Στη βιομηχανία μηχανουργικής κατεργασίας, η ακρίβεια κατεργασίας είναι μια σταθερή λέξη που επαναλαμβάνεται πολλές φορές την ημέρα. Κάθε φορά που συνομιλείτε με κάποιον στον κλάδο, σχεδόν πάντα αναφέρεται η ακρίβεια μηχανικής επεξεργασίας. Λοιπόν, τι ακριβώς διασφαλίζει την ακρίβεια κατεργασίας των εργαλειομηχανών; Αυτό το βίντεο εξηγεί πολύ καθαρά τον ηλεκτρικό έλεγχο ακριβείας των εργαλειομηχανών. Ας ρίξουμε μια ματιά.
Παρακολουθήστε το βίντεο στο Wi-Fi
Η ακρίβεια κατεργασίας των εργαλειομηχανών CNC εξαρτάται τελικά από την ακρίβεια της ίδιας της εργαλειομηχανής. Η ακρίβεια εργαλειομηχανών CNC περιλαμβάνει γεωμετρική ακρίβεια, ακρίβεια τοποθέτησης, επαναληψιμότητα και ακρίβεια κοπής.
Η γεωμετρική ακρίβεια, γνωστή και ως στατική ακρίβεια, αντικατοπτρίζει πλήρως τα σφάλματα γεωμετρικού σχήματος των βασικών εξαρτημάτων μιας εργαλειομηχανής CNC μετά τη συναρμολόγηση.
Ακρίβεια τοποθέτησης: Αυτό υποδεικνύει την επιτεύξιμη ακρίβεια της κίνησης κάθε κινούμενου τμήματος της εργαλειομηχανής υπό τον έλεγχο της συσκευής CNC. Η μετρούμενη τιμή ακρίβειας τοποθέτησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της βέλτιστης ακρίβειας κατεργασίας του τεμαχίου εργασίας που μπορεί να επιτευχθεί κατά τη διάρκεια της αυτοματοποιημένης διαδικασίας κατεργασίας της εργαλειομηχανής. Αυτή η τιμή αναφέρεται στη διαφορά μεταξύ της πραγματικής θέσης ενός εξαρτήματος ή εργαλείου και της τυπικής θέσης (θεωρητική θέση, ιδανική θέση). Όσο μικρότερη είναι η διαφορά, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια. Είναι η προϋπόθεση για τη διασφάλιση της ακρίβειας της κατεργασίας εξαρτημάτων.
Η επαναληψιμότητα αναφέρεται στη συνέπεια της ακρίβειας τοποθέτησης που επιτυγχάνεται με την επανειλημμένη εκτέλεση του ίδιου κωδικού προγράμματος σε μια εργαλειομηχανή CNC. Αναφέρεται στη συνοχή των διαδοχικών αποτελεσμάτων που λαμβάνονται κατά την κατεργασία μιας παρτίδας εξαρτημάτων υπό ίδιες συνθήκες (στην ίδια εργαλειομηχανή CNC, με διαφορετικές μεθόδους λειτουργίας και το ίδιο πρόγραμμα ανταλλακτικών).
Η ακρίβεια κοπής είναι μια ολοκληρωμένη εξέταση της γεωμετρικής ακρίβειας και της ακρίβειας τοποθέτησης της εργαλειομηχανής σε συνθήκες κοπής.
Όπως φαίνεται παραπάνω, η ακρίβεια των εργαλειομηχανών CNC χωρίζεται σε δύο πτυχές: τη μηχανική και την ηλεκτρική. Η μηχανική πτυχή περιλαμβάνει την ακρίβεια του άξονα, όπως η εκκένωση και η ράβδος διαύλου. Ακρίβεια βίδας? ακρίβεια στερέωσης κατά τη μηχανική κατεργασία. και ακαμψία εργαλειομηχανών. Η ηλεκτρική πτυχή περιλαμβάνει κυρίως μεθόδους ελέγχου, όπως ημι-κλειστό και πλήρως κλειστό βρόχο, καθώς και μεθόδους ανάδρασης και αντιστάθμισης και ακρίβεια παρεμβολής κατά τη μηχανική κατεργασία. Επομένως, η ακρίβεια εργαλειομηχανής δεν καθορίζεται από το αν η εργαλειομηχανή είναι πλήρως κλειστή.
I. Αρχή Εισαγωγή
Η κινηματική αλυσίδα μιας εργαλειομηχανής CNC αποτελείται από τη μονάδα CNC → κωδικοποιητή σερβομηχανισμού → σερβοκινητήρα → κινητήρα → βίδα οδηγού → κινούμενο στοιχείο. Ανάλογα με τη θέση εγκατάστασης της συσκευής ανίχνευσης θέσης, κατηγοριοποιείται ως έλεγχος πλήρως κλειστού βρόχου, ημι-κλειστού βρόχου ή ανοικτού βρόχου.
1. Πλήρως κλειστό-Σερβο σύστημα τροφοδοσίας βρόχου
Μια συσκευή ανίχνευσης θέσης (όπως ένας γραμμικός κωδικοποιητής ή ένας γραμμικός συγχρονιστής επαγωγής) εγκαθίσταται στο κινούμενο εξάρτημα μιας εργαλειομηχανής (όπως ένα τραπέζι εργασίας) για να παρέχει ανάδραση σε πραγματικό χρόνο για τη θέση του κινούμενου στοιχείου. Αυτές οι πληροφορίες επεξεργάζονται από το σύστημα CNC και κοινοποιούνται στον σερβοκινητήρα, ο οποίος στη συνέχεια αντισταθμίζει αυτόματα τα σφάλματα κίνησης με βάση τις εντολές του συστήματος. Ωστόσο, δεδομένου ότι αυτά τα εξαρτήματα, όπως ο κοχλίας, το συγκρότημα παξιμαδιών και το τραπέζι μηχανής, περιέχονται στον κλειστό βρόχο, ο εντοπισμός σφαλμάτων του συστήματος για τη διασφάλιση της σταθερής λειτουργίας είναι περίπλοκος. Επιπλέον, οι συσκευές μέτρησης όπως οι γραμμικοί κωδικοποιητές και οι συγχρονιστές γραμμικής επαγωγής είναι ακριβές, πολύπλοκες στην εγκατάσταση και μπορούν να προκαλέσουν ταλάντωση. Επομένως, ο έλεγχος εντελώς κλειστού-βρόχου γενικά δεν χρησιμοποιείται σε εργαλειομηχανές.
2. Σύστημα σερβομηχανισμού τροφοδοσίας ημι-Κλειστού-βρόχου
Μια συσκευή ανίχνευσης θέσης εγκαθίσταται στο άκρο του κινητήρα μετάδοσης κίνησης ή της βίδας για την ανίχνευση της γωνίας περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα ή του σερβοκινητήρα, μετρώντας έμμεσα την πραγματική θέση του κινούμενου εξαρτήματος της εργαλειομηχανής και παρέχοντας ανάδραση στο σύστημα ελέγχου. Λόγω της προόδου στη μηχανική κατασκευή και των βελτιώσεων στην ακρίβεια των στοιχείων ανίχνευσης ταχύτητας και του βήματος μολύβδου, οι εργαλειομηχανές CNC ημι{1}}κλειστού-βρόχου μπορούν πλέον να επιτύχουν αξιοσημείωτα υψηλή ακρίβεια τροφοδοσίας. Οι περισσότεροι κατασκευαστές εργαλειομηχανών υιοθετούν ευρέως συστήματα CNC ημι{4}}κλειστού-βρόχου.
II. Πρακτικές Εφαρμογές
1. Πλήρως κλειστά-Συστήματα ελέγχου βρόχου
Οι συσκευές ανίχνευσης θέσης (όπως γραμμικοί κωδικοποιητές και συγχρονιστές γραμμικής επαγωγής) έχουν διαφορετικά επίπεδα ακρίβειας (±0,01 mm, ±0,005 mm, ±0,003 mm και ±0,02 mm). Επομένως, ο έλεγχος εντελώς κλειστού-βρόχου θα έχει επίσης σφάλματα και η ακρίβεια τοποθέτησης επηρεάζεται από το επίπεδο ακρίβειας.
Η θερμική απόδοση (θερμική παραμόρφωση) της συσκευής ανίχνευσης θέσης. Η συσκευή μέτρησης είναι γενικά κατασκευασμένη από μη μεταλλικά υλικά και ο συντελεστής θερμικής διαστολής της είναι ασυνεπής με αυτόν άλλων εξαρτημάτων εργαλειομηχανών. Είναι βασικός παράγοντας για την ακρίβεια λειτουργίας των εργαλειομηχανών. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να αντιμετωπιστεί η παραγωγή θερμότητας κατά τη μηχανική κατεργασία για να ξεπεραστεί η θερμική παραμόρφωση που προκαλείται από τη θερμοκρασία-. Οι εργαλειομηχανές υψηλής ποιότητας χρησιμοποιούν διάφορες μεθόδους, όπως ψύξη με κοίλο κοχλία, λίπανση με οδηγό και ψύξη σταθερής-θερμοκρασίας του υγρού κοπής, για τη μείωση της θερμικής παραμόρφωσης κατά τη μηχανική κατεργασία.
Η εγκατάσταση της συσκευής ανίχνευσης θέσης είναι επίσης πολύ σημαντική. Θεωρητικά, όσο πιο κοντά βρίσκεται στον κινητήριο άξονα (συγκρότημα βίδας), τόσο πιο ακριβής είναι η μέτρηση. Λόγω περιορισμών χώρου, υπάρχουν μόνο δύο τρόποι εγκατάστασης ζυγαριάς: κοντά στο συγκρότημα βίδας ή έξω από τη ράγα οδήγησης. Η πρώτη μέθοδος εγκατάστασης συνιστάται όποτε είναι δυνατόν, αλλά δεν είναι βολικό να επιθεωρήσετε και να διατηρήσετε. Αντίθετα, ακόμη και αν επιλεγεί μια ζυγαριά υψηλής ακρίβειας, ενδέχεται να μην πληροί τις απαιτήσεις ακρίβειας της εργαλειομηχανής CNC. Ακόμη και στην πρώτη περίπτωση, η ζυγαριά είναι τοποθετημένη σχετικά κοντά στον κινητήριο άξονα, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει μια ορισμένη απόσταση από τον άξονα. Αυτή η απόσταση, σε συνδυασμό με την ταλάντωση του αντικειμένου κατά την οδήγηση, δημιουργεί σημαντικές προκλήσεις για τον εντοπισμό και τον έλεγχο της κλίμακας. Όταν το αντικείμενο ταλαντεύεται προς τη θέση τοποθέτησης της ζυγαριάς, η ζυγαριά ερμηνεύει εσφαλμένα την κίνηση ως ανεπαρκή και το σύστημα παράγει ένα σήμα επιτάχυνσης. Ωστόσο, το αντικείμενο ταλαντεύεται αμέσως στην άλλη πλευρά και η ζυγαριά ερμηνεύει λανθασμένα την κίνηση ως υπερβολική, με αποτέλεσμα ένα σήμα επιβράδυνσης. Αυτός ο επαναλαμβανόμενος κύκλος αποτυγχάνει να βελτιώσει τον έλεγχο των γραμμικών αξόνων της μηχανής CNC και αντ 'αυτού επιδεινώνει τη δόνηση του αντικειμένου, οδηγώντας στο ασυνήθιστο φαινόμενο ενός συστήματος πλήρως κλειστού βρόχου να είναι κατώτερο από έναν ημίκλειστο βρόχο.
Επιπτώσεις του περιβάλλοντος παραγωγής: Οι μονάδες μηχανικής επεξεργασίας λειτουργούν γενικά σε σκληρά περιβάλλοντα, με τη σκόνη και τους κραδασμούς να είναι κοινά. Ωστόσο, οι κλίμακες και οι γραμμικοί συγχρονιστές επαγωγής είναι εξαρτήματα ακριβείας που βασίζονται στην ανάκλαση φωτός για τη μέτρηση της σχετικής θέσης. Η σκόνη και οι κραδασμοί είναι οι μεγαλύτεροι παράγοντες που επηρεάζουν την ακρίβεια των μετρήσεων. Επιπλέον, κατά τη μηχανική κατεργασία, το λάδι κοπής και το νέφος νερού είναι αρκετά σοβαρά, επηρεάζοντας σημαντικά τις κλίμακες και τους γραμμικούς συγχρονιστές επαγωγής. Ως εκ τούτου, ένα πλήρως κλειστό-σύστημα ελέγχου βρόχου είναι απαραίτητο. Εκτός από τη διασφάλιση της σωστής εγκατάστασης και σφράγισης, το περιβάλλον παραγωγής πρέπει να βελτιωθεί. Διαφορετικά, αυτό το φαινόμενο μπορεί να συμβεί. Μια νεοαφιχθέντα εργαλειομηχανή μπορεί να έχει εξαιρετική ακρίβεια, αλλά μέσα σε ένα χρόνο, όχι μόνο υποβαθμίζεται αλλά έχει και συχνούς συναγερμούς.
2. Σύστημα ελέγχου ημι-κλειστού-βρόχου
Δεδομένου ότι η συσκευή μέτρησης είναι τοποθετημένη στον κινητήρα ή τη βίδα μολύβδου, σφραγίζεται ευκολότερα και επομένως έχει λιγότερες περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Το σφάλμα ακρίβειας ενός ημι-κλειστού-συστήματος ελέγχου βρόχου καθορίζεται κυρίως από την αντίστροφη κίνηση της βίδας. Με τις εξελίξεις στην τεχνολογία μηχανικής κατεργασίας, η διαδικασία κατασκευής των εισαγόμενων βιδών μολύβδου είναι πλέον πιο εξελιγμένη και το ζεύγος βιδών υψηλής ακρίβειας- ουσιαστικά εξαλείφει την αντίδραση. Επιπλέον, κατά τη συναρμολόγηση, το ζεύγος βιδών μολύβδου χρησιμοποιεί ένα ζεύγος διπλών-μετρητή σειρών-περιστρεφόμενο ζεύγος σφαιρικών βιδών, το οποίο εξαλείφει εντελώς την αντίστροφη αντίδραση. Επιπλέον, πολλοί κατασκευαστές εργαλειομηχανών τεντώνουν εκ των προτέρων τη βίδα του μολύβδου κατά τη συναρμολόγηση για να εξαλείψουν την επίδραση της θερμικής παραμόρφωσης στην ακρίβεια του κοχλιωτή. Επομένως, επί του παρόντος, τα συστήματα ελέγχου ημι{11}}κλειστού-βρόχου είναι ικανά να διασφαλίζουν πολύ υψηλή ακρίβεια εργαλειομηχανών.
III. Σύναψη
Συνοπτικά, μπορεί να φανεί ότι, θεωρητικά, εάν δεν ληφθούν υπόψη εξωτερικοί παράγοντες, ο πλήρης-κλειστός- έλεγχος βρόχου μπορεί να βελτιώσει τη βασική ακρίβεια τοποθέτησης σε σύγκριση με τον έλεγχο ημι-κλειστού-βρόχου. Ωστόσο, εάν παράγοντες όπως η παραγωγή θερμότητας εργαλειομηχανών, η ρύπανση του περιβάλλοντος, η άνοδος της θερμοκρασίας, οι κραδασμοί και η εγκατάσταση δεν αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά, ο έλεγχος πλήρους-κλειστού-βρόχου μπορεί να είναι κατώτερος από τον έλεγχο ημι{7}}κλειστού-βρόχου. Αυτό μπορεί να είναι αποτελεσματικό βραχυπρόθεσμα, αλλά με την πάροδο του χρόνου, οι επιπτώσεις της σκόνης και οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην κλίμακα θα επηρεάσουν σοβαρά τα δεδομένα ανάδρασης μετρήσεων, καθιστώντας τα αναποτελεσματικά. Επιπλέον, οι αστοχίες ζυγαριάς θα δημιουργήσουν συναγερμούς, προκαλώντας τη διακοπή της λειτουργίας της εργαλειομηχανής.
Για εργαλειομηχανές χαμηλού- και μεσαίου-εύρους, λόγω κόστους και ανταγωνιστικότητας, το σύστημα ελέγχου πλήρους-κλειστού-βρόχου συχνά απλοποιείται, με ανεπαρκή μέτρα σφράγισης και ελέγχου της αύξησης της θερμοκρασίας. Υπό αυτές τις συνθήκες, η απλή προσθήκη μιας ζυγαριάς, με υψηλό κόστος, δεν θα βελτιώσει την ακρίβεια των εργαλειομηχανών.
