В машинната индустрия точността на машинната обработка е постоянна модна дума, повтаряна няколко пъти на ден. Всеки път, когато разговаряте с някой от индустрията, почти винаги се споменава точността на машинната обработка. И така, какво точно гарантира точността на обработка на машинните инструменти? Това видео обяснява много ясно електрическото прецизно управление на машинните инструменти. Нека да разгледаме.
Гледайте видеоклипа на Wi-Fi
Точността на обработка на CNC машинните инструменти в крайна сметка зависи от точността на самата машина. Точността на машинния инструмент с ЦПУ включва геометрична точност, точност на позициониране, повторяемост и точност на рязане.
Геометричната точност, известна още като статична точност, отразява изчерпателно грешките на геометричната форма на ключови компоненти на CNC машинен инструмент след сглобяването.
Точност на позициониране: Това показва постижимата точност на движението на всяка движеща се част от машинния инструмент под управлението на CNC устройството. Измерената стойност на точността на позициониране може да се използва за определяне на оптималната точност на обработка на детайла, постижима по време на автоматизирания процес на обработка на машината. Тази стойност се отнася до разликата между действителната позиция на част или инструмент и стандартната позиция (теоретична позиция, идеална позиция). Колкото по-малка е разликата, толкова по-висока е точността. Това е предпоставката за осигуряване на точност на обработката на частите.
Повторяемостта се отнася до последователността на точността на позициониране, постигната чрез многократно изпълнение на един и същ програмен код на машина с ЦПУ. Отнася се до последователността на последователни резултати, получени при обработка на партида от части при идентични условия (на една и съща машина с ЦПУ, с различни методи на работа и една и съща програма за детайли).
Точността на рязане е цялостно изследване на геометричната точност и точността на позициониране на машината при условия на рязане.
Както може да се види по-горе, точността на машинните инструменти с ЦПУ е разделена на два аспекта: механичен и електрически. Механичният аспект включва точност на шпиндела, като биене и шина; точност на водещия винт; точност на приспособлението по време на обработка; и твърдост на машинния инструмент. Електрическият аспект включва основно методи за контрол, като полу-затворен контур и напълно затворен контур, както и методи за обратна връзка и компенсация и точност на интерполация по време на обработка. Следователно, точността на машинния инструмент не се определя от това дали инструментът е с напълно затворен цикъл.
I. Принципно въведение
Кинематичната верига на машина с ЦПУ се състои от ЦПУ → серво енкодер → серво задвижване → мотор → водещ винт → движещ се елемент. В зависимост от мястото на инсталиране на устройството за откриване на позиция, то се категоризира като управление с напълно затворен контур, полу-затворен контур или управление с отворен контур.
1. Напълно затворена{1}}сервосистема за захранване
Устройство за отчитане на позицията (като линеен енкодер или линеен индукционен синхронизатор) се инсталира на движещия се компонент на машинния инструмент (като работна маса), за да осигури- обратна връзка в реално време за позицията на движещия се компонент. Тази информация се обработва от CNC системата и се съобщава на серво мотора, който след това автоматично компенсира грешките при движение въз основа на системни команди. Въпреки това, тъй като тези компоненти, като водещия винт, модула на гайка и масата на машината, се съдържат в затворения контур, отстраняването на грешки в системата, за да се осигури стабилна работа, е сложно. Освен това, измервателни устройства като линейни енкодери и линейни индукционни синхронизатори са скъпи, сложни за инсталиране и могат да причинят колебания. Следователно управлението с напълно затворен-контур обикновено не се използва при машинни инструменти.
2. Полу-затворена-сервосистема за захранване
В края на задвижващия двигател или водещия винт е монтирано устройство за отчитане на позицията, за да открие ъгъла на въртене на водещия винт или серво мотора, индиректно измервайки действителната позиция на движещия се компонент на машинния инструмент и предоставяйки обратна връзка към системата за управление. Благодарение на напредъка в механичното производство и подобренията в точността на чувствителните елементи за скорост и стъпката на водещия винт, CNC машинните инструменти с полу-затворен-контур вече могат да постигнат забележително висока точност на подаване. Повечето производители на металорежещи машини широко приемат CNC системи с полу-затворен-контур.
II. Практически приложения
1. Напълно затворени-системи за управление
Устройствата за откриване на позиция (като линейни енкодери и линейни индукционни синхронизатори) имат различни нива на точност (±0,01 mm, ±0,005 mm, ±0,003 mm и ±0,02 mm). Следователно управлението с напълно затворен-контур също ще има грешки и точността на позициониране се влияе от нивото на точност.
Топлинните характеристики (топлинна деформация) на устройството за откриване на позиция. Измервателното устройство обикновено е направено от не-метални материали и неговият коефициент на термично разширение е несъвместим с този на други компоненти на машинни инструменти. Това е ключов фактор за точността на работа на машинния инструмент. Следователно е необходимо да се обърне внимание на генерирането на топлина по време на обработка, за да се преодолее температурно-предизвиканата топлинна деформация. Машинните-инструменти от висок клас използват различни методи, като охлаждане на кухи винтове, смазване на водачи и охлаждане при постоянна-температура на флуида за рязане, за намаляване на термичната деформация по време на обработка.
Инсталирането на устройството за откриване на позиция също е много важно. На теория, колкото по-близо е до задвижващата ос (винтов комплект), толкова по-точно е измерването. Поради ограниченията на пространството има само два начина за инсталиране на скала: близо до модула на водещия винт или извън водещата релса. Когато е възможно, се препоръчва първият метод на инсталиране, но е неудобен за проверка и поддръжка. Обратно, дори ако е избрана скала с висока-прецизност, тя всъщност може да не отговаря на изискванията за точност на CNC машинния инструмент. Дори в първия случай везната е монтирана сравнително близо до задвижващата ос, но все пак има известно разстояние от оста. Това разстояние, съчетано с трептенето на обекта по време на шофиране, създава значителни предизвикателства за откриване и контрол на мащаба. Когато обектът се завърти към позицията на монтиране на везната, везната погрешно интерпретира движението като недостатъчно и системата генерира сигнал за ускорение. Обектът обаче веднага се завърта на другата страна и кантарът погрешно интерпретира движението като прекомерно, което води до сигнал за забавяне. Този повтарящ се цикъл не успява да подобри контрола на линейните оси на машината с ЦПУ и вместо това изостря вибрациите на обекта, което води до необичайния феномен на напълно затворена система, която е по-лоша от полу-затворената верига.
Въздействие на производствената среда: Предприятията за механична обработка обикновено работят в тежки условия, като прахът и вибрациите са често срещани. Везните и линейните индукционни синхронизатори обаче са прецизни компоненти, които разчитат на отразяване на светлината за измерване на относителната позиция. Прахът и вибрациите са най-големите фактори, влияещи върху точността на измерване. Освен това, по време на машинна обработка, мъглата от масло и вода при рязане са доста тежки, като значително въздействат върху скалите и линейните индукционни синхронизатори. Следователно системата за управление с напълно затворен-контур е от съществено значение. Освен осигуряването на правилен монтаж и уплътняване, трябва да се подобри производствената среда. В противен случай може да възникне това явление. Новопристигналият машинен инструмент може да има отлична точност, но в рамките на една година не само се влошава, но също така получава чести аларми.
2. Система за управление с полу-затворен- контур
Тъй като измервателното устройство е монтирано на двигателя или водещия винт, то е по-лесно за запечатване и следователно има по-малко екологични изисквания. Грешката в точността на система за управление с полу-затворен-контур се определя основно от хлабината на водещия винт. С напредъка в технологията на обработка, производственият процес на вносните водещи винтове вече е по-усъвършенстван, а двойката водещи винтове с висока-прецизност на практика елиминира хлабината. Освен това, по време на сглобяването двойката водещи винтове използва двойно-редов брояч-въртяща се сачмено-винтова двойка, което напълно елиминира хлабината. В допълнение, много производители на металорежещи машини предварително разтягат водещия винт по време на сглобяването, за да елиминират влиянието на термичната деформация върху точността на винтовото задвижване. Следователно понастоящем системите за управление с полу{11}}затворен-контур са в състояние да осигурят много висока точност на машинния инструмент.
III. Заключение
В обобщение може да се види, че на теория, ако не се вземат предвид външните фактори, управлението на пълен-затворен-контур може да подобри основната точност на позициониране в сравнение с управлението на полу-затворен-контур. Въпреки това, ако фактори като генериране на топлина от машинни инструменти, замърсяване на околната среда, повишаване на температурата, вибрации и инсталация не се адресират ефективно, управлението на пълен-затворен-контур може да е по-лошо от управлението на полу-затворен-контур. Това може да е ефективно в краткосрочен план, но с течение на времето ефектите от праха и температурните колебания върху скалата ще повлияят сериозно на данните за обратната връзка от измерването, което ще ги направи неефективни. Освен това повредите в мащаба ще генерират аларми, което ще доведе до спиране на работата на машинния инструмент.
За машинни инструменти от нисък- и среден-клас, поради съображения за цена и конкурентоспособност, системата за управление с пълен-затворен-контур често е опростена, с неадекватни мерки за уплътняване и контрол на повишаването на температурата. При тези обстоятелства простото добавяне на скала на висока цена няма да подобри точността на машинния инструмент.
