Определение
Пълната система за управление на затворен контур означава, че системата за управление на CNC (CNC) на CNC машинен инструмент първо изпраща команда за целева позиция до задвижващата система (като серво устройство). Двигащият двигател задвижва механизма на предаване (оловен винт, водещи релси), за да задвижва работната маса. В същото време системата директно събира действителните данни за изместване на работната таблица чрез устройство за откриване с висока точност и захранва тези данни обратно към CNC в реално време. CNC сравнява отклонението между „целевата позиция“ и „действителната позиция“ и автоматично настройва командата на задвижването, докато отклонението не бъде намалено до допустим диапазон (обикновено микрометри или дори нанометри).
Композиция
|
Категория на части |
Основна роля |
Общи специфични части |
|
CNC |
"Мозъкът" на напълно затворения цикъл: изпраща инструкции за целева позиция, получава данни за обратна връзка, изчислява отклонения в позицията и инструкции за корекция на изходите |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828D/840D, Mitsubishi M80 и др. |
|
Система за серво задвижване |
„Изпълнител“ на инструкциите: Получава инструкции за корекция от CNC, регулира въртящия момент и скоростта на двигателя и задвижва работната маса да се движи |
Серво устройство (като серия Fanuc I, Siemens S120 Series) + серво мотор (обикновено постоянен магнитен синхронен мотор) |
|
Устройство за откриване на позиция (компонент на основната обратна връзка) |
Директното откриване на действителната позиция на работната маса е ключът към пълния затворен контур: изместването се преобразува в електрически сигнал и се подава обратно в ЦНС |
- Линейна скала (най-често използвана, с разделителна способност до 0,1 µm и силна анти-интерференция) - Магнитна скала (подходяща за мазна и прашна среда, разделителна способност от около 1 μm) -Лазерен интерферометър (за калибриране с висока точност, обратна връзка, която не е реално-време, използвана за откриване на грешки в позиционирането на машинния инструмент) |
|
Механичен механизъм за предаване |
Свържете двигателя и работната маса, за да предадете движението: Той трябва да има висока твърдост и характеристики на ниски клирънс, за да намали въздействието на собствената си грешка върху затворения контур |
- Винт с топка (висока прецизна степен, като C3/C2, с предварително затягаща гайка за премахване на хлабината) - Линейни водачи (водачи за търкаляне или хидростатични водачи за намаляване на грешките в триене) - Свързване (еластично свързване, компенсиране на грешката на коаксиалност между двигателя и винта) |
|
Изпълнение на компоненти (Workbench) |
Компонентът, който в крайна сметка носи детайла и завършва движението: точността на движението му директно определя точността на обработка и трябва да има висока стабилност |
Високо прецизна работна маса (най-вече направена от чугун или гранит, със стареещо лечение за премахване на вътрешния стрес) |
Принцип на работа
Устройството на CNC издава команда за движение и серво драйверът задвижва серво мотора, за да задвижва движещите се части на машинния инструмент за преместване. В същото време устройството за откриване на позиции измерва действителната позиция на движещата се част в реално време и захранва информацията за позицията на устройството с ЦПУ. Устройството на ЦПУ сравнява действителното положение, подадено обратно с командната позиция, и изчислява отклонението на позицията. Според това отклонение устройството CNC непрекъснато регулира изхода на серво драйвера и след това регулира скоростта и посоката на серво мотора, за да накара движещата се част да се движи в посока на намаляване на отклонението, докато отклонението между действителното положение и позицията на командата достигнат допустимия обхват на точност.
Характеристики
Предимства:Системата със затворен контур директно измерва действителната позиция на движещата се част и може да компенсира различни грешки в реално време, като грешка в механичната трансмисия, грешка в термичната деформация и т.н., така че има висока точност на позициониране и точност на движение, които могат да достигнат микрона или дори нивото на нанометър.
Недостатъци:Поради включването на много връзки като механичните части за предаване на машинния инструмент, стабилността на системата е сравнително лоша, отстраняването на грешки и поддръжката са трудни, а цената също е висока.
Разлики между системата за пълен затворен цикъл и полузатворена система на контура
Пълната система за затворен контур и полузатворената контура система са две често използвани системи за контрол на позицията в CNC машинни инструменти. Основните им разлики са както следва:
Метод за позиция на откриване и обратна връзка
СИСТЕМА ЗА ПЪЛНО ЗАДЕЛЕНИЕ: Устройството за откриване на позиция е инсталирано в крайната движеща се част на машинния инструмент, като например държача на Workbench или Tool, директно измерва действителната позиция на движещата се част и захранва информацията за позицията на устройството CNC, за да образува затворен контур.
Полузакрита система на контура: Устройството за откриване на позиция е инсталирано на вала на серво двигателя или края на оловния винт. Чрез измерване на ъгъла на въртене на двигателя или ъгъла на въртене на оловния винт, положението на движещата се част на машинния инструмент се изчислява косвено и тази информация се връща обратно към устройството с ЦПУ.
Точност
СИСТЕМА ЗА ПЪЛНА ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Тъй като действителната позиция на движещата се част се измерва директно, грешките, генерирани от всички връзки, включително механичната верига за пренос, като грешка в стъпката на водещия винт, грешка в предаването на предавката, износване на релса и т.н., могат да бъдат открити и компенсирани в реално време. Следователно точността на позициониране и точността на движение са много високи, като обикновено достигат ± 0,01 мм или дори по -висока.
Полу-затворена система за контур: Може да компенсира само грешката от двигателя до оловния винт. Той не може директно да компенсира грешката в механичната предаване след оловен винт, като грешката на връзката между оловния винт и работната маса, грешката на водещата релса на работната маса и т.н., така че точността е по -ниска от тази на пълната затворена система, а точността на позициониране обикновено е около ± 0,05 мм.
Стабилност
Пълна система за затворен контур: Тъй като включва цялата механична верига за трансмисия на машинния инструмент, системата има голяма инерция и има много нелинейни фактори като триене и промени в твърдостта в механичната трансмисионна връзка, които могат лесно да причинят вибрация и нестабилност на системата. Следователно стабилността на системата е сравнително лоша и отстраняването на грешки е трудна.
Полузакрита система за контур: цикълът за обратна връзка не включва или включва само част от връзката за механична трансмисия. Системата има малка инерция, бърза динамична реакция, сравнително добра стабилност, сравнително лесно отстраняване на грешки и лесно може да постигне по -високи скорости на подаване и ускорения.
Разходи
СИСТЕМА НА ПЪЛНО КЛАС: Тя изисква използването на устройства за откриване на позиция с висока точност, като например дълги управляващи решетки, въртящи се енкодери с висока точност и др., А изискванията за механична структура на машинния инструмент също са много високи. Необходимо е да се използват релси с висока точност, оловни винтове и други компоненти, за да се гарантира точността и стабилността на системата, така че цената е сравнително висока.
Система за полузатвор: Устройството за откриване на позиция обикновено е въртящ се енкодер с обикновена точност, който е инсталиран в края на двигателя или оловен винт, а цената е сравнително ниска. В същото време изискванията за точност на механичната структура са сравнително ниски, така че общата цена е по-ниска от тази на системата на пълен затворен контур.
Сценарий на кандидатстване
СИСТЕМА НА ПЪЛНО КЛАС: Тя е подходяща за случаи с изключително високи изисквания за точност на обработка, като аерокосмическото пространство, производството на прецизно плесени, електронното производство и други полета и се използва за обработка на части с висока точност като остриета на двигателя на въздухоплавателни средства, прецизни кухини на плесени, интегрирани платки и др.
СИСТЕМА НА СЕМОЛАЦИОНАЛНАТА СИСТЕМА: Тя се използва широко в машинни инструменти с ЦПУ с общи изисквания за прецизност, като обикновени стругове от ЦПУ, фрезови машини, сондажни машини и др., И може да отговори на нуждите на повечето механична обработка, като обработка на автомобилни части, производство на механични части и т.н.
