"Explicació detallada de la composició i els requisits del sistema servo per a centres de mecanitzat"
I. Composició del sistema servo per a centres de mecanitzat
En els centres de mecanitzat moderns, el sistema servo juga un paper crucial. Està compost de circuits servo, dispositius d'accionament servo, mecanismes de transmissió mecànica i components d'accionament.
La funció principal del sistema servo és rebre els senyals de comandament de velocitat d'avanç i desplaçament emesos pel sistema de control numèric. Primer, el circuit d'accionament del servo realitzarà una certa conversió i amplificació de potència d'aquests senyals de comandament. Després, mitjançant dispositius d'accionament servo com ara motors pas a pas, servomotors de corrent continu, servomotors de corrent altern, etc., i mecanismes de transmissió mecànica, els components d'accionament com ara la taula de treball de la màquina-eina i el capçal del cargol s'accionen per aconseguir un avanç de treball i un moviment ràpid. Es pot dir que en les màquines de control numèric, el dispositiu CNC és com el "cervell" que emet ordres, mentre que el sistema servo és el mecanisme executiu, com les "extremitats" de la màquina de control numèric, i pot executar amb precisió les ordres de moviment del dispositiu CNC.
En comparació amb els sistemes d'accionament de les màquines-eina generals, el sistema servo dels centres de mecanitzat té diferències essencials. Pot controlar amb precisió la velocitat de moviment i la posició dels components d'accionament segons els senyals de comandament i pot realitzar la trajectòria de moviment sintetitzada per diversos components d'accionament que es mouen segons certes regles. Això requereix que el sistema servo tingui un alt grau de precisió, estabilitat i capacitat de resposta ràpida.
En els centres de mecanitzat moderns, el sistema servo juga un paper crucial. Està compost de circuits servo, dispositius d'accionament servo, mecanismes de transmissió mecànica i components d'accionament.
La funció principal del sistema servo és rebre els senyals de comandament de velocitat d'avanç i desplaçament emesos pel sistema de control numèric. Primer, el circuit d'accionament del servo realitzarà una certa conversió i amplificació de potència d'aquests senyals de comandament. Després, mitjançant dispositius d'accionament servo com ara motors pas a pas, servomotors de corrent continu, servomotors de corrent altern, etc., i mecanismes de transmissió mecànica, els components d'accionament com ara la taula de treball de la màquina-eina i el capçal del cargol s'accionen per aconseguir un avanç de treball i un moviment ràpid. Es pot dir que en les màquines de control numèric, el dispositiu CNC és com el "cervell" que emet ordres, mentre que el sistema servo és el mecanisme executiu, com les "extremitats" de la màquina de control numèric, i pot executar amb precisió les ordres de moviment del dispositiu CNC.
En comparació amb els sistemes d'accionament de les màquines-eina generals, el sistema servo dels centres de mecanitzat té diferències essencials. Pot controlar amb precisió la velocitat de moviment i la posició dels components d'accionament segons els senyals de comandament i pot realitzar la trajectòria de moviment sintetitzada per diversos components d'accionament que es mouen segons certes regles. Això requereix que el sistema servo tingui un alt grau de precisió, estabilitat i capacitat de resposta ràpida.
II. Requisits per a sistemes servo
- Alta precisió
Les màquines de control numèric processen automàticament segons un programa predeterminat. Per tant, per processar peces de treball d'alta precisió i alta qualitat, el sistema servo en si ha de tenir una alta precisió. En general, la precisió ha d'arribar al nivell de micres. Això es deu al fet que en la fabricació moderna, els requisits de precisió per a les peces de treball són cada cop més alts. Especialment en camps com l'aeroespacial, la fabricació d'automòbils i els equips electrònics, fins i tot un petit error pot tenir conseqüències greus.
Per aconseguir un control d'alta precisió, el sistema servo ha d'adoptar tecnologies de sensors avançades com ara encoders i regles de reixeta per monitoritzar la posició i la velocitat dels components d'accionament en temps real. Al mateix temps, el dispositiu de servoaccionament també ha de tenir un algoritme de control d'alta precisió per controlar amb precisió la velocitat i el parell del motor. A més, la precisió del mecanisme de transmissió mecànica també té un impacte important en la precisió del sistema servo. Per tant, a l'hora de dissenyar i fabricar centres de mecanitzat, cal seleccionar components de transmissió d'alta precisió com ara cargols de boles i guies lineals per garantir els requisits de precisió del sistema servo. - Resposta ràpida
Una resposta ràpida és un dels signes importants de la qualitat dinàmica del servosistema. Requereix que el servosistema tingui un petit error de seguiment després del senyal de comanda, i que tingui una resposta ràpida i una bona estabilitat. En concret, es requereix que després d'una entrada determinada, el sistema pugui assolir o restaurar l'estat estable original en poc temps, generalment en 200 ms o fins i tot desenes de mil·lisegons.
La capacitat de resposta ràpida té un impacte important en l'eficiència i la qualitat del processament dels centres de mecanitzat. En el mecanitzat d'alta velocitat, el temps de contacte entre l'eina i la peça és molt curt. El sistema servo ha de ser capaç de respondre ràpidament al senyal de comandament i ajustar la posició i la velocitat de l'eina per garantir la precisió del processament i la qualitat de la superfície. Al mateix temps, quan es processen peces amb formes complexes, el sistema servo ha de ser capaç de respondre ràpidament als canvis dels senyals de comandament i realitzar un control d'enllaç multieix per garantir la precisió i l'eficiència del processament.
Per millorar la capacitat de resposta ràpida del sistema servo, cal adoptar dispositius de servoaccionament i algoritmes de control d'alt rendiment. Per exemple, l'ús de servomotors de corrent altern, que tenen una velocitat de resposta ràpida, un parell elevat i un ampli rang de regulació de velocitat, poden satisfer els requisits de mecanitzat d'alta velocitat dels centres de mecanitzat. Al mateix temps, l'adopció d'algoritmes de control avançats com el control PID, el control difús i el control de xarxa neuronal pot millorar la velocitat de resposta i l'estabilitat del sistema servo. - Gran rang de regulació de velocitat
A causa de les diferents eines de tall, materials de les peces i requisits de processament, per garantir que les màquines de control numèric puguin obtenir les millors condicions de tall en qualsevol circumstància, el sistema servo ha de tenir un rang de regulació de velocitat suficient. Pot satisfer tant els requisits de mecanitzat d'alta velocitat com els requisits d'avanç de baixa velocitat.
En el mecanitzat d'alta velocitat, el servosistema ha de ser capaç de proporcionar alta velocitat i acceleració per millorar l'eficiència del processament. Mentre que en l'alimentació a baixa velocitat, el servosistema ha de ser capaç de proporcionar un parell estable a baixa velocitat per garantir la precisió del processament i la qualitat de la superfície. Per tant, el rang de regulació de velocitat del servosistema generalment ha d'arribar a diversos milers o fins i tot desenes de milers de revolucions per minut.
Per aconseguir un ampli rang de regulació de velocitat, cal adoptar dispositius de servomotor d'alt rendiment i mètodes de regulació de velocitat. Per exemple, l'ús de la tecnologia de regulació de velocitat de freqüència variable de corrent altern pot aconseguir una regulació de velocitat continua del motor, amb un ampli rang de regulació de velocitat, alta eficiència i bona fiabilitat. Al mateix temps, l'adopció d'algoritmes de control avançats com el control vectorial i el control directe de parell pot millorar el rendiment i l'eficiència de la regulació de velocitat del motor. - Alta fiabilitat
La velocitat de funcionament de les màquines de control numèric és molt alta i sovint funcionen contínuament durant 24 hores. Per tant, cal que funcionin de manera fiable. La fiabilitat del sistema sovint es basa en el valor mitjà de la durada dels intervals de temps entre fallades, és a dir, el temps mitjà sense fallades. Com més llarg sigui aquest temps, millor.
Per millorar la fiabilitat del sistema servo, cal adoptar components d'alta qualitat i processos de fabricació avançats. Al mateix temps, cal fer proves i controls de qualitat estrictes del sistema servo per garantir el seu rendiment estable i fiable. A més, cal adoptar un disseny redundant i tecnologies de diagnòstic de fallades per millorar la tolerància a fallades i les capacitats de diagnòstic de fallades del sistema, de manera que es pugui reparar a temps quan es produeixi una fallada i garantir el funcionament normal del centre de mecanitzat. - Gran parell motor a baixa velocitat
Les màquines de control numèric sovint realitzen talls pesats a baixes velocitats. Per tant, cal que el sistema servo d'alimentació tingui una sortida de parell elevat a baixes velocitats per complir els requisits del processament de tall.
Durant el tall intens, la força de tall entre l'eina i la peça és molt gran. El sistema servo ha de ser capaç de proporcionar un parell suficient per superar la força de tall i garantir un progrés suau del processament. Per aconseguir una sortida de parell elevat a baixa velocitat, cal adoptar dispositius i motors servo d'alt rendiment. Per exemple, l'ús de motors síncrons d'imants permanents, que tenen una alta densitat de parell, alta eficiència i bona fiabilitat, poden satisfer els requisits de parell elevat a baixa velocitat dels centres de mecanitzat. Al mateix temps, l'adopció d'algoritmes de control avançats com el control directe del parell pot millorar la capacitat de sortida de parell i l'eficiència del motor.
En conclusió, el sistema servo dels centres de mecanitzat és una part important de les màquines de control numèric. El seu rendiment afecta directament la precisió, l'eficiència i la fiabilitat del processament dels centres de mecanitzat. Per tant, a l'hora de dissenyar i fabricar centres de mecanitzat, cal tenir en compte completament la composició i els requisits del sistema servo, i cal seleccionar tecnologies i equips avançats per millorar el rendiment i la qualitat del sistema servo i satisfer les necessitats de desenvolupament de la fabricació moderna.