“CNC darbgaldu padeves pārvades mehānisma prasības un optimizācijas pasākumi”
Mūsdienu ražošanā CNC darbgaldi ir kļuvuši par galveno apstrādes iekārtu, pateicoties to priekšrocībām, piemēram, augstai precizitātei, augstai efektivitātei un augstai automatizācijas pakāpei. CNC darbgaldu padeves pārvades sistēma parasti darbojas ar servo padeves sistēmu, kurai ir izšķiroša nozīme. Saskaņā ar CNC sistēmas pārraidītajiem norādījumiem tā pastiprina un pēc tam kontrolē izpildmehānismu kustību. Tai ne tikai precīzi jākontrolē padeves kustības ātrums, bet arī precīzi jākontrolē instrumenta kustības pozīcija un trajektorija attiecībā pret sagatavi.
Tipiska CNC darbgalda slēgtas cilpas vadāma padeves sistēma galvenokārt sastāv no vairākām daļām, piemēram, pozīciju salīdzināšanas, pastiprināšanas komponentiem, piedziņas vienībām, mehāniskās padeves pārvades mehānismiem un noteikšanas atgriezeniskās saites elementiem. Starp tām mehāniskā padeves pārvades mehānisms ir visa mehāniskās pārvades ķēde, kas pārveido servomotora rotācijas kustību darbagalda un instrumenta turētāja lineārā padeves kustībā, ieskaitot reduktoru ierīces, vadošo skrūvju un uzgriežņu pārus, vadotnes komponentus un to atbalsta daļas. Kā svarīgai saitei servo sistēmā, CNC darbgaldu padeves mehānismam jābūt ne tikai augstai pozicionēšanas precizitātei, bet arī labām dinamiskās reakcijas īpašībām. Sistēmas reakcijai uz izsekošanas instrukciju signāliem jābūt ātrai un stabilitātei - labai.
Lai nodrošinātu vertikālo apstrādes centru padeves sistēmas pārraides precizitāti, sistēmas stabilitāti un dinamiskās reakcijas raksturlielumus, padeves mehānismam tiek izvirzītas vairākas stingras prasības:
I. Prasība par atstarpes neesamību
Pārnesumkārbas sprauga radīs atpakaļgaitas mirušās zonas kļūdu un ietekmēs apstrādes precizitāti. Lai pēc iespējas vairāk novērstu transmisijas spraugu, var izmantot tādas metodes kā savienojuma vārpstas izmantošanu ar spraugas novēršanu un transmisijas pārus ar spraugas novēršanas pasākumiem. Piemēram, vadošās skrūves un uzgriežņa pārī var izmantot dubulto uzgriežņu iepriekšējas slodzes metodi, lai novērstu spraugu, pielāgojot abu uzgriežņu relatīvo novietojumu. Tajā pašā laikā tādām detaļām kā zobratu transmisijas var izmantot arī tādas metodes kā ķīļu vai elastīgo elementu pielāgošanu, lai novērstu spraugu un nodrošinātu transmisijas precizitāti.
Pārnesumkārbas sprauga radīs atpakaļgaitas mirušās zonas kļūdu un ietekmēs apstrādes precizitāti. Lai pēc iespējas vairāk novērstu transmisijas spraugu, var izmantot tādas metodes kā savienojuma vārpstas izmantošanu ar spraugas novēršanu un transmisijas pārus ar spraugas novēršanas pasākumiem. Piemēram, vadošās skrūves un uzgriežņa pārī var izmantot dubulto uzgriežņu iepriekšējas slodzes metodi, lai novērstu spraugu, pielāgojot abu uzgriežņu relatīvo novietojumu. Tajā pašā laikā tādām detaļām kā zobratu transmisijas var izmantot arī tādas metodes kā ķīļu vai elastīgo elementu pielāgošanu, lai novērstu spraugu un nodrošinātu transmisijas precizitāti.
II. Prasība attiecībā uz zemu berzi
Izmantojot zemas berzes pārraides metodi, var samazināt enerģijas zudumus, uzlabot pārraides efektivitāti, kā arī uzlabot sistēmas reakcijas ātrumu un precizitāti. Izplatītākās zemas berzes pārraides metodes ietver hidrostatiskās vadotnes, ritošās vadotnes un lodīšu skrūves.
Izmantojot zemas berzes pārraides metodi, var samazināt enerģijas zudumus, uzlabot pārraides efektivitāti, kā arī uzlabot sistēmas reakcijas ātrumu un precizitāti. Izplatītākās zemas berzes pārraides metodes ietver hidrostatiskās vadotnes, ritošās vadotnes un lodīšu skrūves.
Hidrostatiskās vadotnes veido spiediena eļļas plēves slāni starp vadotņu virsmām, lai panāktu bezkontakta slīdēšanu ar ārkārtīgi mazu berzi. Ritošās vadotnes izmanto ritošo elementu ripošanu uz vadotnēm, lai aizstātu slīdēšanu, ievērojami samazinot berzi. Lodīšu skrūves ir svarīgas sastāvdaļas, kas pārveido rotācijas kustību lineārā kustībā. Lodītes ripo starp vadošo skrūvi un uzgriezni ar zemu berzes koeficientu un augstu pārraides efektivitāti. Šīs zemas berzes pārraides sastāvdaļas var efektīvi samazināt padeves mehānisma pretestību kustības laikā un uzlabot sistēmas veiktspēju.
III. Prasība attiecībā uz zemu inerci
Lai uzlabotu darbgalda izšķirtspēju un maksimāli paātrinātu darbgaldu, lai sasniegtu instrukciju izsekošanas mērķi, sistēmas pārveidotajam piedziņas vārpstai inerces momentam jābūt pēc iespējas mazākam. Šo prasību var panākt, izvēloties optimālo pārnesuma attiecību. Saprātīga pārnesuma attiecības izvēle var samazināt sistēmas inerces momentu, vienlaikus izpildot darbgalda kustības ātruma un paātrinājuma prasības. Piemēram, projektējot reduktoru, atbilstoši faktiskajām vajadzībām var izvēlēties piemērotu pārnesumu attiecību vai siksnas skriemeļa attiecību, lai servomotora izejas ātrums atbilstu darbgalda kustības ātrumam un vienlaikus samazinātu inerces momentu.
Lai uzlabotu darbgalda izšķirtspēju un maksimāli paātrinātu darbgaldu, lai sasniegtu instrukciju izsekošanas mērķi, sistēmas pārveidotajam piedziņas vārpstai inerces momentam jābūt pēc iespējas mazākam. Šo prasību var panākt, izvēloties optimālo pārnesuma attiecību. Saprātīga pārnesuma attiecības izvēle var samazināt sistēmas inerces momentu, vienlaikus izpildot darbgalda kustības ātruma un paātrinājuma prasības. Piemēram, projektējot reduktoru, atbilstoši faktiskajām vajadzībām var izvēlēties piemērotu pārnesumu attiecību vai siksnas skriemeļa attiecību, lai servomotora izejas ātrums atbilstu darbgalda kustības ātrumam un vienlaikus samazinātu inerces momentu.
Turklāt var pieņemt arī viegla dizaina koncepciju, un transmisijas komponentu izgatavošanai var izvēlēties vieglākus materiālus. Piemēram, vieglu materiālu, piemēram, alumīnija sakausējuma, izmantošana svina skrūvju un uzgriežņu pāru un vadotņu komponentu izgatavošanai var samazināt sistēmas kopējo inerci.
IV. Prasība attiecībā uz augstu stingrību
Augstas stingrības pārvades sistēma var nodrošināt izturību pret ārējiem traucējumiem apstrādes procesa laikā un uzturēt stabilu apstrādes precizitāti. Lai uzlabotu pārvades sistēmas stingrību, var veikt šādus pasākumus:
Saīsināt transmisijas ķēdi: Transmisijas saišu samazināšana var samazināt sistēmas elastīgo deformāciju un uzlabot stingrību. Piemēram, izmantojot metodi, kurā vadošā skrūve tiek tieši darbināta ar motoru, tiek saglabātas starpposma transmisijas saites, samazinātas transmisijas kļūdas un elastīgā deformācija, kā arī uzlabota sistēmas stingrība.
Uzlabojiet transmisijas sistēmas stingrību, iepriekš noslogojot: Ritošo vadotņu un lodīšu skrūvju pāru gadījumā var izmantot iepriekšējas noslogošanas metodi, lai radītu noteiktu iepriekšēju slodzi starp ritošajiem elementiem un vadsliedēm vai svina skrūvēm, tādējādi uzlabojot sistēmas stingrību. Svina skrūves balsts ir paredzēts fiksēšanai abos galos un tam var būt iepriekš izstiepta struktūra. Pielietojot noteiktu iepriekšēju spriegojumu svina skrūvei, darbības laikā var neitralizēt aksiālo spēku un uzlabot svina skrūves stingrību.
Augstas stingrības pārvades sistēma var nodrošināt izturību pret ārējiem traucējumiem apstrādes procesa laikā un uzturēt stabilu apstrādes precizitāti. Lai uzlabotu pārvades sistēmas stingrību, var veikt šādus pasākumus:
Saīsināt transmisijas ķēdi: Transmisijas saišu samazināšana var samazināt sistēmas elastīgo deformāciju un uzlabot stingrību. Piemēram, izmantojot metodi, kurā vadošā skrūve tiek tieši darbināta ar motoru, tiek saglabātas starpposma transmisijas saites, samazinātas transmisijas kļūdas un elastīgā deformācija, kā arī uzlabota sistēmas stingrība.
Uzlabojiet transmisijas sistēmas stingrību, iepriekš noslogojot: Ritošo vadotņu un lodīšu skrūvju pāru gadījumā var izmantot iepriekšējas noslogošanas metodi, lai radītu noteiktu iepriekšēju slodzi starp ritošajiem elementiem un vadsliedēm vai svina skrūvēm, tādējādi uzlabojot sistēmas stingrību. Svina skrūves balsts ir paredzēts fiksēšanai abos galos un tam var būt iepriekš izstiepta struktūra. Pielietojot noteiktu iepriekšēju spriegojumu svina skrūvei, darbības laikā var neitralizēt aksiālo spēku un uzlabot svina skrūves stingrību.
V. Prasība attiecībā uz augstu rezonanses frekvenci
Augsta rezonanses frekvence nozīmē, ka sistēma var ātri atgriezties stabilā stāvoklī, ja tiek pakļauta ārējiem traucējumiem, un tai ir laba vibrācijas izturība. Lai uzlabotu sistēmas rezonanses frekvenci, var uzsākt šādus aspektus:
Optimizēt transmisijas komponentu konstrukcijas dizainu: Saprātīgi izstrādāt transmisijas komponentu, piemēram, svina skrūvju un vadotņu, formu un izmēru, lai uzlabotu to dabiskās frekvences. Piemēram, dobas svina skrūves izmantošana var samazināt svaru un uzlabot dabisko frekvenci.
Izvēlieties piemērotus materiālus: Izvēlieties materiālus ar augstu elastības moduli un zemu blīvumu, piemēram, titāna sakausējumu utt., kas var uzlabot pārvades komponentu stingrību un dabisko frekvenci.
Palielināt slāpēšanu: Atbilstoša slāpēšanas palielināšana sistēmā var patērēt vibrācijas enerģiju, samazināt rezonanses maksimumu un uzlabot sistēmas stabilitāti. Sistēmas slāpēšanu var palielināt, izmantojot slāpējošus materiālus un uzstādot slāpētājus.
Augsta rezonanses frekvence nozīmē, ka sistēma var ātri atgriezties stabilā stāvoklī, ja tiek pakļauta ārējiem traucējumiem, un tai ir laba vibrācijas izturība. Lai uzlabotu sistēmas rezonanses frekvenci, var uzsākt šādus aspektus:
Optimizēt transmisijas komponentu konstrukcijas dizainu: Saprātīgi izstrādāt transmisijas komponentu, piemēram, svina skrūvju un vadotņu, formu un izmēru, lai uzlabotu to dabiskās frekvences. Piemēram, dobas svina skrūves izmantošana var samazināt svaru un uzlabot dabisko frekvenci.
Izvēlieties piemērotus materiālus: Izvēlieties materiālus ar augstu elastības moduli un zemu blīvumu, piemēram, titāna sakausējumu utt., kas var uzlabot pārvades komponentu stingrību un dabisko frekvenci.
Palielināt slāpēšanu: Atbilstoša slāpēšanas palielināšana sistēmā var patērēt vibrācijas enerģiju, samazināt rezonanses maksimumu un uzlabot sistēmas stabilitāti. Sistēmas slāpēšanu var palielināt, izmantojot slāpējošus materiālus un uzstādot slāpētājus.
VI. Prasība attiecībā uz atbilstošu slāpēšanas koeficientu
Atbilstoša slāpēšanas attiecība var nodrošināt sistēmas ātru stabilizēšanos pēc traucējumiem, nepārspīlējot vibrāciju vājināšanos. Lai iegūtu atbilstošu slāpēšanas attiecību, slāpēšanas attiecības kontroli var panākt, pielāgojot sistēmas parametrus, piemēram, slāpētāja parametrus un transmisijas komponentu berzes koeficientu.
Atbilstoša slāpēšanas attiecība var nodrošināt sistēmas ātru stabilizēšanos pēc traucējumiem, nepārspīlējot vibrāciju vājināšanos. Lai iegūtu atbilstošu slāpēšanas attiecību, slāpēšanas attiecības kontroli var panākt, pielāgojot sistēmas parametrus, piemēram, slāpētāja parametrus un transmisijas komponentu berzes koeficientu.
Rezumējot, lai izpildītu stingrās CNC darbgaldu prasības attiecībā uz padeves pārvades mehānismiem, ir jāveic virkne optimizācijas pasākumu. Šie pasākumi var ne tikai uzlabot darbgaldu apstrādes precizitāti un efektivitāti, bet arī uzlabot darbgaldu stabilitāti un uzticamību, nodrošinot spēcīgu atbalstu mūsdienu ražošanas attīstībai.
Praktiskajos pielietojumos ir arī vispusīgi jāņem vērā dažādi faktori atbilstoši konkrētām apstrādes vajadzībām un darbgaldu īpašībām, lai izvēlētos vispiemērotāko padeves pārvades mehānismu un optimizācijas pasākumus. Vienlaikus, attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, pastāvīgi parādās jauni materiāli, tehnoloģijas un dizaina koncepcijas, kas arī paver plašas iespējas CNC darbgaldu padeves pārvades mehānismu veiktspējas uzlabošanai. Nākotnē CNC darbgaldu padeves pārvades mehānisms turpinās attīstīties lielākas precizitātes, lielāka ātruma un lielākas uzticamības virzienā.