"Explicación detallada da composición e os requisitos do sistema servo para centros de mecanizado"
I. Composición do sistema servo para centros de mecanizado
Nos centros de mecanizado modernos, o sistema servo desempeña un papel crucial. Está composto por circuítos servo, dispositivos de accionamento servo, mecanismos de transmisión mecánica e compoñentes actuadores.
A función principal do sistema servo é recibir os sinais de comando de velocidade de avance e desprazamento emitidos polo sistema de control numérico. En primeiro lugar, o circuíto de accionamento servo realizará certa conversión e amplificación de potencia nestes sinais de comando. Despois, a través de dispositivos de accionamento servo como motores paso a paso, servomotores CC, servomotores CA, etc., e mecanismos de transmisión mecánica, os compoñentes actuadores, como a mesa de traballo da máquina ferramenta e o cabezal do fuso, son impulsados para lograr o avance do traballo e un movemento rápido. Pódese dicir que nas máquinas de control numérico, o dispositivo CNC é como o "cerebro" que emite comandos, mentres que o sistema servo é o mecanismo executivo, como as "extremidades" da máquina de control numérico, e pode executar con precisión os comandos de movemento do dispositivo CNC.
En comparación cos sistemas de accionamento das máquinas-ferramenta xerais, o sistema servo dos centros de mecanizado ten diferenzas esenciais. Pode controlar con precisión a velocidade de movemento e a posición dos compoñentes actuadores segundo os sinais de comando e pode realizar a traxectoria de movemento sintetizada por varios compoñentes actuadores que se moven segundo certas regras. Isto require que o sistema servo teña un alto grao de precisión, estabilidade e capacidade de resposta rápida.
Nos centros de mecanizado modernos, o sistema servo desempeña un papel crucial. Está composto por circuítos servo, dispositivos de accionamento servo, mecanismos de transmisión mecánica e compoñentes actuadores.
A función principal do sistema servo é recibir os sinais de comando de velocidade de avance e desprazamento emitidos polo sistema de control numérico. En primeiro lugar, o circuíto de accionamento servo realizará certa conversión e amplificación de potencia nestes sinais de comando. Despois, a través de dispositivos de accionamento servo como motores paso a paso, servomotores CC, servomotores CA, etc., e mecanismos de transmisión mecánica, os compoñentes actuadores, como a mesa de traballo da máquina ferramenta e o cabezal do fuso, son impulsados para lograr o avance do traballo e un movemento rápido. Pódese dicir que nas máquinas de control numérico, o dispositivo CNC é como o "cerebro" que emite comandos, mentres que o sistema servo é o mecanismo executivo, como as "extremidades" da máquina de control numérico, e pode executar con precisión os comandos de movemento do dispositivo CNC.
En comparación cos sistemas de accionamento das máquinas-ferramenta xerais, o sistema servo dos centros de mecanizado ten diferenzas esenciais. Pode controlar con precisión a velocidade de movemento e a posición dos compoñentes actuadores segundo os sinais de comando e pode realizar a traxectoria de movemento sintetizada por varios compoñentes actuadores que se moven segundo certas regras. Isto require que o sistema servo teña un alto grao de precisión, estabilidade e capacidade de resposta rápida.
II. Requisitos para os servosistemas
- Alta precisión
As máquinas de control numérico procesan automaticamente segundo un programa predeterminado. Polo tanto, para procesar pezas de alta precisión e alta calidade, o propio sistema servo debe ter unha alta precisión. En xeral, a precisión debe alcanzar o nivel de micras. Isto débese a que na fabricación moderna, os requisitos de precisión para as pezas son cada vez maiores. Especialmente en campos como a industria aeroespacial, a fabricación de automóbiles e os equipos electrónicos, mesmo un pequeno erro pode ter consecuencias graves.
Para lograr un control de alta precisión, o sistema servo necesita adoptar tecnoloxías de sensores avanzadas, como codificadores e regras de reixa, para monitorizar a posición e a velocidade dos compoñentes actuadores en tempo real. Ao mesmo tempo, o dispositivo de accionamento servo tamén necesita ter un algoritmo de control de alta precisión para controlar con precisión a velocidade e o par do motor. Ademais, a precisión do mecanismo de transmisión mecánica tamén ten un impacto importante na precisión do sistema servo. Polo tanto, ao deseñar e fabricar centros de mecanizado, é necesario seleccionar compoñentes de transmisión de alta precisión, como parafusos de bólas e guías lineais, para garantir os requisitos de precisión do sistema servo. - Resposta rápida
Unha resposta rápida é un dos sinais importantes da calidade dinámica dun servosistema. Require que o servosistema teña un pequeno erro de seguimento tras o sinal de comando, unha resposta rápida e unha boa estabilidade. En concreto, requírese que, despois dunha entrada determinada, o sistema poida alcanzar ou restaurar o estado estable orixinal nun curto período de tempo, xeralmente en 200 ms ou incluso en ducias de milisegundos.
A capacidade de resposta rápida ten un impacto importante na eficiencia e na calidade do procesamento dos centros de mecanizado. No mecanizado de alta velocidade, o tempo de contacto entre a ferramenta e a peza é moi curto. O sistema servo debe ser capaz de responder rapidamente ao sinal de comando e axustar a posición e a velocidade da ferramenta para garantir a precisión do procesamento e a calidade da superficie. Ao mesmo tempo, ao procesar pezas con formas complexas, o sistema servo debe ser capaz de responder rapidamente aos cambios nos sinais de comando e realizar un control de enlace multieixe para garantir a precisión e a eficiencia do procesamento.
Para mellorar a capacidade de resposta rápida do sistema servo, é necesario adoptar dispositivos de accionamento servo e algoritmos de control de alto rendemento. Por exemplo, o uso de servomotores de CA, que teñen unha velocidade de resposta rápida, un gran par e un amplo rango de regulación de velocidade, pode cumprir os requisitos de mecanizado de alta velocidade dos centros de mecanizado. Ao mesmo tempo, a adopción de algoritmos de control avanzados como o control PID, o control difuso e o control de rede neuronal pode mellorar a velocidade de resposta e a estabilidade do sistema servo. - Gran rango de regulación de velocidade
Debido ás diferentes ferramentas de corte, materiais das pezas de traballo e requisitos de procesamento, para garantir que as máquinas de control numérico poidan obter as mellores condicións de corte en calquera circunstancia, o sistema servo debe ter un rango de regulación de velocidade suficiente. Pode cumprir tanto os requisitos de mecanizado de alta velocidade como os requisitos de alimentación de baixa velocidade.
No mecanizado de alta velocidade, o servosistema debe ser capaz de proporcionar alta velocidade e aceleración para mellorar a eficiencia do procesamento. Mentres que na alimentación de baixa velocidade, o servosistema debe ser capaz de proporcionar un par de torsión estable a baixa velocidade para garantir a precisión do procesamento e a calidade da superficie. Polo tanto, o rango de regulación da velocidade do servosistema xeralmente debe alcanzar varios miles ou incluso decenas de miles de revolucións por minuto.
Para conseguir un amplo rango de regulación de velocidade, cómpre adoptar dispositivos de servomotores e métodos de regulación de velocidade de alto rendemento. Por exemplo, o uso da tecnoloxía de regulación de velocidade de frecuencia variable de CA pode lograr unha regulación de velocidade continua do motor, cun amplo rango de regulación de velocidade, alta eficiencia e boa fiabilidade. Ao mesmo tempo, a adopción de algoritmos de control avanzados como o control vectorial e o control directo de par pode mellorar o rendemento e a eficiencia da regulación de velocidade do motor. - Alta fiabilidade
A taxa de funcionamento das máquinas de control numérico é moi alta e, a miúdo, funcionan continuamente durante 24 horas. Polo tanto, é necesario que funcionen de forma fiable. A fiabilidade do sistema baséase a miúdo no valor medio da duración dos intervalos de tempo entre fallos, é dicir, o tempo medio sen fallo. Canto maior sexa este tempo, mellor.
Para mellorar a fiabilidade do sistema servo, cómpre adoptar compoñentes de alta calidade e procesos de fabricación avanzados. Ao mesmo tempo, son necesarias probas e control de calidade rigorosos do sistema servo para garantir o seu rendemento estable e fiable. Ademais, é necesario adoptar tecnoloxías de deseño redundantes e diagnóstico de fallos para mellorar a tolerancia a fallos e as capacidades de diagnóstico de fallos do sistema, de xeito que se poida reparar a tempo cando se produza un fallo e garantir o funcionamento normal do centro de mecanizado. - Gran par motor a baixa velocidade
As máquinas de control numérico adoitan realizar cortes pesados a baixas velocidades. Polo tanto, o sistema servo de alimentación debe ter unha saída de par elevada a baixas velocidades para cumprir os requisitos do procesamento de corte.
Durante os cortes pesados, a forza de corte entre a ferramenta e a peza é moi grande. O sistema servo debe ser capaz de proporcionar un par suficiente para superar a forza de corte e garantir un progreso suave do procesamento. Para lograr unha saída de alto par a baixa velocidade, é necesario adoptar dispositivos de accionamento servo e motores de alto rendemento. Por exemplo, o uso de motores síncronos de imán permanente, que teñen unha alta densidade de par, alta eficiencia e boa fiabilidade, pode cumprir os requisitos de alto par a baixa velocidade dos centros de mecanizado. Ao mesmo tempo, a adopción de algoritmos de control avanzados, como o control directo do par, pode mellorar a capacidade de saída de par e a eficiencia do motor.
En conclusión, o sistema servo dos centros de mecanizado é unha parte importante das máquinas de control numérico. O seu rendemento afecta directamente á precisión, eficiencia e fiabilidade do procesamento dos centros de mecanizado. Polo tanto, ao deseñar e fabricar centros de mecanizado, débese ter en conta plenamente a composición e os requisitos do sistema servo, e débense seleccionar tecnoloxías e equipos avanzados para mellorar o rendemento e a calidade do sistema servo e satisfacer as necesidades de desenvolvemento da fabricación moderna.