"Metodi per eliminà l'oscillazione di e macchine utensili CNC"
E macchine utensili CNC ghjocanu un rollu impurtante in a pruduzzione industriale muderna. Tuttavia, u prublema di l'oscillazione affligge spessu l'operatori è i pruduttori. E ragioni di l'oscillazione di e macchine utensili CNC sò relativamente cumplesse. In più di parechji fattori cum'è i spazii di trasmissione inamovibili, a deformazione elastica è a resistenza à l'attritu in l'aspettu meccanicu, l'influenza di i parametri pertinenti di u sistema servo hè ancu un aspettu impurtante. Avà, u pruduttore di macchine utensili CNC presenterà in dettagliu i metudi per eliminà l'oscillazione di e macchine utensili CNC.
I. Riduzzione di u guadagnu di u ciclu di pusizione
U controller proporzionale-integrale-derivativu hè un controller multifunzionale chì ghjoca un rolu cruciale in e macchine utensili CNC. Pò micca solu eseguisce efficacemente un guadagnu proporzionale nantu à i signali di corrente è di tensione, ma ancu aghjustà u prublema di ritardu o di anticipazione di u signale di uscita. I difetti d'oscillazione si verificanu qualchì volta per via di u ritardu o di l'anticipazione di a corrente è di a tensione di uscita. In questu mumentu, u PID pò esse adupratu per aghjustà a fase di a corrente è di a tensione di uscita.
U guadagnu di u ciclu di pusizione hè un parametru chjave in u sistema di cuntrollu di e macchine utensili CNC. Quandu u guadagnu di u ciclu di pusizione hè troppu altu, u sistema hè troppu sensibile à l'errori di pusizione è hè propensu à causà oscillazioni. A riduzione di u guadagnu di u ciclu di pusizione pò riduce a velocità di risposta di u sistema è cusì riduce a pussibilità d'oscillazioni.
Quandu si aghjusta u guadagnu di u ciclu di pusizione, ci vole à impostà lu ragiunevolmente secondu u mudellu specificu di a macchina utensile è i requisiti di trasfurmazione. In generale, u guadagnu di u ciclu di pusizione pò esse prima riduttu à un livellu relativamente bassu, è dopu aumentatu gradualmente mentre si osserva u funziunamentu di a macchina utensile finu à truvà un valore ottimale chì pò risponde à i requisiti di precisione di trasfurmazione è evità l'oscillazione.
U controller proporzionale-integrale-derivativu hè un controller multifunzionale chì ghjoca un rolu cruciale in e macchine utensili CNC. Pò micca solu eseguisce efficacemente un guadagnu proporzionale nantu à i signali di corrente è di tensione, ma ancu aghjustà u prublema di ritardu o di anticipazione di u signale di uscita. I difetti d'oscillazione si verificanu qualchì volta per via di u ritardu o di l'anticipazione di a corrente è di a tensione di uscita. In questu mumentu, u PID pò esse adupratu per aghjustà a fase di a corrente è di a tensione di uscita.
U guadagnu di u ciclu di pusizione hè un parametru chjave in u sistema di cuntrollu di e macchine utensili CNC. Quandu u guadagnu di u ciclu di pusizione hè troppu altu, u sistema hè troppu sensibile à l'errori di pusizione è hè propensu à causà oscillazioni. A riduzione di u guadagnu di u ciclu di pusizione pò riduce a velocità di risposta di u sistema è cusì riduce a pussibilità d'oscillazioni.
Quandu si aghjusta u guadagnu di u ciclu di pusizione, ci vole à impostà lu ragiunevolmente secondu u mudellu specificu di a macchina utensile è i requisiti di trasfurmazione. In generale, u guadagnu di u ciclu di pusizione pò esse prima riduttu à un livellu relativamente bassu, è dopu aumentatu gradualmente mentre si osserva u funziunamentu di a macchina utensile finu à truvà un valore ottimale chì pò risponde à i requisiti di precisione di trasfurmazione è evità l'oscillazione.
II. Ajustamentu di i parametri di u sistema di servo in circuitu chjusu
Sistema di servo à circuitu semi-chjusu
Certi sistemi di servo CNC utilizanu dispositivi à ciclu semi-chjusu. Quandu si aghjusta u sistema di servo à ciclu semi-chjusu, hè necessariu assicurassi chì u sistema lucale à ciclu semi-chjusu ùn oscilli micca. Siccomu u sistema di servo à ciclu cumpletamente chjusu esegue l'aghjustamentu di i parametri partendu da u fattu chì u so sistema lucale à ciclu semi-chjusu hè stabile, i dui sò simili in i metudi d'aghjustamentu.
U sistema di servo à circuitu semi-chjusu furnisce indirettamente l'infurmazioni di pusizione di a macchina utensile rilevendu l'angulu di rotazione o a velocità di u mutore. Quandu si aghjustanu i parametri, hè necessariu fà attenzione à i seguenti aspetti:
(1) Parametri di u ciclu di velocità: L'impostazioni di u guadagnu di u ciclu di velocità è di a custante di tempu integrale anu una grande influenza nantu à a stabilità è a velocità di risposta di u sistema. Un guadagnu di u ciclu di velocità troppu altu porterà à una risposta di u sistema troppu rapida è hè propensu à generà oscillazioni; mentre una custante di tempu integrale troppu longa rallenterà a risposta di u sistema è influenzerà l'efficienza di u prucessu.
(2) Parametri di u ciclu di pusizione: L'aghjustamentu di u guadagnu di u ciclu di pusizione è di i parametri di u filtru pò migliurà a precisione di pusizione è a stabilità di u sistema. Un guadagnu di u ciclu di pusizione troppu altu pruvucarà oscillazioni, è u filtru pò filtrà u rumore d'alta frequenza in u signale di feedback è migliurà a stabilità di u sistema.
Sistema di servomotori à circuitu chjusu cumpletu
U sistema di servomotori à circuitu chjusu cumpletu permette un cuntrollu di pusizione precisu rilevendu direttamente a pusizione attuale di a macchina utensile. Quandu si aghjusta u sistema di servomotori à circuitu chjusu cumpletu, i parametri devenu esse selezziunati cù più attenzione per assicurà a stabilità è a precisione di u sistema.
L'aghjustamentu di i parametri di u sistema di servo à circuitu chjusu cumpletu include principalmente i seguenti aspetti:
(1) Guadagnu di u ciclu di pusizione: Simile à u sistema à ciclu semi-chjusu, un guadagnu di u ciclu di pusizione troppu altu purterà à l'oscillazione. Tuttavia, postu chì u sistema à ciclu cumpletamente chjusu rileva l'errori di pusizione più precisamente, u guadagnu di u ciclu di pusizione pò esse impostu relativamente altu per migliurà a precisione di pusizione di u sistema.
(2) Parametri di u ciclu di velocità: L'impostazioni di u guadagnu di u ciclu di velocità è di a custante di tempu integrale devenu esse aghjustate secondu e caratteristiche dinamiche è i requisiti di trasfurmazione di a macchina utensile. In generale, u guadagnu di u ciclu di velocità pò esse impostu ligeramente più altu ch'è quellu di u sistema à ciclu semi-chjusu per migliurà a velocità di risposta di u sistema.
(3) Parametri di filtru: U sistema à circuitu chjusu cumpletu hè più sensibile à u rumore in u signale di feedback, dunque i parametri di filtru adatti devenu esse impostati per filtrà u rumore. U tipu è a selezzione di i parametri di u filtru devenu esse aghjustati secondu u scenariu specificu di l'applicazione.
Sistema di servo à circuitu semi-chjusu
Certi sistemi di servo CNC utilizanu dispositivi à ciclu semi-chjusu. Quandu si aghjusta u sistema di servo à ciclu semi-chjusu, hè necessariu assicurassi chì u sistema lucale à ciclu semi-chjusu ùn oscilli micca. Siccomu u sistema di servo à ciclu cumpletamente chjusu esegue l'aghjustamentu di i parametri partendu da u fattu chì u so sistema lucale à ciclu semi-chjusu hè stabile, i dui sò simili in i metudi d'aghjustamentu.
U sistema di servo à circuitu semi-chjusu furnisce indirettamente l'infurmazioni di pusizione di a macchina utensile rilevendu l'angulu di rotazione o a velocità di u mutore. Quandu si aghjustanu i parametri, hè necessariu fà attenzione à i seguenti aspetti:
(1) Parametri di u ciclu di velocità: L'impostazioni di u guadagnu di u ciclu di velocità è di a custante di tempu integrale anu una grande influenza nantu à a stabilità è a velocità di risposta di u sistema. Un guadagnu di u ciclu di velocità troppu altu porterà à una risposta di u sistema troppu rapida è hè propensu à generà oscillazioni; mentre una custante di tempu integrale troppu longa rallenterà a risposta di u sistema è influenzerà l'efficienza di u prucessu.
(2) Parametri di u ciclu di pusizione: L'aghjustamentu di u guadagnu di u ciclu di pusizione è di i parametri di u filtru pò migliurà a precisione di pusizione è a stabilità di u sistema. Un guadagnu di u ciclu di pusizione troppu altu pruvucarà oscillazioni, è u filtru pò filtrà u rumore d'alta frequenza in u signale di feedback è migliurà a stabilità di u sistema.
Sistema di servomotori à circuitu chjusu cumpletu
U sistema di servomotori à circuitu chjusu cumpletu permette un cuntrollu di pusizione precisu rilevendu direttamente a pusizione attuale di a macchina utensile. Quandu si aghjusta u sistema di servomotori à circuitu chjusu cumpletu, i parametri devenu esse selezziunati cù più attenzione per assicurà a stabilità è a precisione di u sistema.
L'aghjustamentu di i parametri di u sistema di servo à circuitu chjusu cumpletu include principalmente i seguenti aspetti:
(1) Guadagnu di u ciclu di pusizione: Simile à u sistema à ciclu semi-chjusu, un guadagnu di u ciclu di pusizione troppu altu purterà à l'oscillazione. Tuttavia, postu chì u sistema à ciclu cumpletamente chjusu rileva l'errori di pusizione più precisamente, u guadagnu di u ciclu di pusizione pò esse impostu relativamente altu per migliurà a precisione di pusizione di u sistema.
(2) Parametri di u ciclu di velocità: L'impostazioni di u guadagnu di u ciclu di velocità è di a custante di tempu integrale devenu esse aghjustate secondu e caratteristiche dinamiche è i requisiti di trasfurmazione di a macchina utensile. In generale, u guadagnu di u ciclu di velocità pò esse impostu ligeramente più altu ch'è quellu di u sistema à ciclu semi-chjusu per migliurà a velocità di risposta di u sistema.
(3) Parametri di filtru: U sistema à circuitu chjusu cumpletu hè più sensibile à u rumore in u signale di feedback, dunque i parametri di filtru adatti devenu esse impostati per filtrà u rumore. U tipu è a selezzione di i parametri di u filtru devenu esse aghjustati secondu u scenariu specificu di l'applicazione.
III. Aduttà a funzione di soppressione di alta frequenza
A discussione sopra hè circa u metudu di ottimizazione di i parametri per l'oscillazione à bassa frequenza. Calchì volta, u sistema CNC di e macchine utensili CNC genera signali di feedback chì cuntenenu armoniche d'alta frequenza per via di certe ragioni d'oscillazione in a parte meccanica, ciò chì rende a coppia di uscita micca costante è cusì genera vibrazioni. Per sta situazione d'oscillazione d'alta frequenza, un ligame di filtraggio passa-bassu di primu ordine pò esse aghjuntu à u ciclu di velocità, chì hè u filtru di coppia.
U filtru di coppia pò filtrà efficacemente l'armoniche d'alta frequenza in u signale di feedback, rendendu a coppia di uscita più stabile è riducendu cusì e vibrazioni. Quandu si selezziunanu i parametri di u filtru di coppia, i seguenti fattori devenu esse cunsiderati:
(1) Frequenza di taglio: A frequenza di taglio determina u gradu di attenuazione di u filtru à i signali d'alta frequenza. Una frequenza di taglio troppu bassa influenzerà a velocità di risposta di u sistema, mentre chì una frequenza di taglio troppu alta ùn serà micca capace di filtrà efficacemente l'armoniche d'alta frequenza.
(2) Tipu di filtru: I tipi di filtru cumuni includenu u filtru Butterworth, u filtru Chebyshev, ecc. Diversi tipi di filtri anu diverse caratteristiche di risposta in frequenza è devenu esse scelti secondu u scenariu di applicazione specificu.
(3) Ordine di u filtru: Più altu hè l'ordine di u filtru, megliu hè l'effettu di attenuazione nantu à i signali d'alta frequenza, ma à u listessu tempu, aumenterà ancu u pesu computazionale di u sistema. Quandu si sceglie l'ordine di u filtru, e prestazioni è e risorse computazionali di u sistema devenu esse cunsiderate in modu cumpletu.
A discussione sopra hè circa u metudu di ottimizazione di i parametri per l'oscillazione à bassa frequenza. Calchì volta, u sistema CNC di e macchine utensili CNC genera signali di feedback chì cuntenenu armoniche d'alta frequenza per via di certe ragioni d'oscillazione in a parte meccanica, ciò chì rende a coppia di uscita micca costante è cusì genera vibrazioni. Per sta situazione d'oscillazione d'alta frequenza, un ligame di filtraggio passa-bassu di primu ordine pò esse aghjuntu à u ciclu di velocità, chì hè u filtru di coppia.
U filtru di coppia pò filtrà efficacemente l'armoniche d'alta frequenza in u signale di feedback, rendendu a coppia di uscita più stabile è riducendu cusì e vibrazioni. Quandu si selezziunanu i parametri di u filtru di coppia, i seguenti fattori devenu esse cunsiderati:
(1) Frequenza di taglio: A frequenza di taglio determina u gradu di attenuazione di u filtru à i signali d'alta frequenza. Una frequenza di taglio troppu bassa influenzerà a velocità di risposta di u sistema, mentre chì una frequenza di taglio troppu alta ùn serà micca capace di filtrà efficacemente l'armoniche d'alta frequenza.
(2) Tipu di filtru: I tipi di filtru cumuni includenu u filtru Butterworth, u filtru Chebyshev, ecc. Diversi tipi di filtri anu diverse caratteristiche di risposta in frequenza è devenu esse scelti secondu u scenariu di applicazione specificu.
(3) Ordine di u filtru: Più altu hè l'ordine di u filtru, megliu hè l'effettu di attenuazione nantu à i signali d'alta frequenza, ma à u listessu tempu, aumenterà ancu u pesu computazionale di u sistema. Quandu si sceglie l'ordine di u filtru, e prestazioni è e risorse computazionali di u sistema devenu esse cunsiderate in modu cumpletu.
Inoltre, per eliminà ulteriormente l'oscillazione di e macchine utensili CNC, si ponu ancu piglià e seguenti misure:
Ottimizà a struttura meccanica
Verificate e parte meccaniche di a macchina utensile, cum'è e guide, e viti di piombu, i cuscinetti, ecc., per assicurà chì a so precisione d'installazione è a distanza di adattamentu sianu conformi à i requisiti. Per e parte assai usurate, rimpiazzatele o riparatele in tempu. À u listessu tempu, aghjustate ragiunevolmente u contrappesu è l'equilibriu di a macchina utensile per riduce a generazione di vibrazioni meccaniche.
Migliurà a capacità anti-interferenza di u sistema di cuntrollu
U sistema di cuntrollu di e macchine utensili CNC hè facilmente affettatu da interferenze esterne, cum'è interferenze elettromagnetiche, fluttuazioni di putenza, ecc. Per migliurà a capacità anti-interferenza di u sistema di cuntrollu, si ponu piglià e seguenti misure:
(1) Aduttà cavi schermati è misure di messa à terra per riduce l'influenza di l'interferenze elettromagnetiche.
(2) Installate filtri di putenza per stabilizà a tensione di alimentazione.
(3) Ottimizà l'algoritmu di u software di u sistema di cuntrollu per migliurà e prestazioni anti-interferenza di u sistema.
Mantenimentu è mantenimentu regulare
Eseguite regularmente a manutenzione è u mantenimentu di e macchine utensili CNC, pulite diverse parti di a macchina utensile, verificate e cundizioni di travagliu di u sistema di lubrificazione è di u sistema di raffreddamentu, è rimpiazzate e parti usurate è l'oliu lubrificante in tempu. Questu pò assicurà una prestazione stabile di a macchina utensile è riduce l'occorrenza di oscillazioni.
Ottimizà a struttura meccanica
Verificate e parte meccaniche di a macchina utensile, cum'è e guide, e viti di piombu, i cuscinetti, ecc., per assicurà chì a so precisione d'installazione è a distanza di adattamentu sianu conformi à i requisiti. Per e parte assai usurate, rimpiazzatele o riparatele in tempu. À u listessu tempu, aghjustate ragiunevolmente u contrappesu è l'equilibriu di a macchina utensile per riduce a generazione di vibrazioni meccaniche.
Migliurà a capacità anti-interferenza di u sistema di cuntrollu
U sistema di cuntrollu di e macchine utensili CNC hè facilmente affettatu da interferenze esterne, cum'è interferenze elettromagnetiche, fluttuazioni di putenza, ecc. Per migliurà a capacità anti-interferenza di u sistema di cuntrollu, si ponu piglià e seguenti misure:
(1) Aduttà cavi schermati è misure di messa à terra per riduce l'influenza di l'interferenze elettromagnetiche.
(2) Installate filtri di putenza per stabilizà a tensione di alimentazione.
(3) Ottimizà l'algoritmu di u software di u sistema di cuntrollu per migliurà e prestazioni anti-interferenza di u sistema.
Mantenimentu è mantenimentu regulare
Eseguite regularmente a manutenzione è u mantenimentu di e macchine utensili CNC, pulite diverse parti di a macchina utensile, verificate e cundizioni di travagliu di u sistema di lubrificazione è di u sistema di raffreddamentu, è rimpiazzate e parti usurate è l'oliu lubrificante in tempu. Questu pò assicurà una prestazione stabile di a macchina utensile è riduce l'occorrenza di oscillazioni.
In cunclusione, l'eliminazione di l'oscillazione di e macchine utensili CNC richiede una cunsiderazione cumpleta di i fattori meccanichi è elettrici. Aghjustendu ragiunevolmente i parametri di u sistema servo, aduttendu a funzione di soppressione di alta frequenza, ottimizendu a struttura meccanica, migliurendu a capacità anti-interferenza di u sistema di cuntrollu è realizendu una manutenzione è un mantenimentu regulare, l'occorrenza di l'oscillazione pò esse ridutta efficacemente è a precisione di machinazione è a stabilità di a macchina utensile ponu esse migliurate.