《Mga Paraan para sa Pag-aalis ng Oscillation ng CNC Machine Tools》
Ang mga tool sa makina ng CNC ay may mahalagang papel sa modernong produksyong pang-industriya. Gayunpaman, ang problema sa oscillation ay madalas na sumasakit sa mga operator at tagagawa. Ang mga dahilan para sa oscillation ng CNC machine tool ay medyo kumplikado. Bilang karagdagan sa maraming mga kadahilanan tulad ng hindi matatanggal na mga puwang sa paghahatid, nababanat na pagpapapangit, at frictional resistance sa mekanikal na aspeto, ang impluwensya ng mga nauugnay na parameter ng servo system ay isa ring mahalagang aspeto. Ngayon, ang tagagawa ng CNC machine tool ay ipakilala nang detalyado ang mga pamamaraan upang maalis ang oscillation ng CNC machine tools.
I. Pagbawas ng posisyon loop gain
Ang proportional-integral-derivative controller ay isang multifunctional controller na gumaganap ng mahalagang papel sa CNC machine tools. Ito ay hindi lamang epektibong makakagawa ng proporsyonal na pakinabang sa kasalukuyang at boltahe na mga signal ngunit din ayusin ang pagkahuli o nangungunang problema ng output signal. Minsan nangyayari ang mga oscillation fault dahil sa pagkahuli o pangunguna ng kasalukuyang output at boltahe. Sa oras na ito, maaaring gamitin ang PID upang ayusin ang bahagi ng kasalukuyang output at boltahe.
Ang position loop gain ay isang pangunahing parameter sa control system ng CNC machine tools. Kapag masyadong mataas ang position loop gain, ang system ay sobrang sensitibo sa mga error sa posisyon at madaling magdulot ng oscillation. Ang pagbabawas ng posisyon ng loop gain ay maaaring mabawasan ang bilis ng pagtugon ng system at sa gayon ay mabawasan ang posibilidad ng oscillation.
Kapag inaayos ang nakuha ng loop ng posisyon, kailangan itong makatwirang itakda ayon sa partikular na modelo ng machine tool at mga kinakailangan sa pagproseso. Sa pangkalahatan, ang nakuha ng posisyon ng loop ay maaaring bawasan muna sa isang medyo mababang antas, at pagkatapos ay unti-unting tumaas habang sinusunod ang pagpapatakbo ng tool ng makina hanggang sa isang pinakamainam na halaga na maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa katumpakan ng pagproseso at maiwasan ang oscillation ay natagpuan.
Ang proportional-integral-derivative controller ay isang multifunctional controller na gumaganap ng mahalagang papel sa CNC machine tools. Ito ay hindi lamang epektibong makakagawa ng proporsyonal na pakinabang sa kasalukuyang at boltahe na mga signal ngunit din ayusin ang pagkahuli o nangungunang problema ng output signal. Minsan nangyayari ang mga oscillation fault dahil sa pagkahuli o pangunguna ng kasalukuyang output at boltahe. Sa oras na ito, maaaring gamitin ang PID upang ayusin ang bahagi ng kasalukuyang output at boltahe.
Ang position loop gain ay isang pangunahing parameter sa control system ng CNC machine tools. Kapag masyadong mataas ang position loop gain, ang system ay sobrang sensitibo sa mga error sa posisyon at madaling magdulot ng oscillation. Ang pagbabawas ng posisyon ng loop gain ay maaaring mabawasan ang bilis ng pagtugon ng system at sa gayon ay mabawasan ang posibilidad ng oscillation.
Kapag inaayos ang nakuha ng loop ng posisyon, kailangan itong makatwirang itakda ayon sa partikular na modelo ng machine tool at mga kinakailangan sa pagproseso. Sa pangkalahatan, ang nakuha ng posisyon ng loop ay maaaring bawasan muna sa isang medyo mababang antas, at pagkatapos ay unti-unting tumaas habang sinusunod ang pagpapatakbo ng tool ng makina hanggang sa isang pinakamainam na halaga na maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa katumpakan ng pagproseso at maiwasan ang oscillation ay natagpuan.
II. Pagsasaayos ng parameter ng closed-loop servo system
Semi-closed-loop servo system
Ang ilang mga CNC servo system ay gumagamit ng mga semi-closed-loop na device. Kapag inaayos ang semi-closed-loop servo system, kinakailangan upang matiyak na ang lokal na semi-closed-loop system ay hindi mag-oscillate. Dahil ang full-closed-loop servo system ay nagsasagawa ng pagsasaayos ng parameter sa premise na ang lokal na semi-closed-loop na system nito ay stable, magkapareho ang dalawa sa mga paraan ng pagsasaayos.
Ang semi-closed-loop servo system ay hindi direktang nagbibigay ng impormasyon sa posisyon ng machine tool sa pamamagitan ng pagtukoy sa anggulo ng pag-ikot o bilis ng motor. Kapag nag-aayos ng mga parameter, ang mga sumusunod na aspeto ay kailangang bigyang pansin:
(1) Mga parameter ng speed loop: Ang mga setting ng speed loop gain at integral time constant ay may malaking impluwensya sa stability at response speed ng system. Ang masyadong mataas na bilis ng loop gain ay hahantong sa masyadong mabilis na pagtugon ng system at madaling makabuo ng oscillation; habang ang masyadong mahabang integral time constant ay magpapabagal sa tugon ng system at makakaapekto sa kahusayan sa pagpoproseso.
(2) Mga parameter ng loop ng posisyon: Ang pagsasaayos ng gain ng position loop at mga parameter ng filter ay maaaring mapabuti ang katumpakan ng posisyon at katatagan ng system. Ang masyadong mataas na posisyon ng loop gain ay magdudulot ng oscillation, at ang filter ay maaaring mag-filter ng high-frequency na ingay sa feedback signal at mapabuti ang katatagan ng system.
Full-closed-loop servo system
Napagtatanto ng full-closed-loop servo system ang tumpak na kontrol sa posisyon sa pamamagitan ng direktang pagtukoy sa aktwal na posisyon ng machine tool. Kapag inaayos ang full-closed-loop servo system, kailangang piliin nang mas maingat ang mga parameter upang matiyak ang katatagan at katumpakan ng system.
Ang pagsasaayos ng parameter ng full-closed-loop servo system ay pangunahing kasama ang mga sumusunod na aspeto:
(1) Position loop gain: Katulad ng semi-closed-loop system, masyadong mataas na position loop gain ay hahantong sa oscillation. Gayunpaman, dahil mas tumpak na natukoy ng full-closed-loop system ang mga error sa posisyon, ang position loop gain ay maaaring itakda nang medyo mataas upang mapabuti ang katumpakan ng posisyon ng system.
(2) Mga parameter ng speed loop: Ang mga setting ng speed loop gain at integral time constant ay kailangang isaayos ayon sa mga dynamic na katangian at mga kinakailangan sa pagproseso ng machine tool. Sa pangkalahatan, ang speed loop gain ay maaaring itakda nang bahagyang mas mataas kaysa sa semi-closed-loop system upang mapabuti ang bilis ng pagtugon ng system.
(3) Mga parameter ng filter: Ang full-closed-loop system ay mas sensitibo sa ingay sa signal ng feedback, kaya kailangang itakda ang naaangkop na mga parameter ng filter upang ma-filter ang ingay. Dapat isaayos ang uri at parameter na seleksyon ng filter ayon sa partikular na senaryo ng aplikasyon.
Semi-closed-loop servo system
Ang ilang mga CNC servo system ay gumagamit ng mga semi-closed-loop na device. Kapag inaayos ang semi-closed-loop servo system, kinakailangan upang matiyak na ang lokal na semi-closed-loop system ay hindi mag-oscillate. Dahil ang full-closed-loop servo system ay nagsasagawa ng pagsasaayos ng parameter sa premise na ang lokal na semi-closed-loop na system nito ay stable, magkapareho ang dalawa sa mga paraan ng pagsasaayos.
Ang semi-closed-loop servo system ay hindi direktang nagbibigay ng impormasyon sa posisyon ng machine tool sa pamamagitan ng pagtukoy sa anggulo ng pag-ikot o bilis ng motor. Kapag nag-aayos ng mga parameter, ang mga sumusunod na aspeto ay kailangang bigyang pansin:
(1) Mga parameter ng speed loop: Ang mga setting ng speed loop gain at integral time constant ay may malaking impluwensya sa stability at response speed ng system. Ang masyadong mataas na bilis ng loop gain ay hahantong sa masyadong mabilis na pagtugon ng system at madaling makabuo ng oscillation; habang ang masyadong mahabang integral time constant ay magpapabagal sa tugon ng system at makakaapekto sa kahusayan sa pagpoproseso.
(2) Mga parameter ng loop ng posisyon: Ang pagsasaayos ng gain ng position loop at mga parameter ng filter ay maaaring mapabuti ang katumpakan ng posisyon at katatagan ng system. Ang masyadong mataas na posisyon ng loop gain ay magdudulot ng oscillation, at ang filter ay maaaring mag-filter ng high-frequency na ingay sa feedback signal at mapabuti ang katatagan ng system.
Full-closed-loop servo system
Napagtatanto ng full-closed-loop servo system ang tumpak na kontrol sa posisyon sa pamamagitan ng direktang pagtukoy sa aktwal na posisyon ng machine tool. Kapag inaayos ang full-closed-loop servo system, kailangang piliin nang mas maingat ang mga parameter upang matiyak ang katatagan at katumpakan ng system.
Ang pagsasaayos ng parameter ng full-closed-loop servo system ay pangunahing kasama ang mga sumusunod na aspeto:
(1) Position loop gain: Katulad ng semi-closed-loop system, masyadong mataas na position loop gain ay hahantong sa oscillation. Gayunpaman, dahil mas tumpak na natukoy ng full-closed-loop system ang mga error sa posisyon, ang position loop gain ay maaaring itakda nang medyo mataas upang mapabuti ang katumpakan ng posisyon ng system.
(2) Mga parameter ng speed loop: Ang mga setting ng speed loop gain at integral time constant ay kailangang isaayos ayon sa mga dynamic na katangian at mga kinakailangan sa pagproseso ng machine tool. Sa pangkalahatan, ang speed loop gain ay maaaring itakda nang bahagyang mas mataas kaysa sa semi-closed-loop system upang mapabuti ang bilis ng pagtugon ng system.
(3) Mga parameter ng filter: Ang full-closed-loop system ay mas sensitibo sa ingay sa signal ng feedback, kaya kailangang itakda ang naaangkop na mga parameter ng filter upang ma-filter ang ingay. Dapat isaayos ang uri at parameter na seleksyon ng filter ayon sa partikular na senaryo ng aplikasyon.
III. Pag-adopt ng high-frequency suppression function
Ang talakayan sa itaas ay tungkol sa paraan ng pag-optimize ng parameter para sa low-frequency oscillation. Minsan, ang CNC system ng CNC machine tools ay bubuo ng mga feedback signal na naglalaman ng high-frequency harmonics dahil sa ilang mga dahilan ng oscillation sa mekanikal na bahagi, na ginagawang hindi pare-pareho ang output torque at sa gayon ay bumubuo ng vibration. Para sa sitwasyong ito ng high-frequency oscillation, maaaring magdagdag ng first-order low-pass filtering link sa speed loop, na siyang torque filter.
Ang torque filter ay maaaring epektibong mag-filter ng high-frequency harmonics sa feedback signal, na ginagawang mas matatag ang output torque at sa gayon ay binabawasan ang vibration. Kapag pumipili ng mga parameter ng filter ng metalikang kuwintas, kailangang isaalang-alang ang mga sumusunod na kadahilanan:
(1) Cutoff frequency: Tinutukoy ng cutoff frequency ang attenuation degree ng filter sa mga high-frequency na signal. Ang masyadong mababang cutoff frequency ay makakaapekto sa bilis ng pagtugon ng system, habang ang masyadong mataas na cutoff frequency ay hindi makakapag-filter ng mga high-frequency harmonic na epektibo.
(2) Uri ng filter: Kasama sa mga karaniwang uri ng filter ang Butterworth filter, Chebyshev filter, atbp. Ang iba't ibang uri ng mga filter ay may iba't ibang katangian ng pagtugon sa dalas at kailangang mapili ayon sa partikular na sitwasyon ng aplikasyon.
(3) Pagkakasunud-sunod ng filter: Kung mas mataas ang pagkakasunud-sunod ng filter, mas mahusay ang epekto ng attenuation sa mga signal na may mataas na dalas, ngunit sa parehong oras, tataas din ang bigat ng computational ng system. Kapag pumipili ng pagkakasunud-sunod ng filter, kailangang isaalang-alang nang komprehensibo ang performance at computational resources ng system.
Ang talakayan sa itaas ay tungkol sa paraan ng pag-optimize ng parameter para sa low-frequency oscillation. Minsan, ang CNC system ng CNC machine tools ay bubuo ng mga feedback signal na naglalaman ng high-frequency harmonics dahil sa ilang mga dahilan ng oscillation sa mekanikal na bahagi, na ginagawang hindi pare-pareho ang output torque at sa gayon ay bumubuo ng vibration. Para sa sitwasyong ito ng high-frequency oscillation, maaaring magdagdag ng first-order low-pass filtering link sa speed loop, na siyang torque filter.
Ang torque filter ay maaaring epektibong mag-filter ng high-frequency harmonics sa feedback signal, na ginagawang mas matatag ang output torque at sa gayon ay binabawasan ang vibration. Kapag pumipili ng mga parameter ng filter ng metalikang kuwintas, kailangang isaalang-alang ang mga sumusunod na kadahilanan:
(1) Cutoff frequency: Tinutukoy ng cutoff frequency ang attenuation degree ng filter sa mga high-frequency na signal. Ang masyadong mababang cutoff frequency ay makakaapekto sa bilis ng pagtugon ng system, habang ang masyadong mataas na cutoff frequency ay hindi makakapag-filter ng mga high-frequency harmonic na epektibo.
(2) Uri ng filter: Kasama sa mga karaniwang uri ng filter ang Butterworth filter, Chebyshev filter, atbp. Ang iba't ibang uri ng mga filter ay may iba't ibang katangian ng pagtugon sa dalas at kailangang mapili ayon sa partikular na sitwasyon ng aplikasyon.
(3) Pagkakasunud-sunod ng filter: Kung mas mataas ang pagkakasunud-sunod ng filter, mas mahusay ang epekto ng attenuation sa mga signal na may mataas na dalas, ngunit sa parehong oras, tataas din ang bigat ng computational ng system. Kapag pumipili ng pagkakasunud-sunod ng filter, kailangang isaalang-alang nang komprehensibo ang performance at computational resources ng system.
Bilang karagdagan, upang higit na maalis ang oscillation ng CNC machine tools, ang mga sumusunod na hakbang ay maaari ding gawin:
I-optimize ang mekanikal na istraktura
Suriin ang mga mekanikal na bahagi ng machine tool, tulad ng mga guide rails, lead screws, bearings, atbp., upang matiyak na ang kanilang katumpakan sa pag-install at fit clearance ay nakakatugon sa mga kinakailangan. Para sa mga bahaging malubha na, palitan o ayusin ang mga ito sa oras. Kasabay nito, makatwirang ayusin ang counterweight at balanse ng machine tool upang mabawasan ang pagbuo ng mechanical vibration.
Pagbutihin ang kakayahan sa anti-interference ng control system
Ang control system ng CNC machine tools ay madaling maapektuhan ng external interference, tulad ng electromagnetic interference, power fluctuations, atbp. Upang mapabuti ang anti-interference na kakayahan ng control system, ang mga sumusunod na hakbang ay maaaring gawin:
(1) Mag-ampon ng mga shielded cable at grounding measures upang mabawasan ang impluwensya ng electromagnetic interference.
(2) Mag-install ng mga power filter upang patatagin ang boltahe ng power supply.
(3) I-optimize ang software algorithm ng control system upang mapabuti ang anti-interference performance ng system.
Regular na pagpapanatili at pangangalaga
Regular na magsagawa ng pagpapanatili at pangangalaga sa mga tool sa makina ng CNC, linisin ang iba't ibang bahagi ng tool ng makina, suriin ang mga kondisyon ng pagtatrabaho ng sistema ng pagpapadulas at sistema ng paglamig, at palitan ang mga pagod na bahagi at langis ng pampadulas sa oras. Ito ay maaaring matiyak ang matatag na pagganap ng machine tool at mabawasan ang paglitaw ng oscillation.
I-optimize ang mekanikal na istraktura
Suriin ang mga mekanikal na bahagi ng machine tool, tulad ng mga guide rails, lead screws, bearings, atbp., upang matiyak na ang kanilang katumpakan sa pag-install at fit clearance ay nakakatugon sa mga kinakailangan. Para sa mga bahaging malubha na, palitan o ayusin ang mga ito sa oras. Kasabay nito, makatwirang ayusin ang counterweight at balanse ng machine tool upang mabawasan ang pagbuo ng mechanical vibration.
Pagbutihin ang kakayahan sa anti-interference ng control system
Ang control system ng CNC machine tools ay madaling maapektuhan ng external interference, tulad ng electromagnetic interference, power fluctuations, atbp. Upang mapabuti ang anti-interference na kakayahan ng control system, ang mga sumusunod na hakbang ay maaaring gawin:
(1) Mag-ampon ng mga shielded cable at grounding measures upang mabawasan ang impluwensya ng electromagnetic interference.
(2) Mag-install ng mga power filter upang patatagin ang boltahe ng power supply.
(3) I-optimize ang software algorithm ng control system upang mapabuti ang anti-interference performance ng system.
Regular na pagpapanatili at pangangalaga
Regular na magsagawa ng pagpapanatili at pangangalaga sa mga tool sa makina ng CNC, linisin ang iba't ibang bahagi ng tool ng makina, suriin ang mga kondisyon ng pagtatrabaho ng sistema ng pagpapadulas at sistema ng paglamig, at palitan ang mga pagod na bahagi at langis ng pampadulas sa oras. Ito ay maaaring matiyak ang matatag na pagganap ng machine tool at mabawasan ang paglitaw ng oscillation.
Sa konklusyon, ang pag-aalis ng oscillation ng CNC machine tools ay nangangailangan ng komprehensibong pagsasaalang-alang sa mekanikal at elektrikal na mga kadahilanan. Sa pamamagitan ng makatwirang pagsasaayos ng mga parameter ng servo system, paggamit ng high-frequency suppression function, pag-optimize ng mekanikal na istraktura, pagpapabuti ng anti-interference na kakayahan ng control system, at pagsasagawa ng regular na pagpapanatili at pangangalaga, ang paglitaw ng oscillation ay maaaring epektibong mabawasan at ang machining accuracy at stability ng machine tool ay maaaring mapabuti.