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Abstract
This report belongs to the research project “Reliable micro-milling of dies and moulds” of Delft University of Technology, NL, which regards the development of a reliable process of micro-milling for the industrial production of dies and moulds for injection moulding. The thesis-work has been made abroad in The Netherlands. Purpose of the work was to develop a performance evaluation method suitable for the micro-milling machine present at the university.
The first step of the work was to draft, over the literature survey, the error budget for the micro-milling machine. Then it has been developed the analysis of three performances: the static stiffness of the machine components, the dynamic accuracy and the geometric accuracy. For each of them an experimental setup has been designed and some tests have been carried out.
As regards the static stiffness analysis, an investigation of the stiffness of each component of the machine has been done, modelling them in a compliance chain.
In the analysis of the dynamic accuracy some tests on the behaviour of the machine under high acceleration magnitude have been done: it has been observed the following error – the difference between the CNC controller command position and the feedback encoder actual position reading – as a function of the acceleration magnitude.
Finally it has been developed a test to evaluate the geometric accuracy of the stages, focusing on the straightness error – perpendicular deviation at the work point relative to a reference straight line - of the axis, in order to make a double check of the results obtained from previous tests.
Some recommendations are given in the end of the report to improve the performances of the micro-machine and to help future work.
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Sommario
Il presente studio fa parte del progetto di ricerca “Reliable micro-milling of dies and moulds” riguardante la realizzazione del processo di microfresatura per la produzione industriale di stampi metallici per lo stampaggio ad iniezione, in corso di implementazione presso la Delft University of Technology, NL. La seguente tesi è stata svolta nei Paesi Bassi nell’ambito del progetto Socrates. Scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di valutare sperimentalmente le prestazioni della macchina di microfresatura, concepita, progettata ed assemblata dalla stessa università nella prima fase del progetto.
La prima fase dello studio è stata stilare, attraverso il supporto della letteratura, una lista di possibili fonti di errore influenti sulle prestazioni richieste alla macchina, per poi procedere con l’analisi di tre di queste: la rigidezza statica, la precisione dinamica e la precisione geometrica. Per valutare ciascuna prestazione sono stati progettati ed implementati opportuni esperimenti.
Per quanto concerne lo studio della rigidezza statica, è stata fatta un’attenta analisi dei principali componenti della macchina, modellandoli attraverso una catena di rigidezza.
Nell’analisi della precisione dinamica sono stati invece eseguiti dei test ad elevati valori di accelerazione degli assi, osservando il comportamento dell’errore di inseguimento – qui inteso come differenza fra la posizione desiderata, comandata dal controllo numerico, e la reale posizione rilevata dall’encoder – in funzione della stessa accelerazione.
Inoltre è stato sviluppato un test per valutare la precisione geometrica degli assi, focalizzando l’attenzione sulla straightness – definita come la deviazione normale ad una retta di riferimento nel punto di lavoro – al fine di eseguire un double check di risultati di test eseguiti da terzi.
Sono state infini formulate alcune raccomandazioni per migliorare le prestazioni della macchina, avendo rilevato il non pieno soddisfacimento dei requisiti richiesti dalla applicazione affidabile di un processo di microfresatura.
