A megmunkálási iparban a megmunkálási pontosság állandó divatszó, amelyet naponta többször megismételnek. Amikor beszélget valakivel az iparágban, szinte mindig szóba kerül a megmunkálási pontosság. Tehát pontosan mi biztosítja a szerszámgépek megmunkálási pontosságát? Ez a videó nagyon világosan elmagyarázza a szerszámgépek elektromos precíziós vezérlését. Vessünk egy pillantást.
Nézze meg a videót Wi-Fi-n
A CNC szerszámgépek megmunkálási pontossága végső soron magának a szerszámgépnek a pontosságától függ. A CNC szerszámgép pontossága magában foglalja a geometriai pontosságot, a pozicionálási pontosságot, az ismételhetőséget és a vágási pontosságot.
A geometriai pontosság, más néven statikus pontosság átfogóan tükrözi a CNC szerszámgép kulcsfontosságú alkatrészeinek geometriai alakhibáit az összeszerelés után.
Pozícionálási pontosság: A szerszámgép egyes mozgó alkatrészeinek mozgásának elérhető pontosságát jelzi a CNC eszköz vezérlése alatt. A mért pozicionálási pontosság értékkel meghatározható a szerszámgép automatizált megmunkálási folyamata során elérhető optimális munkadarab megmunkálási pontosság. Ez az érték egy alkatrész vagy szerszám tényleges helyzete és a standard pozíció (elméleti pozíció, ideális pozíció) közötti különbségre vonatkozik. Minél kisebb a különbség, annál nagyobb a pontosság. Ez az alkatrészmegmunkálási pontosság biztosításának előfeltétele.
Az ismételhetőség a pozicionálási pontosság konzisztenciájára vonatkozik, amelyet ugyanazon programkód CNC szerszámgépen való ismételt futtatásával érnek el. Az alkatrészsor azonos körülmények között történő megmunkálásakor (ugyanazon CNC szerszámgépen, különböző műveleti módszerekkel és ugyanazzal a munkadarab-programmal) kapott egymást követő eredmények konzisztenciáját jelenti.
A vágási pontosság a szerszámgép geometriai és pozicionálási pontosságának átfogó vizsgálata vágási körülmények között.
Mint fentebb látható, a CNC szerszámgépek pontossága két szempontra oszlik: mechanikai és elektromos. A mechanikai szempont magában foglalja az orsó pontosságát, például a kifutást és a gyűjtősínt; vezetőcsavar pontossága; a rögzítés pontossága a megmunkálás során; és a szerszámgép merevsége. Az elektromos szempont elsősorban olyan vezérlési módszereket foglal magában, mint például a félig{2}}zárt és a teljesen zárt hurok, valamint a visszacsatolási és kompenzációs módszerek, valamint az interpolációs pontosság a megmunkálás során. Ezért a szerszámgép pontosságát nem az határozza meg, hogy a szerszámgép teljesen zárt-e.
I. Alapelv Bevezetés
A CNC szerszámgépek kinematikai lánca a CNC egységből → szervokódoló → szervohajtás → motor → vezetőcsavar → mozgó elemből áll. A helyzetérzékelő eszköz telepítési helyétől függően teljesen zárt hurkú, félig{1}}zárt hurkú vagy nyílt hurkú vezérlésként van besorolva.
1. Teljesen zárt-hurkos adagolószervórendszer
Egy pozícióérzékelő eszköz (például lineáris kódoló vagy lineáris indukciós szinkronizáló) van telepítve a szerszámgép mozgó alkatrészére (például egy munkaasztalra), hogy valós idejű visszajelzést adjon a mozgó alkatrész helyzetéről. Ezeket az információkat a CNC rendszer dolgozza fel, és továbbítja a szervomotornak, amely aztán a rendszerparancsok alapján automatikusan kompenzálja a mozgási hibákat. Mivel azonban ezek az alkatrészek, mint például a vezetőcsavar, az anyaszerelvény és a gépasztal a zárt hurkon belül vannak, a rendszer hibakeresése a stabil működés biztosítása érdekében bonyolult. Ezenkívül a mérőeszközök, például a lineáris kódolók és a lineáris indukciós szinkronizálók drágák, bonyolultak a telepítésük, és oszcillációt okozhatnak. Ezért a teljesen zárt{5}}hurkú vezérlést általában nem használják a szerszámgépeken.
2. Félig-zárt-hurkos adagolószervorendszer
A hajtómotor vagy a vezérorsó végére helyzetérzékelő eszköz van felszerelve, amely érzékeli a vezérorsó vagy szervomotor forgásszögét, közvetve méri a szerszámgép mozgó alkatrészének aktuális helyzetét, és visszajelzést ad a vezérlőrendszernek. A mechanikai gyártás fejlődésének, valamint a sebességérzékelő elemek pontosságának és az ólomcsavar emelkedésének javulásának köszönhetően a félig{1}}zárt-hurkú CNC szerszámgépek ma már kiemelkedően nagy előtolási pontosságot tudnak elérni. A legtöbb szerszámgépgyártó széles körben alkalmaz fél{4}}zárt{5}}hurkú CNC rendszereket.
II. Gyakorlati alkalmazások
1. Teljesen zárt-hurkos vezérlőrendszerek
A helyzetérzékelő eszközök (mint például a lineáris kódolók és a lineáris indukciós szinkronizálók) különböző pontossági szintekkel rendelkeznek (±0,01 mm, ±0,005 mm, ±0,003 mm és ±0,02 mm). Ezért a teljesen zárt-hurkú vezérlésben is lesznek hibák, és a pozicionálási pontosságot befolyásolja a pontossági szint.
A helyzetérzékelő készülék hőteljesítménye (termikus deformációja). A mérőeszköz általában nem-fémes anyagokból készül, és hőtágulási együtthatója nincs összhangban a szerszámgép többi alkatrészével. Ez kulcsfontosságú tényező a szerszámgépek működési pontosságában. Ezért szükséges foglalkozni a hőtermeléssel a megmunkálás során, hogy leküzdjük a hőmérsékleti -termikus deformációt. A csúcskategóriás szerszámgépek különféle módszereket alkalmaznak, például üreges csavaros hűtést, vezetősínkenést és a vágófolyadék állandó-hőmérsékletű hűtését, hogy csökkentsék a megmunkálás során fellépő termikus deformációt.
Nagyon fontos a helyzetérzékelő berendezés felszerelése is. Elméletileg minél közelebb van a hajtótengelyhez (csavarszerelvény), annál pontosabb a mérés. A helyszűke miatt csak kétféleképpen lehet mérleget felszerelni: a vezetőcsavar közelébe vagy a vezetősínen kívülre. Az első telepítési módszer javasolt, amikor csak lehetséges, de kényelmetlen az ellenőrzés és a karbantartás. Ezzel szemben, még ha nagy pontosságú-skálát választanak is, előfordulhat, hogy az valójában nem felel meg a CNC szerszámgép pontossági követelményeinek. Még az első esetben is a mérleg viszonylag közel van felszerelve a hajtótengelyhez, de még mindig van egy bizonyos távolság a tengelytől. Ez a távolság a tárgy vezetés közbeni oszcillációjával kombinálva jelentős kihívásokat jelent a skálaérzékelés és -vezérlés terén. Amikor az objektum a mérleg felszerelési helyzete felé lendül, a mérleg tévesen elégtelennek értelmezi a mozgást, és a rendszer gyorsulási jelet generál. A tárgy azonban azonnal átlendül a másik oldalra, és a mérleg tévesen túlzónak értelmezi a mozgást, ami lassító jelet eredményez. Ez az ismétlődő ciklus nem javítja a CNC-gép lineáris tengelyeinek vezérlését, hanem felerősíti az objektum vibrációját, ami ahhoz a szokatlan jelenséghez vezet, hogy a teljesen zárt hurkú rendszer rosszabb, mint a félig{10}}zárt hurok.
A gyártási környezet hatása: A mechanikai feldolgozó üzemek általában zord környezetben működnek, ahol gyakori a por és a vibráció. A mérlegek és a lineáris indukciós szinkronizálók azonban olyan precíziós alkatrészek, amelyek a fényvisszaverődésen alapulnak a relatív helyzet méréséhez. A mérési pontosságot leginkább a por és a vibráció befolyásolja. Ezenkívül a megmunkálás során a forgácsolóolaj és a vízköd meglehetősen erős, jelentősen befolyásolja a skálákat és a lineáris indukciós szinkronizálókat. Ezért elengedhetetlen a teljesen zárt-hurkú vezérlőrendszer. A megfelelő beépítés és tömítés biztosítása mellett a gyártási környezetet is javítani kell. Ellenkező esetben ez a jelenség előfordulhat. Lehet, hogy egy újonnan érkezett szerszámgép kiváló pontosságú, de egy éven belül nem csak leromlik, hanem gyakori riasztásokat is tapasztal.
2. Félig-zárt-hurkú vezérlőrendszer
Mivel a mérőműszer a motorra vagy a vezetőcsavarra van felszerelve, könnyebben tömíthető, így kisebb a környezeti igénye. A félig{1}}zárt hurkú-vezérlőrendszer pontossági hibáját elsősorban a vezetőcsavar holtjátéka határozza meg. A megmunkálási technológia fejlődésével az importált ólomcsavarok gyártási folyamata kifinomultabb lett, és a nagy-precíziós vezérorsópár gyakorlatilag kiküszöböli a holtjátékot. Ezenkívül az összeszerelés során a vezérorsó pár kettős-sorszámláló-forgó golyós csavarpárt használ, amely teljesen kiküszöböli a holtjátékot. Ezenkívül sok szerszámgépgyártó elő-nyújtja a vezetőcsavart az összeszerelés során, hogy kiküszöbölje a hődeformáció hatását a csavarmeghajtás pontosságára. Ezért jelenleg a félig{11}}zárt{12}hurkú vezérlőrendszerek nagyon magas szerszámgépi pontosságot képesek biztosítani.
III. Következtetés
Összefoglalva, látható, hogy elméletileg, ha nem vesszük figyelembe a külső tényezőket, a teljes -zárt-hurkú vezérlés javíthatja az alapvető helymeghatározási pontosságot a félig-zárt-hurkú vezérléshez képest. Ha azonban nem kezelik hatékonyan az olyan tényezőket, mint a szerszámgépek hőtermelése, környezetszennyezés, hőmérséklet-emelkedés, vibráció és telepítés, akkor a teljes -zárt-hurkú szabályozás rosszabb lehet, mint a félig-zárt{8}}hurkú szabályozás. Ez rövid távon hatékony lehet, de idővel a por és a hőmérséklet-ingadozások skálára gyakorolt hatásai komolyan befolyásolják a mérési visszacsatolási adatokat, és hatástalanná teszik azokat. Ezenkívül a mérleg meghibásodása riasztásokat generál, ami miatt a szerszámgép leáll.
Az alacsony- és középkategóriás-szerszámgépeknél a költség- és versenyképességi megfontolások miatt a teljes-zárt-hurkú vezérlőrendszer gyakran leegyszerűsödik, nem megfelelő tömítéssel és hőmérséklet-emelkedés szabályozási intézkedésekkel. Ilyen körülmények között a mérleg egyszerű hozzáadása magas költséggel nem javítja a szerszámgép pontosságát.
