„Методи за елиминирање на осцилацијата на CNC машински алатки“
CNC машините играат важна улога во современото индустриско производство. Сепак, проблемот со осцилациите често ги мачи операторите и производителите. Причините за осцилациите на CNC машините се релативно сложени. Покрај многу фактори како што се неотстранливите преносни празнини, еластичната деформација и отпорот на триење во механички аспект, влијанието на релевантните параметри на серво системот е исто така важен аспект. Сега, производителот на CNC машини детално ќе ги претстави методите за елиминирање на осцилациите на CNC машините.
I. Намалување на засилувањето на позициската јамка
Пропорционално-интегрално-деривативниот контролер е мултифункционален контролер кој игра клучна улога во CNC машините. Тој не само што може ефикасно да изврши пропорционално засилување на сигналите за струја и напон, туку може и да го прилагоди проблемот со заостанувањето или водењето на излезниот сигнал. Понекогаш се јавуваат осцилациски грешки поради заостанувањето или водењето на излезната струја и напон. Во овој случај, PID може да се користи за прилагодување на фазата на излезната струја и напон.
Добивањето на позициската јамка е клучен параметар во контролниот систем на CNC машините. Кога добивањето на позициската јамка е превисоко, системот е премногу чувствителен на грешки во положбата и е склонен кон предизвикување осцилации. Намалувањето на добивањето на позициската јамка може да ја намали брзината на одзив на системот и со тоа да ја намали можноста за осцилации.
При прилагодување на засилувањето на позициската јамка, тоа треба разумно да се постави според специфичниот модел на машинската алатка и барањата за обработка. Општо земено, засилувањето на позициската јамка може прво да се намали на релативно ниско ниво, а потоа постепено да се зголемува додека се набљудува работата на машинската алатка сè додека не се најде оптимална вредност што може да ги задоволи барањата за точност на обработката и да избегне осцилации.
Пропорционално-интегрално-деривативниот контролер е мултифункционален контролер кој игра клучна улога во CNC машините. Тој не само што може ефикасно да изврши пропорционално засилување на сигналите за струја и напон, туку може и да го прилагоди проблемот со заостанувањето или водењето на излезниот сигнал. Понекогаш се јавуваат осцилациски грешки поради заостанувањето или водењето на излезната струја и напон. Во овој случај, PID може да се користи за прилагодување на фазата на излезната струја и напон.
Добивањето на позициската јамка е клучен параметар во контролниот систем на CNC машините. Кога добивањето на позициската јамка е превисоко, системот е премногу чувствителен на грешки во положбата и е склонен кон предизвикување осцилации. Намалувањето на добивањето на позициската јамка може да ја намали брзината на одзив на системот и со тоа да ја намали можноста за осцилации.
При прилагодување на засилувањето на позициската јамка, тоа треба разумно да се постави според специфичниот модел на машинската алатка и барањата за обработка. Општо земено, засилувањето на позициската јамка може прво да се намали на релативно ниско ниво, а потоа постепено да се зголемува додека се набљудува работата на машинската алатка сè додека не се најде оптимална вредност што може да ги задоволи барањата за точност на обработката и да избегне осцилации.
II. Прилагодување на параметрите на серво системот со затворена јамка
Серво систем со полузатворена јамка
Некои CNC серво системи користат уреди со полузатворена јамка. При прилагодување на серво системот со полузатворена јамка, потребно е да се осигура дека локалниот систем со полузатворена јамка не осцилира. Бидејќи серво системот со целосно затворена јамка врши прилагодување на параметрите врз основа на тоа дека неговиот локален систем со полузатворена јамка е стабилен, двата се слични во методите на прилагодување.
Серво системот со полузатворена јамка индиректно ги враќа информациите за положбата на машинската алатка со откривање на аголот на ротација или брзината на моторот. При прилагодување на параметрите, треба да се обрне внимание на следниве аспекти:
(1) Параметри на јамката на брзината: Поставките на засилувањето на јамката на брзината и интегралната временска константа имаат големо влијание врз стабилноста и брзината на одзив на системот. Преголемото засилување на јамката на брзината ќе доведе до пребрз одзив на системот и е склоно кон генерирање осцилации; додека предолгата интегрална временска константа ќе го забави одзивот на системот и ќе влијае на ефикасноста на обработката.
(2) Параметри на позициската јамка: Прилагодувањето на засилувањето на позициската јамка и параметрите на филтерот може да ја подобри точноста на позицијата и стабилноста на системот. Превисокото засилување на позициската јамка ќе предизвика осцилации, а филтерот може да го филтрира високофреквентниот шум во повратниот сигнал и да ја подобри стабилноста на системот.
Серво систем со целосно затворена јамка
Серво системот со целосно затворена јамка остварува прецизна контрола на положбата со директно откривање на вистинската положба на машинската алатка. При прилагодување на серво системот со целосно затворена јамка, параметрите треба да се изберат повнимателно за да се обезбеди стабилност и точност на системот.
Прилагодувањето на параметрите на серво системот со целосно затворена јамка главно ги вклучува следниве аспекти:
(1) Засилување на позициската јамка: Слично на системот со полузатворена јамка, превисокото засилување на позициската јамка ќе доведе до осцилации. Меѓутоа, бидејќи системот со целосно затворена јамка попрецизно ги детектира грешките во положбата, засилувањето на позициската јамка може да се постави релативно високо за да се подобри точноста на положбата на системот.
(2) Параметри на брзинската јамка: Поставките за засилувањето на брзинската јамка и интегралната временска константа треба да се прилагодат според динамичките карактеристики и барањата за обработка на машинската алатка. Општо земено, засилувањето на брзинската јамка може да се постави малку повисоко од она кај системот со полузатворена јамка за да се подобри брзината на одзив на системот.
(3) Параметри на филтерот: Системот со целосно затворена јамка е почувствителен на шум во повратниот сигнал, па затоа треба да се постават соодветни параметри на филтерот за да се филтрира шум. Видот и изборот на параметри на филтерот треба да се прилагодат според специфичното сценарио на апликацијата.
Серво систем со полузатворена јамка
Некои CNC серво системи користат уреди со полузатворена јамка. При прилагодување на серво системот со полузатворена јамка, потребно е да се осигура дека локалниот систем со полузатворена јамка не осцилира. Бидејќи серво системот со целосно затворена јамка врши прилагодување на параметрите врз основа на тоа дека неговиот локален систем со полузатворена јамка е стабилен, двата се слични во методите на прилагодување.
Серво системот со полузатворена јамка индиректно ги враќа информациите за положбата на машинската алатка со откривање на аголот на ротација или брзината на моторот. При прилагодување на параметрите, треба да се обрне внимание на следниве аспекти:
(1) Параметри на јамката на брзината: Поставките на засилувањето на јамката на брзината и интегралната временска константа имаат големо влијание врз стабилноста и брзината на одзив на системот. Преголемото засилување на јамката на брзината ќе доведе до пребрз одзив на системот и е склоно кон генерирање осцилации; додека предолгата интегрална временска константа ќе го забави одзивот на системот и ќе влијае на ефикасноста на обработката.
(2) Параметри на позициската јамка: Прилагодувањето на засилувањето на позициската јамка и параметрите на филтерот може да ја подобри точноста на позицијата и стабилноста на системот. Превисокото засилување на позициската јамка ќе предизвика осцилации, а филтерот може да го филтрира високофреквентниот шум во повратниот сигнал и да ја подобри стабилноста на системот.
Серво систем со целосно затворена јамка
Серво системот со целосно затворена јамка остварува прецизна контрола на положбата со директно откривање на вистинската положба на машинската алатка. При прилагодување на серво системот со целосно затворена јамка, параметрите треба да се изберат повнимателно за да се обезбеди стабилност и точност на системот.
Прилагодувањето на параметрите на серво системот со целосно затворена јамка главно ги вклучува следниве аспекти:
(1) Засилување на позициската јамка: Слично на системот со полузатворена јамка, превисокото засилување на позициската јамка ќе доведе до осцилации. Меѓутоа, бидејќи системот со целосно затворена јамка попрецизно ги детектира грешките во положбата, засилувањето на позициската јамка може да се постави релативно високо за да се подобри точноста на положбата на системот.
(2) Параметри на брзинската јамка: Поставките за засилувањето на брзинската јамка и интегралната временска константа треба да се прилагодат според динамичките карактеристики и барањата за обработка на машинската алатка. Општо земено, засилувањето на брзинската јамка може да се постави малку повисоко од она кај системот со полузатворена јамка за да се подобри брзината на одзив на системот.
(3) Параметри на филтерот: Системот со целосно затворена јамка е почувствителен на шум во повратниот сигнал, па затоа треба да се постават соодветни параметри на филтерот за да се филтрира шум. Видот и изборот на параметри на филтерот треба да се прилагодат според специфичното сценарио на апликацијата.
III. Усвојување на функција за супресија на висока фреквенција
Горенаведената дискусија е за методот за оптимизација на параметрите за нискофреквентни осцилации. Понекогаш, CNC системот на CNC машински алатки ќе генерира повратни сигнали што содржат високофреквентни хармоници поради одредени причини за осцилација во механичкиот дел, што го прави излезниот вртежен момент неконстантен и на тој начин генерира вибрации. За оваа ситуација на високофреквентни осцилации, може да се додаде нископропусна врска за филтрирање од прв ред во јамката за брзина, што е филтер за вртежен момент.
Филтерот за вртежен момент може ефикасно да ги филтрира високофреквентните хармоници во повратниот сигнал, правејќи го излезниот вртежен момент постабилен и со тоа намалувајќи ги вибрациите. При изборот на параметрите на филтерот за вртежен момент, треба да се земат предвид следниве фактори:
(1) Фреквенција на прекин: Фреквенцијата на прекин го одредува степенот на слабеење на филтерот на сигнали со висока фреквенција. Премногу ниската фреквенција на прекин ќе влијае на брзината на одзив на системот, додека превисоката фреквенција на прекин нема да може ефикасно да ги филтрира хармониците со висока фреквенција.
(2) Тип на филтер: Вообичаените типови на филтри вклучуваат Батервортов филтер, Чебишев филтер итн. Различните типови на филтри имаат различни карактеристики на фреквентен одзив и треба да се изберат според специфичниот сценарио на примена.
(3) Редослед на филтрирање: Колку е повисок редоследот на филтрирање, толку е подобар ефектот на атенуација на високофреквентните сигнали, но во исто време, тоа ќе го зголеми и пресметковното оптоварување на системот. При изборот на редоследот на филтрирање, перформансите и пресметковните ресурси на системот треба сеопфатно да се земат предвид.
Горенаведената дискусија е за методот за оптимизација на параметрите за нискофреквентни осцилации. Понекогаш, CNC системот на CNC машински алатки ќе генерира повратни сигнали што содржат високофреквентни хармоници поради одредени причини за осцилација во механичкиот дел, што го прави излезниот вртежен момент неконстантен и на тој начин генерира вибрации. За оваа ситуација на високофреквентни осцилации, може да се додаде нископропусна врска за филтрирање од прв ред во јамката за брзина, што е филтер за вртежен момент.
Филтерот за вртежен момент може ефикасно да ги филтрира високофреквентните хармоници во повратниот сигнал, правејќи го излезниот вртежен момент постабилен и со тоа намалувајќи ги вибрациите. При изборот на параметрите на филтерот за вртежен момент, треба да се земат предвид следниве фактори:
(1) Фреквенција на прекин: Фреквенцијата на прекин го одредува степенот на слабеење на филтерот на сигнали со висока фреквенција. Премногу ниската фреквенција на прекин ќе влијае на брзината на одзив на системот, додека превисоката фреквенција на прекин нема да може ефикасно да ги филтрира хармониците со висока фреквенција.
(2) Тип на филтер: Вообичаените типови на филтри вклучуваат Батервортов филтер, Чебишев филтер итн. Различните типови на филтри имаат различни карактеристики на фреквентен одзив и треба да се изберат според специфичниот сценарио на примена.
(3) Редослед на филтрирање: Колку е повисок редоследот на филтрирање, толку е подобар ефектот на атенуација на високофреквентните сигнали, но во исто време, тоа ќе го зголеми и пресметковното оптоварување на системот. При изборот на редоследот на филтрирање, перформансите и пресметковните ресурси на системот треба сеопфатно да се земат предвид.
Дополнително, со цел дополнително да се елиминира осцилацијата на CNC машините, може да се преземат и следниве мерки:
Оптимизирајте ја механичката структура
Проверете ги механичките делови на машинската алатка, како што се водилките, завртките за олово, лежиштата итн., за да се осигурате дека нивната точност на инсталација и растојанието за вклопување ги исполнуваат барањата. За сериозно истрошени делови, заменете ги или поправете ги навреме. Во исто време, разумно прилагодете ја противтежата и рамнотежата на машинската алатка за да го намалите генерирањето на механички вибрации.
Подобрете ја способноста на контролниот систем да не пречи
Контролниот систем на CNC машините лесно е под влијание на надворешни пречки, како што се електромагнетни пречки, флуктуации на моќност итн. За да се подобри способноста на контролниот систем против пречки, може да се преземат следниве мерки:
(1) Усвојте заштитени кабли и мерки за заземјување за да го намалите влијанието на електромагнетните пречки.
(2) Инсталирајте филтри за напојување за стабилизирање на напонот на напојувањето.
(3) Оптимизирајте го софтверскиот алгоритам на контролниот систем за да ги подобрите перформансите на системот против пречки.
Редовно одржување и одржување
Редовно вршете одржување и одржување на CNC машините, чистете ги различните делови од машината, проверете ги работните услови на системот за подмачкување и системот за ладење и навремено заменете ги истрошените делови и маслото за подмачкување. Ова може да обезбеди стабилно работење на машината и да ја намали појавата на осцилации.
Оптимизирајте ја механичката структура
Проверете ги механичките делови на машинската алатка, како што се водилките, завртките за олово, лежиштата итн., за да се осигурате дека нивната точност на инсталација и растојанието за вклопување ги исполнуваат барањата. За сериозно истрошени делови, заменете ги или поправете ги навреме. Во исто време, разумно прилагодете ја противтежата и рамнотежата на машинската алатка за да го намалите генерирањето на механички вибрации.
Подобрете ја способноста на контролниот систем да не пречи
Контролниот систем на CNC машините лесно е под влијание на надворешни пречки, како што се електромагнетни пречки, флуктуации на моќност итн. За да се подобри способноста на контролниот систем против пречки, може да се преземат следниве мерки:
(1) Усвојте заштитени кабли и мерки за заземјување за да го намалите влијанието на електромагнетните пречки.
(2) Инсталирајте филтри за напојување за стабилизирање на напонот на напојувањето.
(3) Оптимизирајте го софтверскиот алгоритам на контролниот систем за да ги подобрите перформансите на системот против пречки.
Редовно одржување и одржување
Редовно вршете одржување и одржување на CNC машините, чистете ги различните делови од машината, проверете ги работните услови на системот за подмачкување и системот за ладење и навремено заменете ги истрошените делови и маслото за подмачкување. Ова може да обезбеди стабилно работење на машината и да ја намали појавата на осцилации.
Како заклучок, елиминирањето на осцилациите кај CNC машините бара сеопфатно разгледување на механичките и електричните фактори. Со разумно прилагодување на параметрите на серво системот, усвојување на функцијата за супресија на висока фреквенција, оптимизирање на механичката структура, подобрување на способноста против пречки на контролниот систем и вршење редовно одржување и одржување, појавата на осцилации може ефикасно да се намали и точноста и стабилноста на машинската обработка може да се подобрат.