Työstökoneen geometrian kompensointi postprosessorilla

Abstract

Tämän opinnäytetyön tehtävänä on selvittää työstökoneen geometrian korjausta postprosessorilla. Tampereen teknillisen yliopiston George Fischer -merkkistä sorvia käytettiin työssäni testikoneena. Sorvista on rakennettu virtuaalityöstökone ja koneeseen sopiva postprosessori.

Työstökoneen geometriaa joudutaan korjaamaan usein niin sanotun kolarin vuoksi. Kolarit johtuvat usein koneen käyttäjän inhimillisestä erehdyksestä, joka voi olla esimerkiksi ohjelmointivirhe, terän mittauksessa tapahtunut virhe tai kappaleen nollapisteen virheellinen määritys.

Tässä työssä keskitytään korjaamaan työstökoneen Z-akselin ja karan samansuuntaisuusvirhe. Kartiomaisuuden selvittämiseen sorvataan testikappale. Lieriömäisen testikappaleen sorvauksessa terä kulkee Z-akselilla eteenpäin ja X-akseli pysyy paikoillaan. Tällöin karan ja Z-akselin sanansuuntaisuusvirheestä tulee kappaleeseen kartiomaisuutta. Testikappaleesta mitataan kartiomaisuuden suuruus. Vaihtoehtoinen tapa olisi ollut käyttää apuna tuurnaa ja mittakelloa kartiomaisuuden selvittämiseksi.

Postprosessori jakaa Z-akselilla kuljetun matkan paloihin samalla periaatteella kuin differentiaalilaskennassa. Postprosessorissa kerrotaan kuljettu matka ja kartiomaisuuden suuruus millimetreissä. Jokaisessa Z-akselin kompensointipisteessä on oma kompensointiarvo. Tämä arvon suuruuden X-akseli toteuttaa lineaariliikkeenä. Kun kartiomaisuus on testikappaleessa siten, että kappale on suurempi työstökoneen karan puoleisessa päässä, X-akseli pienentää sorvaushalkaisijaa jokaisessa kompensointipisteessä.

Virtuaalityöstökoneen jatkotutkimusaiheeksi ehdotan työstökoneen johteessa olevien kääntymien, kiertymien ja nousemien mallinnusta virtuaalityöstökoneen. Tätä voidaan tarkastella esimerkiksi valmistettavan kappaleen aaltomaisuudesta. Kappaleen aaltomaisuus johtuu koneen johteen kääntymästä, kiertymästä ja nousemasta. Näitä voitaisiin kompensoida postprosessorilla virtuaalityöstökoneen työstöavaruudessa.

The purpose of this thesis was to find out how to repair geometry of a machine tool with a post processor. The George Fischer lathe at the Tampere University of Technology was, used as a test machine in this thesis. A virtual version of the machine tool and a suitable post processor were, built of that lathe.

The geometry of a machine tool must, often be repaired because of collision. Collisions are typically caused by a human mistake by the user of the machine, which is for example, a programming error, operator measurement error on the tool length, or incorrect definition of the zero point location of a given part under work.

This work focuses on correcting the parallelism error between the Z-axis and the spindle on the machine tool. First, we have to do a test part on the lathe and measure both sizes on the cone. When a cylindrical test piece is turning, the blade passes forward on the Z-axis and the X-axis remains in place. In this case, the spindle and Z-axis parallelism error make the test part conical in shape.

The post processor divides the Z-axis distance into parts. The post processor describes the distance and the size of the cone in millimeters. Each Z-axis compensation point has its own compensation value. The X-axis moves this value as a linear motion. When the cone is in the test piece so that the piece is larger on the spindle side on the machine tool, the X-axis decreases the lathing dimension at each compensation point.