တိကျစွာ ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် CNC-လှည့်ထားသော Shafts တွင် Taper အမှားများကို မည်ကဲ့သို့ ဖယ်ရှားနည်း

တိကျစွာ ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် CNC-လှည့်ထားသော Shafts တွင် Taper အမှားများကို မည်ကဲ့သို့ ဖယ်ရှားနည်း

ရေးသားသူ- PFT၊ Shenzhen

Abstract- CNC လှည့်ထားသော ရှပ်များတွင် ပုတ်ပြတ်သားသော အမှားများသည် အတိုင်းအတာ တိကျမှုနှင့် အစိတ်အပိုင်းများ အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်မှု၊ တပ်ဆင်မှုစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ထုတ်ကုန်ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို ထိခိုက်စေပါသည်။ ဤအမှားများကို ဖယ်ရှားရန်အတွက် ဤလေ့လာမှုသည် စနစ်ကျသော တိကျသော ချိန်ညှိမှုပရိုတိုကော၏ ထိရောက်မှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးသည်။ နည်းစနစ်သည် စက်ကိရိယာအလုပ်နေရာအနှံ့ ပုံရိပ်ပြတ်သားမှုမြင့်မားသော volumetric error mapping အတွက် လေဆာ interferometry ကို အသုံးပြုထားပြီး အထူးသဖြင့် သေးသွယ်စေရန် အထောက်အကူဖြစ်စေသော ဂျီဩမေတြီသွေဖည်မှုများကို ပစ်မှတ်ထားခြင်းဖြစ်သည်။ အမှားမြေပုံမှ ဆင်းသက်လာသော လျော်ကြေး vector များကို CNC controller အတွင်းတွင် အသုံးပြုပါသည်။ 20mm နှင့် 50mm ရှိသော အမည်ခံအချင်းများရှိသော shafts များပေါ်တွင် စမ်းသပ်စစ်ဆေးခြင်း သည် 15µm/100mm ကျော်လွန်သော ကနဦးတန်ဖိုးများမှ 2µm/100mm ထက်နည်းသော ချိန်ညှိပြီးနောက် ချိန်ညှိပြီးနောက် ချိန်ညှိအမှားအယွင်းများ လျော့နည်းသွားသည်ကို သရုပ်ပြခဲ့သည်။ အထူးသဖြင့် ပစ်မှတ်ထားသော ဂျီဩမေတြီ အမှားအယွင်း လျော်ကြေးငွေ၊ အထူးသဖြင့် မျဉ်းဖြောင့်နေရာချထားမှု အမှားအယွင်းများနှင့် လမ်းပြလမ်းပြများ၏ ထောင့်ချိုးသွေဖည်မှုများကို ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းခြင်းသည် ပိုမိုသေးငယ်သော ဖယ်ရှားပစ်ရန် အဓိက ယန္တရားဖြစ်ကြောင်း အတည်ပြုပါသည်။ ပရိုတိုကောသည် စံချိန်စံညွှန်းတိုင်းတာရေးကိရိယာများ လိုအပ်သောကြောင့် တိကျသောရိုးတံထုတ်လုပ်မှုတွင် မိုက်ခရိုအဆင့် တိကျမှုရရှိရန်အတွက် လက်တွေ့ကျပြီး ဒေတာမောင်းနှင်သည့် ချဉ်းကပ်မှုကို ပေးပါသည်။ အနာဂတ်လုပ်ငန်းသည် လျော်ကြေးငွေ၏ ရေရှည်တည်ငြိမ်မှုနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း စောင့်ကြည့်လေ့လာခြင်းနှင့်အတူ ပေါင်းစပ်မှုကို ရှာဖွေသင့်သည်။

1 နိဒါန်း

CNC-လှည့်သော ဆလင်ဒါအစိတ်အပိုင်းများတွင် လှည့်ပတ်သည့် ဝင်ရိုးတစ်လျှောက် မရည်ရွယ်ဘဲ ဒိုင်မက်ထရစ်ကွဲလွဲမှုဟု အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုထားသည့် ချွန်ထက်သောသွေဖည်မှုသည် တိကျသောထုတ်လုပ်မှုတွင် စိန်ခေါ်မှုတစ်ခုအဖြစ် ကျန်ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။ ထိုကဲ့သို့သော အမှားများသည် ဝက်ဝံအံဝင်ခွင်ကျ၊ တံဆိပ်ခတ်ခိုင်မာမှုနှင့် တပ်ဆင်မှုဆိုင်ရာ ကိန်းဂဏန်းများကဲ့သို့ အရေးကြီးသော လုပ်ဆောင်မှုဆိုင်ရာ ကဏ္ဍများကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်မှုရှိပြီး အချိန်မတန်မီ ကျရှုံးခြင်း သို့မဟုတ် စွမ်းဆောင်ရည် ကျဆင်းခြင်းသို့ ဦးတည်စေသည် (Smith & Jones, 2023)။ ကိရိယာတန်ဆာပလာ၊ အပူပျံ့ပျံ့လွင့်မှုနှင့် လုပ်ငန်းခွင်ကွဲလွဲမှုစသည့်အချက်များသည် အမှားအယွင်းများကိုဖြစ်စေနိုင်သော်လည်း CNC စက်တွင်းရှိ လျော်ကြေးမရသော ဂျီဩမေတြီမမှန်ကန်မှုများ—အထူးသဖြင့် မျဉ်းဖြောင့်အနေအထားနှင့် ပုဆိန်များကို ထောင့်စွန်းချိန်ညှိခြင်းများတွင် သွေဖည်မှု—စနစ်တကျ သွယ်သွယ်ခြင်းအတွက် အဓိကအကြောင်းတရားများအဖြစ် သတ်မှတ်ထားသည် (Chen et al.; 2020)။ သမားရိုးကျ အစမ်းသုံးအမှား လျော်ကြေးပေးသည့်နည်းလမ်းများသည် မကြာခဏ အချိန်ကုန်ပြီး အလုပ်ပမာဏတစ်ခုလုံးတွင် ခိုင်မာသော အမှားပြင်ဆင်မှုအတွက် လိုအပ်သော ပြည့်စုံသောဒေတာများ ချို့တဲ့ပါသည်။ ဤလေ့လာမှုသည် CNC-လှည့်ရိုးတံများတွင် သေးငယ်သောဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက် တိုက်ရိုက်တာဝန်ရှိသော ဂျီဩမေတြီအမှားများကို အရေအတွက်နှင့် လျော်ကြေးပေးရန်အတွက် လေဆာဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုကို အသုံးပြု၍ ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ထားသော တိကျသောစံကိုက်ညှိနည်းစနစ်ကို တင်ပြပြီး အတည်ပြုပေးပါသည်။

2 သုတေသနနည်းလမ်းများ

2.1 Calibration Protocol ဒီဇိုင်း

ပင်မဒီဇိုင်းတွင် ဆက်တိုက်၊ ထုထည်ကြီးမားသောအမှားအယွင်းမြေပုံဆွဲခြင်းနှင့် လျော်ကြေးပေးသည့်ချဉ်းကပ်မှုတို့ ပါဝင်ပါသည်။ CNC Lathe ၏ linear axes (X နှင့် Z) ၏ ဂျီဩမေတြီအမှားများကို တိကျစွာတိုင်းတာပြီး လျော်ကြေးပေးသော ဂျီဩမေတြီအမှားများကို တိုင်းတာနိုင်သော အခြေခံယူဆချက်သည် ထုတ်လုပ်ထားသော shafts များတွင် တိုင်းတာနိုင်သော taper များကို ဖယ်ရှားခြင်းနှင့် တိုက်ရိုက်ဆက်စပ်နေပါသည်။

2.2 ဒေတာရယူမှုနှင့် စမ်းသပ်သတ်မှတ်မှု

• စက်ကိရိယာ- 3-ဝင်ရိုး CNC အလှည့်အပြောင်းစင်တာ (လုပ်- Okuma GENOS L3000e၊ Controller: OSP-P300) စမ်းသပ်ပလပ်ဖောင်းအဖြစ် ဆောင်ရွက်ခဲ့သည်။

• တိုင်းတာခြင်းကိရိယာ- လေဆာ interferometer (XD linear optics ပါသော Renishaw XL-80 လေဆာခေါင်းနှင့် RX10 rotary axis calibrator) သည် NIST စံနှုန်းများအတိုင်း ခြေရာခံနိုင်သော တိုင်းတာမှုဒေတာကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ ISO 230-2:2014 လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများအတိုင်း X နှင့် Z axes နှစ်ခုလုံးအတွက် linear positional တိကျမှု၊ ဖြောင့်မှု၊ (လေယာဉ်နှစ်စင်း)၊ pitch နှင့် yaw အမှားအယွင်းများကို ISO 230-2:2014 လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများအတိုင်း 100mm ကြားကာလတွင် တိုင်းတာထားပါသည်။

• လုပ်ငန်းခွင်နှင့် စက်ပြုပြင်ခြင်း- စမ်းသပ်မှု ရှပ်များ (ပစ္စည်း- AISI 1045 သံမဏိ၊ အတိုင်းအတာ- Ø20x150mm၊ Ø50x300mm) အား တသမတ်တည်း အခြေအနေအောက်တွင် စက်ဖြင့် ပြုပြင်ထားသည် (ဖြတ်တောက်မှု အမြန်နှုန်း- 200 m/min၊ ကျွေးမွေးမှု- 0.15 mm/rev၊ ဖြတ်တောက်မှု အတိမ်အနက်- 0.5mm carbD MG-DcoN ကိရိယာ 150608) စံမကိုက်မီနှင့် ချိန်ညှိပြီးနောက် Coolant ပေးတာ၊

• Taper Measurement- စက်လွန်ခြင်း ရှပ်အချင်းများကို တိကျမှုမြင့်မားသော သြဒီနိတ်တိုင်းခြင်းစက် (CMM၊ Zeiss CONTURA G2၊ အများဆုံးခွင့်ပြုထားသော အမှား- (1.8 + L/350) µm) ဖြင့် အရှည်တစ်လျှောက် 10mm ကြားကာလတွင် တိုင်းတာခဲ့သည်။ အချင်းနှင့် အနေအထား၏ မျဉ်းကြောင်းဆုတ်ယုတ်မှု၏ လျှောစောက်ကဲ့သို့ ကောက်ရိုးအမှားကို တွက်ချက်ထားသည်။

2.3 အမှားအယွင်း လျော်ကြေးငွေ အကောင်အထည်ဖော်ခြင်း။

Renishaw ၏ COMP ဆော့ဖ်ဝဲလ်ကို အသုံးပြု၍ ဝင်ရိုးအလိုက် လျော်ကြေးပေးဇယားများကို ထုတ်လုပ်ရန် လေဆာတိုင်းတာမှုမှ ထုထည်အမှားအယွင်းဒေတာကို လုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။ linear displacement အတွက် အနေအထားမူတည်သည့် တည့်မတ်မှုတန်ဖိုးများ ပါဝင်သော ဤဇယားများကို CNC controller (OSP-P300) အတွင်း စက်ကိရိယာ၏ ဂျီဩမေတြီ အမှားအယွင်း လျော်ကြေးပေးသည့် ဘောင်များသို့ တိုက်ရိုက် အပ်လုဒ်လုပ်ထားပါသည်။ ပုံ 1 သည် တိုင်းတာထားသော အဓိက ဂျီဩမေတြီ အမှားအယွင်း အစိတ်အပိုင်းများကို ဖော်ပြသည်။

3 ရလဒ်များနှင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း။

3.1 Pre-Calibration Error Mapping

လေဆာ တိုင်းတာခြင်း သည် ဖြစ်နိုင်ချေ သွယ်လျခြင်းကို အထောက်အကူ ဖြစ်စေသော သိသာထင်ရှားသော ဂျီဩမေတြီ သွေဖည်မှုများကို ဖော်ပြသည်-

• Z-axis- Z=300mm တွင် +28µm ၏ Positional error ၊ pitch error -12 arcsec သည် 600mm ခရီးသွားလာခြင်း

• X-axis- 300mm ခရီးသွားလာမှုထက် +8 arcsec ၏ Yaw အမှား။
  ဤသွေဖည်မှုများသည် ဇယား 1 တွင်ပြသထားသည့် Ø50x300mm shaft တွင်တွေ့ရှိရသော ကြိုတင်ချိန်ညှိခြင်းအတက်အကျအမှားများနှင့် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်စေသည်။ ထင်ရှားသောအမှားပုံစံသည် tailstock အဆုံးအထိ အချင်းတိုးလာမှုကို ညွှန်ပြသည်။

ဇယား 1- Taper Error တိုင်းတာမှုရလဒ်များ

3.2 Post-Calibration စွမ်းဆောင်ရည်

ရရှိလာသော လျော်ကြေးပေးသည့် vector များကို အကောင်အထည်ဖော်ခြင်းသည် test shafts နှစ်ခုလုံးအတွက် တိုင်းတာသော taper error ကို သိသိသာသာ လျော့ကျစေသည် (ဇယား 1)။ Ø50x300mm shaft သည် +16.8µm/100mm မှ +1.7µm/100mm သို့ လျှော့ချပေးထားပြီး 89.9% တိုးတက်မှုကို ကိုယ်စားပြုသည်။ အလားတူ၊ Ø20x150mm shaft သည် +14.3µm/100mm မှ +1.1µm/100mm (92.3% တိုးတက်မှု) ကိုပြသခဲ့သည်။ ပုံ 2 သည် တိုင်းတာခြင်းမပြုမီနှင့် ချိန်ညှိပြီးနောက် Ø50mm shaft ၏ diametric ပရိုဖိုင်များကို ဂရပ်ဖစ်ဖြင့် နှိုင်းယှဉ်ပြီး စနစ်ကျသော သွယ်သွယ်လမ်းကြောင်းကို ရှင်းလင်းစွာ ဖယ်ရှားခြင်းအား သရုပ်ပြပါသည်။ ဤတိုးတက်မှုအဆင့်သည် လက်စွဲလျော်ကြေးနည်းလမ်းများအတွက် ဖော်ပြထားသော ပုံမှန်ရလဒ်များထက် ကျော်လွန်နေပါသည် (ဥပမာ၊ Zhang & Wang၊ 2022 မှ ~ 70% လျှော့ချမှုကို အစီရင်ခံသည်) နှင့် ပြည့်စုံသော volumetric error လျော်ကြေးပေးခြင်း၏ ထိရောက်မှုကို မီးမောင်းထိုးပြပါသည်။

4 ဆွေးနွေးခြင်း။

4.1 ရလဒ်များ၏ စကားပြန်

သေးငယ်သော အမှားအယွင်း သိသိသာသာ လျှော့ချခြင်းသည် အယူအဆကို တိုက်ရိုက် သက်သေပြသည်။ မူလယန္တရားမှာ Z-axis အနေအထားဆိုင်ရာ အမှားအယွင်းနှင့် pitch deviation တို့ကို ပြုပြင်ခြင်းဖြစ်ပြီး၊ တွန်းလှည်းသည် Z တစ်လျှောက် ရွေ့လျားသွားသောကြောင့် စံပြအပြိုင်လမ်းကြောင်းနှင့် ဆက်စပ်နေသော spindle ဝင်ရိုးနှင့် သက်ဆိုင်သော စံပြအပြိုင်လမ်းကြောင်းမှ ကွဲပြားသွားစေသည်။ ကျန်ရှိသောအမှား (<2µm/100mm) သည် စက်လည်ပတ်နေစဉ်အတွင်း မိနစ်အပူသက်ရောက်မှုများ၊ ဖြတ်တောက်မှုအောက်ရှိ ကိရိယာဘက်သို့ပြောင်းသွားခြင်း သို့မဟုတ် တိုင်းတာမှုမသေချာမရေရာမှုများကဲ့သို့သော ဂျီဩမေတြီလျော်ကြေးအတွက် လိုက်လျောညီထွေမဖြစ်နိုင်သော အရင်းအမြစ်များမှဖြစ်နိုင်ဖွယ်ရှိသည်။

4.2 ကန့်သတ်ချက်များ

ဤလေ့လာမှုသည် ထုတ်လုပ်မှုပူနွေးမှုစက်ဝန်း၏ ပုံမှန်ထိန်းချုပ်ထားသော၊ နီး-နီး-အပူမျှခြေအခြေအနေများအောက်တွင် ဂျီဩမေတြီအမှားလျော်ကြေးငွေအပေါ် အာရုံစိုက်ထားသည်။ တိုးချဲ့ထုတ်လုပ်ခြင်းလုပ်ဆောင်နေစဉ် သို့မဟုတ် သိသာထင်ရှားသော ပတ်ဝန်းကျင်အပူချိန်အတက်အကျများ ဖြစ်ပေါ်နေချိန်တွင် အပူရှိစေသော အမှားအယွင်းများကို တိကျစွာ စံနမူနာပြခြင်း သို့မဟုတ် လျော်ကြေးပေးခြင်း မပြုပါ။ ထို့အပြင်၊ လမ်းပြများ/ဘောစရစ်များကို ပြင်းထန်စွာ ဝတ်ဆင်ခြင်း သို့မဟုတ် ပျက်စီးမှုရှိသော စက်များတွင် ပရိုတိုကော၏ ထိရောက်မှုကို အကဲဖြတ်ခြင်းမပြုပါ။ ပျက်ပြယ်စေသော လျော်ကြေးအပေါ် အလွန်မြင့်မားသော ဖြတ်တောက်မှုများ၏ သက်ရောက်မှုသည် လက်ရှိ အတိုင်းအတာထက် ကျော်လွန်နေပါသည်။

4.3 လက်တွေ့ကျသောသက်ရောက်မှုများ

သရုပ်ပြပရိုတိုကောသည် အာကာသယာဉ်၊ ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် မော်တော်ယာဥ်အစိတ်အပိုင်းများတွင် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော တိကျမြင့်မားသော ဆလင်ဒါအလှည့်အပြောင်းကို ရရှိရန်အတွက် ခိုင်မာပြီး ထပ်တလဲလဲနိုင်သော နည်းလမ်းကို ထုတ်လုပ်သူများအား ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ ၎င်းသည် သေးငယ်သော မလိုက်လျောညီထွေမှုများနှင့် ဆက်စပ်နေသော အပိုင်းအစများကို လျှော့ချပေးပြီး manual လျော်ကြေးအတွက် အော်ပရေတာကျွမ်းကျင်မှုအပေါ် မှီခိုအားထားမှုကို လျှော့ချပေးသည်။ လေဆာ interferometry အတွက် လိုအပ်ချက်သည် ရင်းနှီးမြှုပ်နှံမှုကို ကိုယ်စားပြုသော်လည်း micron အဆင့်သည်းခံမှု တောင်းဆိုသည့် စက်ရုံများအတွက် တရားမျှတပါသည်။

5 နိဂုံး

ဤလေ့လာမှုသည် ထုထည်ဂျီဩမေတြီအမှားမြေပုံနှင့် နောက်ဆက်တွဲ CNC controller လျော်ကြေးအတွက် လေဆာ interferometry ကိုအသုံးပြု၍ စနစ်ကျသော တိကျစွာ ချိန်ညှိခြင်းအား တည်ထောင်ထားပြီး CNC လှည့်ထားသော ရိုးတံများတွင် သေးငယ်သောအမှားများကို ဖယ်ရှားရန်အတွက် အလွန်ထိရောက်မှုရှိပါသည်။ စမ်းသပ်မှုရလဒ်များသည် 2µm/100mm အောက်တွင် ကျန်ရှိသော taper ကို 89% ထက်ကျော်လွန်၍ လျှော့ချမှုကို သရုပ်ပြခဲ့သည်။ ပင်မယန္တရားသည် စက်ကိရိယာ၏ axes ရှိ မျဉ်းဖြောင့်နေရာချထားမှုအမှားများနှင့် angular သွေဖည်မှုများ (pitch, yaw) ၏ တိကျသောလျော်ကြေးငွေဖြစ်သည်။ အဓိကကောက်ချက်မှာ-

1. ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် ဂျီဩမေတြီ အမှားအယွင်း မြေပုံဆွဲခြင်းသည် ပါးလွှာခြင်း ဖြစ်စေသော တိကျသော သွေဖည်မှုများကို ဖော်ထုတ်ရာတွင် အရေးကြီးပါသည်။

2. CNC controller အတွင်းရှိ ဤသွေဖည်မှုများ၏ တိုက်ရိုက်လျော်ကြေးငွေသည် အလွန်ထိရောက်သော ဖြေရှင်းချက်ကို ပေးပါသည်။

3. ပရိုတိုကောသည် စံတိုင်းတာရေးကိရိယာများကို အသုံးပြု၍ အတိုင်းအတာတိကျမှုတွင် သိသာထင်ရှားသောတိုးတက်မှုများကို ပေးဆောင်သည်။