„Захтеви и мере оптимизације за механизам преноса помака CNC алатних машина“
У савременој производњи, CNC машине алатке су постале кључна опрема за обраду због својих предности као што су висока прецизност, висока ефикасност и висок степен аутоматизације. Систем преноса помака CNC машина алатки обично ради са серво системом помака, који игра кључну улогу. Према порукама инструкција које се преносе са CNC система, он појачава, а затим контролише кретање актуаторских компоненти. Не само да треба прецизно да контролише брзину помака, већ и да прецизно контролише положај кретања и путању алата у односу на обрадак.
Типичан систем за управљање погоном CNC машине алатке са затвореном петљом углавном се састоји од неколико делова као што су поређење положаја, компоненте за појачавање, погонске јединице, механизми за механички пренос погона и елементи за повратну спрегу детекције. Међу њима, механизам за механички пренос погона је цео ланац механичког преноса који претвара ротационо кретање серво мотора у линеарно кретање погона радног стола и држача алата, укључујући редукционе уређаје, парове водећих завртњева и навртки, вођице и њихове носеће делове. Као важна карика у серво систему, механизам за погон CNC машине алатке треба не само да има високу тачност позиционирања, већ и добре динамичке карактеристике одзива. Одзив система на сигнале инструкција за праћење треба да буде брз, а стабилност добра.
Да би се осигурала тачност преноса, стабилност система и динамичке карактеристике одзива система за довод вертикалних обрадничких центара, поставља се низ строгих захтева за механизам за довод:
I. Захтев за одсуство празнина
Размак у преносу ће довести до грешке у обрнутој мртвој зони и утицати на тачност обраде. Да би се што више елиминисао размак у преносу, могу се усвојити методе као што је коришћење спојног вратила са елиминацијом размака и парова преноса са мерама за елиминацију размака. На пример, код пара водећег вијка и навртке, може се користити метода претходног оптерећења двоструком навртком да би се елиминисао размак подешавањем релативног положаја између две навртке. Истовремено, за делове као што су зупчасти мењачи, могу се користити и методе као што су подешавање подлошки или еластичних елемената да би се елиминисао размак како би се осигурала тачност преноса.
Размак у преносу ће довести до грешке у обрнутој мртвој зони и утицати на тачност обраде. Да би се што више елиминисао размак у преносу, могу се усвојити методе као што је коришћење спојног вратила са елиминацијом размака и парова преноса са мерама за елиминацију размака. На пример, код пара водећег вијка и навртке, може се користити метода претходног оптерећења двоструком навртком да би се елиминисао размак подешавањем релативног положаја између две навртке. Истовремено, за делове као што су зупчасти мењачи, могу се користити и методе као што су подешавање подлошки или еластичних елемената да би се елиминисао размак како би се осигурала тачност преноса.
II. Захтев за ниско трење
Усвајање методе преноса са ниским трењем може смањити губитак енергије, побољшати ефикасност преноса, а такође помоћи у побољшању брзине одзива и тачности система. Уобичајене методе преноса са ниским трењем укључују хидростатичке вођице, ваљкасте вођице и кугличне вијке.
Усвајање методе преноса са ниским трењем може смањити губитак енергије, побољшати ефикасност преноса, а такође помоћи у побољшању брзине одзива и тачности система. Уобичајене методе преноса са ниским трењем укључују хидростатичке вођице, ваљкасте вођице и кугличне вијке.
Хидростатичке вођице формирају слој филма уља под притиском између површина вођица како би се постигло бесконтактно клизање са изузетно малим трењем. Ваљкасте вођице користе котрљање ваљкастих елемената на вођицама да замене клизање, значајно смањујући трење. Куглични вијци су важне компоненте које претварају ротационо кретање у линеарно кретање. Куглице се котрљају између водећег вијка и навртке са ниским коефицијентом трења и високом ефикасношћу преноса. Ове компоненте преноса са ниским трењем могу ефикасно смањити отпор механизма за додавање током кретања и побољшати перформансе система.
III. Захтев за малу инерцију
Да би се побољшала резолуција машинског алата и што више убрзао радни сто како би се постигла сврха праћења инструкција, момент инерције који систем претвара у погонско вратило треба да буде што мањи. Овај захтев се може постићи избором оптималног преносног односа. Разумним избором преносног односа може се смањити момент инерције система, а истовремено се испуњавају захтеви брзине кретања и убрзања радног стола. На пример, приликом пројектовања уређаја за редукцију, према стварним потребама, може се одабрати одговарајући преносни однос или преносни однос ременице како би се излазна брзина серво мотора ускладила са брзином кретања радног стола и истовремено смањио момент инерције.
Да би се побољшала резолуција машинског алата и што више убрзао радни сто како би се постигла сврха праћења инструкција, момент инерције који систем претвара у погонско вратило треба да буде што мањи. Овај захтев се може постићи избором оптималног преносног односа. Разумним избором преносног односа може се смањити момент инерције система, а истовремено се испуњавају захтеви брзине кретања и убрзања радног стола. На пример, приликом пројектовања уређаја за редукцију, према стварним потребама, може се одабрати одговарајући преносни однос или преносни однос ременице како би се излазна брзина серво мотора ускладила са брзином кретања радног стола и истовремено смањио момент инерције.
Поред тога, може се усвојити и концепт лаганог дизајна, а материјали лакше тежине могу се одабрати за израду компоненти преносника. На пример, коришћење лаких материјала као што је легура алуминијума за израду парова водећих вијака и навртки и вођица може смањити укупну инерцију система.
IV. Захтев за високу крутост
Систем преноса високе крутости може осигурати отпорност на спољне сметње током процеса обраде и одржати стабилну тачност обраде. Да би се побољшала крутост система преноса, могу се предузети следеће мере:
Скраћивање преносног ланца: Смањење преносних карика може смањити еластичну деформацију система и побољшати крутост. На пример, коришћење методе директног покретања водећег вијка помоћу мотора штеди међупреносне карике, смањује грешке у преносу и еластичну деформацију и побољшава крутост система.
Побољшање крутости преносног система преднапрезањем: За ваљкасте вођице и парове кугличних вијака, метод преднапрезања може се користити за генерисање одређеног преднапрезања између ваљкастих елемената и вођица или вођица ради побољшања крутости система. Носач вођице је пројектован да буде фиксиран на оба краја и може имати претходно растегнуту структуру. Применом одређеног преднапрезања на вођицу, може се неутралисати аксијална сила током рада и побољшати крутост вођице.
Систем преноса високе крутости може осигурати отпорност на спољне сметње током процеса обраде и одржати стабилну тачност обраде. Да би се побољшала крутост система преноса, могу се предузети следеће мере:
Скраћивање преносног ланца: Смањење преносних карика може смањити еластичну деформацију система и побољшати крутост. На пример, коришћење методе директног покретања водећег вијка помоћу мотора штеди међупреносне карике, смањује грешке у преносу и еластичну деформацију и побољшава крутост система.
Побољшање крутости преносног система преднапрезањем: За ваљкасте вођице и парове кугличних вијака, метод преднапрезања може се користити за генерисање одређеног преднапрезања између ваљкастих елемената и вођица или вођица ради побољшања крутости система. Носач вођице је пројектован да буде фиксиран на оба краја и може имати претходно растегнуту структуру. Применом одређеног преднапрезања на вођицу, може се неутралисати аксијална сила током рада и побољшати крутост вођице.
V. Захтев за високу резонантну фреквенцију
Висока резонантна фреквенција значи да се систем може брзо вратити у стабилно стање када је изложен спољним сметњама и има добру отпорност на вибрације. Да би се побољшала резонантна фреквенција система, могу се покренути следећи аспекти:
Оптимизујте структурни дизајн компоненти преносника: Разумно пројектујте облик и величину компоненти преносника као што су вођећи вијци и вођице како бисте побољшали њихове природне фреквенције. На пример, коришћење шупљег вођећег вијка може смањити тежину и побољшати природну фреквенцију.
Изаберите одговарајуће материјале: Изаберите материјале са високим модулом еластичности и ниском густином, као што су легуре титанијума итд., који могу побољшати крутост и природну фреквенцију компоненти преноса.
Повећање пригушења: Одговарајуће повећање пригушења у систему може потрошити енергију вибрација, смањити резонантни врх и побољшати стабилност система. Пригушење система се може повећати употребом материјала за пригушивање и уградњом пригушивача.
Висока резонантна фреквенција значи да се систем може брзо вратити у стабилно стање када је изложен спољним сметњама и има добру отпорност на вибрације. Да би се побољшала резонантна фреквенција система, могу се покренути следећи аспекти:
Оптимизујте структурни дизајн компоненти преносника: Разумно пројектујте облик и величину компоненти преносника као што су вођећи вијци и вођице како бисте побољшали њихове природне фреквенције. На пример, коришћење шупљег вођећег вијка може смањити тежину и побољшати природну фреквенцију.
Изаберите одговарајуће материјале: Изаберите материјале са високим модулом еластичности и ниском густином, као што су легуре титанијума итд., који могу побољшати крутост и природну фреквенцију компоненти преноса.
Повећање пригушења: Одговарајуће повећање пригушења у систему може потрошити енергију вибрација, смањити резонантни врх и побољшати стабилност система. Пригушење система се може повећати употребом материјала за пригушивање и уградњом пригушивача.
VI. Захтев за одговарајући коефицијент пригушења
Одговарајући коефицијент пригушења може брзо стабилизовати систем након поремећаја, без прекомерног смањења вибрација. Да би се постигао одговарајући коефицијент пригушења, контрола коефицијента пригушења може се постићи подешавањем параметара система као што су параметри пригушивача и коефицијент трења компоненти преносника.
Одговарајући коефицијент пригушења може брзо стабилизовати систем након поремећаја, без прекомерног смањења вибрација. Да би се постигао одговарајући коефицијент пригушења, контрола коефицијента пригушења може се постићи подешавањем параметара система као што су параметри пригушивача и коефицијент трења компоненти преносника.
Укратко, да би се испунили строги захтеви ЦНЦ машина за механизме преноса помака, потребно је предузети низ мера оптимизације. Ове мере не само да могу побољшати тачност обраде и ефикасност машина, већ и повећати стабилност и поузданост машина, пружајући снажну подршку развоју модерне производње.
У практичним применама, такође је неопходно свеобухватно размотрити различите факторе у складу са специфичним потребама обраде и карактеристикама машинских алата и одабрати најприкладнији механизам преноса помака и мере оптимизације. Истовремено, са континуираним напретком науке и технологије, стално се појављују нови материјали, технологије и концепти дизајна, што такође пружа широк простор за даље побољшање перформанси механизама преноса помака CNC алатних машина. У будућности, механизам преноса помака CNC алатних машина ће се наставити развијати у правцу веће прецизности, веће брзине и веће поузданости.