En metode for å forbedre posisjonsnøyaktigheten til borede hull basert på resultater fra Coordinate Measuring Machine (CMM) er foreslått og validert. Gjennom dataanalyse og praktisk verifisering er navboreprosessen optimalisert for å øke posisjonsnøyaktigheten. Ved å justere navets orientering under CMM-inspeksjon med orienteringen og sekvensen som brukes i maskineringssenterets boreprogram, analyseres fordelingsmønsteret av hullposisjoner statistisk over flere målinger for å beregne koordinatforskyvningen mellom det faktiske borede senterpunktet og det teoretiske senterpunktet. Eksperimentell validering på tvers av flere batcher viser at denne metoden kan redusere navhullets posisjonsavvik med opptil 31,25 %, og tilbyr en kostnadseffektiv løsning for å forbedre posisjonsnøyaktigheten til eksisterende maskineringssentre uten behov for utstyrsoppgraderinger.
Bilde
01
Introduksjon
Med utviklingen av akselindustrien har noen produsenter stilt stadig strengere krav til navhullets posisjonsnøyaktighet [1]. I faktisk produksjon gjør aldring av utstyr det ofte vanskelig å sikre at alle verktøymaskiner oppfyller spesifikasjonene for posisjonsnøyaktighet som er definert i tekniske tegninger. Å stole på spesifikke-bearbeidingssentre med høy presisjon for produksjon kan kompromittere effektiviteten og øke kostnadene. Omvendt øker kostnadene ved å kjøpe nye verktøymaskiner eller pusse opp eksisterende; Videre, siden de fleste andre produkter ikke krever så høy posisjonsnøyaktighet, kan disse investeringene føre til bortkastede utgifter ved produksjon av andre produktlinjer. For å løse dette, foreslår og validerer denne artikkelen en programkompensasjonsmetode basert på tilbakemeldinger fra målinger. Ved å bruke en CMM for nøyaktig å måle systematiske hullposisjonsavvik-og deretter beregne og bruke omvendt kompensasjon innenfor maskineringssenterets program-er det mulig å forbedre navhullets posisjonsnøyaktighet betydelig og øke produktutbyttegraden, og dermed møte de ulike behovene til ulike kunder.
Bilde
02
Case Study av maskinering
Figur 1 illustrerer C008-navkomponenten produsert av et bestemt firma, som krever en posisjonsnøyaktighet på 0,20 mm. Mens selskapets eksisterende utstyr konsekvent kan oppnå posisjonsnøyaktighet under 0,20 mm-og dermed oppfylle kravene for dette spesifikke produktet- krever andre kunder en posisjonsnøyaktighet på 0,15 mm for lignende produkter. Slike høye-presisjonskrav kan foreløpig bare oppfylles av et begrenset antall nyinnkjøpte maskinverktøy. Imidlertid er produksjonskapasiteten til disse maskinene i hovedsak mettet, noe som gjør det vanskelig å garantere rettidig levering av kundeordrer, mens arbeidskostnadene knyttet til driften også er høyere. For å forbedre selskapets totale produksjonskapasitet og produktkonkurranseevne, er det et presserende behov for å frigjøre presisjonspotensialet til eksisterende utstyr gjennom prosessoptimalisering, og dermed møte strengere kundekrav og samtidig kontrollere maskineringskostnadene.
[Bilde]
Figur 1: C008 hjulnavkomponent
Denne artikkelen presenterer et omfattende prosesseksperiment rettet mot å forbedre posisjonsnøyaktigheten til hjulnavboring. Studien følger fire nøkkeltrinn-bearbeiding, måling, datakorrigering og effektivitetsverifisering-for å nå målet om å møte kundenes behov og samtidig redusere maskineringskostnadene.
[Bilde]
03
Identifisering av faktorer som påvirker maskineringsnøyaktigheten
De primære faktorene som påvirker posisjonsnøyaktigheten til C008-hjulnavet inkluderer verktøy, skjæreverktøy og selve maskineringsutstyret.
1) Verktøy brukes til å justere hjulnavets senter med arbeidsstykkets opprinnelse til bearbeidingssenteret. Det opprinnelige oppsettet brukte en dor; den teoretiske maksimale klaringen mellom doren og hjulnavet var imidlertid 0,05 mm, noe som påvirket posisjonsnøyaktigheten betydelig. For å eliminere denne posisjoneringsfeilen ble en nyskapende pneumatisk chuckfeste designet for å erstatte doren. Den valgte pneumatiske chucken tilbyr en sentreringsnøyaktighet på 0,001 mm, noe som gjør dens innvirkning på posisjonsnøyaktigheten ubetydelig.
2) Ettersom selskapet standardiserer modellene og merkene for skjæreverktøy som brukes over hele linja, og gitt at skjæreverktøy-som er standardiserte komponenter-bidrar minimalt til systematisk avvik, forble verktøymerket uendret gjennom hele eksperimentet for å sikre konsistens i eksperimentelle variabler.
3) Maskineringssentrene varierer etter merke og alder avhengig av når de ble kjøpt. Med verktøy og skjæreverktøy holdt konstant, representerer selve verktøymaskinen den viktigste variabelen som påvirker maskineringsnøyaktigheten-en variabel som ikke kan endres i løpet av maskinens levetid. Etter å ha kontrollert eller eliminert variablene knyttet til verktøy og skjærende verktøy, fokuserer studien på å adressere det systematiske posisjoneringsavviket som er iboende til maskinverktøyet. Gjennomføring av eksperimentet under standard vedlikeholdsforhold muliggjør en mer effektiv validering av den foreslåtte metodens gjennomførbarhet.
[Bilde]
04
Eksperimentell metode
For å sikre konsistensen og sammenlignbarheten til måledata ble C008-hjulnavet holdt i en identisk orientering og utsatt for samme inspeksjonssekvens under både boreprosessen på maskineringssenteret og den påfølgende koordinatmålemaskininspeksjonen (CMM). Personell er pålagt å følge de spesifiserte posisjoneringsvinklene, boresekvensene og inspeksjonsordrene strengt. Dette sikrer at måleresultater kan analyseres nøyaktig og eliminerer målefeil forårsaket av feil posisjoneringsvinkler.
4.1 Testmetode
CMM-inspeksjon (Coordinate Measuring Machine) er tidkrevende-. overdreven prøvetaking skaper flaskehalser i inspeksjonslinjen, og hindrer effektiviteten av rutinemessige produktinspeksjoner [2], mens utilstrekkelig prøvetaking ikke klarer å fange opp stabiliteten og fluktuasjonene i data under maskineringsprosessen. For å balansere inspeksjonseffektivitet med datapålitelighet, brukte testen små -batchbehandlinger med tre deler hver. Denne tilnærmingen ga statistisk signifikante prøvedata samtidig som inspeksjonssyklusen var håndterbar, og derved minimerte innvirkningen på standard produksjonsplaner.
4.2 Minimere variabler
Gjennom hele testen forble verktøyet og maskinverktøyet uendret, og den teoretiske verktøylevetiden ble satt til 150 deler. For å sikre konsistente testforhold og resultatsammenlignbarhet, ble et nytt verktøy installert i starten, og det ble ikke gjort noen verktøyjusteringer under de to første testkjøringene; dette eliminerte effektivt verktøy-relaterte variabler og sikret påliteligheten til datakilden.
4.3 Inspeksjonskrav
C008-hjulnavet er en rotasjonskomponent. Under bearbeiding måtte delens orientering samsvare med testspesifikasjonene. Videre forble bore- og CMM-inspeksjonssekvensene konsistente gjennom hele testen for å sikre datanøyaktighet, og dermed gi et pålitelig grunnlag for påfølgende feilanalyse og programkompensasjonsberegninger.
4.4 Maskineringsprosesskontroll
For å opprettholde streng kontroll over hele testprosessen, trente verkstedledelsen maskinoperatører og kvalitetsinspektører i henhold til testprotokollene, og sikret en fullstendig forståelse av testplanen og arbeidsflyten. Etter dagens første CMM-inspeksjon, fortsatte maskinering og inspeksjon i henhold til de spesifiserte kravene. Dedikert personell overvåket og verifiserte hele prosessen-fra den første delen til den siste-for å garantere ektheten og gyldigheten til dataene. C008-hjulnavkomponenten har totalt 12 hull; resultatene av CMM (Coordinate Measuring Machine) posisjonstoleranseinspeksjon [3] for hull 1 er presentert i tabell 1. Denne tabellen avslører dimensjonsfeil angående det faktiske hullets teoretiske posisjon i form av polar radius og polar vinkel [1]. Basert på disse verdiene, kan maskineringsprogrammet justeres i revers-spesifikt ved å endre polarradius og polarvinkelkoordinater i boreprogrammet og angi programkompensasjonsverdier-for å verifisere muligheten for å forbedre boreposisjoneringsnøyaktigheten gjennom denne metoden.
Tabell 1: CMM-posisjonstoleranseinspeksjonsresultater for hull 1
[Bilde]
[Bilde]
05 Maskineringsforsøk
Siden CMM-inspeksjon er tidkrevende-, vil et for stort antall prøver forårsake flaskehalser på inspeksjonslinjen, mens for få prøver vil mislykkes i å bekrefte maskineringsstabiliteten. derfor ble testen utført ved bruk av batcher på tre deler. Eksperimentet omfattet fire batcher med tre deler hver, hvor den første batchen representerte den første maskineringskjøringen. Etter justering av programmet basert på resultatene fra første batch, ble andre batch inspisert. Hvis inspeksjonsresultatene for den andre batchen viste en betydelig forbedring i posisjonstoleransen, ville den tredje og fjerde batchen bli verifisert etter et verktøyskifte (utført annenhver dag) for å vurdere stabiliteten til posisjonstoleransen etter verktøybyttet.
5.1 Produktvalg
C008-produktet ble valgt, og verktøyfestet ble byttet til et pneumatisk chuckoppsett, noe som forbedret sentreringsnøyaktigheten til 0,001 mm. Produktets posisjonstoleransekrav er 0,20 mm-en standard som kan oppnås med alle selskapets verktøymaskiner. På dette grunnlaget ble muligheten for å stabilisere posisjonstoleransen til mindre enn 0,15 mm ved bruk av programkompensasjon evaluert.
5.2 Første batch-inspeksjon
Etter den vellykkede første inspeksjonen ble operatøren instruert om å maskinere tre deler i henhold til testkravene og sende dem til kvalitetsinspeksjonsavdelingens CMM-rom for testing. Etter fullført inspeksjon videresendte kvalitetspersonell rapportene til testteamet. Resultatene for inspeksjon av posisjonstoleranse for den første batchen av tre deler (nr.. 1#–3#) er vist i figur 2; posisjonstoleransen for hull 7, 8 og 12 på enkelte deler oversteg 0,15 mm, med en maksimal verdi på 0,16 mm. Figur 3 illustrerer posisjonstoleranseavvikene for hullene i den første batch; der det forekom betydelige avvik, var forskyvningsavstanden og retningen til hvert hull i forhold til dets teoretiske posisjon konsistente. Figur
Figur 2: Inspeksjonsresultater for posisjonstoleranse for den første batchen med produkter (nr.. 1#–3#)
Figur
Figur 3: Plott for hullposisjonstoleranseavvik for den første batchen med produkter (nr.. 1#–3#)
5.3 Analyse av måleresultater for posisjonstoleranse
Tabell 2 presenterer den statistiske analysen av inspeksjonsresultatene for hull 7, og sammenligner de faktiske verdiene og gjennomsnittsverdiene oppnådd via CMM (Coordinate Measuring Machine) mot de programmerte verdiene fra maskineringssenteret [4].
Tabell 2: Statistisk analyse av inspeksjonsresultater for hull 7
Figur
5.4 Justering av programmerte verdier
Som vist i tabell 2 er den gjennomsnittlige faktiske feilen i polarradius for hull 7 0,062 mm, og feilen i polarvinkelen er -0,004 grader. Koordinatene for bearbeidingsprogram for hull 7 ble justert til en polarradius på 167.562 mm og en polarvinkel på 215.996 grader. Den samme analysemetoden ble brukt på de resterende hullene for å bestemme feilmønstre og optimalisere maskineringsprogrammet gjennom kompensasjon [5].
5.5 Posisjonstoleransemålingsresultater for andre batch
Etter at det optimaliserte programmet ble justert og omdøpt av testpersonellet, ble det importert inn i maskinsenterets CNC-system, og det nye programmet ble brukt til maskinering. For å forhindre partiskraping på grunn av potensielle programproblemer, ble det opprinnelige programmet tilbakeført til etter at det nye programmet bestod den første inspeksjonen og ytterligere to deler ble maskinert.
Figur 4 viser resultatene for inspeksjon av posisjonstoleranse for den andre batchen av tre produkter (nr.. 4#–6#), og figur 5 viser plottene av avvik for hullposisjonstoleranse. Den maksimale posisjonstoleranseverdien falt betydelig fra de opprinnelige 0,16 mm til 0,11 mm-en reduksjon på 31,25 %. Denne svært betydelige optimaliseringseffekten validerer fullt ut effektiviteten til programkompensasjonsstrategien. Figur
Figur 4: Inspeksjonsresultater for posisjonstoleranse for den andre batchen med produkter (nr.. 4#–6#)
Figur
Figur 5: Plott for avvik av hullposisjonstoleranse for den andre gruppen med produkter (nr.. 4#–6#)
5.6 Posisjonstoleransemålingsresultater for tredje og fjerde batch
For systematisk å verifisere gjennomførbarheten og stabiliteten til denne-programbaserte kompensasjonsmetoden og for å sikre maskineringskvalitet, ble operatører pålagt å endre verktøy i henhold til testprotokollen og utføre maskineringsforsøk for tredje og fjerde batch (nr.. 7#–12#) med spesifiserte intervaller. Resultatene for inspeksjon av posisjonstoleranse er vist i figur 6; den maksimale posisjonstoleransen holdt seg konsekvent under 0,11 mm. Dette viser at metoden opprettholder pålitelige forbedringer i posisjonstoleransenøyaktighet selv etter verktøybytte, og viser god repeterbarhet og praktisk funksjonalitet.
Figur
Figur 6: Inspeksjonsresultater for posisjonstoleranse for tredje og fjerde batch (nr.. 7#–12#)
Figur
06
Konklusjon
Denne artikkelen presenterer en metode for å forbedre boreposisjonstoleransenøyaktigheten til maskineringssentre basert på inspeksjon av koordinatmålemaskin (CMM) og programbasert-kompensasjon. Gjennom systematisk maskinering og måling av faktiske hullkoordinatdata-validert på tvers av flere testbatcher-analyserer metoden systematiske avvik fra teoretiske posisjoner og korrigerer koordinatverdiene til relevante hull i CNC-programmet, og implementerer derved omvendt koordinatkompensasjon. Denne metoden kan redusere maksimalt posisjonstoleranseavvik for navhull med opptil 31,25 % med stabile og pålitelige resultater. Det forbedrer maskineringskvaliteten til eksisterende utstyr betydelig uten å kreve oppgraderinger til maskinverktøy eller skjærende verktøy, og opprettholder dermed produksjonseffektiviteten for standardprodukter samtidig som man unngår de økte kostnadene forbundet med å anskaffe nytt utstyr. Metoden er først og fremst egnet for å optimere posisjonstoleransen til roterende deler, og tilbyr utmerket kostnads-effektivitet og enkel implementering; Imidlertid krever dens anvendelighet på asymmetriske eller strukturelt komplekse deler ytterligere studier. Denne metoden kan brukes for lignende produkter og prosesser, og bidrar til å øke markedskonkurranseevnen til bedriftens produkter.
