Սերվո-կառավարման տեխնոլոգիա. ԿՀՎ պտտման մեքենաներում ճշգրտության բարձրացում

Արագ գործիքային սերվո համակարգերի դերը համակարգչային թեքվող մշակման մեքենաներում ենթամիկրոնային մակերևույթային ճշգրտություն հասնելու գործում

Ստանդարտ CNC պտտման մեքենաները բավականին մեծ դժվարությունների են հանդիպում, երբ անհրաժեշտ է ստանալ միկրոնից փոքր մակերևույթի ճշգրտություն, հատկապես այնպիսի դժվար մշակվող նյութերի հետ, ինչպիսիք են տիտանը կամ Inconel համաձուլվածքները: Գործիքները սովորաբար ճկվում են կտրման ուժերի ճնշման տակ, որոնք կարող են գերազանցել 200 Նյուտոնը, ինչը առաջացնում է փոքր, սակայն կարևոր շեղումներ, որոնք միմյանց վրա ավելանալով ավելի խոշոր դիրքավորման խնդիրներ են առաջացնում: Ի՞նչ է այդ հետևանքը: Մակերևույթները ստացվում են ավելի անհարթ, քան նախատեսված է, իսկ ձևերը չեն համապատասխանում գծագրերին՝ հատկապես երկար և բարակ մասերի դեպքում, քանի որ դրանք մշակման ընթացքում ավելի մեծ կոշտություն են պահանջում: Հին բաց օղակի կառավարման համակարգերը պարզապես չեն կարողանում բավարար արագությամբ վերահսկել այս փոքր թարթումները, ուստի կլորավության խնդիրները հաճախ առաջանում են՝ շեղումները գերազանցելով ±1,5 մկմ-ը: Այս տեսակի անհամապատասխանությունը զգալիորեն բարդացնում է որակի վերահսկողությունը ճշգրտության բարձր պահանջներ ունեցող մասերի արտադրողների համար:

Դինամիկ գործիքի շեղում. Ինչու՞ են սովորական CNC վերամշակման մեքենաները դժվարանում ստանալ միկրոնից փոքր կլորություն

Կրկնվող կտրման գործողությունների ընթացքում մեխանիկական ճկումը ժամանակի ընթացքում աճում է և բերում գործիքի ծայրի շարժման՝ մոտավորապես 5 մկմ, երբ կիրառվում է որոշակի ուժ: Խնդիրը վատթարվում է, քանի որ ավանդական բաց համակարգերը պարզապես չեն կարողանում հայտնաբերել այս մանր շեղումները կամ ինքնուրույն ճշգրտումներ կատարել, ինչը նշանակում է, որ մասերը վերջնական տարբերակում ստանում են այն անհաճելի չափային սխալները, որոնք բոլորս ատում ենք տեսնել կրիտիկական տեսակետից, օրինակ՝ սայլակների մակերեսներում: Իսկ գնդաձև սcrew-երի մեխանիզմներում ջերմային ընդլայնման խնդիրները դեռ ավելի բարդացնում են իրավիճակը: Ջերմաստիճանի հետ կապված այս փոփոխությունները լուրջ ազդեցություն են ունենում դիրքի ճշգրտության վրա, ինչը հատկապես դժվարացնում է ճշգրտության պահպանումը երկար արտադրական շարքերի ընթացքում, երբ մշակվում են բարդ ավիատիեզերական բաղադրիչներ, որտեղ յուրաքանչյուր միլիմետրի մասնիկը կարևոր է:

Փակ համակարգի պիեզոէլեկտրական շարժաբերություն. CNC վերամշակման մեքենաների համար իրական ժամանակում հատուկ հարմարեցման ճարտարապետություն

Արագ գործիքային սերվոհամակարգը (FTS) լուծում է այս խնդիրները՝ ներառելով նանոմետրային ճշգրտությամբ պիեզոէլեկտրական ակտիվացնող սարքեր գործիքի բռնակի ներսում: Այս համակարգերը աշխատում են մինչև 5000 Հց հաճախականությամբ՝ անընդհատ ճշգրտելով կտրման խորությունը՝ այդ կերպ մերժելով այն անհարմար շեղման ուժերը, երբ դրանք առաջանում են: Դրանց հատկապես առանձնահատուկ բանը փակ օղակի դիզայնն է, որը օգտագործում է անշպրտային դիրքի սենսորներ և միկրովայրկյաններով չափվող արագագույն կառավարման թարմացումներ: Այս կարգավորումը նվազեցնում է մակերևույթի հարթության չափումները 0,1 մկմ-ից ցածր և պահպանում է կլորավությունը ±0,3 մկմ սահմաններում, ինչը հատկապես արժեքավոր է ամրացված համաձուլվածքների պես դժվար մշակվող նյութերի վրա ընդհատվող կտրումների դեպքում:

Իրական ժամանակում դիրքի կառավարման օրենքներ. Սերվոհամակարգի արձագանքի օպտիմալացումը բարձր արագությամբ կոնտուրային մշակման համար համակարգչային թվային կառավարման (CNC) պտտման մեքենաներում

Ճշգրտությունը CNC պտտման մեջ կախված է միլիվայրկյանային մակարդակի հրամանների կատարումից: Ստանդարտ շարժման կառավարման համակարգերը տառապում են հրամանի տրման և կատարող սարքի պատասխանի միջև առաջացող տարածման ժամանակից, ինչը հանգեցնում է բարդ կոնտուրավորման ընթացքում հետևման սխալների կուտակման: Այս տարածումը ուղղակիորեն նպաստում է կլորավության շեղումների առաջացմանը՝ գերազանցելով ±1.5 մկմ-ը ISO 10791-7 կոնտուրավորման փորձարկումներում:

Տարածում և հետևման սխալ. Ստանդարտ CNC պտտման մեքենայի շարժման կառավարման թաքնված սահմանափակումները

Մեխանիկական իներցիայի, սիգնալների մշակման դատարկումների և հաշվարկային ծանրաբեռնվածության համադրությունը ստանդարտ համակարգերում հանգեցնում է 15–25 միլիվայրկյան պատասխանման դատարկումների։ Երբ սպինդլի պտտման արագությունը գերազանցում է 800 RPM-ը, ինչը բավականին տարածված է հարդացված համաձուլվածքների մշակման ժամանակ, այս դատարկումները իրականում հանգեցնում են նկատելի գործիքի շարժման ճանապարհի շեղումների։ Դա հատկապես խնդրահարույց է դառնում այն բարձր արագացման փոփոխությունների ժամանակ, որոնք մենք դիտում ենք շրջանագծային կտրվածքների կամ ոչ առանցքային կոնտուրների երկայնքով շարժվելիս։ Ավիատիեզերական մասերը, որոնց համար թույլատրելի շեղումները պետք է լինեն 0,8 մկմ-ից փոքր, չեն կարող թույլ տալ այս տեսակի անհամասեռություններ։ Հետևաբար՝ արտադրողները հաճախ ստ forced են կատարել թանկարժեք երկրորդային վերջնամշակման աշխատանքներ՝ համապատասխանելու սահմանված պահանջներին, ինչը մեծ արտադրատարողության դեպքում ժամանակի ընթացքում կտրուկ աճում է։

Հարմարվող պրեդֆորվարդ + PID միաձուլում. Դինամիկ ճշգրտության բարելավում՝ առանց ցիկլի տևողության զոհաբերման

Այսօրվա կառավարման համակարգերը միավորում են կանխատեսող պրեդիկտիվ ֆիդֆորվարդ մոդելավորումը ավանդական PID ճշգրտումների հետ: Ֆիդֆորվարդ մասը աշխատում է՝ կանխատեսելով յուրաքանչյուր առանցքի վրա առկա իներցիայի չափը և հավանական կտրման ուժերի տեսակը, որպեսզի կարողանա համապատասխան ճշգրտումներ կատարել խնդիրների առաջացումից առաջ: Դրանից հետո PID օղակը միանում է՝ իրական ժամանակում ճշգրտելու մնացած փոքր սխալները: Երբ այս երկու մոտեցումները համատեղ են աշխատում, արտադրողները համեմատած հին մեթոդների հետ տեսնում են մոտ 60 % նվազում կոնտուրային սխալների քանակում: Իսկ այս ճշգրտության մակարդակի իրական հրաշքն այն է, որ այն պահպանում է Ra-ի արժեքը 0.2 մկմ-ից ցածր մակերեսների վրա՝ միաժամանակ պահպանելով սպինդլի պտտման արագությունները և ցիկլի տևողությունները այն մակարդակներում, որոնք անհրաժեշտ են արտադրական արդյունավետության համար:

Սերվոշարժիչների ընտրության չափանիշները՝ որպես կրիտիկական գործոն հաստատուն ճշգրտության համար CNC պտտման մեքենաներում

Ջերմային կայունությունը ընդդեմ պտտման մոմենտի խտության. Դժվար մետաղների մշակման համար նախատեսված CNC պտտման մեքենաներում շեղման կառավարումը

Սերվոմետրերի ընտրության ժամանակ ինժեներները ստիպված են հավասարակշռել ջերմային կայունությունը և բեռնվածության խտությունը: Ջերմային կայունությունը հիմնականում վերաբերում է մետրի այն կարողությանը՝ պահպանել իր ցուցանիշները անընդհատ գործարկման ընթացքում տաքանալիս: Բեռնվածության տակ ներսում գտնվող փաթաթումները տաքանում են, ինչը ժամանակի ընթացքում հանգեցնում է մետրի դիրքի շեղմանը: Ընդամենը 10 աստիճան Ցելսիուսով ջերմաստիճանի բարձրացումը կարող է առաջացնել մոտավորապես ±5 մկմ դիրքային սխալներ առանց ճիշտ կառավարման համակարգերի մետրերում: Այս տիպի շեղումները դժվարացնում են ճշգրտության մեկ միկրոմետրից փոքր թույլատրելի սխալների հասնելը ճշգրտության պահանջվող արտադրության մեջ: Մյուս կողմից՝ բարձր բեռնվածության խտությունը (Նյուտոն-մետր կիլոգրամում) հնարավորություն է տալիս շատ կիրառումներում արագ և ճշգրիտ ճշգրտումներ կատարել: Սակայն այստեղ նույնպես կա մեկ այլ դժվարություն, քանի որ ավելի մեծ բեռնվածությունը սովորաբար նշանակում է ավելի շատ ջերմության առաջացում գործարկման ընթացքում, ինչը ստեղծում է լրացուցիչ մեկ այլ մարտահրավեր ջերմային կառավարման համար:

Օպտիմալ ընտրության համար անհրաժեշտ են մեքենաներ՝ զարգացած սառեցմամբ (օրինակ՝ ինտեգրված ջերմահաղորդիչներ) և ցածր հիստերեզիս ունեցող նյութերով, ինչպես օրինակ՝ բարձր որակի լամինացված ստալը: Տիտանի կամ մագնեզիումի հարդացված պողպատի մշակման ժամանակ երկարատև ճշգրտության համար առաջնային է ընտրել այն մեքենաները, որոնք համապատասխանում են ISO 230-2 ստանդարտի ջերմային շեղման սահմաններին՝ <2 մկմ/ժամ, ինչպես նաև ապահովում են ≥0.4 Նմ/կգ պտտման մոմենտի խտություն:

Գործնական գնահատման համակարգ. Հիմնված ինտեգրված սերվոշարժիչների կատարողականության վրա վերահսկվող թեքվող մեքենայի ընտրություն

Վերամիավորում ընդդեմ սերվոշարժիչի բնիկ ինտեգրման. Արագ գործիքային սերվոշարժիչի համատեղելիության գնահատում վերահսկվող թեքվող մեքենաների տարբեր հարթակներում

Երբ արտադրողները ստիպված են լինում որոշում կայացնել հին սարքավորումների վերանորոգման կամ տեղական ինտեգրված FTS համակարգերի միջեւ, նրանք պետք է հավասարակշռեն, թե ինչն է ավելի էժան է եւ ինչն ավելի լավ է աշխատում երկարաժամկետ հեռանկարում: Վերանորոգումը նախապես խնայում է գումար, բայց իրական մեխանիկական ռիսկեր ունի: Ի՞նչ խնդիր կա։ Վիբրացիաների խնդիրները կարող են շատ վատացնել իրավիճակը: Մենք տեսել ենք դեպքեր, երբ պիեզոէլեկտրական գործողներ ավելացնելով ավելի հին շրջանակների վրա դիրքորոշման ճշգրտությունը նվազում է մոտ 60%-ով: Մյուս կողմից, բնիկ ինտեգրումը շատ ավելի լավ արդյունքներ է տալիս, քանի որ ամեն ինչ ճիշտ է համապատասխանում մեքենայի շարժման եւ ջերմային հոսքի, նույնիսկ եթե սկզբում ավելի թանկ է: Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ վերանորոգված համակարգերը սովորաբար մոտ 12% -ով ավելի են տարբերվում չափերի մեջ, երբ աշխատում են կոշտ մետաղների վրա, քան գործարանային կառուցվածքները: Ինչո՞ւ։ Հիմնականում այն պատճառով, որ ջերմային փոխհատուցումը ճիշտ չի համապատասխանում եւ այդ հին շրջանակները տարբեր կերպ են արձագանքում ճնշման տակ:

ISO 230-2 Համեմատական գնահատում. Սերվո-խթանված դիրքորոշման ճշգրտության հաստատման մատակարար-անհայտ մեթոդ

ISO 230-2-ի ստուգումը ապահովում է սերվոշարժիչներով կառավարվող դիրքավորման կրկնելիության օբյեկտիվ և ստանդարտացված ստուգման մեթոդ՝ շահագործման բեռնվածքի պայմաններում: Օգտագործելով լազերային ինտերֆերոմետրիա, այն քանակականապես որոշում է երկու ուղղությամբ ճշգրտությունը և բացահայտում է ստատիկ սպեցիֆիկացիաներով թաքցված անհամապատասխանությունները: Գնման թիմերի համար սերտիֆիկացված զեկույցները բացահայտում են.

• Երկարատև շահագործման ընթացքում ջերմային համակշռման արդյունավետությունը
• Նպատակային արագությունների դեպքում արագացման պատճառով առաջացած կոնտուրային սխալների մեծությունը
• Սերվոհամակարգերի միջև հաստատվելու ժամանակի տարբերությունները

Մեքենաները, որոնք ISO-ի կլորության ստուգման ընթացքում չեն անցնում 3 մկմ-ից ավելի սխալով, ճշգրտության պահանջվող ավիատիեզերական կիրառումներում ունեն 18 % բարձր մետաղական մասերի մերժման մակարդակ՝ այդ պատճառով ISO 230-2-ի համապատասխանությունը դառնում է ոչ միայն սպեցիֆիկացիա, այլև արտադրական ռիսկի ցուցանիշ:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ինչու՞ են ստանդարտ CNC վերամշակման մեքենաները դժվարանում միկրոնից փոքր ճշգրտությունների հասնելու հարցում:

Ստանդարտ CNC վերամշակման մեքենաները դժվարանում են, քանի որ բարձր կտրման ուժերի պատճառով առաջանում է գործիքի ճկում, իսկ բաց համակարգի կառավարման համակարգերը չեն կարող հարմարվել փոքրիկ տատանումներին, ինչը հանգեցնում է մակերևույթի անհարթության և ձևի շեղումների:

Ինչ է արագ գործիքային սերվո (FTS) համակարգը:

Արագ գործիքային սերվո համակարգը տեխնոլոգիա է, որը ներառում է պիեզոէլեկտրական շարժիչներ՝ գործիքների դիրքերը իրական ժամանակում ճշգրտելու համար, ինչը հնարավորություն է տալիս ստանալ միկրոնից փոքր ճշգրտություն՝ բարձր հաճախականությամբ աշխատանքի և փակ համակարգի կառավարման շնորհիվ:

Ինչպես է ջերմային կայունությունը ազդում ՉՊԿ մեքենայավարման ճշգրտության վրա:

Ջերմային կայունությունը կարևոր է, քանի որ այն օգնում է պահպանել շարժիչի աշխատանքային ցուցանիշները՝ անկախ շահագործման ընթացքում ջերմաստիճանի բարձրացումից: Դրա բացակայության դեպքում ջերմային շեղումները կարող են հանգեցնել դիրքավորման սխալների, ինչը դժվարացնում է միկրոնից փոքր թույլատրելի շեղումների ստացումը: