"Keperluan dan Langkah Pengoptimuman untuk Mekanisme Penghantaran Suapan Alat Mesin CNC"
Dalam pembuatan moden, alat mesin CNC telah menjadi peralatan pemprosesan utama kerana kelebihannya seperti ketepatan tinggi, kecekapan tinggi, dan tahap automasi yang tinggi. Sistem penghantaran suapan alat mesin CNC biasanya berfungsi dengan sistem suapan servo, yang memainkan peranan penting. Mengikut mesej arahan yang dihantar dari sistem CNC, ia menguatkan dan kemudian mengawal pergerakan komponen penggerak. Ia bukan sahaja perlu mengawal kelajuan pergerakan suapan dengan tepat tetapi juga mengawal kedudukan pergerakan dan trajektori alat dengan tepat berbanding bahan kerja.
Sistem suapan terkawal gelung tertutup biasa bagi alat mesin CNC terutamanya terdiri daripada beberapa bahagian seperti perbandingan kedudukan, komponen penguatan, unit pemacu, mekanisme penghantaran suapan mekanikal dan elemen maklum balas pengesanan. Antaranya, mekanisme penghantaran suapan mekanikal ialah keseluruhan rantai penghantaran mekanikal yang menukarkan pergerakan putaran motor servo kepada pergerakan suapan linear meja kerja dan pemegang alat, termasuk peranti pengurangan, skru plumbum dan pasangan nat, komponen panduan dan bahagian sokongannya. Sebagai pautan penting dalam sistem servo, mekanisme suapan alat mesin CNC bukan sahaja harus mempunyai ketepatan kedudukan yang tinggi tetapi juga mempunyai ciri tindak balas dinamik yang baik. Tindak balas sistem untuk mengesan isyarat arahan harus pantas dan kestabilan harus baik.
Untuk memastikan ketepatan penghantaran, kestabilan sistem, dan ciri tindak balas dinamik sistem suapan pusat pemesinan menegak, satu siri keperluan ketat dikemukakan untuk mekanisme suapan:
I. Keperluan untuk tiada jurang
Jurang penghantaran akan membawa kepada ralat zon mati terbalik dan menjejaskan ketepatan pemprosesan. Untuk menghapuskan jurang penghantaran sebanyak mungkin, kaedah seperti menggunakan aci penghubung dengan penghapusan jurang dan pasangan penghantaran dengan langkah penghapusan jurang boleh diguna pakai. Sebagai contoh, dalam pasangan skru plumbum dan nat, kaedah pramuat dua nat boleh digunakan untuk menghapuskan jurang dengan melaraskan kedudukan relatif antara dua nat. Pada masa yang sama, bagi bahagian seperti transmisi gear, kaedah seperti melaraskan syirik atau elemen elastik juga boleh digunakan untuk menghapuskan jurang bagi memastikan ketepatan penghantaran.
Jurang penghantaran akan membawa kepada ralat zon mati terbalik dan menjejaskan ketepatan pemprosesan. Untuk menghapuskan jurang penghantaran sebanyak mungkin, kaedah seperti menggunakan aci penghubung dengan penghapusan jurang dan pasangan penghantaran dengan langkah penghapusan jurang boleh diguna pakai. Sebagai contoh, dalam pasangan skru plumbum dan nat, kaedah pramuat dua nat boleh digunakan untuk menghapuskan jurang dengan melaraskan kedudukan relatif antara dua nat. Pada masa yang sama, bagi bahagian seperti transmisi gear, kaedah seperti melaraskan syirik atau elemen elastik juga boleh digunakan untuk menghapuskan jurang bagi memastikan ketepatan penghantaran.
II. Keperluan untuk geseran rendah
Mengguna pakai kaedah penghantaran geseran rendah boleh mengurangkan kehilangan tenaga, meningkatkan kecekapan penghantaran, dan juga membantu meningkatkan kelajuan tindak balas dan ketepatan sistem. Kaedah penghantaran geseran rendah yang biasa termasuk panduan hidrostatik, panduan bergolek dan skru bebola.
Mengguna pakai kaedah penghantaran geseran rendah boleh mengurangkan kehilangan tenaga, meningkatkan kecekapan penghantaran, dan juga membantu meningkatkan kelajuan tindak balas dan ketepatan sistem. Kaedah penghantaran geseran rendah yang biasa termasuk panduan hidrostatik, panduan bergolek dan skru bebola.
Panduan hidrostatik membentuk lapisan filem minyak tekanan di antara permukaan panduan untuk mencapai gelongsor tidak bersentuhan dengan geseran yang sangat kecil. Pemandu bergolek menggunakan penggulungan elemen bergolek pada rel panduan untuk menggantikan gelongsor, dengan sangat mengurangkan geseran. Skru bola adalah komponen penting yang menukarkan gerakan putaran kepada gerakan linear. Bola bergolek antara skru plumbum dan nat dengan pekali geseran yang rendah dan kecekapan penghantaran yang tinggi. Komponen penghantaran geseran rendah ini secara berkesan boleh mengurangkan rintangan mekanisme suapan semasa pergerakan dan meningkatkan prestasi sistem.
III. Keperluan untuk inersia rendah
Untuk meningkatkan resolusi alat mesin dan membuat meja kerja memecut sebanyak mungkin untuk mencapai tujuan arahan penjejakan, momen inersia yang ditukar kepada aci pemacu oleh sistem hendaklah sekecil mungkin. Keperluan ini boleh dicapai dengan memilih nisbah penghantaran yang optimum. Memilih nisbah penghantaran secara munasabah boleh mengurangkan momen inersia sistem sambil memenuhi keperluan kelajuan pergerakan meja kerja dan pecutan. Sebagai contoh, apabila mereka bentuk peranti pengurangan, mengikut keperluan sebenar, nisbah gear atau nisbah pulley tali pinggang yang sesuai boleh dipilih untuk memadankan kelajuan keluaran motor servo dengan kelajuan pergerakan meja kerja dan mengurangkan momen inersia pada masa yang sama.
Untuk meningkatkan resolusi alat mesin dan membuat meja kerja memecut sebanyak mungkin untuk mencapai tujuan arahan penjejakan, momen inersia yang ditukar kepada aci pemacu oleh sistem hendaklah sekecil mungkin. Keperluan ini boleh dicapai dengan memilih nisbah penghantaran yang optimum. Memilih nisbah penghantaran secara munasabah boleh mengurangkan momen inersia sistem sambil memenuhi keperluan kelajuan pergerakan meja kerja dan pecutan. Sebagai contoh, apabila mereka bentuk peranti pengurangan, mengikut keperluan sebenar, nisbah gear atau nisbah pulley tali pinggang yang sesuai boleh dipilih untuk memadankan kelajuan keluaran motor servo dengan kelajuan pergerakan meja kerja dan mengurangkan momen inersia pada masa yang sama.
Selain itu, konsep reka bentuk yang ringan juga boleh diguna pakai, dan bahan dengan berat yang lebih ringan boleh dipilih untuk membuat komponen penghantaran. Contohnya, menggunakan bahan ringan seperti aloi aluminium untuk membuat pasangan skru plumbum dan nat serta komponen panduan boleh mengurangkan inersia keseluruhan sistem.
IV. Keperluan untuk kekakuan yang tinggi
Sistem penghantaran kekukuhan tinggi boleh memastikan ketahanan terhadap gangguan luar semasa proses pemprosesan dan mengekalkan ketepatan pemprosesan yang stabil. Untuk meningkatkan kekukuhan sistem penghantaran, langkah-langkah berikut boleh diambil:
Memendekkan rantai penghantaran: Mengurangkan pautan penghantaran boleh mengurangkan ubah bentuk keanjalan sistem dan meningkatkan kekakuan. Contohnya, menggunakan kaedah memacu terus skru plumbum oleh motor menjimatkan pautan penghantaran perantaraan, mengurangkan ralat penghantaran dan ubah bentuk keanjalan, dan menambah baik kekakuan sistem.
Tingkatkan kekukuhan sistem penghantaran dengan pramuat: Untuk panduan guling dan pasangan skru bebola, kaedah pramuat boleh digunakan untuk menjana pramuat tertentu antara elemen gelek dan rel panduan atau skru plumbum untuk meningkatkan ketegaran sistem. Sokongan skru plumbum direka bentuk untuk dipasang pada kedua-dua hujung dan boleh mempunyai struktur pra-regang. Dengan menggunakan pra-tegangan tertentu pada skru plumbum, daya paksi semasa operasi boleh dilawan dan kekakuan skru plumbum boleh dipertingkatkan.
Sistem penghantaran kekukuhan tinggi boleh memastikan ketahanan terhadap gangguan luar semasa proses pemprosesan dan mengekalkan ketepatan pemprosesan yang stabil. Untuk meningkatkan kekukuhan sistem penghantaran, langkah-langkah berikut boleh diambil:
Memendekkan rantai penghantaran: Mengurangkan pautan penghantaran boleh mengurangkan ubah bentuk keanjalan sistem dan meningkatkan kekakuan. Contohnya, menggunakan kaedah memacu terus skru plumbum oleh motor menjimatkan pautan penghantaran perantaraan, mengurangkan ralat penghantaran dan ubah bentuk keanjalan, dan menambah baik kekakuan sistem.
Tingkatkan kekukuhan sistem penghantaran dengan pramuat: Untuk panduan guling dan pasangan skru bebola, kaedah pramuat boleh digunakan untuk menjana pramuat tertentu antara elemen gelek dan rel panduan atau skru plumbum untuk meningkatkan ketegaran sistem. Sokongan skru plumbum direka bentuk untuk dipasang pada kedua-dua hujung dan boleh mempunyai struktur pra-regang. Dengan menggunakan pra-tegangan tertentu pada skru plumbum, daya paksi semasa operasi boleh dilawan dan kekakuan skru plumbum boleh dipertingkatkan.
V. Keperluan untuk frekuensi resonans tinggi
Kekerapan resonans yang tinggi bermakna sistem boleh kembali ke keadaan stabil dengan cepat apabila mengalami gangguan luar dan mempunyai rintangan getaran yang baik. Untuk meningkatkan frekuensi resonans sistem, aspek berikut boleh dimulakan:
Optimumkan reka bentuk struktur komponen penghantaran: Reka bentuk dan saiz komponen penghantaran secara munasabah seperti skru plumbum dan rel pemandu untuk meningkatkan frekuensi semula jadinya. Contohnya, menggunakan skru plumbum berongga boleh mengurangkan berat dan meningkatkan frekuensi semula jadi.
Pilih bahan yang sesuai: Pilih bahan dengan modulus elastik tinggi dan ketumpatan rendah, seperti aloi titanium, dsb., yang boleh meningkatkan kekakuan dan kekerapan semula jadi komponen penghantaran.
Tingkatkan redaman: Peningkatan redaman yang sesuai dalam sistem boleh menggunakan tenaga getaran, mengurangkan puncak resonans dan meningkatkan kestabilan sistem. Redaman sistem boleh ditingkatkan dengan menggunakan bahan redaman dan memasang peredam.
Kekerapan resonans yang tinggi bermakna sistem boleh kembali ke keadaan stabil dengan cepat apabila mengalami gangguan luar dan mempunyai rintangan getaran yang baik. Untuk meningkatkan frekuensi resonans sistem, aspek berikut boleh dimulakan:
Optimumkan reka bentuk struktur komponen penghantaran: Reka bentuk dan saiz komponen penghantaran secara munasabah seperti skru plumbum dan rel pemandu untuk meningkatkan frekuensi semula jadinya. Contohnya, menggunakan skru plumbum berongga boleh mengurangkan berat dan meningkatkan frekuensi semula jadi.
Pilih bahan yang sesuai: Pilih bahan dengan modulus elastik tinggi dan ketumpatan rendah, seperti aloi titanium, dsb., yang boleh meningkatkan kekakuan dan kekerapan semula jadi komponen penghantaran.
Tingkatkan redaman: Peningkatan redaman yang sesuai dalam sistem boleh menggunakan tenaga getaran, mengurangkan puncak resonans dan meningkatkan kestabilan sistem. Redaman sistem boleh ditingkatkan dengan menggunakan bahan redaman dan memasang peredam.
VI. Keperluan nisbah redaman yang sesuai
Nisbah redaman yang sesuai boleh menjadikan sistem cepat stabil selepas diganggu tanpa pengecilan getaran yang berlebihan. Untuk mendapatkan nisbah redaman yang sesuai, kawalan nisbah redaman boleh dicapai dengan melaraskan parameter sistem seperti parameter peredam dan pekali geseran komponen penghantaran.
Nisbah redaman yang sesuai boleh menjadikan sistem cepat stabil selepas diganggu tanpa pengecilan getaran yang berlebihan. Untuk mendapatkan nisbah redaman yang sesuai, kawalan nisbah redaman boleh dicapai dengan melaraskan parameter sistem seperti parameter peredam dan pekali geseran komponen penghantaran.
Ringkasnya, untuk memenuhi keperluan ketat alatan mesin CNC untuk mekanisme penghantaran suapan, satu siri langkah pengoptimuman perlu diambil. Langkah-langkah ini bukan sahaja dapat meningkatkan ketepatan pemprosesan dan kecekapan alatan mesin tetapi juga meningkatkan kestabilan dan kebolehpercayaan alatan mesin, memberikan sokongan kuat untuk pembangunan pembuatan moden.
Dalam aplikasi praktikal, ia juga perlu untuk mempertimbangkan secara menyeluruh pelbagai faktor mengikut keperluan pemprosesan khusus dan ciri alat mesin dan memilih mekanisme penghantaran suapan yang paling sesuai dan langkah pengoptimuman. Pada masa yang sama, dengan kemajuan sains dan teknologi yang berterusan, bahan, teknologi dan konsep reka bentuk baharu sentiasa muncul, yang turut menyediakan ruang yang luas untuk meningkatkan lagi prestasi mekanisme penghantaran suapan alatan mesin CNC. Pada masa hadapan, mekanisme penghantaran suapan alat mesin CNC akan terus berkembang ke arah ketepatan yang lebih tinggi, kelajuan yang lebih tinggi, dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi.