«Detaljert forklaring av sammensetningen og kravene til servosystemer for maskineringssentre»
I. Sammensetning av servosystem for maskineringssentre
I moderne maskineringssentre spiller servosystemet en avgjørende rolle. Det består av servokretser, servodrivenheter, mekaniske transmisjonsmekanismer og aktuatorkomponenter.
Hovedfunksjonen til servosystemet er å motta matehastighets- og forskyvningskommandosignaler utstedt av det numeriske styringssystemet. Først vil servodrivkretsen utføre en viss konvertering og effektforsterkning på disse kommandosignalene. Deretter, gjennom servodrivenheter som steppermotorer, DC-servomotorer, AC-servomotorer, etc., og mekaniske transmisjonsmekanismer, drives aktuatorkomponenter som maskinverktøyets arbeidsbord og spindelhode for å oppnå arbeidsmating og rask bevegelse. Det kan sies at i numeriske styringsmaskiner er CNC-enheten som "hjernen" som utsteder kommandoer, mens servosystemet er den utøvende mekanismen, som "lemmene" til den numeriske styringsmaskinen, og kan nøyaktig utføre bevegelseskommandoene fra CNC-enheten.
Sammenlignet med drivsystemene i vanlige maskinverktøy, har servosystemet i maskineringssentre vesentlige forskjeller. Det kan nøyaktig kontrollere bevegelseshastigheten og posisjonen til aktuatorkomponentene i henhold til kommandosignaler, og kan realisere bevegelsesbanen syntetisert av flere aktuatorkomponenter som beveger seg i henhold til visse regler. Dette krever at servosystemet har en høy grad av nøyaktighet, stabilitet og rask responsevne.
I moderne maskineringssentre spiller servosystemet en avgjørende rolle. Det består av servokretser, servodrivenheter, mekaniske transmisjonsmekanismer og aktuatorkomponenter.
Hovedfunksjonen til servosystemet er å motta matehastighets- og forskyvningskommandosignaler utstedt av det numeriske styringssystemet. Først vil servodrivkretsen utføre en viss konvertering og effektforsterkning på disse kommandosignalene. Deretter, gjennom servodrivenheter som steppermotorer, DC-servomotorer, AC-servomotorer, etc., og mekaniske transmisjonsmekanismer, drives aktuatorkomponenter som maskinverktøyets arbeidsbord og spindelhode for å oppnå arbeidsmating og rask bevegelse. Det kan sies at i numeriske styringsmaskiner er CNC-enheten som "hjernen" som utsteder kommandoer, mens servosystemet er den utøvende mekanismen, som "lemmene" til den numeriske styringsmaskinen, og kan nøyaktig utføre bevegelseskommandoene fra CNC-enheten.
Sammenlignet med drivsystemene i vanlige maskinverktøy, har servosystemet i maskineringssentre vesentlige forskjeller. Det kan nøyaktig kontrollere bevegelseshastigheten og posisjonen til aktuatorkomponentene i henhold til kommandosignaler, og kan realisere bevegelsesbanen syntetisert av flere aktuatorkomponenter som beveger seg i henhold til visse regler. Dette krever at servosystemet har en høy grad av nøyaktighet, stabilitet og rask responsevne.
II. Krav til servosystemer
- Høy presisjon
Numeriske styringsmaskiner behandler automatisk i henhold til et forhåndsbestemt program. Derfor, for å behandle arbeidsstykker med høy presisjon og høy kvalitet, må selve servosystemet ha høy presisjon. Generelt sett bør presisjonen nå mikronnivå. Dette er fordi presisjonskravene til arbeidsstykker blir stadig høyere i moderne produksjon. Spesielt innen felt som luftfart, bilproduksjon og elektronisk utstyr, kan selv en liten feil føre til alvorlige konsekvenser.
For å oppnå høypresisjonskontroll må servosystemet bruke avanserte sensorteknologier som kodere og gitterlinjaler for å overvåke posisjonen og hastigheten til aktuatorkomponenter i sanntid. Samtidig må servodrivenheten også ha en høypresisjonskontrollalgoritme for å nøyaktig kontrollere motorens hastighet og dreiemoment. I tillegg har presisjonen til den mekaniske transmisjonsmekanismen også en viktig innvirkning på servosystemets presisjon. Derfor er det nødvendig å velge høypresisjonstransmisjonskomponenter som kuleskruer og lineære føringer når man designer og produserer maskineringssentre for å sikre presisjonskravene til servosystemet. - Rask responstid
Rask respons er et av de viktigste tegnene på servosystemets dynamiske kvalitet. Det krever at servosystemet har en liten følgefeil etter kommandosignalet, og har rask respons og god stabilitet. Spesielt kreves det at systemet etter en gitt inngang kan nå eller gjenopprette den opprinnelige stabile tilstanden på kort tid, vanligvis innen 200 ms eller til og med dusinvis av millisekunder.
Rask respons har en viktig innvirkning på prosesseringseffektiviteten og prosesseringskvaliteten til maskineringssentre. Ved høyhastighetsmaskinering er kontakttiden mellom verktøyet og arbeidsstykket svært kort. Servosystemet må kunne reagere raskt på kommandosignalet og justere verktøyets posisjon og hastighet for å sikre prosesseringspresisjon og overflatekvalitet. Samtidig, når man bearbeider arbeidsstykker med komplekse former, må servosystemet kunne reagere raskt på endringer i kommandosignaler og realisere flerakset koblingskontroll for å sikre prosesseringsnøyaktighet og effektivitet.
For å forbedre servosystemets raske responsevne, må man ta i bruk høytytende servodrivenheter og kontrollalgoritmer. For eksempel kan bruk av AC-servomotorer, som har rask responshastighet, stort dreiemoment og bredt hastighetsreguleringsområde, oppfylle kravene til høyhastighetsmaskinering i maskineringssentre. Samtidig kan bruk av avanserte kontrollalgoritmer som PID-kontroll, fuzzy-kontroll og nevrale nettverkskontroll forbedre servosystemets responshastighet og stabilitet. - Stort hastighetsreguleringsområde
På grunn av ulike skjæreverktøy, arbeidsstykkematerialer og prosesseringskrav, må servosystemet ha et tilstrekkelig hastighetsreguleringsområde for å sikre at numeriske kontrollerte maskiner kan oppnå de beste skjæreforholdene under alle omstendigheter. Det kan oppfylle både krav til høyhastighetsmaskinering og krav til lavhastighetsmating.
Ved høyhastighetsmaskinering må servosystemet kunne gi høy hastighet og akselerasjon for å forbedre prosesseringseffektiviteten. Ved lavhastighetsmating må servosystemet kunne gi stabilt dreiemoment ved lav hastighet for å sikre prosesseringspresisjon og overflatekvalitet. Derfor må hastighetsreguleringsområdet til servosystemet generelt nå flere tusen eller til og med titusenvis av omdreininger per minutt.
For å oppnå et stort hastighetsreguleringsområde må man ta i bruk servomotorer med høy ytelse og hastighetsreguleringsmetoder. For eksempel kan bruk av AC-variabel frekvenshastighetsreguleringsteknologi oppnå trinnløs hastighetsregulering av motoren, med bredt hastighetsreguleringsområde, høy effektivitet og god pålitelighet. Samtidig kan bruk av avanserte kontrollalgoritmer som vektorkontroll og direkte momentkontroll forbedre motorens hastighetsreguleringsytelse og effektivitet. - Høy pålitelighet
Driftshastigheten til numeriske kontrollmaskiner er svært høy, og de jobber ofte kontinuerlig i 24 timer. Derfor er det et krav at de skal fungere pålitelig. Systemets pålitelighet er ofte basert på gjennomsnittsverdien av lengden på tidsintervallene mellom feil, det vil si gjennomsnittlig tid uten feil. Jo lenger denne tiden er, desto bedre.
For å forbedre servosystemets pålitelighet må det tas i bruk komponenter av høy kvalitet og avanserte produksjonsprosesser. Samtidig er det nødvendig med streng testing og kvalitetskontroll av servosystemet for å sikre stabil og pålitelig ytelse. I tillegg må redundant design og feildiagnoseteknologi tas i bruk for å forbedre systemets feiltoleranse og feildiagnoseegenskaper, slik at det kan repareres i tide når en feil oppstår og sikre normal drift av maskineringssenteret. - Stort dreiemoment ved lav hastighet
Numerisk kontrollerte maskiner utfører ofte tung kutting ved lave hastigheter. Derfor må mateservosystemet ha et stort dreiemoment ved lave hastigheter for å oppfylle kravene til skjæreprosessen.
Under kraftig kutting er skjærekraften mellom verktøyet og arbeidsstykket svært stor. Servosystemet må kunne gi tilstrekkelig dreiemoment til å overvinne skjærekraften og sikre jevn prosessering. For å oppnå lavhastighets høymomentutgang, må man bruke servomotorer og motorer med høy ytelse. For eksempel kan bruk av permanentmagnetsynkronmotorer, som har høy momenttetthet, høy effektivitet og god pålitelighet, oppfylle kravene til lavhastighets høymoment i maskineringssentre. Samtidig kan bruk av avanserte kontrollalgoritmer som direkte momentkontroll forbedre motorens dreiemomentutgangsevne og effektivitet.
Avslutningsvis er servosystemet i maskineringssentre en viktig del av numeriske styringsmaskiner. Ytelsen påvirker direkte prosesseringspresisjonen, effektiviteten og påliteligheten til maskineringssentrene. Derfor må sammensetningen og kravene til servosystemet tas fullt ut i betraktning når man designer og produserer maskineringssentre, og avansert teknologi og utstyr må velges for å forbedre ytelsen og kvaliteten til servosystemet og møte utviklingsbehovene til moderne produksjon.