《CNC darbgaldu svārstību novēršanas metodes》
CNC darbgaldiem ir svarīga loma mūsdienu rūpnieciskajā ražošanā. Tomēr svārstību problēma bieži vien nomoka operatorus un ražotājus. CNC darbgaldu svārstību iemesli ir samērā sarežģīti. Papildus daudziem faktoriem, piemēram, nenoņemamām transmisijas spraugām, elastīgajai deformācijai un berzes pretestībai mehāniskajā aspektā, svarīgs aspekts ir arī attiecīgo servo sistēmas parametru ietekme. Tagad CNC darbgaldu ražotājs detalizēti iepazīstinās ar metodēm, kā novērst CNC darbgaldu svārstības.
I. Pozīcijas cilpas pastiprinājuma samazināšana
Proporcionāli integrāli atvasinātais kontrolieris ir daudzfunkcionāls kontrolieris, kam ir izšķiroša nozīme CNC darbgaldos. Tas var ne tikai efektīvi veikt proporcionālu pastiprinājumu strāvas un sprieguma signālos, bet arī pielāgot izejas signāla atpalicības vai apsteidzes problēmu. Svārstību kļūdas dažreiz rodas izejas strāvas un sprieguma atpalicības vai apsteidzes dēļ. Šajā laikā PID var izmantot, lai pielāgotu izejas strāvas un sprieguma fāzi.
Pozīcijas cilpas pastiprinājums ir galvenais parametrs CNC darbgaldu vadības sistēmā. Ja pozīcijas cilpas pastiprinājums ir pārāk augsts, sistēma ir pārāk jutīga pret pozīcijas kļūdām un ir pakļauta svārstību izraisīšanai. Pozīcijas cilpas pastiprinājuma samazināšana var samazināt sistēmas reakcijas ātrumu un tādējādi samazināt svārstību iespējamību.
Pielāgojot pozīcijas cilpas pastiprinājumu, tas ir jāiestata saprātīgi atbilstoši konkrētajam darbgalda modelim un apstrādes prasībām. Vispārīgi runājot, pozīcijas cilpas pastiprinājumu vispirms var samazināt līdz relatīvi zemam līmenim un pēc tam pakāpeniski palielināt, novērojot darbgalda darbību, līdz tiek atrasta optimāla vērtība, kas var atbilst apstrādes precizitātes prasībām un novērst svārstības.
Proporcionāli integrāli atvasinātais kontrolieris ir daudzfunkcionāls kontrolieris, kam ir izšķiroša nozīme CNC darbgaldos. Tas var ne tikai efektīvi veikt proporcionālu pastiprinājumu strāvas un sprieguma signālos, bet arī pielāgot izejas signāla atpalicības vai apsteidzes problēmu. Svārstību kļūdas dažreiz rodas izejas strāvas un sprieguma atpalicības vai apsteidzes dēļ. Šajā laikā PID var izmantot, lai pielāgotu izejas strāvas un sprieguma fāzi.
Pozīcijas cilpas pastiprinājums ir galvenais parametrs CNC darbgaldu vadības sistēmā. Ja pozīcijas cilpas pastiprinājums ir pārāk augsts, sistēma ir pārāk jutīga pret pozīcijas kļūdām un ir pakļauta svārstību izraisīšanai. Pozīcijas cilpas pastiprinājuma samazināšana var samazināt sistēmas reakcijas ātrumu un tādējādi samazināt svārstību iespējamību.
Pielāgojot pozīcijas cilpas pastiprinājumu, tas ir jāiestata saprātīgi atbilstoši konkrētajam darbgalda modelim un apstrādes prasībām. Vispārīgi runājot, pozīcijas cilpas pastiprinājumu vispirms var samazināt līdz relatīvi zemam līmenim un pēc tam pakāpeniski palielināt, novērojot darbgalda darbību, līdz tiek atrasta optimāla vērtība, kas var atbilst apstrādes precizitātes prasībām un novērst svārstības.
II. Slēgtas cilpas servo sistēmas parametru regulēšana
Daļēji slēgtas cilpas servo sistēma
Dažās CNC servo sistēmās tiek izmantotas daļēji slēgtas cilpas ierīces. Regulējot daļēji slēgtas cilpas servo sistēmu, ir jānodrošina, lai lokālā daļēji slēgtas cilpas sistēma nesvārstītos. Tā kā pilnībā slēgtas cilpas servo sistēma veic parametru regulēšanu, pamatojoties uz pieņēmumu, ka tās lokālā daļēji slēgtas cilpas sistēma ir stabila, abas ir līdzīgas regulēšanas metodēs.
Daļēji slēgtas cilpas servo sistēma netieši nodod atpakaļ informāciju par darbgalda pozīciju, nosakot motora griešanās leņķi vai ātrumu. Pielāgojot parametrus, jāpievērš uzmanība šādiem aspektiem:
(1) Ātruma cilpas parametri: ātruma cilpas pastiprinājuma un integrālās laika konstantes iestatījumiem ir liela ietekme uz sistēmas stabilitāti un reakcijas ātrumu. Pārāk liels cilpas pastiprinājuma ātrums novedīs pie pārāk ātras sistēmas reakcijas un ir pakļauts svārstību ģenerēšanai; savukārt pārāk ilga integrālās laika konstante palēninās sistēmas reakciju un ietekmēs apstrādes efektivitāti.
(2) Pozīcijas cilpas parametri: Pozīcijas cilpas pastiprinājuma un filtra parametru pielāgošana var uzlabot sistēmas pozīcijas precizitāti un stabilitāti. Pārāk liels pozīcijas cilpas pastiprinājums izraisīs svārstības, un filtrs var filtrēt augstfrekvences troksni atgriezeniskās saites signālā un uzlabot sistēmas stabilitāti.
Pilnībā slēgtas cilpas servo sistēma
Pilnībā slēgtas cilpas servo sistēma realizē precīzu pozīcijas kontroli, tieši nosakot darbgalda faktisko pozīciju. Regulējot pilnībā slēgtas cilpas servo sistēmu, parametri ir jāizvēlas rūpīgāk, lai nodrošinātu sistēmas stabilitāti un precizitāti.
Pilnībā slēgtas cilpas servo sistēmas parametru regulēšana galvenokārt ietver šādus aspektus:
(1) Pozīcijas cilpas pastiprinājums: līdzīgi kā daļēji slēgtas cilpas sistēmā, pārāk liels pozīcijas cilpas pastiprinājums izraisīs svārstības. Tomēr, tā kā pilnībā slēgtas cilpas sistēma precīzāk nosaka pozīcijas kļūdas, pozīcijas cilpas pastiprinājumu var iestatīt relatīvi augstu, lai uzlabotu sistēmas pozīcijas precizitāti.
(2) Ātruma cilpas parametri: Ātruma cilpas pastiprinājuma un integrālā laika konstantes iestatījumi ir jāpielāgo atbilstoši darbgalda dinamiskajām īpašībām un apstrādes prasībām. Parasti ātruma cilpas pastiprinājumu var iestatīt nedaudz augstāku nekā daļēji slēgtas cilpas sistēmā, lai uzlabotu sistēmas reakcijas ātrumu.
(3) Filtra parametri: Pilnībā noslēgtas cilpas sistēma ir jutīgāka pret atgriezeniskās saites signāla troksni, tāpēc ir jāiestata atbilstoši filtra parametri, lai filtrētu troksni. Filtra veids un parametru izvēle jāpielāgo konkrētajam pielietojuma scenārijam.
Daļēji slēgtas cilpas servo sistēma
Dažās CNC servo sistēmās tiek izmantotas daļēji slēgtas cilpas ierīces. Regulējot daļēji slēgtas cilpas servo sistēmu, ir jānodrošina, lai lokālā daļēji slēgtas cilpas sistēma nesvārstītos. Tā kā pilnībā slēgtas cilpas servo sistēma veic parametru regulēšanu, pamatojoties uz pieņēmumu, ka tās lokālā daļēji slēgtas cilpas sistēma ir stabila, abas ir līdzīgas regulēšanas metodēs.
Daļēji slēgtas cilpas servo sistēma netieši nodod atpakaļ informāciju par darbgalda pozīciju, nosakot motora griešanās leņķi vai ātrumu. Pielāgojot parametrus, jāpievērš uzmanība šādiem aspektiem:
(1) Ātruma cilpas parametri: ātruma cilpas pastiprinājuma un integrālās laika konstantes iestatījumiem ir liela ietekme uz sistēmas stabilitāti un reakcijas ātrumu. Pārāk liels cilpas pastiprinājuma ātrums novedīs pie pārāk ātras sistēmas reakcijas un ir pakļauts svārstību ģenerēšanai; savukārt pārāk ilga integrālās laika konstante palēninās sistēmas reakciju un ietekmēs apstrādes efektivitāti.
(2) Pozīcijas cilpas parametri: Pozīcijas cilpas pastiprinājuma un filtra parametru pielāgošana var uzlabot sistēmas pozīcijas precizitāti un stabilitāti. Pārāk liels pozīcijas cilpas pastiprinājums izraisīs svārstības, un filtrs var filtrēt augstfrekvences troksni atgriezeniskās saites signālā un uzlabot sistēmas stabilitāti.
Pilnībā slēgtas cilpas servo sistēma
Pilnībā slēgtas cilpas servo sistēma realizē precīzu pozīcijas kontroli, tieši nosakot darbgalda faktisko pozīciju. Regulējot pilnībā slēgtas cilpas servo sistēmu, parametri ir jāizvēlas rūpīgāk, lai nodrošinātu sistēmas stabilitāti un precizitāti.
Pilnībā slēgtas cilpas servo sistēmas parametru regulēšana galvenokārt ietver šādus aspektus:
(1) Pozīcijas cilpas pastiprinājums: līdzīgi kā daļēji slēgtas cilpas sistēmā, pārāk liels pozīcijas cilpas pastiprinājums izraisīs svārstības. Tomēr, tā kā pilnībā slēgtas cilpas sistēma precīzāk nosaka pozīcijas kļūdas, pozīcijas cilpas pastiprinājumu var iestatīt relatīvi augstu, lai uzlabotu sistēmas pozīcijas precizitāti.
(2) Ātruma cilpas parametri: Ātruma cilpas pastiprinājuma un integrālā laika konstantes iestatījumi ir jāpielāgo atbilstoši darbgalda dinamiskajām īpašībām un apstrādes prasībām. Parasti ātruma cilpas pastiprinājumu var iestatīt nedaudz augstāku nekā daļēji slēgtas cilpas sistēmā, lai uzlabotu sistēmas reakcijas ātrumu.
(3) Filtra parametri: Pilnībā noslēgtas cilpas sistēma ir jutīgāka pret atgriezeniskās saites signāla troksni, tāpēc ir jāiestata atbilstoši filtra parametri, lai filtrētu troksni. Filtra veids un parametru izvēle jāpielāgo konkrētajam pielietojuma scenārijam.
III. Augstas frekvences slāpēšanas funkcijas ieviešana
Iepriekš minētā diskusija ir par zemfrekvences svārstību parametru optimizācijas metodi. Dažreiz CNC darbgaldu CNC sistēma ģenerē atgriezeniskās saites signālus, kas satur augstfrekvences harmonikas noteiktu mehāniskās daļas svārstību iemeslu dēļ, kā rezultātā izejas griezes moments nav konstants un tādējādi rodas vibrācija. Šādā augstfrekvences svārstību situācijā ātruma cilpai var pievienot pirmās kārtas zemfrekvences filtrēšanas saiti, kas ir griezes momenta filtrs.
Griezes momenta filtrs var efektīvi filtrēt augstfrekvences harmonikas atgriezeniskās saites signālā, padarot izejas griezes momentu stabilāku un tādējādi samazinot vibrāciju. Izvēloties griezes momenta filtra parametrus, jāņem vērā šādi faktori:
(1) Robežfrekvence: Robežfrekvence nosaka filtra vājināšanās pakāpi augstfrekvences signālos. Pārāk zema robežfrekvence ietekmēs sistēmas reakcijas ātrumu, savukārt pārāk augsta robežfrekvence nespēs efektīvi filtrēt augstfrekvences harmonikas.
(2) Filtra tips: Izplatītākie filtru tipi ir Batervorta filtrs, Čebiševa filtrs utt. Dažādiem filtru veidiem ir atšķirīgas frekvences raksturlīknes īpašības, un tie jāizvēlas atbilstoši konkrētajam pielietojuma scenārijam.
(3) Filtra secība: jo augstāka ir filtra secība, jo labāks ir augstfrekvences signālu vājināšanas efekts, taču vienlaikus tas palielinās arī sistēmas skaitļošanas slodzi. Izvēloties filtra secību, visaptveroši jāņem vērā sistēmas veiktspēja un skaitļošanas resursi.
Iepriekš minētā diskusija ir par zemfrekvences svārstību parametru optimizācijas metodi. Dažreiz CNC darbgaldu CNC sistēma ģenerē atgriezeniskās saites signālus, kas satur augstfrekvences harmonikas noteiktu mehāniskās daļas svārstību iemeslu dēļ, kā rezultātā izejas griezes moments nav konstants un tādējādi rodas vibrācija. Šādā augstfrekvences svārstību situācijā ātruma cilpai var pievienot pirmās kārtas zemfrekvences filtrēšanas saiti, kas ir griezes momenta filtrs.
Griezes momenta filtrs var efektīvi filtrēt augstfrekvences harmonikas atgriezeniskās saites signālā, padarot izejas griezes momentu stabilāku un tādējādi samazinot vibrāciju. Izvēloties griezes momenta filtra parametrus, jāņem vērā šādi faktori:
(1) Robežfrekvence: Robežfrekvence nosaka filtra vājināšanās pakāpi augstfrekvences signālos. Pārāk zema robežfrekvence ietekmēs sistēmas reakcijas ātrumu, savukārt pārāk augsta robežfrekvence nespēs efektīvi filtrēt augstfrekvences harmonikas.
(2) Filtra tips: Izplatītākie filtru tipi ir Batervorta filtrs, Čebiševa filtrs utt. Dažādiem filtru veidiem ir atšķirīgas frekvences raksturlīknes īpašības, un tie jāizvēlas atbilstoši konkrētajam pielietojuma scenārijam.
(3) Filtra secība: jo augstāka ir filtra secība, jo labāks ir augstfrekvences signālu vājināšanas efekts, taču vienlaikus tas palielinās arī sistēmas skaitļošanas slodzi. Izvēloties filtra secību, visaptveroši jāņem vērā sistēmas veiktspēja un skaitļošanas resursi.
Turklāt, lai vēl vairāk novērstu CNC darbgaldu svārstības, var veikt arī šādus pasākumus:
Optimizēt mehānisko struktūru
Pārbaudiet darbgalda mehāniskās daļas, piemēram, vadsliedes, svina skrūves, gultņus utt., lai pārliecinātos, ka to uzstādīšanas precizitāte un piemērotības klīrenss atbilst prasībām. Stipri nolietotas detaļas savlaicīgi nomainiet vai salabojiet. Vienlaikus saprātīgi pielāgojiet darbgalda pretsvaru un līdzsvaru, lai samazinātu mehāniskās vibrācijas rašanos.
Uzlabojiet vadības sistēmas spēju novērst traucējumus
CNC darbgaldu vadības sistēmu viegli ietekmē ārēji traucējumi, piemēram, elektromagnētiskie traucējumi, jaudas svārstības utt. Lai uzlabotu vadības sistēmas spēju novērst traucējumus, var veikt šādus pasākumus:
(1) Izmantojiet ekranētus kabeļus un zemējuma pasākumus, lai samazinātu elektromagnētisko traucējumu ietekmi.
(2) Uzstādiet strāvas filtrus, lai stabilizētu barošanas spriegumu.
(3) Optimizēt vadības sistēmas programmatūras algoritmu, lai uzlabotu sistēmas traucējumu novēršanas veiktspēju.
Regulāra apkope un uzturēšana
Regulāri veiciet CNC darbgaldu apkopi un remontu, notīriet dažādas darbgalda daļas, pārbaudiet eļļošanas sistēmas un dzesēšanas sistēmas darba apstākļus un savlaicīgi nomainiet nolietotās detaļas un smēreļļu. Tas var nodrošināt darbgalda stabilu darbību un samazināt svārstību rašanos.
Optimizēt mehānisko struktūru
Pārbaudiet darbgalda mehāniskās daļas, piemēram, vadsliedes, svina skrūves, gultņus utt., lai pārliecinātos, ka to uzstādīšanas precizitāte un piemērotības klīrenss atbilst prasībām. Stipri nolietotas detaļas savlaicīgi nomainiet vai salabojiet. Vienlaikus saprātīgi pielāgojiet darbgalda pretsvaru un līdzsvaru, lai samazinātu mehāniskās vibrācijas rašanos.
Uzlabojiet vadības sistēmas spēju novērst traucējumus
CNC darbgaldu vadības sistēmu viegli ietekmē ārēji traucējumi, piemēram, elektromagnētiskie traucējumi, jaudas svārstības utt. Lai uzlabotu vadības sistēmas spēju novērst traucējumus, var veikt šādus pasākumus:
(1) Izmantojiet ekranētus kabeļus un zemējuma pasākumus, lai samazinātu elektromagnētisko traucējumu ietekmi.
(2) Uzstādiet strāvas filtrus, lai stabilizētu barošanas spriegumu.
(3) Optimizēt vadības sistēmas programmatūras algoritmu, lai uzlabotu sistēmas traucējumu novēršanas veiktspēju.
Regulāra apkope un uzturēšana
Regulāri veiciet CNC darbgaldu apkopi un remontu, notīriet dažādas darbgalda daļas, pārbaudiet eļļošanas sistēmas un dzesēšanas sistēmas darba apstākļus un savlaicīgi nomainiet nolietotās detaļas un smēreļļu. Tas var nodrošināt darbgalda stabilu darbību un samazināt svārstību rašanos.
Noslēgumā jāsecina, ka CNC darbgaldu svārstību novēršanai ir nepieciešama visaptveroša mehānisko un elektrisko faktoru apsvēršana. Saprātīgi pielāgojot servo sistēmas parametrus, ieviešot augstfrekvences slāpēšanas funkciju, optimizējot mehānisko struktūru, uzlabojot vadības sistēmas traucējumu novēršanas spēju un veicot regulāru apkopi un uzturēšanu, var efektīvi samazināt svārstību rašanos un uzlabot darbgalda apstrādes precizitāti un stabilitāti.