Definition
Det fullständiga kontrollsystemet med sluten slinga innebär att CNC -styrsystemet (CNC) för ett CNC -maskinverktyg först skickar ett målpositionskommando till drivsystemet (t.ex. en servo -enhet). Drivmotorn driver transmissionsmekanismen (blyskruv, styrskenor) för att driva arbetsbordet. Samtidigt samlar systemet direkt de faktiska förskjutningsdata för arbetsbordet genom en hög - Precision Detection Device och matar denna data tillbaka till CNC i realtid. CNC jämför avvikelsen mellan "målpositionen" och "faktiska position" och justerar automatiskt drivkommandot tills avvikelsen reduceras till ett tillåtet intervall (vanligtvis mikrometer eller till och med nanometrar).
Sammansättning
|
Delkategori |
Kärnroll |
Vanliga specifika delar |
|
Cnc |
"Hjärnan" för den helt stängda slingan: Skickar målpositioninstruktioner, tar emot feedbackdata, beräknar positionsavvikelser och matar ut korrigeringsinstruktioner |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828d/840D, Mitsubishi M80, etc. |
|
Servodrivningssystem |
"Exekutor" av instruktioner: tar emot korrigeringsinstruktioner från CNC, justerar motorutgångens vridmoment och hastighet och driver arbetsbänken att flytta |
Servo Drive (som Fanuc I -serien, Siemens S120 -serien) + Servomotor (vanligtvis permanent magnet synkronmotor) |
|
Positiondetekteringsenhet (kärnåterkopplingskomponent) |
Direkt upptäckt av den faktiska positionen för arbetsbänken är nyckeln till den fulla slutna slingan: Förskjutningen omvandlas till en elektrisk signal och matas tillbaka till CNC |
- Linjär skala (oftast används, med en upplösning på upp till 0,1 um och stark anti - störningsförmåga) - Magnetisk skala (lämplig för oljiga och dammiga miljöer, upplösning av cirka 1 μm) - Laserinterferometer (för hög - Precisionskalibrering, non - real - Tidsåterkoppling, används för att upptäcka maskinverktygspositioneringsfel)) |
|
Mekanisk överföringsmekanism |
Anslut motorn och arbetsbänken för att överföra rörelse: den måste ha hög styvhet och låg clearance -egenskaper för att minska påverkan av sitt eget fel på den stängda slingan |
- Bollskruv (hög precisionsgrad, såsom C3/C2, med pre - åtdragningsmutter för att eliminera clearance) - Linjära guider (rullande guider eller hydrostatiska guider för att minska friktionsfel) - Koppling (elastisk koppling, kompensation för koaxialitetsfelet mellan motorn och skruven) |
|
Exekverande komponenter (arbetsbänk) |
Komponenten som i slutändan bär arbetsstycket och slutför rörelsen: dess rörelsenoggrannhet bestämmer direkt bearbetningsnoggrannheten och måste ha hög stabilitet |
Hög - Precision Workbench (mestadels gjord av gjutjärn eller granit, med åldrande behandling för att eliminera intern stress) |
Arbetsprincip
CNC -enheten utfärdar ett rörelsekommando, och servodrivrutinen driver servomotorn för att driva de rörliga delarna av maskinverktyget för att röra sig. Samtidigt mäter positionsdetekteringsenheten den faktiska positionen för den rörliga delen i realtid och matar tillbaka positionsinformationen till CNC -enheten. CNC -enheten jämför den faktiska positionen som matas tillbaka med kommandotillståndet och beräknar positionsavvikelsen. Enligt denna avvikelse justerar CNC -enheten kontinuerligt utgången från servodrivrutinen och justerar sedan servomotorns hastighet och riktning för att få den rörliga delen att röra sig i riktning för att minska avvikelsen tills avvikelsen mellan den faktiska positionen och kommandotillståndet når det tillåtna noggrannhetsområdet.
Drag
Fördelar:Det helt stängda - slingesystemet mäter direkt den rörliga delens faktiska position och kan kompensera för olika fel i realtid, såsom mekanisk transmissionsfel, termisk deformationsfel, etc., så det har hög positioneringsnoggrannhet och rörelsesnoggrannhet, som kan nå mikron eller till och med nanometernivå.
Nackdelar:På grund av att många länkar inkluderas såsom de mekaniska överföringsdelarna i maskinverktyget är systemets stabilitet relativt dålig, felsökning och underhåll är svåra och kostnaden är också hög.
Skillnader mellan fullt stängt slingesystem och semi -
Fullt stängt slingesystem och semi - stängt slingesystem är två vanligt använda positionskontrollsystem i CNC -maskinverktyg. Deras huvudskillnader är följande:
Detektionsposition och feedbackmetod
Fullständig stängd slingesystem: Positiondetekteringsenheten är installerad på den slutliga rörliga delen av maskinverktyget, till exempel arbetsbänken eller verktygshållaren, mäter direkt den rörliga delen och matar tillbaka positionsinformationen till CNC -enheten för att bilda en stängd slingkontroll.
Semi - Systemet med sluten slinga: Positiondetekteringsenheten är installerad på axelns servomotor eller änden av blyskruven. Genom att mäta rotationsvinkeln på motor eller rotationsvinkeln på blyskruven beräknas positionen för den rörliga delen av maskinverktyget indirekt och denna information matas tillbaka till CNC -enheten.
Noggrannhet
Fullständig stängd slingsystem: Eftersom den faktiska positionen för den rörliga delen mäts direkt kan felen som genereras av alla länkar inklusive den mekaniska transmissionskedjan, såsom blyskruvhöjdfel, växelöverföringsfel, styrskena slitage etc., detekteras och kompenseras i realtid. Därför är positioneringsnoggrannheten och rörelsens noggrannhet mycket hög, vilket i allmänhet når ± 0,01 mm eller ännu högre.
Semi - Systemet med sluten slinga: Kan bara kompensera för felet från motorn till blyskruven. Det kan inte direkt kompensera för det mekaniska transmissionsfelet efter blyskruven, såsom anslutningsfelet mellan blyskruven och arbetsbänken, styrskenfelet för arbetsbänken, etc., så noggrannheten är lägre än den för hela stängda slingesystemet, och positioneringsnoggrannheten är vanligtvis runt ± 0,05 mm.
Stabilitet
Fullständig stängd slinga -system: Eftersom det inkluderar hela mekaniska växellådan för maskinverktyget har systemet en stor tröghet, och det finns många olinjära faktorer såsom friktions- och styvhetsförändringar i den mekaniska överföringslänken, vilket lätt kan orsaka vibration och instabilitet i systemet. Därför är systemets stabilitet relativt dålig och felsökningen är svår.
Semi - STÄNGNINGSLOOP SYSTEM: Feedbackslingan inkluderar inte eller inkluderar endast en del av den mekaniska överföringslänken. Systemet har liten tröghet, snabbt dynamiskt svar, relativt god stabilitet, relativt enkel felsökning och kan enkelt uppnå högre foderhastigheter och accelerationer.
Kosta
Full - Stängda - Loop System: Det kräver användning av höga - Precisionspositionsdetekteringsanordningar, såsom långa gitter, höga - Precision Rotary -kodare, etc., och de mekaniska strukturkraven är också mycket höga. Det är nödvändigt att använda hög - Precision Guide Rails, blyskruvar och andra komponenter för att säkerställa systemets noggrannhet och stabilitet, så kostnaden är relativt hög.
Semi - stängd - Loop System: Positiondetekteringsanordningen är i allmänhet en roterande kodare för vanlig noggrannhet, som är installerad i slutet av motorn eller blyskruven, och kostnaden är relativt låg. Samtidigt är noggrannhetskraven för den mekaniska strukturen relativt låga, så den totala kostnaden är lägre än för hela - stängd - slingesystem.
Applikationsscenario
Full-closed-loop system: It is suitable for occasions with extremely high processing accuracy requirements, such as aerospace, precision mold manufacturing, electronic manufacturing and other fields, and is used to process high-precision parts such as aircraft engine blades, precision mold cavities, integrated circuit boards, etc.
Semi - stängd - slingesystem: Det används ofta i CNC -maskinverktyg med allmänna precisionskrav, såsom vanliga CNC -svarvar, fräsmaskiner, borrmaskiner, etc. och kan tillgodose behoven av de flesta mekaniska processer, såsom automatiska delar processer, mekaniska delar tillverkning, etc.
