مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تخمین به‌هنگام خمش ابزار میکرو فرزکاری با استفاده از سیگنال های میزهای متحرک با موتورهای خطی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
2 استاد عضو هیات علمی دانشگاه امیر کبیر
3 دانشگده مهندسی مکانیک، دانشگاه مالایا، کوالالامپور، مالزی
4 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه امیرکبیر
چکیده
با وجود ابداع روش‌های متنوع میکروساخت، میکروفرزکاری به علت ویژگی‌هایش در ساخت قطعات سه بعدی، نرخ براده برداری زیاد و دقت بالا مورد توجه ویژه است. با این حال این فرایند با چالش‌هایی روبروست که از مهمترین آنها خمش ابزار است که گاهی تا 90 درصد از خطای محصول نهایی را نیز در بر‌می‌گیرد. در این مقاله، یک روش به هنگام برای تخمین خمش ابزار میکروفرز برای ماشین‌های میکروفرزی که مجهز به موتورهای خطی هستند، ارائه می شود. در این روش از یک فیلتر کالمن برای تخمین غیر‌مستقیم نیروی ماشین‌کاری از پسخوراند موقعیت و جریان ورودی آمپلی‌فایرهای موتورهای خطی میز تغذیه استفاده می شود. با توجه به اینکه خروجی تخمین‌گر نیرو، برایندی از تمامی نیروهای وارده به موتور است، بنابراین باید منابع اغتشاشی اضافی که عمدتا اصطکاک و موج های نیرویی است، حذف شود. در پژوهش پیش رو، از شبکه های عصبی برای حذف این نیروها استفاده شده است. برای این هدف از یک شبکه عصبی پرسپترون با یک لایه پنهان 16 گره ای و دو تاخیر زمانی در ورودی استفاده شد. نتایج آزمون‌های تجربی نشان داد که روش مزبور به طور میانگین تا 75 درصد از خمش ابزار را پیش بینی کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Real-time estimation of micro-milling cutting tool deflections by using signals of stages driven by linear motors

نویسندگان English

Mohammad Sadegh Heydarzadeh 1
Seyed Mehdi Rezaei 2
Noor Azizi Bin Mardi 3
Ali Kamali 4
1 Mechanical department, Amirkabir university of technology, Tehran, Iran
چکیده English

Micro-milling is prominent among other micro-manufacturing processes due to their abilities in manufacturing of 3D features, high material removal rates and high precision. One of the most important challenges of this process is tool deflections which contribute even up to 90% of dimensional errors of the finished product. This paper addresses a novel method to estimate micro-milling tool deflections applicable in micro-milling machines equipped with linear motors. In this method, position feedbacks and inputs to the amplifiers are used to real-time estimation of cutting forces by applying Kalman filter. Outputs of the estimator include a resultant of all disturbing forces in servo control loop of the motors. Therefore, cutting forces need to be compensated for other disturbing forces that are mostly friction and force ripples in linear motors. To compensate them, neural networks were used. A neural network with a hidden layer and 16 nodes inside, and with two time-delayed lined (TDL) could well model friction and force ripples. Results showed that the proposed tool deflection method is able to estimate 22% of micro-milling tool deflections.

کلیدواژه‌ها English

Tool deflection
Micro-milling
Neural Networks
Linear motors
cutting force estimation