Identification of feasible operating limits based on experimental analysis in robotic milling

Abstract

Son yıllarda talaşlı imalat endüstrisinde robotik frezeleme teknolojisinin kullanımına yönelik artan bir talep vardır. Bu durum, robotik frezeleme sistemlerinin programlanan yolu takip edebildiği kesinliği ifade eden yörünge takip hassasiyetine odaklanmaya yol açmıştır. Yörünge takip hassasiyetini etkileyen iki temel faktör, ilerleme hızı tepkisi ve kontur hatalarıdır. İlerleme hızı tepkisi, robotik frezeleme sisteminin işleme süreci boyunca doğru bir şekilde sabit ilerleme hızını koruma yeteneğini gösterir. Kontur hatası kabiliyeti ise, sistemin oluşturulan yolun programlanan konturunu takip etme yeteneğini ifade eder. Bu, işlenen iş parçasının karmaşıklığına bağlı olarak çok eksenli işlemenin gerekli olduğu uygulamalarda özellikle önemlidir. Bu nedenle, 6 eksenli endüstriyel frezeleme robotunun uygulanabilir çalışma sınırlarını belirlemek için deneysel bir analiz gerçekleştirilmiştir.Ek olarak, robotik frezelemede dinamik olarak kararlı bir kesme işlemi elde etmek, robot yapısı dinamiklerinin kolay uyarılır olması sebebiyle zorlayıcıdır. Düşük frekanslı titreşimler, proses kararlılığını büyük ölçüde etkiler. Bu sebeple, kesme parametrelerinin kararlı bir işlem gerçekleştirmek için robot modlarının ve iş mili-tutucu-takım düzeneği gibi diğer bileşenlerin uyarılmadığı bölgelerde seçilmesi gerekir. Öte yandan, kesme işleminde kullanılan kesici takımların seçimi, kesme kararlılığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, sistemin dinamikleri dikkate alınarak, kesme işleminin kalitesini artırmak için bir kesici takım seçimi yaklaşımı önerilmiştir.Özetlemek gerekirse, robotik frezeleme uygulamalarındaki yörünge takip hassasiyeti, sistemin dinamik kararlılığının yanı sıra ilerleme hızı yanıtı ve kontur hata kapasitesinden etkilenir. Bu faktörleri anlayarak ve ele alarak, robotik frezeleme süreçlerinde yüksek düzeyde hassasiyet elde etmek mümkündür.

In recent years, there has been an increasing demand for the utilization of robotic milling technology in the machining industry. This has led to a focus on trajectory following precision, which refers to the accuracy with which a robotic milling system is able to follow the desired path. Two key factors influencing trajectory following precision are feedrate response and contour errors. Feedrate response indicates the ability of the robotic milling system to maintain a constant feedrate, throughout the machining process accurately. Contour error capability, on the other hand, refers to the system's ability to follow the desired contour of the generated path. This is especially important in applications where multi-axis machining is required based on part complexity. Therefore, an experimental analysis is conducted to identify the feasible operating limits of the 6-axis industrial milling robot.Additionally, achieving a dynamically stable cutting operation in robotic milling is not an easy task due to the easy-to-excite dynamics of the robot structure. Low-frequency vibrations drastically affect the process stability, and the cutting parameters need to be selected in the regions where the modes of the robot structure and other components, such as the spindle-holder-tool assembly, are not excited to carry out a stable cutting process. On the other hand, the selection of the cutting tools used in the cutting process has a significant impact on process stability. Therefore, considering the system's dynamics, a cutting tool selection approach is proposed to enhance the quality of the cutting operation.To summarize, trajectory following precision in robotic milling applications is influenced by feedrate response and contour error capability, as well as the dynamic stability of the system. By understanding and addressing these factors, it is possible to achieve high levels of precision in robotic milling processes.