《Kaedah untuk Menghapuskan Ayunan Alat Mesin CNC》
Alat mesin CNC memainkan peranan penting dalam pengeluaran perindustrian moden. Walau bagaimanapun, masalah ayunan sering melanda pengendali dan pengilang. Sebab-sebab ayunan alat mesin CNC agak kompleks. Sebagai tambahan kepada banyak faktor seperti jurang penghantaran yang tidak boleh ditanggalkan, ubah bentuk elastik, dan rintangan geseran dalam aspek mekanikal, pengaruh parameter berkaitan sistem servo juga merupakan aspek penting. Kini, pengeluar alat mesin CNC akan memperkenalkan secara terperinci kaedah untuk menghapuskan ayunan alat mesin CNC.
I. Mengurangkan keuntungan gelung kedudukan
Pengawal proporsional-integral-derivatif ialah pengawal pelbagai fungsi yang memainkan peranan penting dalam alatan mesin CNC. Ia bukan sahaja boleh melakukan keuntungan berkadar dengan berkesan pada isyarat arus dan voltan tetapi juga melaraskan masalah ketinggalan atau utama isyarat keluaran. Kerosakan ayunan kadangkala berlaku disebabkan oleh ketinggalan atau pendahuluan arus keluaran dan voltan. Pada masa ini, PID boleh digunakan untuk melaraskan fasa arus keluaran dan voltan.
Keuntungan gelung kedudukan adalah parameter utama dalam sistem kawalan alat mesin CNC. Apabila perolehan gelung kedudukan terlalu tinggi, sistem terlalu sensitif terhadap ralat kedudukan dan cenderung menyebabkan ayunan. Mengurangkan keuntungan gelung kedudukan boleh mengurangkan kelajuan tindak balas sistem dan dengan itu mengurangkan kemungkinan ayunan.
Apabila melaraskan keuntungan gelung kedudukan, ia perlu ditetapkan secara munasabah mengikut model alat mesin tertentu dan keperluan pemprosesan. Secara umumnya, keuntungan gelung kedudukan boleh dikurangkan ke tahap yang agak rendah dahulu, dan kemudian secara beransur-ansur meningkat sambil memerhatikan operasi alat mesin sehingga nilai optimum yang dapat memenuhi keperluan ketepatan pemprosesan dan mengelakkan ayunan ditemui.
Pengawal proporsional-integral-derivatif ialah pengawal pelbagai fungsi yang memainkan peranan penting dalam alatan mesin CNC. Ia bukan sahaja boleh melakukan keuntungan berkadar dengan berkesan pada isyarat arus dan voltan tetapi juga melaraskan masalah ketinggalan atau utama isyarat keluaran. Kerosakan ayunan kadangkala berlaku disebabkan oleh ketinggalan atau pendahuluan arus keluaran dan voltan. Pada masa ini, PID boleh digunakan untuk melaraskan fasa arus keluaran dan voltan.
Keuntungan gelung kedudukan adalah parameter utama dalam sistem kawalan alat mesin CNC. Apabila perolehan gelung kedudukan terlalu tinggi, sistem terlalu sensitif terhadap ralat kedudukan dan cenderung menyebabkan ayunan. Mengurangkan keuntungan gelung kedudukan boleh mengurangkan kelajuan tindak balas sistem dan dengan itu mengurangkan kemungkinan ayunan.
Apabila melaraskan keuntungan gelung kedudukan, ia perlu ditetapkan secara munasabah mengikut model alat mesin tertentu dan keperluan pemprosesan. Secara umumnya, keuntungan gelung kedudukan boleh dikurangkan ke tahap yang agak rendah dahulu, dan kemudian secara beransur-ansur meningkat sambil memerhatikan operasi alat mesin sehingga nilai optimum yang dapat memenuhi keperluan ketepatan pemprosesan dan mengelakkan ayunan ditemui.
II. Pelarasan parameter sistem servo gelung tertutup
Sistem servo gelung separuh tertutup
Sesetengah sistem servo CNC menggunakan peranti gelung separuh tertutup. Apabila melaraskan sistem servo separa tertutup gelung, adalah perlu untuk memastikan bahawa sistem gelung separuh tertutup tempatan tidak berayun. Oleh kerana sistem servo gelung tertutup penuh melaksanakan pelarasan parameter pada premis bahawa sistem gelung separuh tertutup tempatannya stabil, kedua-duanya adalah serupa dalam kaedah pelarasan.
Sistem servo gelung separuh tertutup secara tidak langsung menyalurkan kembali maklumat kedudukan alat mesin dengan mengesan sudut putaran atau kelajuan motor. Apabila melaraskan parameter, aspek berikut perlu diberi perhatian:
(1) Parameter gelung kelajuan: Tetapan perolehan gelung kelajuan dan pemalar masa integral mempunyai pengaruh yang besar terhadap kestabilan dan kelajuan tindak balas sistem. Keuntungan gelung kelajuan yang terlalu tinggi akan membawa kepada tindak balas sistem yang terlalu cepat dan terdedah kepada menjana ayunan; manakala pemalar masa integral yang terlalu lama akan melambatkan tindak balas sistem dan menjejaskan kecekapan pemprosesan.
(2) Parameter gelung kedudukan: Pelarasan keuntungan gelung kedudukan dan parameter penapis boleh meningkatkan ketepatan kedudukan dan kestabilan sistem. Keuntungan gelung kedudukan terlalu tinggi akan menyebabkan ayunan, dan penapis boleh menapis bunyi frekuensi tinggi dalam isyarat maklum balas dan meningkatkan kestabilan sistem.
Sistem servo gelung tertutup penuh
Sistem servo gelung tertutup penuh merealisasikan kawalan kedudukan yang tepat dengan mengesan kedudukan sebenar alat mesin secara langsung. Apabila melaraskan sistem servo gelung tertutup penuh, parameter perlu dipilih dengan lebih berhati-hati untuk memastikan kestabilan dan ketepatan sistem.
Pelarasan parameter sistem servo gelung tertutup penuh terutamanya merangkumi aspek berikut:
(1) Keuntungan gelung kedudukan: Sama seperti sistem gelung separuh tertutup, keuntungan gelung kedudukan terlalu tinggi akan membawa kepada ayunan. Walau bagaimanapun, oleh kerana sistem gelung tertutup penuh mengesan ralat kedudukan dengan lebih tepat, keuntungan gelung kedudukan boleh ditetapkan secara relatif tinggi untuk meningkatkan ketepatan kedudukan sistem.
(2) Parameter gelung kelajuan: Tetapan perolehan gelung kelajuan dan pemalar masa integral perlu dilaraskan mengikut ciri dinamik dan keperluan pemprosesan alat mesin. Secara umumnya, keuntungan gelung kelajuan boleh ditetapkan lebih tinggi sedikit daripada sistem gelung separuh tertutup untuk meningkatkan kelajuan tindak balas sistem.
(3) Parameter penapis: Sistem gelung tertutup penuh lebih sensitif kepada bunyi dalam isyarat maklum balas, jadi parameter penapis yang sesuai perlu ditetapkan untuk menapis bunyi. Jenis dan pemilihan parameter penapis hendaklah dilaraskan mengikut senario aplikasi tertentu.
Sistem servo gelung separuh tertutup
Sesetengah sistem servo CNC menggunakan peranti gelung separuh tertutup. Apabila melaraskan sistem servo separa tertutup gelung, adalah perlu untuk memastikan bahawa sistem gelung separuh tertutup tempatan tidak berayun. Oleh kerana sistem servo gelung tertutup penuh melaksanakan pelarasan parameter pada premis bahawa sistem gelung separuh tertutup tempatannya stabil, kedua-duanya adalah serupa dalam kaedah pelarasan.
Sistem servo gelung separuh tertutup secara tidak langsung menyalurkan kembali maklumat kedudukan alat mesin dengan mengesan sudut putaran atau kelajuan motor. Apabila melaraskan parameter, aspek berikut perlu diberi perhatian:
(1) Parameter gelung kelajuan: Tetapan perolehan gelung kelajuan dan pemalar masa integral mempunyai pengaruh yang besar terhadap kestabilan dan kelajuan tindak balas sistem. Keuntungan gelung kelajuan yang terlalu tinggi akan membawa kepada tindak balas sistem yang terlalu cepat dan terdedah kepada menjana ayunan; manakala pemalar masa integral yang terlalu lama akan melambatkan tindak balas sistem dan menjejaskan kecekapan pemprosesan.
(2) Parameter gelung kedudukan: Pelarasan keuntungan gelung kedudukan dan parameter penapis boleh meningkatkan ketepatan kedudukan dan kestabilan sistem. Keuntungan gelung kedudukan terlalu tinggi akan menyebabkan ayunan, dan penapis boleh menapis bunyi frekuensi tinggi dalam isyarat maklum balas dan meningkatkan kestabilan sistem.
Sistem servo gelung tertutup penuh
Sistem servo gelung tertutup penuh merealisasikan kawalan kedudukan yang tepat dengan mengesan kedudukan sebenar alat mesin secara langsung. Apabila melaraskan sistem servo gelung tertutup penuh, parameter perlu dipilih dengan lebih berhati-hati untuk memastikan kestabilan dan ketepatan sistem.
Pelarasan parameter sistem servo gelung tertutup penuh terutamanya merangkumi aspek berikut:
(1) Keuntungan gelung kedudukan: Sama seperti sistem gelung separuh tertutup, keuntungan gelung kedudukan terlalu tinggi akan membawa kepada ayunan. Walau bagaimanapun, oleh kerana sistem gelung tertutup penuh mengesan ralat kedudukan dengan lebih tepat, keuntungan gelung kedudukan boleh ditetapkan secara relatif tinggi untuk meningkatkan ketepatan kedudukan sistem.
(2) Parameter gelung kelajuan: Tetapan perolehan gelung kelajuan dan pemalar masa integral perlu dilaraskan mengikut ciri dinamik dan keperluan pemprosesan alat mesin. Secara umumnya, keuntungan gelung kelajuan boleh ditetapkan lebih tinggi sedikit daripada sistem gelung separuh tertutup untuk meningkatkan kelajuan tindak balas sistem.
(3) Parameter penapis: Sistem gelung tertutup penuh lebih sensitif kepada bunyi dalam isyarat maklum balas, jadi parameter penapis yang sesuai perlu ditetapkan untuk menapis bunyi. Jenis dan pemilihan parameter penapis hendaklah dilaraskan mengikut senario aplikasi tertentu.
III. Mengguna pakai fungsi penindasan frekuensi tinggi
Perbincangan di atas adalah mengenai kaedah pengoptimuman parameter untuk ayunan frekuensi rendah. Kadangkala, sistem CNC alat mesin CNC akan menjana isyarat maklum balas yang mengandungi harmonik frekuensi tinggi disebabkan oleh sebab ayunan tertentu di bahagian mekanikal, yang menjadikan tork output tidak tetap dan dengan itu menghasilkan getaran. Untuk situasi ayunan frekuensi tinggi ini, pautan penapisan laluan rendah urutan pertama boleh ditambah pada gelung kelajuan, iaitu penapis tork.
Penapis tork boleh menapis dengan berkesan harmonik frekuensi tinggi dalam isyarat maklum balas, menjadikan tork keluaran lebih stabil dan dengan itu mengurangkan getaran. Apabila memilih parameter penapis tork, faktor berikut perlu dipertimbangkan:
(1) Kekerapan pemotongan: Kekerapan pemotongan menentukan tahap pengecilan penapis kepada isyarat frekuensi tinggi. Kekerapan cutoff yang terlalu rendah akan menjejaskan kelajuan tindak balas sistem, manakala frekuensi cutoff yang terlalu tinggi tidak akan dapat menapis harmonik frekuensi tinggi dengan berkesan.
(2) Jenis penapis: Jenis penapis biasa termasuk penapis Butterworth, penapis Chebyshev, dll. Jenis penapis yang berbeza mempunyai ciri tindak balas frekuensi yang berbeza dan perlu dipilih mengikut senario aplikasi tertentu.
(3) Susunan penapis: Semakin tinggi susunan penapis, semakin baik kesan pengecilan pada isyarat frekuensi tinggi, tetapi pada masa yang sama, ia juga akan meningkatkan beban pengiraan sistem. Apabila memilih susunan penapis, prestasi dan sumber pengiraan sistem perlu dipertimbangkan secara menyeluruh.
Perbincangan di atas adalah mengenai kaedah pengoptimuman parameter untuk ayunan frekuensi rendah. Kadangkala, sistem CNC alat mesin CNC akan menjana isyarat maklum balas yang mengandungi harmonik frekuensi tinggi disebabkan oleh sebab ayunan tertentu di bahagian mekanikal, yang menjadikan tork output tidak tetap dan dengan itu menghasilkan getaran. Untuk situasi ayunan frekuensi tinggi ini, pautan penapisan laluan rendah urutan pertama boleh ditambah pada gelung kelajuan, iaitu penapis tork.
Penapis tork boleh menapis dengan berkesan harmonik frekuensi tinggi dalam isyarat maklum balas, menjadikan tork keluaran lebih stabil dan dengan itu mengurangkan getaran. Apabila memilih parameter penapis tork, faktor berikut perlu dipertimbangkan:
(1) Kekerapan pemotongan: Kekerapan pemotongan menentukan tahap pengecilan penapis kepada isyarat frekuensi tinggi. Kekerapan cutoff yang terlalu rendah akan menjejaskan kelajuan tindak balas sistem, manakala frekuensi cutoff yang terlalu tinggi tidak akan dapat menapis harmonik frekuensi tinggi dengan berkesan.
(2) Jenis penapis: Jenis penapis biasa termasuk penapis Butterworth, penapis Chebyshev, dll. Jenis penapis yang berbeza mempunyai ciri tindak balas frekuensi yang berbeza dan perlu dipilih mengikut senario aplikasi tertentu.
(3) Susunan penapis: Semakin tinggi susunan penapis, semakin baik kesan pengecilan pada isyarat frekuensi tinggi, tetapi pada masa yang sama, ia juga akan meningkatkan beban pengiraan sistem. Apabila memilih susunan penapis, prestasi dan sumber pengiraan sistem perlu dipertimbangkan secara menyeluruh.
Di samping itu, untuk menghapuskan lagi ayunan alat mesin CNC, langkah-langkah berikut juga boleh diambil:
Optimumkan struktur mekanikal
Periksa bahagian mekanikal alat mesin, seperti rel panduan, skru plumbum, galas, dsb., untuk memastikan ketepatan pemasangan dan kelegaan muatnya memenuhi keperluan. Untuk bahagian yang haus teruk, ganti atau baikinya tepat pada masanya. Pada masa yang sama, laraskan pengimbang dan keseimbangan alat mesin secara munasabah untuk mengurangkan penjanaan getaran mekanikal.
Meningkatkan keupayaan anti-gangguan sistem kawalan
Sistem kawalan alat mesin CNC mudah dipengaruhi oleh gangguan luar, seperti gangguan elektromagnet, turun naik kuasa, dll. Untuk meningkatkan keupayaan anti-gangguan sistem kawalan, langkah-langkah berikut boleh diambil:
(1) Gunakan kabel terlindung dan langkah pembumian untuk mengurangkan pengaruh gangguan elektromagnet.
(2) Pasang penapis kuasa untuk menstabilkan voltan bekalan kuasa.
(3) Optimumkan algoritma perisian sistem kawalan untuk meningkatkan prestasi anti-gangguan sistem.
Penyelenggaraan dan penyelenggaraan yang kerap
Lakukan penyelenggaraan dan penyelenggaraan pada alatan mesin CNC secara kerap, bersihkan pelbagai bahagian alat mesin, periksa keadaan kerja sistem pelinciran dan sistem penyejukan, dan gantikan bahagian yang haus dan minyak pelincir tepat pada masanya. Ini dapat memastikan prestasi alat mesin yang stabil dan mengurangkan kejadian ayunan.
Optimumkan struktur mekanikal
Periksa bahagian mekanikal alat mesin, seperti rel panduan, skru plumbum, galas, dsb., untuk memastikan ketepatan pemasangan dan kelegaan muatnya memenuhi keperluan. Untuk bahagian yang haus teruk, ganti atau baikinya tepat pada masanya. Pada masa yang sama, laraskan pengimbang dan keseimbangan alat mesin secara munasabah untuk mengurangkan penjanaan getaran mekanikal.
Meningkatkan keupayaan anti-gangguan sistem kawalan
Sistem kawalan alat mesin CNC mudah dipengaruhi oleh gangguan luar, seperti gangguan elektromagnet, turun naik kuasa, dll. Untuk meningkatkan keupayaan anti-gangguan sistem kawalan, langkah-langkah berikut boleh diambil:
(1) Gunakan kabel terlindung dan langkah pembumian untuk mengurangkan pengaruh gangguan elektromagnet.
(2) Pasang penapis kuasa untuk menstabilkan voltan bekalan kuasa.
(3) Optimumkan algoritma perisian sistem kawalan untuk meningkatkan prestasi anti-gangguan sistem.
Penyelenggaraan dan penyelenggaraan yang kerap
Lakukan penyelenggaraan dan penyelenggaraan pada alatan mesin CNC secara kerap, bersihkan pelbagai bahagian alat mesin, periksa keadaan kerja sistem pelinciran dan sistem penyejukan, dan gantikan bahagian yang haus dan minyak pelincir tepat pada masanya. Ini dapat memastikan prestasi alat mesin yang stabil dan mengurangkan kejadian ayunan.
Kesimpulannya, menghapuskan ayunan alatan mesin CNC memerlukan pertimbangan menyeluruh terhadap faktor mekanikal dan elektrik. Dengan melaraskan secara munasabah parameter sistem servo, mengguna pakai fungsi penindasan frekuensi tinggi, mengoptimumkan struktur mekanikal, meningkatkan keupayaan anti-gangguan sistem kawalan, dan melakukan penyelenggaraan dan penyelenggaraan yang kerap, kejadian ayunan dapat dikurangkan dengan berkesan dan ketepatan pemesinan dan kestabilan alat mesin dapat dipertingkatkan.