తీసుకోబడిన కాంపెన్సేషన్ వెక్టర్‌లు CNC కంట్రోలర్‌లో వర్తించబడతాయి. 20mm మరియు 50mm నామమాత్రపు వ్యాసం కలిగిన షాఫ్ట్‌లపై ప్రయోగాత్మక ధ్రువీకరణ 15µm/100mm కంటే ఎక్కువ ప్రారంభ విలువల నుండి 2µm/100mm కంటే తక్కువకు టేపర్ ఎర్రర్‌లో తగ్గుదలను ప్రదర్శించింది. లక్ష్య రేఖాగణిత దోష పరిహారం, ముఖ్యంగా లీనియర్ పొజిషనింగ్ ఎర్రర్‌లను మరియు గైడ్‌వేస్ యొక్క కోణీయ విచలనాలను పరిష్కరించడం, టేపర్ తొలగింపుకు ప్రాథమిక యంత్రాంగం అని ఫలితాలు నిర్ధారించాయి. ప్రామాణిక మెట్రాలజీ పరికరాలు అవసరమయ్యే ప్రెసిషన్ షాఫ్ట్ తయారీలో మైక్రో-స్థాయి ఖచ్చితత్వాన్ని సాధించడానికి ప్రోటోకాల్ ఆచరణాత్మక, డేటా-ఆధారిత విధానాన్ని అందిస్తుంది. భవిష్యత్ పని ప్రక్రియలో పర్యవేక్షణతో పరిహారం మరియు ఏకీకరణ యొక్క దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని అన్వేషించాలి.
1 పరిచయం
CNC-మారిన స్థూపాకార భాగాలలో భ్రమణ అక్షం వెంట ఉద్దేశించని డయామెట్రిక్ వైవిధ్యంగా నిర్వచించబడిన టేపర్ విచలనం, ఖచ్చితత్వ తయారీలో నిరంతర సవాలుగా మిగిలిపోయింది. ఇటువంటి లోపాలు బేరింగ్ ఫిట్‌లు, సీల్ సమగ్రత మరియు అసెంబ్లీ కైనమాటిక్స్ వంటి కీలకమైన క్రియాత్మక అంశాలను నేరుగా ప్రభావితం చేస్తాయి, ఇది అకాల వైఫల్యం లేదా పనితీరు క్షీణతకు దారితీయవచ్చు (స్మిత్ & జోన్స్, 2023). టూల్ వేర్, థర్మల్ డ్రిఫ్ట్ మరియు వర్క్‌పీస్ విక్షేపం వంటి అంశాలు లోపాలను ఏర్పరచడానికి దోహదం చేస్తుండగా, CNC లాత్‌లోనే పరిహారం పొందని రేఖాగణిత దోషాలు - ప్రత్యేకంగా లీనియర్ పొజిషనింగ్‌లో విచలనాలు మరియు అక్షాల కోణీయ అమరిక - క్రమబద్ధమైన టేపర్‌కు ప్రాథమిక మూల కారణాలుగా గుర్తించబడ్డాయి (చెన్ మరియు ఇతరులు, 2021; ముల్లర్ & బ్రాన్, 2024). సాంప్రదాయ ట్రయల్-అండ్-ఎర్రర్ పరిహార పద్ధతులు తరచుగా సమయం తీసుకుంటాయి మరియు మొత్తం పని వాల్యూమ్‌లో బలమైన దోష దిద్దుబాటుకు అవసరమైన సమగ్ర డేటాను కలిగి ఉండవు. ఈ అధ్యయనం CNC-మారిన షాఫ్ట్‌లలో టేపర్ ఏర్పడటానికి నేరుగా బాధ్యత వహించే రేఖాగణిత లోపాలను లెక్కించడానికి మరియు భర్తీ చేయడానికి లేజర్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీని ఉపయోగించే నిర్మాణాత్మక ఖచ్చితత్వ అమరిక పద్ధతిని అందిస్తుంది మరియు ధృవీకరిస్తుంది.
2 పరిశోధన పద్ధతులు
2.1 కాలిబ్రేషన్ ప్రోటోకాల్ డిజైన్
కోర్ డిజైన్‌లో సీక్వెన్షియల్, వాల్యూమెట్రిక్ ఎర్రర్ మ్యాపింగ్ మరియు పరిహార విధానం ఉంటుంది. CNC లాత్ యొక్క లీనియర్ అక్షాల (X మరియు Z) యొక్క రేఖాగణిత లోపాలను ఖచ్చితంగా కొలిచి భర్తీ చేయడం ఉత్పత్తి చేయబడిన షాఫ్ట్‌లలో కొలవగల టేపర్‌ను తొలగించడంతో నేరుగా సంబంధం కలిగి ఉంటుందని ప్రాథమిక పరికల్పన పేర్కొంది.
2.2 డేటా సముపార్జన & ప్రయోగాత్మక సెటప్
-
యంత్ర పరికరం: 3-అక్షాల CNC టర్నింగ్ సెంటర్ (తయారీదారు: ఒకుమా GENOS L3000e, కంట్రోలర్: OSP-P300) పరీక్షా వేదికగా పనిచేసింది.
-
కొలత పరికరం: లేజర్ ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్ (XD లీనియర్ ఆప్టిక్స్ మరియు RX10 రోటరీ యాక్సిస్ కాలిబ్రేటర్‌తో కూడిన రెనిషా XL-80 లేజర్ హెడ్) NIST ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా గుర్తించదగిన కొలత డేటాను అందించింది. ISO 230-2:2014 విధానాలను అనుసరించి, పూర్తి ప్రయాణంలో (X: 300mm, Z: 600mm) 100mm విరామాలలో X మరియు Z అక్షాలకు లీనియర్ పొజిషనల్ ఖచ్చితత్వం, స్ట్రెయిట్‌నెస్ (రెండు ప్లేన్‌లలో), పిచ్ మరియు యా ఎర్రర్‌లను కొలుస్తారు.
-
వర్క్‌పీస్ & మెషినింగ్: టెస్ట్ షాఫ్ట్‌లు (మెటీరియల్: AISI 1045 స్టీల్, కొలతలు: Ø20x150mm, Ø50x300mm) క్రమాంకనం చేయడానికి ముందు మరియు తరువాత స్థిరమైన పరిస్థితులలో (కటింగ్ వేగం: 200 మీ/నిమి, ఫీడ్: 0.15 mm/rev, కట్ యొక్క లోతు: 0.5 mm, సాధనం: CVD-కోటెడ్ కార్బైడ్ ఇన్సర్ట్ DNMG 150608) యంత్రం చేయబడ్డాయి. కూలెంట్ వర్తించబడింది.
-
టేపర్ కొలత: అధిక-ఖచ్చితమైన కోఆర్డినేట్ కొలత యంత్రాన్ని (CMM, Zeiss CONTURA G2, గరిష్టంగా అనుమతించదగిన లోపం: (1.8 + L/350) µm) ఉపయోగించి మెషినింగ్ తర్వాత షాఫ్ట్ వ్యాసాలను పొడవునా 10mm వ్యవధిలో కొలుస్తారు. వ్యాసం vs. స్థానం యొక్క లీనియర్ రిగ్రెషన్ యొక్క వాలుగా టేపర్ దోషాన్ని లెక్కించారు.
2.3 దోష పరిహార అమలు
లేజర్ కొలత నుండి వాల్యూమెట్రిక్ ఎర్రర్ డేటాను రెనిషా యొక్క COMP సాఫ్ట్‌వేర్ ఉపయోగించి ప్రాసెస్ చేసి, అక్షం-నిర్దిష్ట పరిహార పట్టికలను రూపొందించారు. లీనియర్ డిస్‌ప్లేస్‌మెంట్, కోణీయ లోపాలు మరియు సరళత విచలనాల కోసం స్థానం-ఆధారిత దిద్దుబాటు విలువలను కలిగి ఉన్న ఈ పట్టికలు, CNC కంట్రోలర్ (OSP-P300)లోని యంత్ర సాధనం యొక్క రేఖాగణిత దోష పరిహార పారామితులలోకి నేరుగా అప్‌లోడ్ చేయబడ్డాయి. చిత్రం 1 కొలిచిన ప్రాథమిక రేఖాగణిత దోష భాగాలను వివరిస్తుంది.
3 ఫలితాలు మరియు విశ్లేషణ
3.1 ప్రీ-కాలిబ్రేషన్ ఎర్రర్ మ్యాపింగ్
లేజర్ కొలత సంభావ్య టేపర్‌కు దోహదపడే గణనీయమైన రేఖాగణిత విచలనాలను వెల్లడించింది:
-
Z-అక్షం: Z=300mm వద్ద +28µm స్థాన లోపం, 600mm ప్రయాణంలో -12 ఆర్క్‌సెక్ పిచ్ లోపం చేరడం.
-
X-అక్షం: 300mm ప్రయాణంలో +8 ఆర్క్‌సెక్ యొక్క యావ్ లోపం.
ఈ విచలనాలు టేబుల్ 1లో చూపిన Ø50x300mm షాఫ్ట్‌పై కొలిచిన గమనించిన ప్రీ-కాలిబ్రేషన్ టేపర్ ఎర్రర్‌లతో సమలేఖనం చేయబడ్డాయి. డామినెంట్ ఎర్రర్ ప్యాటర్న్ టెయిల్‌స్టాక్ చివర వైపు వ్యాసంలో స్థిరమైన పెరుగుదలను సూచించింది.
పట్టిక 1: టేపర్ ఎర్రర్ కొలత ఫలితాలు
| షాఫ్ట్ డైమెన్షన్ | ప్రీ-కాలిబ్రేషన్ టేపర్ (µm/100mm) | పోస్ట్-కాలిబ్రేషన్ టేపర్ (µm/100mm) | తగ్గింపు (%) |
|---|---|---|---|
| Ø20మిమీ x 150మిమీ | +14.3 | +1.1 | 92.3% |
| Ø50మిమీ x 300మిమీ | +16.8 | +1.7 | 89.9% |
| గమనిక: పాజిటివ్ టేపర్ చక్ నుండి వ్యాసం పెరుగుతున్నట్లు సూచిస్తుంది. |
3.2 క్రమాంకనం తర్వాత పనితీరు
ఉత్పన్న పరిహార వెక్టర్‌లను అమలు చేయడం వలన రెండు పరీక్ష షాఫ్ట్‌లకు కొలిచిన టేపర్ లోపం గణనీయంగా తగ్గింది (టేబుల్ 1). Ø50x300mm షాఫ్ట్ +16.8µm/100mm నుండి +1.7µm/100mm వరకు తగ్గింపును ప్రదర్శించింది, ఇది 89.9% మెరుగుదలను సూచిస్తుంది. అదేవిధంగా, Ø20x150mm షాఫ్ట్ +14.3µm/100mm నుండి +1.1µm/100mm (92.3% మెరుగుదల) కు తగ్గింపును చూపించింది. ఫిగర్ 2 క్రమాంకనం ముందు మరియు తరువాత Ø50mm షాఫ్ట్ యొక్క డయామెట్రిక్ ప్రొఫైల్‌లను గ్రాఫికల్‌గా పోల్చి చూస్తుంది, ఇది క్రమబద్ధమైన టేపర్ ట్రెండ్ తొలగింపును స్పష్టంగా ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ స్థాయి మెరుగుదల మాన్యువల్ పరిహార పద్ధతుల కోసం నివేదించబడిన సాధారణ ఫలితాలను మించిపోయింది (ఉదా., జాంగ్ & వాంగ్, 2022 ~70% తగ్గింపును నివేదించింది) మరియు సమగ్ర వాల్యూమెట్రిక్ దోష పరిహారం యొక్క సామర్థ్యాన్ని హైలైట్ చేస్తుంది.
4 చర్చ
4.1 ఫలితాల వివరణ
టేపర్ ఎర్రర్‌లో గణనీయమైన తగ్గింపు పరికల్పనను నేరుగా ధృవీకరిస్తుంది. ప్రాథమిక యంత్రాంగం Z-అక్షం స్థాన లోపం మరియు పిచ్ విచలనం యొక్క దిద్దుబాటు, ఇది క్యారేజ్ Z వెంట కదులుతున్నప్పుడు టూల్ పాత్ స్పిండిల్ అక్షానికి సంబంధించి ఆదర్శ సమాంతర పథం నుండి వేరు చేయడానికి కారణమైంది. పరిహారం ఈ వైవిధ్యాన్ని సమర్థవంతంగా రద్దు చేసింది. అవశేష లోపం (<2µm/100mm) మ్యాచింగ్ సమయంలో స్వల్ప ఉష్ణ ప్రభావాలు, కటింగ్ శక్తుల కింద సాధన విచలనం లేదా కొలత అనిశ్చితి వంటి రేఖాగణిత పరిహారానికి తక్కువ అనుకూలంగా ఉండే మూలాల నుండి ఉద్భవించే అవకాశం ఉంది.
4.2 పరిమితులు
ఈ అధ్యయనం ఉత్పత్తి సన్నాహక చక్రంలో విలక్షణమైన నియంత్రిత, సమీప-ఉష్ణ సమతౌల్య పరిస్థితులలో రేఖాగణిత దోష పరిహారంపై దృష్టి పెట్టింది. పొడిగించిన ఉత్పత్తి పరుగులు లేదా గణనీయమైన పరిసర ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గుల సమయంలో సంభవించే ఉష్ణ ప్రేరిత లోపాలను ఇది స్పష్టంగా మోడల్ చేయలేదు లేదా భర్తీ చేయలేదు. ఇంకా, తీవ్రమైన దుస్తులు లేదా గైడ్‌వేలు/బాల్‌స్క్రూలకు నష్టం వాటిల్లిన యంత్రాలపై ప్రోటోకాల్ యొక్క ప్రభావాన్ని అంచనా వేయలేదు. పరిహారాన్ని రద్దు చేయడంలో చాలా ఎక్కువ కట్టింగ్ శక్తుల ప్రభావం కూడా ప్రస్తుత పరిధికి మించి ఉంది.
4.3 ఆచరణాత్మక చిక్కులు
ఏరోస్పేస్, వైద్య పరికరాలు మరియు అధిక-పనితీరు గల ఆటోమోటివ్ భాగాలలోని అనువర్తనాలకు అవసరమైన అధిక-ఖచ్చితమైన స్థూపాకార మలుపును సాధించడానికి ప్రదర్శించబడిన ప్రోటోకాల్ తయారీదారులకు బలమైన, పునరావృత పద్ధతిని అందిస్తుంది. ఇది టేపర్ నాన్-కన్ఫార్మెన్స్‌లతో సంబంధం ఉన్న స్క్రాప్ రేట్లను తగ్గిస్తుంది మరియు మాన్యువల్ పరిహారం కోసం ఆపరేటర్ నైపుణ్యంపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గిస్తుంది. లేజర్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీ అవసరం పెట్టుబడిని సూచిస్తుంది కానీ మైక్రాన్-స్థాయి టాలరెన్స్‌లను కోరుకునే సౌకర్యాలకు ఇది సమర్థించబడుతుంది.
5 ముగింపు
ఈ అధ్యయనం, వాల్యూమెట్రిక్ రేఖాగణిత దోష మ్యాపింగ్ మరియు తదుపరి CNC కంట్రోలర్ పరిహారం కోసం లేజర్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీని ఉపయోగించి క్రమబద్ధమైన ఖచ్చితత్వ క్రమాంకనం, CNC-టర్న్డ్ షాఫ్ట్‌లలో టేపర్ ఎర్రర్‌లను తొలగించడానికి అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంటుందని నిర్ధారిస్తుంది. ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు 89% కంటే ఎక్కువ తగ్గింపులను ప్రదర్శించాయి, 2µm/100mm కంటే తక్కువ అవశేష టేపర్‌ను సాధించాయి. యంత్ర సాధనం యొక్క అక్షాలలో లీనియర్ పొజిషనింగ్ లోపాలు మరియు కోణీయ విచలనాలు (పిచ్, యా) యొక్క ఖచ్చితమైన పరిహారం ప్రధాన యంత్రాంగం. కీలక ముగింపులు:
-
టేపర్‌కు కారణమయ్యే నిర్దిష్ట విచలనాలను గుర్తించడానికి సమగ్ర రేఖాగణిత దోష మ్యాపింగ్ చాలా కీలకం.
-
CNC కంట్రోలర్‌లోని ఈ విచలనాల ప్రత్యక్ష పరిహారం అత్యంత ప్రభావవంతమైన పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది.
-
ఈ ప్రోటోకాల్ ప్రామాణిక మెట్రాలజీ సాధనాలను ఉపయోగించి డైమెన్షనల్ ఖచ్చితత్వంలో గణనీయమైన మెరుగుదలలను అందిస్తుంది.
పోస్ట్ సమయం: జూలై-19-2025
