Original title:
PREDIKCE PRACOVNÍ PŘESNOSTI CNC OBRÁBĚCÍCH STROJŮ
Translated title:
PREDICTION OPERATIONAL ACCURACY OF THE CNC MACHINING CENTRE
Authors:
Michalíček, Michal ; Blecha, Petr (referee) ; Skýpala, Milan (referee) ; Marek, Jiří (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2013
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
Předmětem zkoumání této dizertační práce je vliv pracovní přesnosti u velkých CNC obráběcích strojů na požadované vlastnosti obrobků. Stav techniky se v současné době neustále vyvíjí a požadavky ze strany zákazníků k výrobcům obráběcích strojů jsou stále náročnější. Je požadována vysoká přesnost, spolehlivost, zkracující se dodací lhůty atd. Výrobce by měl být schopen vyhovět všem požadavkům zákazníka. Přesnost obrobení závisí mimo jiné na přesnosti polohování obráběcího stroje, tudíž na poloze řezného nástroje vůči obrobku. Proto přesnost použitého obráběcího stroje je limitující faktor k dosažení nejvyšší přesnosti a jakosti obrobku. Přejímací zkoušky jsou uskutečněny nejprve u výrobce a pak u zákazníka. Zkouškou se ověřují základní vlastnosti stroje, kde se kontrolují údaje jako, jsou základní stavební rozměry stroje, zdvihy v jednotlivých souřadnicích a velikost posuvů a otáček, a také je provedeno obrobení zákazníkem specifikovaného obrobku s požadovanou přesností. V předložené dizertační práci je představen návrh metodiky výpočtu ke zjištění chyb od obrábění svislých soustruhů pro predikování pracovní přesnosti CNC obráběcích strojů. Cílem práce bylo zjistit vliv pracovní přesnosti CNC obráběcího stroje na budoucí geometrickou přesnost obrobku. Uvažovaná poloha nástroje vůči obrobku bude nést chyby vzniklé kinematickou nepřesností, chybami od geometrie a chybami vzniklými od sil od obrábění. Jako testovaný stroj byl zvolen svislý soustruh SKIQ 30 firmy TOSHULIN, a.s., na kterém byla navržená metodika ověřena. V průběhu řešení výpočtů dizertační práce bylo zjištěno, že sledovaná pracovní nepřesnost stroje je ovlivněna podmínkami pro obrábění, jako jsou řezné podmínky, obráběný materiál, tak i pracovní nastavení os stroje. Např. poloha příčníku, která je dána výškou obrobku, poloha smykadla, která je dána průměrem obrobku, výsunem smykadla dána taktéž výškou obrobku a obráběnou výškou (osazením). Lze tedy konstatovat, že pro predikování pracovní přesnosti obrobků je důležité znát „chování“ stroje v celém rozsahu pracovního prostoru obráběcího stroje. Na základě získaných informací o „chování“ stroje lze zvolit vhodné místo pro ustavení obrobku a tím využít maximální dosažitelné přesnosti z hlediska tuhosti a geometrické přesnosti obráběcího stroje. Vhodné nastavení výchozí pracovní pozice stroje může ovlivnit budoucí geometrickou přesnost obrobku.
The main research topic of this dissertation thesis deals with the influence of the working accuracy related to large CNC machines on the required workpiece properties. The state-of-the art has constantly been developed and the customer’s requirements directed to manufacturers of the machine tools are increasingly demanding. There is required a high accuracy, reliability, shortening delivery times etc. The manufacturer is expected to fulfill all the customer’s requirements. The machining accuracy is dependent, among others, on the positioning accuracy of a machine tool that represents the position of the cutting tool relative to a workpiece. The accuracy of a particular machine tool is therefore a limiting factor concerned with reaching the highest accuracy and quality of a workpiece. Acceptance test procedures are initially realized within a manufacturing shop floor and then within a customer environment. The main subject of the testing procedures is to verify. basic properties of a machine tool such as basic dimensions of a machine, strokes in all respective coordinates, machine travels and spindle speeds. A machining of a workpiece with a desired precision specified by the customer is also performed. In this thesis, a new methodology to calculate and determine errors concerned with machining on vertical lathes is proposed with the aim of predicting the machining accuracy of CNC machine tools. The objective of this work was to determine the influence of machining accuracy of a CNC machine in connection with a subsequent geometrical accuracy of a workpiece. Considered position of a tool relative to a workpiece will be affected by errors concerned with a kinematical inaccuracy, geometrical errors and errors related to machining forces. A vertical lathe SKIQ 30 produced by TOSHULIN, a.s. has been used as a testing machine on which the proposed methodology has been verified. During processing various calculations in this thesis there has been found out that the machining inaccuracy of the machine – main topic of interest – is influenced by the machining conditions such as cutting conditions, material to be machined and even the setting of working positions of the machine. For instance, a position of the cross slide is determined by a workpiece height and a position of the lathe carriage that is determined by a workpiece diameter and a travel of the slide that is also determined by a workpiece height. It can be stated then that to predict the machining accuracy of work pieces, it is important to know the behavior of the machine in its all range of working envelope. Based on the information acquired about the behavior of the machine, it can be determined an appropriate position for a workpiece setting that allows utilizing the maximum reachable accuracy with respect to the stiffness and geometrical accuracy of the machine tool. An appropriate setting of initial working position may influence the subsequent geometrical accuracy of a workpiece.
Keywords:
Operational accuracy; positioning accuracy; prediction; vertical lathe; Pracovní přesnost; predikce; přesnost polohování; svislý soustruh
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/28000
guest ::
