«Απαιτήσεις και Μέτρα Βελτιστοποίησης για τον Μηχανισμό Μετάδοσης Τροφοδοσίας Εργαλειομηχανών CNC»
Στη σύγχρονη κατασκευή, οι εργαλειομηχανές CNC έχουν γίνει βασικός εξοπλισμός επεξεργασίας λόγω των πλεονεκτημάτων τους, όπως η υψηλή ακρίβεια, η υψηλή απόδοση και ο υψηλός βαθμός αυτοματισμού. Το σύστημα μετάδοσης τροφοδοσίας των εργαλειομηχανών CNC συνήθως λειτουργεί με ένα σερβοσύστημα τροφοδοσίας, το οποίο παίζει κρίσιμο ρόλο. Σύμφωνα με τα μηνύματα οδηγιών που μεταδίδονται από το σύστημα CNC, ενισχύει και στη συνέχεια ελέγχει την κίνηση των εξαρτημάτων ενεργοποίησης. Δεν χρειάζεται μόνο να ελέγχει με ακρίβεια την ταχύτητα της κίνησης τροφοδοσίας, αλλά και να ελέγχει με ακρίβεια τη θέση κίνησης και την τροχιά του εργαλείου σε σχέση με το τεμάχιο εργασίας.
Ένα τυπικό σύστημα τροφοδοσίας κλειστού βρόχου ελεγχόμενης τροφοδοσίας μιας εργαλειομηχανής CNC αποτελείται κυρίως από διάφορα μέρη, όπως σύγκριση θέσης, εξαρτήματα ενίσχυσης, μονάδες κίνησης, μηχανικούς μηχανισμούς μετάδοσης τροφοδοσίας και στοιχεία ανατροφοδότησης ανίχνευσης. Μεταξύ αυτών, ο μηχανισμός μετάδοσης τροφοδοσίας είναι ολόκληρη η αλυσίδα μηχανικής μετάδοσης που μετατρέπει την περιστροφική κίνηση του σερβοκινητήρα σε γραμμική κίνηση τροφοδοσίας του πάγκου εργασίας και της θήκης εργαλείων, συμπεριλαμβανομένων των διατάξεων μείωσης, των ζευγών βιδών και παξιμαδιών, των εξαρτημάτων οδήγησης και των υποστηρικτικών τους μερών. Ως σημαντικός κρίκος στο σερβοσύστημα, ο μηχανισμός τροφοδοσίας των εργαλειομηχανών CNC δεν πρέπει μόνο να έχει υψηλή ακρίβεια τοποθέτησης, αλλά και να έχει καλά χαρακτηριστικά δυναμικής απόκρισης. Η απόκριση του συστήματος στα σήματα εντολών παρακολούθησης πρέπει να είναι γρήγορη και η σταθερότητα να είναι καλή.
Για να διασφαλιστεί η ακρίβεια μετάδοσης, η σταθερότητα του συστήματος και τα χαρακτηριστικά δυναμικής απόκρισης του συστήματος τροφοδοσίας των κατακόρυφων κέντρων κατεργασίας, προτείνεται μια σειρά αυστηρών απαιτήσεων για τον μηχανισμό τροφοδοσίας:
I. Απαίτηση για μηδενικό κενό
Το διάκενο μετάδοσης θα οδηγήσει σε σφάλμα αντίστροφης νεκρής ζώνης και θα επηρεάσει την ακρίβεια επεξεργασίας. Για την όσο το δυνατόν μεγαλύτερη εξάλειψη του διακένου μετάδοσης, μπορούν να υιοθετηθούν μέθοδοι όπως η χρήση ενός άξονα σύνδεσης με εξάλειψη του διακένου και ζευγών μετάδοσης με μέτρα εξάλειψης του διακένου. Για παράδειγμα, στο ζεύγος κοχλία κίνησης και παξιμαδιού, η μέθοδος προφόρτισης διπλού παξιμαδιού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξάλειψη του διακένου ρυθμίζοντας τη σχετική θέση μεταξύ των δύο παξιμαδιών. Ταυτόχρονα, για εξαρτήματα όπως γρανάζια μετάδοσης, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι όπως η ρύθμιση των ροδέλων ή των ελαστικών στοιχείων για την εξάλειψη του διακένου, ώστε να διασφαλιστεί η ακρίβεια της μετάδοσης.
Το διάκενο μετάδοσης θα οδηγήσει σε σφάλμα αντίστροφης νεκρής ζώνης και θα επηρεάσει την ακρίβεια επεξεργασίας. Για την όσο το δυνατόν μεγαλύτερη εξάλειψη του διακένου μετάδοσης, μπορούν να υιοθετηθούν μέθοδοι όπως η χρήση ενός άξονα σύνδεσης με εξάλειψη του διακένου και ζευγών μετάδοσης με μέτρα εξάλειψης του διακένου. Για παράδειγμα, στο ζεύγος κοχλία κίνησης και παξιμαδιού, η μέθοδος προφόρτισης διπλού παξιμαδιού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξάλειψη του διακένου ρυθμίζοντας τη σχετική θέση μεταξύ των δύο παξιμαδιών. Ταυτόχρονα, για εξαρτήματα όπως γρανάζια μετάδοσης, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι όπως η ρύθμιση των ροδέλων ή των ελαστικών στοιχείων για την εξάλειψη του διακένου, ώστε να διασφαλιστεί η ακρίβεια της μετάδοσης.
ΙΙ. Απαίτηση για χαμηλή τριβή
Η υιοθέτηση μιας μεθόδου μετάδοσης χαμηλής τριβής μπορεί να μειώσει την απώλεια ενέργειας, να βελτιώσει την απόδοση μετάδοσης και επίσης να βοηθήσει στη βελτίωση της ταχύτητας απόκρισης και της ακρίβειας του συστήματος. Οι συνήθεις μέθοδοι μετάδοσης χαμηλής τριβής περιλαμβάνουν υδροστατικούς οδηγούς, κυλιόμενους οδηγούς και σφαιρικούς κοχλίες.
Η υιοθέτηση μιας μεθόδου μετάδοσης χαμηλής τριβής μπορεί να μειώσει την απώλεια ενέργειας, να βελτιώσει την απόδοση μετάδοσης και επίσης να βοηθήσει στη βελτίωση της ταχύτητας απόκρισης και της ακρίβειας του συστήματος. Οι συνήθεις μέθοδοι μετάδοσης χαμηλής τριβής περιλαμβάνουν υδροστατικούς οδηγούς, κυλιόμενους οδηγούς και σφαιρικούς κοχλίες.
Οι υδροστατικοί οδηγοί σχηματίζουν ένα στρώμα μεμβράνης λαδιού πίεσης μεταξύ των επιφανειών του οδηγού για να επιτύχουν ολίσθηση χωρίς επαφή με εξαιρετικά μικρή τριβή. Οι οδηγοί κύλισης χρησιμοποιούν την κύλιση των στοιχείων κύλισης στις ράγες οδηγού για να αντικαταστήσουν την ολίσθηση, μειώνοντας σημαντικά την τριβή. Οι σφαιρικοί κοχλίες είναι σημαντικά εξαρτήματα που μετατρέπουν την περιστροφική κίνηση σε γραμμική κίνηση. Οι σφαιρικοί κοχλίες κυλούν μεταξύ του κοχλία κίνησης και του παξιμαδιού με χαμηλό συντελεστή τριβής και υψηλή απόδοση μετάδοσης. Αυτά τα εξαρτήματα μετάδοσης χαμηλής τριβής μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά την αντίσταση του μηχανισμού τροφοδοσίας κατά την κίνηση και να βελτιώσουν την απόδοση του συστήματος.
III. Απαίτηση για χαμηλή αδράνεια
Για να βελτιωθεί η ανάλυση της εργαλειομηχανής και να επιταχυνθεί όσο το δυνατόν περισσότερο το τραπέζι εργασίας, ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της παρακολούθησης των οδηγιών, η ροπή αδράνειας που μετατρέπεται στον άξονα κίνησης από το σύστημα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη. Αυτή η απαίτηση μπορεί να επιτευχθεί επιλέγοντας τη βέλτιστη σχέση μετάδοσης. Η λογική επιλογή της σχέσης μετάδοσης μπορεί να μειώσει τη ροπή αδράνειας του συστήματος, ενώ παράλληλα να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις της ταχύτητας κίνησης και της επιτάχυνσης του τραπεζιού εργασίας. Για παράδειγμα, κατά το σχεδιασμό μιας συσκευής μείωσης, ανάλογα με τις πραγματικές ανάγκες, μπορεί να επιλεγεί μια κατάλληλη σχέση μετάδοσης ή σχέση τροχαλίας ιμάντα για να ταιριάζει η ταχύτητα εξόδου του σερβοκινητήρα με την ταχύτητα κίνησης του τραπεζιού εργασίας και να μειωθεί ταυτόχρονα η ροπή αδράνειας.
Για να βελτιωθεί η ανάλυση της εργαλειομηχανής και να επιταχυνθεί όσο το δυνατόν περισσότερο το τραπέζι εργασίας, ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της παρακολούθησης των οδηγιών, η ροπή αδράνειας που μετατρέπεται στον άξονα κίνησης από το σύστημα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη. Αυτή η απαίτηση μπορεί να επιτευχθεί επιλέγοντας τη βέλτιστη σχέση μετάδοσης. Η λογική επιλογή της σχέσης μετάδοσης μπορεί να μειώσει τη ροπή αδράνειας του συστήματος, ενώ παράλληλα να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις της ταχύτητας κίνησης και της επιτάχυνσης του τραπεζιού εργασίας. Για παράδειγμα, κατά το σχεδιασμό μιας συσκευής μείωσης, ανάλογα με τις πραγματικές ανάγκες, μπορεί να επιλεγεί μια κατάλληλη σχέση μετάδοσης ή σχέση τροχαλίας ιμάντα για να ταιριάζει η ταχύτητα εξόδου του σερβοκινητήρα με την ταχύτητα κίνησης του τραπεζιού εργασίας και να μειωθεί ταυτόχρονα η ροπή αδράνειας.
Επιπλέον, μπορεί επίσης να υιοθετηθεί μια ελαφριά σχεδιαστική φιλοσοφία και μπορούν να επιλεγούν υλικά με μικρότερο βάρος για την κατασκευή εξαρτημάτων μετάδοσης. Για παράδειγμα, η χρήση ελαφρών υλικών όπως κράματος αλουμινίου για την κατασκευή ζευγών βιδών και παξιμαδιών μολύβδου και εξαρτημάτων οδήγησης μπορεί να μειώσει τη συνολική αδράνεια του συστήματος.
IV. Απαίτηση για υψηλή ακαμψία
Ένα σύστημα μετάδοσης υψηλής ακαμψίας μπορεί να διασφαλίσει αντοχή σε εξωτερικές παρεμβολές κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας και να διατηρήσει σταθερή την ακρίβεια επεξεργασίας. Για να βελτιωθεί η ακαμψία του συστήματος μετάδοσης, μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα μέτρα:
Μείωση της αλυσίδας μετάδοσης: Η μείωση των συνδέσμων μετάδοσης μπορεί να μειώσει την ελαστική παραμόρφωση του συστήματος και να βελτιώσει την ακαμψία. Για παράδειγμα, η χρήση της μεθόδου άμεσης κίνησης του κοχλία κίνησης από τον κινητήρα εξοικονομεί τους ενδιάμεσους συνδέσμους μετάδοσης, μειώνει τα σφάλματα μετάδοσης και την ελαστική παραμόρφωση και βελτιώνει την ακαμψία του συστήματος.
Βελτίωση της ακαμψίας του συστήματος μετάδοσης κίνησης μέσω προφόρτισης: Για τους οδηγούς κύλισης και τα ζεύγη σφαιρικών βιδών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια μέθοδος προφόρτισης για να δημιουργηθεί μια συγκεκριμένη προφόρτιση μεταξύ των κυλιόμενων στοιχείων και των οδηγών ή των βιδών κίνησης, ώστε να βελτιωθεί η ακαμψία του συστήματος. Η βάση της βίδας κίνησης έχει σχεδιαστεί για να στερεώνεται και στα δύο άκρα και μπορεί να έχει μια προεντεταμένη δομή. Εφαρμόζοντας μια συγκεκριμένη προένταση στη βίδα κίνησης, η αξονική δύναμη κατά τη λειτουργία μπορεί να αντισταθμιστεί και η ακαμψία της βίδας κίνησης μπορεί να βελτιωθεί.
Ένα σύστημα μετάδοσης υψηλής ακαμψίας μπορεί να διασφαλίσει αντοχή σε εξωτερικές παρεμβολές κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας και να διατηρήσει σταθερή την ακρίβεια επεξεργασίας. Για να βελτιωθεί η ακαμψία του συστήματος μετάδοσης, μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα μέτρα:
Μείωση της αλυσίδας μετάδοσης: Η μείωση των συνδέσμων μετάδοσης μπορεί να μειώσει την ελαστική παραμόρφωση του συστήματος και να βελτιώσει την ακαμψία. Για παράδειγμα, η χρήση της μεθόδου άμεσης κίνησης του κοχλία κίνησης από τον κινητήρα εξοικονομεί τους ενδιάμεσους συνδέσμους μετάδοσης, μειώνει τα σφάλματα μετάδοσης και την ελαστική παραμόρφωση και βελτιώνει την ακαμψία του συστήματος.
Βελτίωση της ακαμψίας του συστήματος μετάδοσης κίνησης μέσω προφόρτισης: Για τους οδηγούς κύλισης και τα ζεύγη σφαιρικών βιδών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια μέθοδος προφόρτισης για να δημιουργηθεί μια συγκεκριμένη προφόρτιση μεταξύ των κυλιόμενων στοιχείων και των οδηγών ή των βιδών κίνησης, ώστε να βελτιωθεί η ακαμψία του συστήματος. Η βάση της βίδας κίνησης έχει σχεδιαστεί για να στερεώνεται και στα δύο άκρα και μπορεί να έχει μια προεντεταμένη δομή. Εφαρμόζοντας μια συγκεκριμένη προένταση στη βίδα κίνησης, η αξονική δύναμη κατά τη λειτουργία μπορεί να αντισταθμιστεί και η ακαμψία της βίδας κίνησης μπορεί να βελτιωθεί.
V. Απαίτηση για υψηλή συχνότητα συντονισμού
Μια υψηλή συχνότητα συντονισμού σημαίνει ότι το σύστημα μπορεί να επιστρέψει γρήγορα σε σταθερή κατάσταση όταν υπόκειται σε εξωτερικές παρεμβολές και έχει καλή αντοχή σε κραδασμούς. Για να βελτιωθεί η συχνότητα συντονισμού του συστήματος, μπορούν να ξεκινήσουν οι ακόλουθες πτυχές:
Βελτιστοποιήστε τον δομικό σχεδιασμό των εξαρτημάτων μετάδοσης: Σχεδιάστε εύλογα το σχήμα και το μέγεθος των εξαρτημάτων μετάδοσης, όπως οι κοχλίες κίνησης και οι ράγες οδήγησης, για να βελτιώσετε τις φυσικές τους συχνότητες. Για παράδειγμα, η χρήση ενός κοίλου κοχλία κίνησης μπορεί να μειώσει το βάρος και να βελτιώσει τη φυσική συχνότητα.
Επιλέξτε κατάλληλα υλικά: Επιλέξτε υλικά με υψηλό μέτρο ελαστικότητας και χαμηλή πυκνότητα, όπως κράμα τιτανίου κ.λπ., τα οποία μπορούν να βελτιώσουν την ακαμψία και τη φυσική συχνότητα των εξαρτημάτων μετάδοσης.
Αύξηση της απόσβεσης: Η κατάλληλη αύξηση της απόσβεσης στο σύστημα μπορεί να καταναλώσει ενέργεια από τους κραδασμούς, να μειώσει την κορυφή συντονισμού και να βελτιώσει τη σταθερότητα του συστήματος. Η απόσβεση του συστήματος μπορεί να αυξηθεί με τη χρήση υλικών απόσβεσης και την εγκατάσταση αποσβεστήρων.
Μια υψηλή συχνότητα συντονισμού σημαίνει ότι το σύστημα μπορεί να επιστρέψει γρήγορα σε σταθερή κατάσταση όταν υπόκειται σε εξωτερικές παρεμβολές και έχει καλή αντοχή σε κραδασμούς. Για να βελτιωθεί η συχνότητα συντονισμού του συστήματος, μπορούν να ξεκινήσουν οι ακόλουθες πτυχές:
Βελτιστοποιήστε τον δομικό σχεδιασμό των εξαρτημάτων μετάδοσης: Σχεδιάστε εύλογα το σχήμα και το μέγεθος των εξαρτημάτων μετάδοσης, όπως οι κοχλίες κίνησης και οι ράγες οδήγησης, για να βελτιώσετε τις φυσικές τους συχνότητες. Για παράδειγμα, η χρήση ενός κοίλου κοχλία κίνησης μπορεί να μειώσει το βάρος και να βελτιώσει τη φυσική συχνότητα.
Επιλέξτε κατάλληλα υλικά: Επιλέξτε υλικά με υψηλό μέτρο ελαστικότητας και χαμηλή πυκνότητα, όπως κράμα τιτανίου κ.λπ., τα οποία μπορούν να βελτιώσουν την ακαμψία και τη φυσική συχνότητα των εξαρτημάτων μετάδοσης.
Αύξηση της απόσβεσης: Η κατάλληλη αύξηση της απόσβεσης στο σύστημα μπορεί να καταναλώσει ενέργεια από τους κραδασμούς, να μειώσει την κορυφή συντονισμού και να βελτιώσει τη σταθερότητα του συστήματος. Η απόσβεση του συστήματος μπορεί να αυξηθεί με τη χρήση υλικών απόσβεσης και την εγκατάσταση αποσβεστήρων.
VI. Απαίτηση για κατάλληλο λόγο απόσβεσης
Ένας κατάλληλος λόγος απόσβεσης μπορεί να σταθεροποιήσει γρήγορα το σύστημα μετά από διαταραχή χωρίς υπερβολική εξασθένηση των κραδασμών. Για να επιτευχθεί ένας κατάλληλος λόγος απόσβεσης, ο έλεγχος του λόγου απόσβεσης μπορεί να επιτευχθεί ρυθμίζοντας τις παραμέτρους του συστήματος, όπως οι παράμετροι του αποσβεστήρα και ο συντελεστής τριβής των εξαρτημάτων του κιβωτίου ταχυτήτων.
Ένας κατάλληλος λόγος απόσβεσης μπορεί να σταθεροποιήσει γρήγορα το σύστημα μετά από διαταραχή χωρίς υπερβολική εξασθένηση των κραδασμών. Για να επιτευχθεί ένας κατάλληλος λόγος απόσβεσης, ο έλεγχος του λόγου απόσβεσης μπορεί να επιτευχθεί ρυθμίζοντας τις παραμέτρους του συστήματος, όπως οι παράμετροι του αποσβεστήρα και ο συντελεστής τριβής των εξαρτημάτων του κιβωτίου ταχυτήτων.
Συνοπτικά, για την κάλυψη των αυστηρών απαιτήσεων των εργαλειομηχανών CNC για τους μηχανισμούς μετάδοσης τροφοδοσίας, πρέπει να ληφθεί μια σειρά μέτρων βελτιστοποίησης. Αυτά τα μέτρα μπορούν όχι μόνο να βελτιώσουν την ακρίβεια και την αποδοτικότητα της επεξεργασίας των εργαλειομηχανών, αλλά και να ενισχύσουν τη σταθερότητα και την αξιοπιστία των εργαλειομηχανών, παρέχοντας ισχυρή υποστήριξη για την ανάπτυξη της σύγχρονης κατασκευής.
Σε πρακτικές εφαρμογές, είναι επίσης απαραίτητο να ληφθούν υπόψη διεξοδικά διάφοροι παράγοντες ανάλογα με τις συγκεκριμένες ανάγκες επεξεργασίας και τα χαρακτηριστικά των εργαλειομηχανών και να επιλεγεί ο καταλληλότερος μηχανισμός μετάδοσης τροφοδοσίας και τα μέτρα βελτιστοποίησης. Ταυτόχρονα, με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, αναδύονται συνεχώς νέα υλικά, τεχνολογίες και σχεδιαστικές έννοιες, γεγονός που παρέχει επίσης ένα ευρύ πεδίο για περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης των μηχανισμών μετάδοσης τροφοδοσίας των εργαλειομηχανών CNC. Στο μέλλον, ο μηχανισμός μετάδοσης τροφοδοσίας των εργαλειομηχανών CNC θα συνεχίσει να αναπτύσσεται προς την κατεύθυνση της υψηλότερης ακρίβειας, της υψηλότερης ταχύτητας και της υψηλότερης αξιοπιστίας.