Simulace celkové přesnosti geometrie stroje na základě dílčích chyb

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21220%2F25%3A00388358" target="_blank" >RIV/68407700:21220/25:00388358 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="https://www.rcmt.cvut.cz/cs/success-stories" target="_blank" >https://www.rcmt.cvut.cz/cs/success-stories</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Simulace celkové přesnosti geometrie stroje na základě dílčích chyb

Popis výsledku v původním jazyce

Prezentace se zabývá simulací celkové geometrické a volumetrické přesnosti obráběcího stroje na základě dílčích geometrických chyb nosné struktury a klíčových mechanických komponent. Je představena metodika matematického modelování, která umožňuje kvantitativně vyhodnocovat vliv chyb přímosti, rovnoběžnosti a kolmosti lineárních os, chyb polohy a orientace vozíků lineárního vedení, nepřesností ustavení kuličkových šroubů a vlivu vlastní tíhy nosné struktury na výslednou vzájemnou polohu nástroje a obrobku v celém pracovním prostoru stroje. Výpočty jsou realizovány pomocí rychlého redukovaného MKP modelu tříosého obráběcího stroje s C-rámem, který umožňuje efektivní analýzu volumetrických chyb při zachování vysoké přesnosti výsledků. Prezentace demonstruje možnosti modelu na sérii případových studií zahrnujících analýzu vlivu gravitace, hodnocení účinnosti hardwarových kompenzací, posouzení citlivosti stroje na chyby ustavení kuličkových šroubů a detailní rozbor vlivu chyb kolmosti jednotlivých os. Součástí je rovněž statistické vyhodnocení vlivu chyb přímosti kolejnic lineárního vedení, kde jsou chyby generovány náhodně na základě beta pravděpodobnostního rozložení. Výsledky jsou hodnoceny pomocí maximálních hodnot, průměru a 90. percentilu volumetrických chyb v definovaných pracovních zónách. Prezentace ukazuje, že navržený model je vhodným nástrojem pro predikci volumetrické přesnosti obráběcích strojů a může sloužit jako podpora při návrhu tolerancí, optimalizaci konstrukce a rozhodování v raných fázích vývoje strojů.

Název v anglickém jazyce

Simulation of the Overall Geometric Accuracy of a Machine Tool Based on Individual Error Sources

Popis výsledku anglicky

The presentation focuses on the simulation of the overall geometric and volumetric accuracy of a machine tool based on partial geometric errors of the mechanical structure and key mechanical components. It introduces a mathematical modelling approach that enables a quantitative evaluation of the influence of straightness, parallelism and squareness errors of linear axes, positioning and orientation errors of linear guide carriages, misalignment of ball screw assemblies, and the effect of gravity-induced deformations on the resulting relative position between the tool and the workpiece throughout the entire working volume of the machine. The analyses are performed using a fast reduced finite element (FEM) model of a three-axis C-frame machining centre, which allows efficient evaluation of volumetric errors while maintaining high accuracy of the results. The presentation demonstrates the capabilities of the model through a series of case studies, including the assessment of gravity effects, verification of hardware compensation strategies, sensitivity analysis of ball screw misalignment, and a detailed investigation of the influence of axis squareness errors. A significant part is devoted to the statistical evaluation of the impact of linear guide rail straightness errors, where error profiles are generated randomly using a beta probability distribution reflecting realistic manufacturing conditions. The results are assessed using maximum values, mean values, and the 90th percentile of volumetric errors within defined working zones. The presented approach proves to be an effective tool for predicting the volumetric accuracy of machine tools and provides valuable support for tolerance allocation, structural optimisation, and decision-making in the early stages of machine tool design.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

20302 - Applied mechanics

Projekt

<a href="/cs/project/TN02000018" target="_blank" >TN02000018: Národní Centrum Kompetence STROJÍRENSTVÍ</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů