اندازه گيري و مدلسازي خطاهاي هندسي ميز دوراني در فرز CNC چهار محور

جبران خطا بصورت نرم افزاري در ماشين ابزارهاي CNC يك راه حل موثر و كم هزينه براي افزايش دقت ماشينكاري مي باشد. در مقاله پيش رو، هدف اصلي توسعه يك روش اندازه‌گيري، مدلسازي و جبران خطاهاي هندسي براي ميز دوراني ماشين ابزار CNCچهار محور برپايه روش ماتريس انتقال همگن (HTM) است. پس از طراحي مدل پارامتريك خطا، داده هاي عملي از آزمايشات بدست آمده و براي تخمين پارامترهاي مجهول مدل استفاده مي شوند. بدين ترتيب آزمايشات داده برداري با استفاده از مكانيزم اندازه گيري BallBar با توجه به استاندارد ISO 230-7 در نقاط مختلف فضاي كاري ماشين ابزار چهار محور انجام مي شود. مكانيزم BallBar انحرافات حركتي ابزار در يك مسير دايره اي شعاع ثابت در جهات مختلف اندازه گيري مي كند. جايگذاري داده هاي آزمايش در مدل خطاي پيشنهادي و استفاده از روابط ماتريسي و محاسباتي منجر به تكميل فرآيند مدلسازي خطا مي شود. در نهايت خطاهاي هندسي در زواياي مختلف ميز دوراني از مدل خطا استخراج و در نمودارهاي مشخصي رسم مي شوند. از جمله دستاوردهاي نوآورانه اين پژوهش، ارائه يك مدل خطاي جديد و روش صحت سنجي مدل خطا جهت بررسي ميزان تطابق نتايج خطاهاي اندازه‌گيري عملي و تئوري مي باشد. جبران سازي مسيرحركت ابزار بر پايه روش صحت سنجي انجام گرفته و دقت حركت تا حد زيادي بهبود مي يابد. بعلاوه روش جبران خطاي نصب تجهيزات و نحوه حركت مكانيزم BallBar روي ماشين ابزار چهار محور ارائه شده در اين پژوهش، باعث افزايش صحت و دقت نتايج اندازه‌گيري مي شود.

Error compensation using software methods is an effective and low-cost solution for increasing machining accuracy in CNC machine tools. In research, the main goals are to develop a method for measuring geometric error, modeling and geometric error compensation for the Rotary table of a 4-axis machine tools by implementing Homogeneous Transformation Matrix (HTM) method. After designing parametric-error model, empirical data is experimentally obtained, required for calculating unknown parameters of the model. Then, data measurement tests were carried out by a BallBar Measurement mechanism according to ISO 230-7 standard on the four-axis CNC milling machine. BallBar mechanism can measure the movement deviations of a constant radius circular path for different directions.After substituting experimental data in the proposed error model, by using matrix and computational relations the complete error model of the process is achieved. Finally, geometric errors for different angles of the rotary table are extracted from the error model and presented. Among achievements of this research, the new error model and the method of verification could be mentioned. Based on the validated model, compensations on the tool path can be carried out in order to reach higher accuracy. In addition, the error compensation method used for equipment installation,and the type of movement selected for BallBar mechanism on the 4-axis machine tool, will elevate the precision and accuracy of results. From the innovative outcomes of the present study, optimum error model and its validation to investigate the consistency of the results in both empirical and theoretical approaches is absolutely worth mentioning.