„CNC szerszámgépek előtolás-átviteli mechanizmusára vonatkozó követelmények és optimalizálási intézkedések”
A modern gyártásban a CNC szerszámgépek kulcsfontosságú feldolgozóberendezésekké váltak olyan előnyeik miatt, mint a nagy pontosság, a magas hatásfok és a magas fokú automatizáltság. A CNC szerszámgépek előtolás-átviteli rendszere általában egy szervo előtolási rendszerrel működik, amely kulcsfontosságú szerepet játszik. A CNC rendszer által továbbított utasításüzeneteknek megfelelően felerősíti, majd vezérli a működtető alkatrészek mozgását. Nemcsak az előtolás sebességét kell pontosan szabályoznia, hanem a szerszám mozgási helyzetét és pályáját a munkadarabhoz képest is pontosan szabályoznia kell.
Egy CNC szerszámgép tipikus zárt hurkú, szabályozott előtolási rendszere főként több részből áll, mint például a pozíció-összehasonlító, az erősítő komponensek, a meghajtóegységek, a mechanikus előtolás-átviteli mechanizmusok és az érzékelő visszacsatoló elemek. Ezek közül a mechanikus előtolás-átviteli mechanizmus az a teljes mechanikus átviteli lánc, amely a szervomotor forgómozgását a munkaasztal és a szerszámtartó lineáris előtolási mozgásává alakítja, beleértve a reduktorokat, a vezérorsó-anya párokat, a vezetőelemeket és azok tartóelemeit. A szervorendszer fontos láncszemeként a CNC szerszámgépek előtolási mechanizmusának nemcsak nagy pozicionálási pontossággal kell rendelkeznie, hanem jó dinamikus válaszjellemzőkkel is. A rendszernek a követési utasításjelekre adott válaszának gyorsnak és jó stabilitásúnak kell lennie.
A függőleges megmunkálóközpontok betápláló rendszerének átviteli pontosságának, rendszerstabilitásának és dinamikus válaszjellemzőinek biztosítása érdekében szigorú követelményeket támasztanak az betápláló mechanizmussal szemben:
I. A résmentesség követelménye
A sebességváltó rés fordított holtzónát okoz, és befolyásolja a feldolgozás pontosságát. A sebességváltó rés lehető legnagyobb mértékű kiküszöbölése érdekében olyan módszerek alkalmazhatók, mint a réskiegyenlítő összekötő tengely és a réskiegyenlítő intézkedésekkel ellátott sebességváltó párok. Például a vezérorsó és anya párok esetében a kettős anya előfeszítési módszerrel kiküszöbölhető a rés a két anya közötti relatív helyzet beállításával. Ugyanakkor olyan alkatrészeknél, mint a fogaskerekes sebességváltók, olyan módszerek is alkalmazhatók, mint az alátétek vagy rugalmas elemek beállítása a rés kiküszöbölésére az átvitel pontosságának biztosítása érdekében.
A sebességváltó rés fordított holtzónát okoz, és befolyásolja a feldolgozás pontosságát. A sebességváltó rés lehető legnagyobb mértékű kiküszöbölése érdekében olyan módszerek alkalmazhatók, mint a réskiegyenlítő összekötő tengely és a réskiegyenlítő intézkedésekkel ellátott sebességváltó párok. Például a vezérorsó és anya párok esetében a kettős anya előfeszítési módszerrel kiküszöbölhető a rés a két anya közötti relatív helyzet beállításával. Ugyanakkor olyan alkatrészeknél, mint a fogaskerekes sebességváltók, olyan módszerek is alkalmazhatók, mint az alátétek vagy rugalmas elemek beállítása a rés kiküszöbölésére az átvitel pontosságának biztosítása érdekében.
II. Alacsony súrlódású anyagokra vonatkozó követelmény
Az alacsony súrlódású átviteli módszer alkalmazása csökkentheti az energiaveszteséget, javíthatja az átviteli hatékonyságot, valamint segíthet a rendszer válaszidejének és pontosságának javításában. Az általános alacsony súrlódású átviteli módszerek közé tartoznak a hidrosztatikus vezetők, a gördülő vezetők és a golyósorsók.
Az alacsony súrlódású átviteli módszer alkalmazása csökkentheti az energiaveszteséget, javíthatja az átviteli hatékonyságot, valamint segíthet a rendszer válaszidejének és pontosságának javításában. Az általános alacsony súrlódású átviteli módszerek közé tartoznak a hidrosztatikus vezetők, a gördülő vezetők és a golyósorsók.
A hidrosztatikus vezetők egy nyomás alatt álló olajfilm réteget képeznek a vezetőfelületek között, hogy érintkezésmentes csúszást érjenek el rendkívül kis súrlódással. A gördülő vezetők a vezetősíneken lévő gördülő elemek gördülését használják a csúszás helyettesítésére, jelentősen csökkentve a súrlódást. A golyósorsók fontos alkatrészek, amelyek a forgómozgást lineáris mozgássá alakítják. A golyók alacsony súrlódási együtthatóval és magas átviteli hatásfokkal gördülnek a vezérorsó és az anya között. Ezek az alacsony súrlódású átviteli alkatrészek hatékonyan csökkenthetik az adagoló mechanizmus ellenállását mozgás közben, és javíthatják a rendszer teljesítményét.
III. Alacsony tehetetlenségi nyomaték követelménye
A szerszámgép felbontásának javítása és a munkaasztal lehető legnagyobb mértékű gyorsulása érdekében, hogy a követési utasítások célja teljesüljön, a rendszer által a hajtótengelyre átalakított tehetetlenségi nyomatéknak a lehető legkisebbnek kell lennie. Ez a követelmény az optimális áttételi arány megválasztásával érhető el. Az áttételi arány ésszerű megválasztása csökkentheti a rendszer tehetetlenségi nyomatékát, miközben megfelel a munkaasztal mozgási sebességére és gyorsulására vonatkozó követelményeknek. Például egy reduktor tervezésekor a tényleges igényeknek megfelelően ki lehet választani egy megfelelő áttételi arányt vagy szíjtárcsa áttételt, hogy a szervomotor kimeneti sebessége illeszkedjen a munkaasztal mozgási sebességéhez, és egyidejűleg csökkentse a tehetetlenségi nyomatékot.
A szerszámgép felbontásának javítása és a munkaasztal lehető legnagyobb mértékű gyorsulása érdekében, hogy a követési utasítások célja teljesüljön, a rendszer által a hajtótengelyre átalakított tehetetlenségi nyomatéknak a lehető legkisebbnek kell lennie. Ez a követelmény az optimális áttételi arány megválasztásával érhető el. Az áttételi arány ésszerű megválasztása csökkentheti a rendszer tehetetlenségi nyomatékát, miközben megfelel a munkaasztal mozgási sebességére és gyorsulására vonatkozó követelményeknek. Például egy reduktor tervezésekor a tényleges igényeknek megfelelően ki lehet választani egy megfelelő áttételi arányt vagy szíjtárcsa áttételt, hogy a szervomotor kimeneti sebessége illeszkedjen a munkaasztal mozgási sebességéhez, és egyidejűleg csökkentse a tehetetlenségi nyomatékot.
Ezenkívül könnyűszerkezetes tervezési koncepció is alkalmazható, és könnyebb anyagok választhatók az erőátviteli alkatrészek gyártásához. Például a könnyű anyagok, például az alumíniumötvözet használata a vezérorsó-anya párok és a vezető alkatrészek gyártásához csökkentheti a rendszer teljes tehetetlenségét.
IV. Nagy merevség követelménye
A nagy merevségű átviteli rendszer biztosíthatja a külső interferenciákkal szembeni ellenállást a feldolgozási folyamat során, és fenntarthatja a stabil feldolgozási pontosságot. Az átviteli rendszer merevségének javítása érdekében a következő intézkedések tehetők:
Az átviteli lánc lerövidítése: Az átviteli összekötőelemek csökkentése csökkentheti a rendszer rugalmas deformációját és javíthatja a merevséget. Például a vezérorsó közvetlen motorral történő meghajtásának módszere megmenti a közbenső átviteli összekötőelemeket, csökkenti az átviteli hibákat és a rugalmas deformációt, valamint javítja a rendszer merevségét.
Az erőátviteli rendszer merevségének javítása előfeszítéssel: Gördülő vezetők és golyósorsó-párok esetében előfeszített módszerrel bizonyos előfeszítést lehet létrehozni a gördülőelemek és a vezetősínek vagy a vezérorsók között, ezáltal javítva a rendszer merevségét. A vezérorsó-támasz mindkét végén rögzíthető, és előfeszített szerkezettel rendelkezhet. A vezérorsóra bizonyos előfeszítéssel ellensúlyozható a működés közbeni tengelyirányú erő, és javítható a vezérorsó merevsége.
A nagy merevségű átviteli rendszer biztosíthatja a külső interferenciákkal szembeni ellenállást a feldolgozási folyamat során, és fenntarthatja a stabil feldolgozási pontosságot. Az átviteli rendszer merevségének javítása érdekében a következő intézkedések tehetők:
Az átviteli lánc lerövidítése: Az átviteli összekötőelemek csökkentése csökkentheti a rendszer rugalmas deformációját és javíthatja a merevséget. Például a vezérorsó közvetlen motorral történő meghajtásának módszere megmenti a közbenső átviteli összekötőelemeket, csökkenti az átviteli hibákat és a rugalmas deformációt, valamint javítja a rendszer merevségét.
Az erőátviteli rendszer merevségének javítása előfeszítéssel: Gördülő vezetők és golyósorsó-párok esetében előfeszített módszerrel bizonyos előfeszítést lehet létrehozni a gördülőelemek és a vezetősínek vagy a vezérorsók között, ezáltal javítva a rendszer merevségét. A vezérorsó-támasz mindkét végén rögzíthető, és előfeszített szerkezettel rendelkezhet. A vezérorsóra bizonyos előfeszítéssel ellensúlyozható a működés közbeni tengelyirányú erő, és javítható a vezérorsó merevsége.
V. A magas rezonanciafrekvencia követelménye
A magas rezonanciafrekvencia azt jelenti, hogy a rendszer külső interferencia hatására gyorsan visszatér stabil állapotába, és jó rezgésállósággal rendelkezik. A rendszer rezonanciafrekvenciájának javítása érdekében a következő szempontokat lehet elkezdeni:
Optimalizálja az erőátviteli alkatrészek szerkezeti kialakítását: Az erőátviteli alkatrészek, például a vezérorsók és a vezetősínek alakját és méretét ésszerűen tervezze meg a természetes frekvenciáik javítása érdekében. Például egy üreges vezérorsó használata csökkentheti a súlyt és javíthatja a természetes frekvenciát.
Válasszon megfelelő anyagokat: Válasszon nagy rugalmassági modulusú és alacsony sűrűségű anyagokat, például titánötvözetet stb., amelyek javíthatják az átviteli alkatrészek merevségét és természetes frekvenciáját.
Csillapítás növelése: A rendszer csillapításának megfelelő növelése csökkentheti a rezgési energiát, csökkentheti a rezonanciacsúcsot és javíthatja a rendszer stabilitását. A rendszer csillapítása csillapító anyagok használatával és lengéscsillapítók beépítésével növelhető.
A magas rezonanciafrekvencia azt jelenti, hogy a rendszer külső interferencia hatására gyorsan visszatér stabil állapotába, és jó rezgésállósággal rendelkezik. A rendszer rezonanciafrekvenciájának javítása érdekében a következő szempontokat lehet elkezdeni:
Optimalizálja az erőátviteli alkatrészek szerkezeti kialakítását: Az erőátviteli alkatrészek, például a vezérorsók és a vezetősínek alakját és méretét ésszerűen tervezze meg a természetes frekvenciáik javítása érdekében. Például egy üreges vezérorsó használata csökkentheti a súlyt és javíthatja a természetes frekvenciát.
Válasszon megfelelő anyagokat: Válasszon nagy rugalmassági modulusú és alacsony sűrűségű anyagokat, például titánötvözetet stb., amelyek javíthatják az átviteli alkatrészek merevségét és természetes frekvenciáját.
Csillapítás növelése: A rendszer csillapításának megfelelő növelése csökkentheti a rezgési energiát, csökkentheti a rezonanciacsúcsot és javíthatja a rendszer stabilitását. A rendszer csillapítása csillapító anyagok használatával és lengéscsillapítók beépítésével növelhető.
VI. A megfelelő csillapítási arány követelménye
A megfelelő csillapítási arány lehetővé teszi a rendszer gyors stabilizálódását egy zavar után anélkül, hogy a rezgés túlzottan csillapodna. A megfelelő csillapítási arány eléréséhez a csillapítási arány szabályozása a rendszerparaméterek, például a lengéscsillapító paramétereinek és az erőátviteli alkatrészek súrlódási együtthatójának beállításával érhető el.
A megfelelő csillapítási arány lehetővé teszi a rendszer gyors stabilizálódását egy zavar után anélkül, hogy a rezgés túlzottan csillapodna. A megfelelő csillapítási arány eléréséhez a csillapítási arány szabályozása a rendszerparaméterek, például a lengéscsillapító paramétereinek és az erőátviteli alkatrészek súrlódási együtthatójának beállításával érhető el.
Összefoglalva, a CNC szerszámgépek előtolás-átviteli mechanizmusaira vonatkozó szigorú követelmények teljesítéséhez számos optimalizálási intézkedést kell tenni. Ezek az intézkedések nemcsak a szerszámgépek megmunkálási pontosságát és hatékonyságát javíthatják, hanem fokozhatják a szerszámgépek stabilitását és megbízhatóságát is, ami határozott támogatást nyújt a modern gyártás fejlődéséhez.
A gyakorlati alkalmazásokban átfogóan figyelembe kell venni a különböző tényezőket az adott feldolgozási igényeknek és a szerszámgép jellemzőinek megfelelően, és ki kell választani a legmegfelelőbb előtolási mechanizmust és optimalizálási intézkedéseket. Ugyanakkor a tudomány és a technológia folyamatos fejlődésével folyamatosan jelennek meg új anyagok, technológiák és tervezési koncepciók, amelyek széles teret biztosítanak a CNC szerszámgépek előtolási mechanizmusainak teljesítményének további javítására is. A jövőben a CNC szerszámgépek előtolási mechanizmusa tovább fog fejlődni a nagyobb pontosság, a nagyobb sebesség és a nagyobb megbízhatóság irányába.