«Өңдеу орталықтарына арналған сервожүйенің құрамы мен талаптарын егжей-тегжейлі түсіндіру»
I. Өңдеу орталықтары үшін сервожүйенің құрамы
Заманауи өңдеу орталықтарында сервожүйе шешуші рөл атқарады. Ол сервосұлбалардан, сервожетекті құрылғылардан, механикалық беріліс механизмдерінен және іске қосу компоненттерінен тұрады.
Сервожүйенің негізгі функциясы сандық басқару жүйесімен берілетін беру жылдамдығы мен орын ауыстыру командалық сигналдарын қабылдау болып табылады. Біріншіден, сервожетектің тізбегі осы командалық сигналдарда белгілі бір түрлендіруді және қуатты күшейтуді орындайды. Содан кейін, қадамдық қозғалтқыштар, тұрақты ток сервоқозғалтқыштары, айнымалы ток сервоқозғалтқыштары және т.б. және механикалық беріліс механизмдері сияқты сервожетекті құрылғылар арқылы станоктың жұмыс үстелі мен шпиндельдің бас тірегі сияқты іске қосу бөліктері жұмыс беруі мен жылдам қозғалысқа жету үшін қозғалады. Сандық басқару машиналарында CNC құрылғысы командалар беретін «ми» сияқты, ал сервожүйе сандық басқару машинасының «аяқтары» сияқты атқарушы механизм болып табылады және CNC құрылғысынан қозғалыс командаларын дәл орындай алады деп айтуға болады.
Жалпы станоктардың жетек жүйелерімен салыстырғанда өңдеу орталықтарының серво жүйесі маңызды айырмашылықтарға ие. Ол командалық сигналдарға сәйкес қозғалыс жылдамдығын және іске қосу компоненттерінің орнын дәл басқара алады және белгілі бір ережелерге сәйкес қозғалатын бірнеше іске қосу компоненттерімен синтезделген қозғалыс траекториясын жүзеге асыра алады. Бұл сервожүйенің жоғары дәлдік, тұрақтылық және жылдам жауап беру қабілетіне ие болуын талап етеді.
Заманауи өңдеу орталықтарында сервожүйе шешуші рөл атқарады. Ол сервосұлбалардан, сервожетекті құрылғылардан, механикалық беріліс механизмдерінен және іске қосу компоненттерінен тұрады.
Сервожүйенің негізгі функциясы сандық басқару жүйесімен берілетін беру жылдамдығы мен орын ауыстыру командалық сигналдарын қабылдау болып табылады. Біріншіден, сервожетектің тізбегі осы командалық сигналдарда белгілі бір түрлендіруді және қуатты күшейтуді орындайды. Содан кейін, қадамдық қозғалтқыштар, тұрақты ток сервоқозғалтқыштары, айнымалы ток сервоқозғалтқыштары және т.б. және механикалық беріліс механизмдері сияқты сервожетекті құрылғылар арқылы станоктың жұмыс үстелі мен шпиндельдің бас тірегі сияқты іске қосу бөліктері жұмыс беруі мен жылдам қозғалысқа жету үшін қозғалады. Сандық басқару машиналарында CNC құрылғысы командалар беретін «ми» сияқты, ал сервожүйе сандық басқару машинасының «аяқтары» сияқты атқарушы механизм болып табылады және CNC құрылғысынан қозғалыс командаларын дәл орындай алады деп айтуға болады.
Жалпы станоктардың жетек жүйелерімен салыстырғанда өңдеу орталықтарының серво жүйесі маңызды айырмашылықтарға ие. Ол командалық сигналдарға сәйкес қозғалыс жылдамдығын және іске қосу компоненттерінің орнын дәл басқара алады және белгілі бір ережелерге сәйкес қозғалатын бірнеше іске қосу компоненттерімен синтезделген қозғалыс траекториясын жүзеге асыра алады. Бұл сервожүйенің жоғары дәлдік, тұрақтылық және жылдам жауап беру қабілетіне ие болуын талап етеді.
II. Сервожүйелерге қойылатын талаптар
- Жоғары дәлдік
Сандық басқару машиналары алдын ала белгіленген бағдарлама бойынша автоматты түрде өңдейді. Сондықтан жоғары дәлдіктегі және жоғары сапалы дайындамаларды өңдеу үшін сервожүйенің өзі жоғары дәлдікке ие болуы керек. Жалпы айтқанда, дәлдік микрон деңгейіне жетуі керек. Себебі, заманауи өндірісте дайындамаға қойылатын дәлдік талаптары артып келеді. Әсіресе аэроғарыш өнеркәсібі, автомобиль жасау және электронды жабдық сияқты салаларда кішкене қателік болса да ауыр зардаптарға әкелуі мүмкін.
Жоғары дәлдікті басқаруға қол жеткізу үшін сервожүйе нақты уақытта іске қосу компоненттерінің орнын және жылдамдығын бақылау үшін кодерлер мен тор сызғыштары сияқты озық сенсорлық технологияларды қабылдауы керек. Сонымен қатар, сервожетекті құрылғыда қозғалтқыштың жылдамдығы мен айналу моментін дәл басқару үшін жоғары дәлдіктегі басқару алгоритмі болуы керек. Сонымен қатар, механикалық беріліс механизмінің дәлдігі де серво жүйенің дәлдігіне маңызды әсер етеді. Сондықтан, өңдеу орталықтарын жобалау және өндіру кезінде сервожүйенің дәлдік талаптарын қамтамасыз ету үшін шарикті бұрандалар мен сызықтық бағыттағыштар сияқты жоғары дәлдіктегі беріліс компоненттерін таңдау қажет. - Жылдам жылдамдық реакциясы
Жылдам жауап сервожүйенің динамикалық сапасының маңызды белгілерінің бірі болып табылады. Ол сервожүйенің командалық сигналдан кейін кішігірім келесі қатесі болуын және жылдам жауап беруін және жақсы тұрақтылықты қажет етеді. Атап айтқанда, берілген енгізуден кейін жүйе қысқа уақыт ішінде, әдетте 200 мс немесе тіпті ондаған миллисекунд ішінде бастапқы тұрақты күйге жетуі немесе қалпына келтіруі талап етіледі.
Жылдам жауап беру қабілеті өңдеу орталықтарының өңдеу тиімділігі мен өңдеу сапасына маңызды әсер етеді. Жоғары жылдамдықпен өңдеуде құрал мен дайындаманың жанасу уақыты өте қысқа. Серво жүйесі пәрмен сигналына жылдам жауап бере алуы және өңдеу дәлдігі мен бетінің сапасын қамтамасыз ету үшін құралдың орны мен жылдамдығын реттей алуы керек. Сонымен қатар күрделі пішіні бар дайындамаларды өңдеу кезінде сервожүйе командалық сигналдардың өзгеруіне тез жауап бере алуы және өңдеу дәлдігі мен тиімділігін қамтамасыз ету үшін көп осьті байланыстыруды басқаруды жүзеге асыруы керек.
Сервожүйенің жылдам жауап беру қабілетін жақсарту үшін өнімділігі жоғары сервожетекті құрылғылар мен басқару алгоритмдерін қабылдау қажет. Мысалы, жылдам жауап беру жылдамдығы, үлкен момент және кең жылдамдықты реттеу диапазоны бар айнымалы ток сервоқозғалтқыштарын пайдалану өңдеу орталықтарының жоғары жылдамдықты өңдеу талаптарын қанағаттандыра алады. Сонымен қатар, PID басқару, анық емес басқару және нейрондық желіні басқару сияқты кеңейтілген басқару алгоритмдерін қабылдау сервожүйенің жауап беру жылдамдығы мен тұрақтылығын жақсарта алады. - Үлкен жылдамдықты реттеу диапазоны
Әртүрлі кескіш құралдарға, дайындама материалдарына және өңдеуге қойылатын талаптарға байланысты, сандық басқару машиналары кез келген жағдайда ең жақсы кесу шарттарын ала алатынын қамтамасыз ету үшін сервожүйеде жылдамдықты реттеудің жеткілікті диапазоны болуы керек. Ол жоғары жылдамдықты өңдеу талаптарын да, төмен жылдамдықты беру талаптарын да қанағаттандыра алады.
Жоғары жылдамдықты өңдеуде сервожүйе өңдеу тиімділігін арттыру үшін жоғары жылдамдықты және жеделдетуді қамтамасыз ете алуы керек. Төмен жылдамдықпен беру кезінде сервожүйе өңдеу дәлдігі мен бетінің сапасын қамтамасыз ету үшін тұрақты төмен жылдамдық моментін қамтамасыз ете алуы керек. Сондықтан сервожүйенің жылдамдықты реттеу диапазоны әдетте минутына бірнеше мың немесе тіпті ондаған мың айналымға жетуі керек.
Үлкен жылдамдықты реттеу диапазонына қол жеткізу үшін жоғары өнімді сервожетекті құрылғылар мен жылдамдықты реттеу әдістерін қабылдау қажет. Мысалы, айнымалы ток жиілігін реттеу технологиясын пайдалану кең жылдамдықты реттеу диапазонымен, жоғары тиімділікпен және жақсы сенімділікпен қозғалтқыштың жылдамдығын қадамсыз реттеуді жүзеге асыра алады. Сонымен қатар, векторлық басқару және тікелей айналдыру моментін басқару сияқты жетілдірілген басқару алгоритмдерін қабылдау қозғалтқыштың жылдамдықты реттеу өнімділігін және тиімділігін жақсартуға мүмкіндік береді. - Жоғары сенімділік
Сандық басқару машиналарының жұмыс жылдамдығы өте жоғары және олар жиі 24 сағат бойы үздіксіз жұмыс істейді. Сондықтан олардан сенімді жұмыс істеу талап етіледі. Жүйенің сенімділігі көбінесе істен шығулар арасындағы уақыт аралықтарының ұзақтығының орташа мәніне, яғни істен шығусыз орташа уақытқа негізделеді. Бұл уақыт неғұрлым ұзақ болса, соғұрлым жақсы.
Сервожүйенің сенімділігін арттыру үшін жоғары сапалы құрамдас бөліктер мен озық өндірістік процестерді қабылдау қажет. Бұл ретте оның тұрақты және сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін сервожүйені қатаң сынақтан өткізу және оның сапасын бақылау қажет. Сонымен қатар, жүйенің ақауларға төзімділігін және ақауларды диагностикалау мүмкіндіктерін жақсарту үшін артық дизайн және ақауларды диагностикалау технологияларын қабылдау қажет, осылайша ақаулық орын алған кезде оны уақытында жөндеуге және өңдеу орталығының қалыпты жұмысын қамтамасыз етуге болады. - Төмен жылдамдықтағы үлкен момент
Сандық басқару машиналары жиі төмен жылдамдықта ауыр кесуді орындайды. Сондықтан, беру сервосы жүйесі кесу өңдеу талаптарын қанағаттандыру үшін төмен жылдамдықта үлкен айналу моментін шығаруды талап етеді.
Ауыр кесу кезінде құрал мен дайындама арасындағы кесу күші өте үлкен. Сервожүйе кесу күшін жеңу және өңдеудің бірқалыпты жүруін қамтамасыз ету үшін жеткілікті моментті қамтамасыз ете алуы керек. Төмен жылдамдықты жоғары айналу моментіне қол жеткізу үшін өнімділігі жоғары сервожетекті құрылғылар мен қозғалтқыштарды қабылдау қажет. Мысалы, жоғары айналу моменті тығыздығы, жоғары тиімділік және жақсы сенімділік бар тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштарды пайдалану өңдеу орталықтарының төмен жылдамдықтағы жоғары момент талаптарын қанағаттандыра алады. Сонымен қатар, крутящий моментті тікелей басқару сияқты жетілдірілген басқару алгоритмдерін қабылдау қозғалтқыштың айналу моментін шығару мүмкіндігін және тиімділігін жақсарта алады.
Қорытындылай келе, өңдеу орталықтарының серво жүйесі сандық басқару станоктарының маңызды бөлігі болып табылады. Оның өнімділігі өңдеу орталықтарының өңдеу дәлдігіне, тиімділігіне және сенімділігіне тікелей әсер етеді. Сондықтан, өңдеу орталықтарын жобалау және өндіру кезінде сервожүйенің құрамы мен талаптарын толығымен ескеру қажет, сонымен қатар сервожүйенің өнімділігі мен сапасын жақсарту және қазіргі заманғы өндірістің даму қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін озық технологиялар мен жабдықтарды таңдау қажет.