Definição
O sistema completo de controle de loop fechado significa que o Sistema de Controle CNC (CNC) de uma máquina de máquina CNC primeiro envia um comando de posição de destino para o sistema de acionamento (como uma unidade servo). O motor de acionamento aciona o mecanismo de transmissão (parafuso de chumbo, trilhos da guia) para acionar a mesa de trabalho. Ao mesmo tempo, o sistema coleta diretamente os dados reais de deslocamento da tabela de trabalho através de um dispositivo de detecção de precisão alta - e alimenta esses dados de volta ao CNC em tempo real. O CNC compara o desvio entre a "posição de destino" e a "posição real" e ajusta automaticamente o comando da unidade até que o desvio seja reduzido a um intervalo permitido (geralmente micrômetros ou até nanômetros).
Composição
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Categoria de peça |
Papel central |
Peças específicas comuns |
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CNC |
O "cérebro" do loop totalmente fechado: envia instruções de posição do alvo, recebe dados de feedback, calcula os desvios de posição e saídas instruções de correção |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828D/840D, Mitsubishi M80, etc. |
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Sistema de acionamento por servo |
"Executor" das instruções: recebe instruções de correção do CNC, ajusta o torque e a velocidade de saída do motor e aciona a bancada para mover |
Servo Drive (como Fanuc I Series, Siemens S120 Series) + servo motor (geralmente motor síncrono de ímã permanente) |
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Dispositivo de detecção de posição (componente de feedback do núcleo) |
Detecção direta da posição real da bancada é a chave para o circuito fechado completo: o deslocamento é convertido em um sinal elétrico e alimentado de volta ao CNC |
- escala linear (mais comumente usada, com uma resolução de até 0,1 µm e forte anti - capacidade de interferência) - Escala magnética (adequada para ambientes oleosos e empoeirados, resolução de cerca de 1 μm) - interferômetro a laser (para alta - calibração de precisão, non - real - feedback do tempo, usado para detectar erros de posicionamento da máquina -ferramenta) |
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Mecanismo de transmissão mecânica |
Conecte o motor e a bancada para transmitir movimento: ele precisa ter alta rigidez e baixa característica de folga para reduzir o impacto de seu próprio erro no loop fechado |
- parafuso de bola (grau de alta precisão, como C3/c2, com pre - porca apertando a porca para eliminar a folga) - Guias lineares (guias de rolamento ou guias hidrostáticos para reduzir os erros de atrito) - acoplamento (acoplamento elástico, compensando o erro de coaxialidade entre o motor e o parafuso) |
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Execução de componentes (Workbench) |
O componente que finalmente carrega a peça de trabalho e completa o movimento: sua precisão de movimento determina diretamente a precisão do processamento e precisa ter alta estabilidade |
High - Precision Workbench (principalmente de ferro fundido ou granito, com tratamento de envelhecimento para eliminar o estresse interno) |
Princípio de trabalho
O dispositivo CNC emite um comando de movimento e o driver servo aciona o motor servo para acionar as partes móveis da máquina -ferramenta para se mover. Ao mesmo tempo, o dispositivo de detecção de posição mede a posição real da parte móvel em tempo real e alimenta as informações de posição ao dispositivo CNC. O dispositivo CNC compara a posição real alimentada com a posição de comando e calcula o desvio da posição. De acordo com esse desvio, o dispositivo CNC ajusta continuamente a saída do driver servo e ajusta a velocidade e a direção do motor servo para fazer a parte móvel se mover na direção de reduzir o desvio até que o desvio entre a posição real e a posição de comando atinja a faixa de precisão permitida.
Características
Vantagens:O sistema de loop totalmente fechado - mede diretamente a posição real da parte em movimento e pode compensar vários erros em tempo real, como erro de transmissão mecânica, erro de deformação térmica etc., portanto, possui alta precisão de posicionamento e precisão do movimento, que podem atingir o nível de micron ou mesmo nanômetro.
Desvantagens:Devido à inclusão de muitos links, como as partes de transmissão mecânica da máquina -ferramenta, a estabilidade do sistema é relativamente ruim, a depuração e a manutenção são difíceis e o custo também é alto.
Diferenças entre o sistema completo de loop fechado e o sistema semi -
Sistema completo de loop fechado e sistema semi -- Sistema de loop fechado são dois sistemas de controle de posição comumente usados nas máquinas -ferramentas CNC. Suas principais diferenças são as seguintes:
Posição de detecção e método de feedback
Sistema completo de loop fechado: O dispositivo de detecção de posição está instalado na parte final da máquina da máquina -ferramenta, como a bancada de trabalho ou o suporte da ferramenta, mede diretamente a posição real da parte em movimento e alimenta as informações de posição ao dispositivo CNC para formar um controle de circuito fechado.
Semi - Sistema de loop fechado: o dispositivo de detecção de posição está instalado no eixo do motor servo ou na extremidade do parafuso de chumbo. Ao medir o ângulo de rotação do motor ou o ângulo de rotação do parafuso de chumbo, a posição da parte móvel da máquina -ferramenta é calculada indiretamente e essas informações são alimentadas de volta ao dispositivo CNC.
Precisão
Sistema completo de loop fechado: Como a posição real da parte móvel é medida diretamente, os erros gerados por todos os links, incluindo a cadeia de transmissão mecânica, como erro de inclinação do parafuso de chumbo, erro de transmissão de engrenagem, desgaste do trilho da guia, etc., pode ser detectado e compensado em tempo real. Portanto, a precisão do posicionamento e a precisão do movimento são muito altas, geralmente atingindo ± 0,01 mm ou até mais.
Semi - Sistema de loop fechado: pode compensar apenas o erro do motor ao parafuso de chumbo. Ele não pode compensar diretamente o erro de transmissão mecânica após o parafuso de chumbo, como o erro de conexão entre o parafuso de chumbo e a bancada, o erro do trilho -guia da bancada, etc., portanto a precisão é menor que a do sistema completo de loop fechado, e a precisão do posicionamento geralmente é de cerca de ± 0,05 mm.
Estabilidade
Sistema completo de loop fechado: como inclui toda a cadeia de transmissão mecânica da máquina -ferramenta, o sistema possui uma grande inércia e existem muitos fatores não lineares, como alterações de atrito e rigidez no link de transmissão mecânica, que podem causar facilmente vibração e instabilidade do sistema. Portanto, a estabilidade do sistema é relativamente ruim e a depuração é difícil.
Semi - Sistema de loop fechado: o loop de feedback não inclui ou inclui apenas parte do link de transmissão mecânica. O sistema possui pequena inércia, resposta dinâmica rápida, estabilidade relativamente boa, depuração relativamente fácil e pode facilmente obter maiores velocidades e acelerações de alimentação.
Custo
Full - fechado - Sistema de loop: requer o uso de dispositivos de detecção de posição de precisão alta -, como réguas de grade, altos - codificadores rotativos de precisão, etc., e os requisitos de estrutura mecânica da ferramenta da máquina também são muito altos. É necessário usar altos trilhos de guia de precisão -, parafusos de chumbo e outros componentes para garantir a precisão e a estabilidade do sistema; portanto, o custo é relativamente alto.
Semi - fechado - Sistema de loop: O dispositivo de detecção de posição geralmente é um codificador rotativo da precisão comum, instalada no final do motor ou parafuso de chumbo, e o custo é relativamente baixo. Ao mesmo tempo, os requisitos de precisão para a estrutura mecânica são relativamente baixos; portanto, o custo total é menor que o do sistema de loop - completo - --.
Cenário de aplicação
Full - fechado - Sistema de loop: é adequado para ocasiões com requisitos de precisão de processamento extremamente altos, como aeroespacial, fabricação de moldes de precisão, fabricação eletrônica e outros campos, e é usado para processar moldes de alta -}, como mecanismo de aeronaves, bancadas de mecanismo de aeronaves, moldes de etc. -}, como mecanismo de aeronaves, como mecanismos de aeronaves, medardas, etc.
Semi - fechado - Sistema de loop: é amplamente utilizado em máquinas -ferramentas CNC com requisitos gerais de precisão, como tornos cnc comuns, máquinas de fresagem, máquinas de perfuração, etc., e podem atender às necessidades da maioria dos processos mecânicos, como peças automotivas, peças mecânicas, etc.
