"Mga Kinakailangan at Mga Panukala sa Pag-optimize para sa Feed Transmission Mechanism ng CNC Machine Tools"
Sa modernong pagmamanupaktura, ang mga tool sa makina ng CNC ay naging pangunahing kagamitan sa pagpoproseso dahil sa kanilang mga pakinabang tulad ng mataas na katumpakan, mataas na kahusayan, at mataas na antas ng automation. Ang feed transmission system ng CNC machine tools ay karaniwang gumagana sa isang servo feed system, na gumaganap ng isang mahalagang papel. Ayon sa mga mensahe ng pagtuturo na ipinadala mula sa CNC system, pinalalakas nito at pagkatapos ay kinokontrol ang paggalaw ng mga kumikilos na bahagi. Hindi lamang nito kailangan na tumpak na kontrolin ang bilis ng paggalaw ng feed ngunit tumpak ding kontrolin ang paglipat ng posisyon at tilapon ng tool na may kaugnayan sa workpiece.
Ang isang tipikal na closed-loop na kinokontrol na sistema ng feed ng isang CNC machine tool ay pangunahing binubuo ng ilang bahagi tulad ng paghahambing ng posisyon, mga bahagi ng amplification, mga unit sa pagmamaneho, mga mekanismo ng paghahatid ng mekanikal na feed, at mga elemento ng feedback ng pagtuklas. Kabilang sa mga ito, ang mekanikal na mekanismo ng paghahatid ng feed ay ang buong mechanical transmission chain na nagko-convert sa rotational movement ng servo motor sa linear feed movement ng worktable at tool holder, kabilang ang mga reduction device, lead screw at nut pairs, guide components at kanilang mga sumusuportang bahagi. Bilang isang mahalagang link sa sistema ng servo, ang mekanismo ng feed ng mga tool sa makina ng CNC ay hindi lamang dapat magkaroon ng mataas na katumpakan sa pagpoposisyon ngunit mayroon ding mahusay na mga katangian ng dynamic na pagtugon. Ang tugon ng system sa pagsubaybay sa mga signal ng pagtuturo ay dapat na mabilis at ang katatagan ay dapat na mabuti.
Upang matiyak ang katumpakan ng paghahatid, katatagan ng system, at mga katangian ng dynamic na pagtugon ng feed system ng mga vertical machining center, isang serye ng mga mahigpit na kinakailangan ang inilalagay para sa mekanismo ng feed:
I. Requirement para walang gap
Ang agwat sa paghahatid ay hahantong sa reverse dead zone error at makakaapekto sa katumpakan ng pagproseso. Upang maalis ang transmission gap hangga't maaari, ang mga pamamaraan tulad ng paggamit ng linkage shaft na may gap elimination at transmission pairs na may gap elimination measures ay maaaring gamitin. Halimbawa, sa pares ng lead screw at nut, ang double-nut preloading na paraan ay maaaring gamitin upang alisin ang puwang sa pamamagitan ng pagsasaayos ng relatibong posisyon sa pagitan ng dalawang nut. Kasabay nito, para sa mga bahagi tulad ng mga gear transmission, ang mga pamamaraan tulad ng pag-aayos ng shims o elastic na elemento ay maaari ding gamitin upang maalis ang puwang upang matiyak ang katumpakan ng paghahatid.
Ang agwat sa paghahatid ay hahantong sa reverse dead zone error at makakaapekto sa katumpakan ng pagproseso. Upang maalis ang transmission gap hangga't maaari, ang mga pamamaraan tulad ng paggamit ng linkage shaft na may gap elimination at transmission pairs na may gap elimination measures ay maaaring gamitin. Halimbawa, sa pares ng lead screw at nut, ang double-nut preloading na paraan ay maaaring gamitin upang alisin ang puwang sa pamamagitan ng pagsasaayos ng relatibong posisyon sa pagitan ng dalawang nut. Kasabay nito, para sa mga bahagi tulad ng mga gear transmission, ang mga pamamaraan tulad ng pag-aayos ng shims o elastic na elemento ay maaari ding gamitin upang maalis ang puwang upang matiyak ang katumpakan ng paghahatid.
II. Kinakailangan para sa mababang alitan
Ang pag-ampon ng paraan ng transmisyon na mababa ang friction ay maaaring mabawasan ang pagkawala ng enerhiya, mapabuti ang kahusayan ng paghahatid, at makatulong din na mapabuti ang bilis ng pagtugon at katumpakan ng system. Kasama sa mga karaniwang paraan ng paghahatid ng mababang friction ang mga hydrostatic guide, rolling guide, at ball screw.
Ang pag-ampon ng paraan ng transmisyon na mababa ang friction ay maaaring mabawasan ang pagkawala ng enerhiya, mapabuti ang kahusayan ng paghahatid, at makatulong din na mapabuti ang bilis ng pagtugon at katumpakan ng system. Kasama sa mga karaniwang paraan ng paghahatid ng mababang friction ang mga hydrostatic guide, rolling guide, at ball screw.
Ang mga hydrostatic na gabay ay bumubuo ng isang layer ng pressure oil film sa pagitan ng mga ibabaw ng gabay upang makamit ang non-contact sliding na may napakaliit na friction. Gumagamit ang mga rolling guide ng rolling elements sa guide rails upang palitan ang sliding, na lubos na nakakabawas ng friction. Ang mga ball screw ay mahalagang bahagi na nagko-convert ng rotational motion sa linear motion. Ang mga bola ay gumulong sa pagitan ng lead screw at ng nut na may mababang friction coefficient at mataas na transmission efficiency. Ang mga low-friction transmission component na ito ay maaaring epektibong mabawasan ang resistensya ng mekanismo ng feed sa panahon ng paggalaw at mapabuti ang pagganap ng system.
III. Kinakailangan para sa mababang pagkawalang-galaw
Upang mapahusay ang resolution ng machine tool at mapabilis ang worktable hangga't maaari upang makamit ang layunin ng mga tagubilin sa pagsubaybay, ang sandali ng inertia na na-convert sa drive shaft ng system ay dapat kasing maliit hangga't maaari. Ang pangangailangang ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpili ng pinakamainam na ratio ng paghahatid. Ang makatwirang pagpili ng transmission ratio ay maaaring mabawasan ang moment of inertia ng system habang natutugunan ang mga kinakailangan ng worktable na bilis ng paggalaw at acceleration. Halimbawa, kapag nagdidisenyo ng isang reduction device, ayon sa mga aktwal na pangangailangan, ang isang angkop na gear ratio o belt pulley ratio ay maaaring mapili upang tumugma sa bilis ng output ng servo motor sa bilis ng paggalaw ng worktable at bawasan ang sandali ng pagkawalang-galaw sa parehong oras.
Upang mapahusay ang resolution ng machine tool at mapabilis ang worktable hangga't maaari upang makamit ang layunin ng mga tagubilin sa pagsubaybay, ang sandali ng inertia na na-convert sa drive shaft ng system ay dapat kasing maliit hangga't maaari. Ang pangangailangang ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpili ng pinakamainam na ratio ng paghahatid. Ang makatwirang pagpili ng transmission ratio ay maaaring mabawasan ang moment of inertia ng system habang natutugunan ang mga kinakailangan ng worktable na bilis ng paggalaw at acceleration. Halimbawa, kapag nagdidisenyo ng isang reduction device, ayon sa mga aktwal na pangangailangan, ang isang angkop na gear ratio o belt pulley ratio ay maaaring mapili upang tumugma sa bilis ng output ng servo motor sa bilis ng paggalaw ng worktable at bawasan ang sandali ng pagkawalang-galaw sa parehong oras.
Bilang karagdagan, ang isang magaan na konsepto ng disenyo ay maaari ding gamitin, at ang mga materyales na may mas magaan na timbang ay maaaring mapili upang gumawa ng mga bahagi ng paghahatid. Halimbawa, ang paggamit ng magaan na materyales gaya ng aluminyo na haluang metal upang gumawa ng mga pares ng lead screw at nut at mga bahagi ng gabay ay maaaring mabawasan ang pangkalahatang pagkawalang-galaw ng system.
IV. Kinakailangan para sa mataas na higpit
Maaaring matiyak ng isang high-stiffness transmission system ang paglaban sa panlabas na interference sa panahon ng proseso ng pagproseso at mapanatili ang matatag na katumpakan sa pagproseso. Upang mapabuti ang higpit ng sistema ng paghahatid, ang mga sumusunod na hakbang ay maaaring gawin:
Paikliin ang transmission chain: Ang pagbabawas ng transmission links ay maaaring mabawasan ang elastic deformation ng system at mapabuti ang higpit. Halimbawa, ang paggamit ng paraan ng direktang pagmamaneho ng lead screw ng motor ay nakakatipid sa intermediate transmission links, binabawasan ang mga error sa transmission at elastic deformation, at pinapabuti ang higpit ng system.
Pahusayin ang stiffness ng transmission system sa pamamagitan ng preloading: Para sa mga rolling guide at ball screw pairs, maaaring gamitin ang isang preloaded na paraan upang makabuo ng isang tiyak na preload sa pagitan ng mga rolling elements at ng guide rails o lead screws upang mapabuti ang higpit ng system. Ang lead screw support ay idinisenyo upang maayos sa magkabilang dulo at maaaring magkaroon ng pre-stretched na istraktura. Sa pamamagitan ng paglalagay ng isang tiyak na pre-tension sa lead screw, ang axial force sa panahon ng operasyon ay maaaring kontrahin at ang higpit ng lead screw ay maaaring mapabuti.
Maaaring matiyak ng isang high-stiffness transmission system ang paglaban sa panlabas na interference sa panahon ng proseso ng pagproseso at mapanatili ang matatag na katumpakan sa pagproseso. Upang mapabuti ang higpit ng sistema ng paghahatid, ang mga sumusunod na hakbang ay maaaring gawin:
Paikliin ang transmission chain: Ang pagbabawas ng transmission links ay maaaring mabawasan ang elastic deformation ng system at mapabuti ang higpit. Halimbawa, ang paggamit ng paraan ng direktang pagmamaneho ng lead screw ng motor ay nakakatipid sa intermediate transmission links, binabawasan ang mga error sa transmission at elastic deformation, at pinapabuti ang higpit ng system.
Pahusayin ang stiffness ng transmission system sa pamamagitan ng preloading: Para sa mga rolling guide at ball screw pairs, maaaring gamitin ang isang preloaded na paraan upang makabuo ng isang tiyak na preload sa pagitan ng mga rolling elements at ng guide rails o lead screws upang mapabuti ang higpit ng system. Ang lead screw support ay idinisenyo upang maayos sa magkabilang dulo at maaaring magkaroon ng pre-stretched na istraktura. Sa pamamagitan ng paglalagay ng isang tiyak na pre-tension sa lead screw, ang axial force sa panahon ng operasyon ay maaaring kontrahin at ang higpit ng lead screw ay maaaring mapabuti.
V. Kinakailangan para sa mataas na resonant frequency
Ang isang mataas na resonant frequency ay nangangahulugan na ang system ay maaaring mabilis na bumalik sa isang matatag na estado kapag sumailalim sa panlabas na interference at may mahusay na vibration resistance. Upang mapabuti ang resonant frequency ng system, maaaring simulan ang mga sumusunod na aspeto:
I-optimize ang istrukturang disenyo ng mga bahagi ng transmission: Makatuwirang idisenyo ang hugis at sukat ng mga bahagi ng transmission gaya ng mga lead screw at guide rails upang mapabuti ang kanilang mga natural na frequency. Halimbawa, ang paggamit ng hollow lead screw ay maaaring magpababa ng timbang at mapabuti ang natural na frequency.
Pumili ng mga angkop na materyales: Pumili ng mga materyales na may mataas na elastic modulus at mababang density, tulad ng titanium alloy, atbp., na maaaring mapabuti ang higpit at natural na dalas ng mga bahagi ng paghahatid.
Dagdagan ang pamamasa: Ang naaangkop na pagtaas ng pamamasa sa system ay maaaring kumonsumo ng enerhiya ng panginginig ng boses, bawasan ang resonant peak, at mapabuti ang katatagan ng system. Ang pamamasa ng system ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng paggamit ng mga materyales sa pamamasa at pag-install ng mga damper.
Ang isang mataas na resonant frequency ay nangangahulugan na ang system ay maaaring mabilis na bumalik sa isang matatag na estado kapag sumailalim sa panlabas na interference at may mahusay na vibration resistance. Upang mapabuti ang resonant frequency ng system, maaaring simulan ang mga sumusunod na aspeto:
I-optimize ang istrukturang disenyo ng mga bahagi ng transmission: Makatuwirang idisenyo ang hugis at sukat ng mga bahagi ng transmission gaya ng mga lead screw at guide rails upang mapabuti ang kanilang mga natural na frequency. Halimbawa, ang paggamit ng hollow lead screw ay maaaring magpababa ng timbang at mapabuti ang natural na frequency.
Pumili ng mga angkop na materyales: Pumili ng mga materyales na may mataas na elastic modulus at mababang density, tulad ng titanium alloy, atbp., na maaaring mapabuti ang higpit at natural na dalas ng mga bahagi ng paghahatid.
Dagdagan ang pamamasa: Ang naaangkop na pagtaas ng pamamasa sa system ay maaaring kumonsumo ng enerhiya ng panginginig ng boses, bawasan ang resonant peak, at mapabuti ang katatagan ng system. Ang pamamasa ng system ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng paggamit ng mga materyales sa pamamasa at pag-install ng mga damper.
VI. Kinakailangan para sa naaangkop na ratio ng pamamasa
Ang isang naaangkop na damping ratio ay maaaring gawing mabilis ang sistema pagkatapos na maabala nang walang labis na pagpapahina ng vibration. Upang makakuha ng naaangkop na damping ratio, ang kontrol ng damping ratio ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga parameter ng system tulad ng mga parameter ng damper at friction coefficient ng mga bahagi ng transmission.
Ang isang naaangkop na damping ratio ay maaaring gawing mabilis ang sistema pagkatapos na maabala nang walang labis na pagpapahina ng vibration. Upang makakuha ng naaangkop na damping ratio, ang kontrol ng damping ratio ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga parameter ng system tulad ng mga parameter ng damper at friction coefficient ng mga bahagi ng transmission.
Sa buod, upang matugunan ang mga mahigpit na kinakailangan ng CNC machine tool para sa mga mekanismo ng paghahatid ng feed, isang serye ng mga hakbang sa pag-optimize ang kailangang gawin. Ang mga hakbang na ito ay hindi lamang maaaring mapabuti ang katumpakan ng pagproseso at kahusayan ng mga tool sa makina ngunit mapahusay din ang katatagan at pagiging maaasahan ng mga tool sa makina, na nagbibigay ng malakas na suporta para sa pagbuo ng modernong pagmamanupaktura.
Sa mga praktikal na aplikasyon, kinakailangan ding komprehensibong isaalang-alang ang iba't ibang salik ayon sa mga partikular na pangangailangan sa pagproseso at mga katangian ng machine tool at piliin ang pinakaangkop na mekanismo ng paghahatid ng feed at mga hakbang sa pag-optimize. Kasabay nito, sa patuloy na pag-unlad ng agham at teknolohiya, ang mga bagong materyales, teknolohiya, at mga konsepto ng disenyo ay patuloy na umuusbong, na nagbibigay din ng malawak na espasyo para sa higit pang pagpapabuti ng pagganap ng mga mekanismo ng paghahatid ng feed ng mga tool sa makina ng CNC. Sa hinaharap, ang mekanismo ng paghahatid ng feed ng mga tool sa makina ng CNC ay patuloy na bubuo sa direksyon ng mas mataas na katumpakan, mas mataas na bilis, at mas mataas na pagiging maaasahan.