Έλεγχος δύναμης στίλβωσης σε πρωτότυπη ιδιοσυσκευή για κέντρα κατεργασιών CNC

Πιερράτος, Ιωάννης; Pierratos, Ioannis

dc.contributor.author	Πιερράτος, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Pierratos, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2018-10-05T11:36:51Z
dc.date.available	2018-10-05T11:36:51Z
dc.date.issued	2018-10-05
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47720
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15683
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ιδιοσυσκευή	el
dc.subject	Στίλβωση	el
dc.subject	Κέντρα κατεργασιών	el
dc.subject	Έλεγχος δύναμης	el
dc.subject	Αυτόματος έλεγχος	el
dc.subject	Polishing	en
dc.subject	Force control	en
dc.subject	CNC	el
dc.subject	Polishing device	el
dc.subject	Automatic control	el
dc.title	Έλεγχος δύναμης στίλβωσης σε πρωτότυπη ιδιοσυσκευή για κέντρα κατεργασιών CNC	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Εργαλειομηχανές	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-09-05
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μετατροπή και η ανακατασκευή του συστήματος στίλβωσης που έχει κατασκευαστεί στο Εργαστήριο Κατεργασιών των Υλικών της σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, ώστε να γίνει δυνατός ο ενεργητικός έλεγχος της δύναμης στίλβωσης. Αυτό το σύστημα στίλβωσης προσαρμόζεται σε κέντρο κατεργασιών CNC ελέγχει παθητικά τη δύναμη στίλβωσης , μέσω της επιμήκυνσης ελατηρίων και έχει σχεδιαστεί με σκοπό την αυτόματη στίλβωση μεταλλικών επιφανειών, εκμεταλλευόμενο στιλβωτικούς δακτυλίους. Ο παθητικός έλεγχος έχει ικανοποιητικά αποτελέσματα για την στίλβωση επίπεδων μεταλλικών επιφανειών , όπου απαιτείται σταθερή δύναμη στίλβωσης. Για την στίλβωση καλουπιών όμως, τα οποία έχουν μεταβλητή καμπυλότητα , η δύναμη στίλβωσης πρέπει να μεταβάλλεται έτσι ώστε να διατηρείται σταθερή η πίεση επιφανείας κατά την κατεργασία. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η υλοποίηση ενεργητικού συστήματος αυτομάτου ελέγχου της δύναμης στίλβωσης. Αρχικά επιλέχθηκε ένας βηματικός κινητήρας ως επενεργητής του συστήματος. Η μετάδοση της κίνησης από τον κινητήρα έγινε με τραπεζοειδή κοχλία μεταφοράς. Στη συνέχεια, σχεδιάστηκε το νέο σύστημα στίλβωσης, με κάποιες μεταποιήσεις και κάποια νέα εξαρτήματα, ώστε να είναι λειτουργικό. Πραγματοποιήθηκαν επίσης κάποια case studies για τον έλεγχο της αντοχής των εξαρτημάτων που δέχονταν το μέγιστο φορτίο, με τη μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων. Ακολούθησε η κατασκευή του νέου συστήματος στίλβωσης. Έπειτα σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα σύστημα ελέγχου ανοικτού βρόχου της δύναμης στίλβωσης. Χρησιμοποιήθηκε μικροελεγκτής Arduino Uno καθώς και ένας driver βηματικού κινητήρα για τον έλεγχο κίνησης του βηματικού κινητήρα. Η τροχιά του στιλβωτικού δακτυλίου καθορίζεται από το κέντρο κατεργασιών CNC. Για τον συγχρονισμό της κίνησης του κέντρου κατεργασιών και του βηματικού κινητήρα ήταν απαραίτητη η επικοινωνία του μικροελεγκτή Arduino και του ελεγκτή του CNC, η οποία πραγματοποιήθηκε μέσω της θύρας RS-232 του κέντρου κατεργασιών ώστε ανάλογα με τις συντεταγμένες του εργαλείου , το σύστημα στίλβωσης να έχει ως έξοδο την επιθυμητή δύναμη στίλβωσης. Τέλος πραγματοποιήθηκαν ορισμένα πειράματα στίλβωσης επίπεδων μεταλλικών επιφανειών στο κέντρο κατεργασιών Haas TM-1 του Εργαστηρίου Κατεργασιών των Υλικών για να ελεγχθεί η λειτουργικότητα του συστήματος στίλβωσης και η δυνατότητα να μεταβάλλει τη δύναμη στίλβωσης κατά τη διάρκεια της κατεργασίας, σύμφωνα με ένα αυθαίρετο μοτίβο που δίνεται ως είσοδος στο σύστημα μέσω του G-κώδικα.	el
heal.abstract	The subject of this diploma thesis is the conversion and the reconstruction of the polishing system that has been constructed in the Laboratory of Manufacturing Technology, in the Mechanical Engineering School of the National Technical University of Athens, so that an active control of the polishing force will be possible. This polishing system passively controls the polishing force, through spring elongation and is designed for automatic polishing of metal surfaces utilizing a CNC machining centre and polishing rings. Passive control provides satisfactory results, when it comes to polishing flat metal surfaces, where a constant polishing force is required. However, for polishing applications of molds, which have a variable curvature, the polishing force must change, to maintain a constant contact pressure during the machining process. Therefore, the implementation of an active force control system is necessary. Initially, a stepper motor was chosen as the actuator of the system. A lead screw was used for the power transmission from the stepper motor to the load. Afterwards, the new polishing system was designed with some new components and some other changes, in order to be functional. Some case studies were also carried out to test the strength of the components receiving the maximum load, using the Finite Element method. Then, an open loop control system of polishing power was designed and implemented. A microcontroller Arduino Uno as well as a stepper motor driver was used to control the stepper motor. The trajectory of the polishing ring is determined by the CNC machining centre. So, in order to synchronize the motion of the machining centre and the stepper motor, the communication between the Arduino microcontroller and the CNC controller was necessary, so that according to the tool coordinates, the polishing system’s output would be the desired polishing force. This was achieved through a RS-232 port of the machining centre. Finally, some flat surface metal polishing experiments were carried out at the Haas TM-1 machining centre of the Laboratory of Manufacturing Technology, to test the functionality of the polishing system and its ability to alter the polishing force during the machining process, according to an arbitrary pattern given as input to the system, using G-code.	en
heal.advisorName	Βοσνιάκος, Γεώργιος - Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαρκόπουλος, Άγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	95 σ.
heal.fullTextAvailability	true