تحلیل ماشین کاری سریع گوشه های تیز با به کارگیری حلقه های درونیاب منحنی فیثاغورث-هدوگراف، جواد جهان پور، سال 1387

چکیده:

امروزه ماشین های CNC قابلیت های فراوانی در ماشین کاری انواع شکل های آزاد (Free Form) و گوشه های تیز قطعات خودرو، انواع قالب ها و قطعات صنایع هوافضا دارند. یکی از مهمترین این قابلیت ها توانایی ماشین کاری گوشه های تیز متقارن و نامتقارن با سرعت بالا است. برای بکارگیری این قابلیت، واحد کنترل CNC باید توانایی تولید نقاط موقعیت خواسته شده در راستای مسیر مورد نظر حرکت ابزار، بر اساس نرخ پیشروی مطلوب را داشته باشد. هنگام ماشین کاری سریع گوشه های تیز با به کارگیری کنترلرهای متداول دامنه کم، از طریق سروو کنترلهای P-PI، خطای گوشه بزرگی وجود دارد. در این پایان نامه با پیشنهاد الگوریتم جدیدی، منحنی های فیثاغورث-هدوگراف (P-H) در درونیاب نرم افزاری یک فرز CNC مجازی با ساختمان باز به منظور کاهش دادن خطای گوشه به کار گرفته می شوند. کاربرد این الگوریتم پیشنهادی در ماشین کاری گوشه های تیز متقارن و نا متقارن با دو پیشنهاد زیر انجام می پذیرد. 1- جایگزین کردن گوشه تیز با یک منحنی فیثاغورث-هدوگراف و به کارگیری ترکیب درونیاب سرعت ثابت روی این منحنی 2- جایگزین کردن گوشه تیز با یک منحنی فیثاغورث-هدوگراف و به کارگیری ترکیب درونیاب سرعت ثابت بر روی آن و درونیاب سرعت متغیر-تابعی درجه دو از طول کمان- روی بخش خطی قبل از رسیدن به گوشه تیز در هر دو متد پیشنهادی، می بایست محدودیت های فیزیکی از قبیل ماکزیمم شتاب گیری و کاهش شتاب و همچنین ماکزیمم جرک در امتداد مسیر حرکت در ماشین کاری سریع و بدون توقف گوشه تیز، لحاظ شوند. جهت تعیین بهینه ترین منحنی فیثاغورث-هدوگراف درجه پنج، به منظور دستیابی به کمترین خطای ماشین کاری گوشه تیز در ماشین کاری سریع گوشه، از الگوریتم Pattern Search در نرم افزار MATLAB استفاده شده است. هنگام ماشین کاری سریع گوشه های تیز با به کارگیری کنترلرهای متداول دامنه بالا، از قبیل سروو کنترلهای Sliding Mode، اگر چه خطای ماشین کاری گوشه تیز به مراتب کمتر از مقدار آن در هنگام استفاده از کنترلرهای کم دامنه، از قبیل سروو کنترلهای P-PI است، اما رسیدن به مسیر خطی پس از ماشین کاری گوشه تیز در فاصله زیادی از گوشه صورت می گیرد. با به کارگیری الگوریتم جایگزینی گوشه تیز با منحنی فیثاغورث-هدوگراف و استفاده از درونیاب سرعت ثابت روی این منحنی و تولید دستورات روی مسیر بهبود یافته حرکت ابزار، علاوه بر کاهش خطای ماشین کاری گوشه، مسیر واقعی ابزار پس از ماشین کاری گوشه به سرعت مسیر خطی پس از گوشه می رسد. در پایان با در نظر گرفتن لقی بال-اسکرو سروو موتورهای محرک محورهای میز مربوط و همچنین مدلسازی اصطکاک ریل های میز یک دستگاه CNC دو بعدی، الگوریتم جایگزینی گوشه تیز با یک منحنی فیثاغورث-هدوگراف برای عر دو کنترلر در ماشین کاری گوشه های تیز نامتقارن بکار گرفته می شود و خطای ماشین کاری گوشه بررسی می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهاد شده (استفاده از منحنی PH جهت ماشین کاری گوشه های تیز) با استفاده از کنترلرهای P-PI و Sliding Mode، حتی با در نظر گرفتن اثر لقی سروو موتورهای محرک محورها و همچنین اصطکاک ریل های میز، جهت ماشین کاری گوشه های تیز مناسب می باشد. همچنین روش پیشنهادی در کاهش خطای گوشه در ماشین کاری سریع انواع گوشه های تیز متقارن و نامتقارن، که کاربرد عملی بیشتری دارند، مفید می باشد.

واژه های کلیدی:

ماشین کاری سریع گوشه های تیز متقارن و نامتقارن ، منحنی های فیثاغورث-هدوگراف، خطای گوشه