Existuje mnoho příčin nepřesnosti obrobků. Avšak teplotní chyby obráběcích strojů jsou zpravidla tou nejvýznamnější příčinou, která ovlivňuje přesnost obrobků a to i přes prudký vývoj v oblasti obráběcích strojů trvající již několik desetiletí. Navíc teplotní dopad na přesnost strojů (potažmo obrobků) se neustále zvyšuje díky současným trendům v oblasti třískového obrábění (zvyšování úběru třísky, obrábění těžko obrobitelných materiálů, stále častěji používané suché či MQL obrábění, které je ekologicky přívětivé atd.). Softwarové (SW) kompenzace teplotně vyvolaných posunutí v místě nástroje jsou velmi perspektivní metodou pro minimalizaci těchto teplotních chyb díky své nákladové efektivnosti a snadnosti implementace do CNC řídicích systémů. Avšak dosahovaná přesnost a robustnost dostupných modelů SW teplotních kompenzací je velmi sporná a stále zde existují značné rezervy pro zlepšení těchto modelů. Jedním z hlavních důvodů nepřesné predikce teplotně vyvolaných posunutí je, že tyto modely neuvažují při jejich tvorbě všechny zdroje a propady tepla a zanedbávají vliv samotného řezného procesu, jenž je velkým zdrojem nepřesností a má významný dopad na výsledné teplotní chování strojů a nepřesnost obrobků na nich vyrobených.
Tato habilitační práce představuje techniku, jak efektivně přistupovat ke tvorbě SW teplotních kompenzací tak, aby tyto modely nepostrádaly vliv technologického (řezného) procesu a byla zaručena jejich dostatečná přesnost a robustnost při reálném třískovém obrábění. K tomu je nutné jednak vyvinout vhodnou experimentální metodu a následně pak použít robustní matematickou metodu pro tvorbu kompenzačního algoritmu.
Výsledky výzkumu potvrzují, že k tomuto účelu může být použita perspektivní metoda SW teplotních kompenzací, která je založená na dynamickém modelování pomocí přenosových funkcí. Těmito kompenzačními algoritmy lze dosáhnout výrazně lepších přesností strojů pro široká pásma pracovních režimů v porovnání s jinými metodami SW teplotních kompenzací. Nespornou výhodou je navíc to, že lze různé negativní vlivy, ovlivňují výsledné teplotní chyby stroje, superponovat. Lze takto poměrně snadno již existující modely na principu přenosových funkcí rozšířit o vlivy řezného procesu či rozšířit jejich platnost pro celý pracovní prostor stroje.
cze
dc.language.iso
čeština
cze
dc.title
Minimalizace teplotních chyb obráběcích strojů pomocí softwarových kompenzačních algoritmů
cze
dc.title.alternative
Minimization of machine tool’s thermal errors using software compensation algorithms
cze
dc.type
habilitační práce
cze
dc.type
habilitation thesis
dc.description.abstract-translated
There are many causes of workpiece inaccuracy. However, thermal errors are the most dominant causes and have been affecting the accuracy of production machines (workpieces) for a long time despite intensive developments of machine tools in last decades. Moreover, the thermal impact on machining accuracy continuously increases due to actual trends in machining (increase chip removal rates, machining of hardly machinable materials, more frequent dry or MQL machining which is ecologically friendly etc.). Software compensation of thermally induced displacements is perspective method for minimization of machine tools thermal error due to its cost-effectiveness and ease of implementation into machine tool control systems. However, accuracy and robustness of available thermal errors models is questionable and still very limited. It is mainly because thermal errors models neglect influence of different heat sources and heat sinks including cutting processes, which is very important source of inaccuracy. Impact of cutting processes on thermo-mechanical behaviour of machine tools (consequently inaccuracy of workpieces manufactured on machine tools) is significant and cutting process should not be neglected in thermal error model used for software compensation.
The habilitation thesis introduces technique how to effectively deal with thermal error modelling including impact of cutting process (to ensure sufficient accuracy and robustness of the models during real machining). Firstly, it is necessary to develop appropriate experimental method. Subsequently to design and to apply robust mathematic method for software compensation of thermally induced displacements. The results of research confirm that such technique can be perspective method of SW thermal compensation based on dynamic modelling using transfer functions. Compensation algorithms based on transfer functions attain higher accuracy and ensure better robustness in comparison with other method of SW thermal compensation. Moreover, the indisputable advantage is that dynamic modelling using transfer functions enables easy superposition of the causes of machine tools thermal errors such influence of cutting process or possibility to extend model into the whole machine tool workspace.
