“Spiegazione dettagliata della composizione e dei requisiti del sistema servo per centri di lavorazione”
I. Composizione del sistema servo per centri di lavoro
Nei moderni centri di lavoro, il sistema servo svolge un ruolo cruciale. È composto da circuiti servo, dispositivi di azionamento servo, meccanismi di trasmissione meccanica e componenti di azionamento.
La funzione principale del servosistema è quella di ricevere i segnali di comando di velocità di avanzamento e spostamento emessi dal sistema di controllo numerico. In primo luogo, il circuito di azionamento del servo esegue una certa conversione e amplificazione di potenza su questi segnali di comando. Quindi, tramite dispositivi di azionamento del servo come motori passo-passo, servomotori CC, servomotori CA, ecc. e meccanismi di trasmissione meccanica, i componenti di azionamento come il tavolo di lavoro e la testa del mandrino della macchina utensile vengono azionati per ottenere avanzamento di lavoro e movimento rapido. Si può affermare che nelle macchine a controllo numerico, il dispositivo CNC è come il "cervello" che impartisce i comandi, mentre il servosistema è il meccanismo esecutivo, come gli "arti" della macchina a controllo numerico, e può eseguire con precisione i comandi di movimento dal dispositivo CNC.
Rispetto ai sistemi di azionamento delle macchine utensili generiche, il servosistema dei centri di lavoro presenta differenze essenziali. Può controllare con precisione la velocità di movimento e la posizione dei componenti di azionamento in base ai segnali di comando e può realizzare la traiettoria di movimento sintetizzata da diversi componenti di azionamento che si muovono secondo determinate regole. Ciò richiede che il servosistema abbia un elevato grado di precisione, stabilità e capacità di risposta rapida.
Nei moderni centri di lavoro, il sistema servo svolge un ruolo cruciale. È composto da circuiti servo, dispositivi di azionamento servo, meccanismi di trasmissione meccanica e componenti di azionamento.
La funzione principale del servosistema è quella di ricevere i segnali di comando di velocità di avanzamento e spostamento emessi dal sistema di controllo numerico. In primo luogo, il circuito di azionamento del servo esegue una certa conversione e amplificazione di potenza su questi segnali di comando. Quindi, tramite dispositivi di azionamento del servo come motori passo-passo, servomotori CC, servomotori CA, ecc. e meccanismi di trasmissione meccanica, i componenti di azionamento come il tavolo di lavoro e la testa del mandrino della macchina utensile vengono azionati per ottenere avanzamento di lavoro e movimento rapido. Si può affermare che nelle macchine a controllo numerico, il dispositivo CNC è come il "cervello" che impartisce i comandi, mentre il servosistema è il meccanismo esecutivo, come gli "arti" della macchina a controllo numerico, e può eseguire con precisione i comandi di movimento dal dispositivo CNC.
Rispetto ai sistemi di azionamento delle macchine utensili generiche, il servosistema dei centri di lavoro presenta differenze essenziali. Può controllare con precisione la velocità di movimento e la posizione dei componenti di azionamento in base ai segnali di comando e può realizzare la traiettoria di movimento sintetizzata da diversi componenti di azionamento che si muovono secondo determinate regole. Ciò richiede che il servosistema abbia un elevato grado di precisione, stabilità e capacità di risposta rapida.
II. Requisiti per i servosistemi
- Alta precisione
Le macchine a controllo numerico elaborano automaticamente secondo un programma predeterminato. Pertanto, per lavorare pezzi di alta qualità e precisione, il servosistema stesso deve avere un'elevata precisione. In generale, la precisione dovrebbe raggiungere il livello del micron. Questo perché nella produzione moderna, i requisiti di precisione per i pezzi sono sempre più elevati. Soprattutto in settori come l'industria aerospaziale, automobilistica e delle apparecchiature elettroniche, anche un piccolo errore può avere gravi conseguenze.
Per ottenere un controllo ad alta precisione, il servosistema deve adottare tecnologie di sensori avanzate, come encoder e righelli a reticolo, per monitorare la posizione e la velocità dei componenti di azionamento in tempo reale. Allo stesso tempo, il dispositivo di azionamento del servo deve anche disporre di un algoritmo di controllo ad alta precisione per controllare accuratamente la velocità e la coppia del motore. Inoltre, anche la precisione del meccanismo di trasmissione meccanica ha un impatto importante sulla precisione del servosistema. Pertanto, nella progettazione e produzione di centri di lavoro, è necessario selezionare componenti di trasmissione ad alta precisione, come viti a ricircolo di sfere e guide lineari, per garantire i requisiti di precisione del servosistema. - Risposta rapida
La risposta rapida è uno dei principali indicatori della qualità dinamica del servosistema. Richiede che il servosistema abbia un errore di inseguimento ridotto in seguito al segnale di comando, una risposta rapida e una buona stabilità. In particolare, è necessario che, dopo un dato input, il sistema possa raggiungere o ripristinare lo stato stabile originale in breve tempo, generalmente entro 200 ms o addirittura decine di millisecondi.
La capacità di risposta rapida ha un impatto importante sull'efficienza e sulla qualità di lavorazione dei centri di lavoro. Nella lavorazione ad alta velocità, il tempo di contatto tra l'utensile e il pezzo è molto breve. Il servosistema deve essere in grado di rispondere rapidamente al segnale di comando e regolare la posizione e la velocità dell'utensile per garantire la precisione di lavorazione e la qualità superficiale. Allo stesso tempo, quando si lavorano pezzi con forme complesse, il servosistema deve essere in grado di rispondere rapidamente alle variazioni dei segnali di comando e realizzare il controllo del collegamento multiasse per garantire la precisione e l'efficienza di lavorazione.
Per migliorare la capacità di risposta rapida del servosistema, è necessario adottare dispositivi di azionamento servo e algoritmi di controllo ad alte prestazioni. Ad esempio, l'utilizzo di servomotori CA, che offrono una rapida velocità di risposta, una coppia elevata e un ampio intervallo di regolazione della velocità, può soddisfare i requisiti di lavorazione ad alta velocità dei centri di lavoro. Allo stesso tempo, l'adozione di algoritmi di controllo avanzati come il controllo PID, il controllo fuzzy e il controllo tramite reti neurali può migliorare la velocità di risposta e la stabilità del servosistema. - Ampio intervallo di regolazione della velocità
A causa delle diverse tipologie di utensili da taglio, materiali da lavorare e requisiti di lavorazione, per garantire che le macchine a controllo numerico ottengano le migliori condizioni di taglio in ogni circostanza, il servosistema deve disporre di un intervallo di regolazione della velocità adeguato. Può soddisfare sia i requisiti di lavorazione ad alta velocità che quelli di avanzamento a bassa velocità.
Nella lavorazione ad alta velocità, il servosistema deve essere in grado di fornire velocità e accelerazione elevate per migliorare l'efficienza di lavorazione. Mentre nell'avanzamento a bassa velocità, il servosistema deve essere in grado di fornire una coppia stabile a bassa velocità per garantire la precisione di lavorazione e la qualità superficiale. Pertanto, l'intervallo di regolazione della velocità del servosistema deve generalmente raggiungere diverse migliaia o addirittura decine di migliaia di giri al minuto.
Per ottenere un ampio intervallo di regolazione della velocità, è necessario adottare dispositivi di servoazionamento e metodi di regolazione della velocità ad alte prestazioni. Ad esempio, l'utilizzo della tecnologia di regolazione della velocità a frequenza variabile in corrente alternata (CA) consente di ottenere una regolazione continua della velocità del motore, con un ampio intervallo di regolazione della velocità, elevata efficienza e buona affidabilità. Allo stesso tempo, l'adozione di algoritmi di controllo avanzati come il controllo vettoriale e il controllo diretto della coppia può migliorare le prestazioni di regolazione della velocità e l'efficienza del motore. - Alta affidabilità
La velocità di funzionamento delle macchine a controllo numerico è molto elevata e spesso lavorano ininterrottamente per 24 ore. Pertanto, è necessario che funzionino in modo affidabile. L'affidabilità del sistema si basa spesso sul valore medio dell'intervallo di tempo tra guasti, ovvero il tempo medio senza guasti. Più lungo è questo intervallo, migliore è la qualità.
Per migliorare l'affidabilità del servosistema, è necessario adottare componenti di alta qualità e processi di produzione avanzati. Allo stesso tempo, sono necessari test e controlli di qualità rigorosi del servosistema per garantirne prestazioni stabili e affidabili. Inoltre, è necessario adottare tecnologie di progettazione ridondanti e di diagnosi dei guasti per migliorare la tolleranza ai guasti e le capacità di diagnosi dei guasti del sistema, in modo che possa essere riparato in tempo in caso di guasto e garantire il normale funzionamento del centro di lavorazione. - Grande coppia a bassa velocità
Le macchine a controllo numerico eseguono spesso lavorazioni pesanti a basse velocità. Pertanto, il sistema servo di avanzamento deve avere un'elevata coppia in uscita a basse velocità per soddisfare i requisiti di lavorazione.
Durante il taglio pesante, la forza di taglio tra l'utensile e il pezzo in lavorazione è molto elevata. Il servosistema deve essere in grado di fornire una coppia sufficiente a superare la forza di taglio e garantire il regolare avanzamento della lavorazione. Per ottenere un'uscita di coppia elevata a bassa velocità, è necessario adottare dispositivi di azionamento e motori servo ad alte prestazioni. Ad esempio, l'utilizzo di motori sincroni a magneti permanenti, che presentano un'elevata densità di coppia, un'elevata efficienza e una buona affidabilità, può soddisfare i requisiti di coppia elevata a bassa velocità dei centri di lavoro. Allo stesso tempo, l'adozione di algoritmi di controllo avanzati come il controllo diretto della coppia può migliorare la capacità di coppia in uscita e l'efficienza del motore.
In conclusione, il sistema servo dei centri di lavoro è una parte importante delle macchine a controllo numerico. Le sue prestazioni influiscono direttamente sulla precisione di lavorazione, sull'efficienza e sull'affidabilità dei centri di lavoro. Pertanto, nella progettazione e produzione di centri di lavoro, è necessario considerare attentamente la composizione e i requisiti del sistema servo, nonché selezionare tecnologie e attrezzature avanzate per migliorare le prestazioni e la qualità del sistema servo e soddisfare le esigenze di sviluppo della produzione moderna.