„CNC staklių padavimo perdavimo mechanizmo reikalavimai ir optimizavimo priemonės“
Šiuolaikinėje gamyboje CNC staklės tapo pagrindine apdorojimo įranga dėl savo privalumų, tokių kaip didelis tikslumas, didelis efektyvumas ir aukštas automatizavimo laipsnis. CNC staklių padavimo perdavimo sistema paprastai veikia su servo padavimo sistema, kuri atlieka lemiamą vaidmenį. Pagal CNC sistemos perduodamus nurodymus ji sustiprina ir valdo pavaros komponentų judėjimą. Ji turi ne tik tiksliai valdyti padavimo judėjimo greitį, bet ir tiksliai valdyti įrankio judėjimo padėtį bei trajektoriją ruošinio atžvilgiu.
Tipinė CNC staklių uždaros kilpos valdoma padavimo sistema daugiausia sudaryta iš kelių dalių, tokių kaip padėties palyginimas, stiprinimo komponentai, pavaros įtaisai, mechaniniai padavimo perdavimo mechanizmai ir aptikimo grįžtamojo ryšio elementai. Tarp jų mechaninis padavimo perdavimo mechanizmas yra visa mechaninės transmisijos grandinė, kuri servovariklio sukamąjį judesį paverčia tiesiniu darbinio stalo ir įrankio laikiklio padavimo judesiu, įskaitant redukcijos įtaisus, švino varžtų ir veržlių poras, kreipiamuosius komponentus ir jų atramines dalis. Kaip svarbi servo sistemos grandis, CNC staklių padavimo mechanizmas turėtų pasižymėti ne tik dideliu padėties nustatymo tikslumu, bet ir geromis dinaminio atsako charakteristikomis. Sistemos reakcija į sekimo instrukcijų signalus turėtų būti greita, o stabilumas – geras.
Siekiant užtikrinti vertikalių apdirbimo centrų padavimo sistemos perdavimo tikslumą, sistemos stabilumą ir dinaminio atsako charakteristikas, padavimo mechanizmui keliami griežti reikalavimai:
I. Reikalavimas, kad nebūtų tarpo
Pavarų dėžės tarpas sukels atvirkštinės negyvosios zonos paklaidą ir turės įtakos apdorojimo tikslumui. Siekiant kuo labiau pašalinti pavarų dėžės tarpą, galima taikyti tokius metodus kaip jungties veleno naudojimas su tarpo pašalinimu ir pavarų dėžės porų naudojimas su tarpo pašalinimo priemonėmis. Pavyzdžiui, švino sraigto ir veržlės poroje galima naudoti dvigubos veržlės išankstinio įtempimo metodą, kad būtų pašalintas tarpas, reguliuojant santykinę dviejų veržlių padėtį. Tuo pačiu metu, tokioms dalims kaip krumpliaračiai, taip pat galima naudoti tokius metodus kaip tarpiklių ar elastingų elementų reguliavimas, siekiant užtikrinti perdavimo tikslumą.
Pavarų dėžės tarpas sukels atvirkštinės negyvosios zonos paklaidą ir turės įtakos apdorojimo tikslumui. Siekiant kuo labiau pašalinti pavarų dėžės tarpą, galima taikyti tokius metodus kaip jungties veleno naudojimas su tarpo pašalinimu ir pavarų dėžės porų naudojimas su tarpo pašalinimo priemonėmis. Pavyzdžiui, švino sraigto ir veržlės poroje galima naudoti dvigubos veržlės išankstinio įtempimo metodą, kad būtų pašalintas tarpas, reguliuojant santykinę dviejų veržlių padėtį. Tuo pačiu metu, tokioms dalims kaip krumpliaračiai, taip pat galima naudoti tokius metodus kaip tarpiklių ar elastingų elementų reguliavimas, siekiant užtikrinti perdavimo tikslumą.
II. Mažos trinties reikalavimas
Mažos trinties perdavimo metodo taikymas gali sumažinti energijos nuostolius, pagerinti perdavimo efektyvumą, taip pat padėti pagerinti sistemos reagavimo greitį ir tikslumą. Įprasti mažos trinties perdavimo metodai yra hidrostatinės kreiptuvai, riedėjimo kreiptuvai ir rutuliniai sraigtai.
Mažos trinties perdavimo metodo taikymas gali sumažinti energijos nuostolius, pagerinti perdavimo efektyvumą, taip pat padėti pagerinti sistemos reagavimo greitį ir tikslumą. Įprasti mažos trinties perdavimo metodai yra hidrostatinės kreiptuvai, riedėjimo kreiptuvai ir rutuliniai sraigtai.
Hidrostatinės kreipiančiosios sudaro slėginės alyvos plėvelės sluoksnį tarp kreipiančiųjų paviršių, kad būtų pasiektas nekontaktinis slydimas su itin maža trintimi. Riedančiosios kreipiančiosios naudoja riedėjimo elementų riedėjimą ant kreipiančiųjų bėgių, kad pakeistų slydimą, taip žymiai sumažindamos trintį. Rutuliniai sraigtai yra svarbūs komponentai, kurie sukamąjį judesį paverčia tiesiniu judesiu. Rutuliukai rieda tarp švino sraigto ir veržlės, užtikrindami mažą trinties koeficientą ir didelį perdavimo efektyvumą. Šie mažos trinties perdavimo komponentai gali efektyviai sumažinti padavimo mechanizmo pasipriešinimą judėjimo metu ir pagerinti sistemos veikimą.
III. Mažos inercijos reikalavimas
Norint pagerinti staklių skiriamąją gebą ir maksimaliai pagreitinti darbinį stalą, kad būtų pasiektas sekimo instrukcijų tikslas, sistemos į varantįjį veleną konvertuojamas inercijos momentas turėtų būti kuo mažesnis. Šį reikalavimą galima pasiekti parinkus optimalų perdavimo santykį. Protingai parinkus perdavimo santykį, galima sumažinti sistemos inercijos momentą, kartu laikantis darbinio stalo judėjimo greičio ir pagreičio reikalavimų. Pavyzdžiui, projektuojant reduktorių, atsižvelgiant į realius poreikius, galima pasirinkti tinkamą pavaros santykį arba diržo skriemulio santykį, kad servovariklio išėjimo greitis atitiktų darbinio stalo judėjimo greitį ir tuo pačiu metu sumažintų inercijos momentą.
Norint pagerinti staklių skiriamąją gebą ir maksimaliai pagreitinti darbinį stalą, kad būtų pasiektas sekimo instrukcijų tikslas, sistemos į varantįjį veleną konvertuojamas inercijos momentas turėtų būti kuo mažesnis. Šį reikalavimą galima pasiekti parinkus optimalų perdavimo santykį. Protingai parinkus perdavimo santykį, galima sumažinti sistemos inercijos momentą, kartu laikantis darbinio stalo judėjimo greičio ir pagreičio reikalavimų. Pavyzdžiui, projektuojant reduktorių, atsižvelgiant į realius poreikius, galima pasirinkti tinkamą pavaros santykį arba diržo skriemulio santykį, kad servovariklio išėjimo greitis atitiktų darbinio stalo judėjimo greitį ir tuo pačiu metu sumažintų inercijos momentą.
Be to, galima taikyti lengvos konstrukcijos koncepciją ir pasirinkti lengvesnes medžiagas transmisijos komponentams gaminti. Pavyzdžiui, naudojant lengvas medžiagas, tokias kaip aliuminio lydinys, švino varžtų ir veržlių poroms bei kreipiamiesiems komponentams gaminti, galima sumažinti bendrą sistemos inerciją.
IV. Didelio standumo reikalavimas
Didelio standumo perdavimo sistema gali užtikrinti atsparumą išoriniams trukdžiams apdorojimo proceso metu ir išlaikyti stabilų apdorojimo tikslumą. Norint pagerinti perdavimo sistemos standumą, galima imtis šių priemonių:
Sutrumpinkite perdavimo grandinę: Sumažinus perdavimo grandis, galima sumažinti sistemos elastinę deformaciją ir pagerinti standumą. Pavyzdžiui, naudojant tiesioginio variklio valdomo švino sraigto metodą, išsaugomos tarpinės perdavimo grandinės, sumažėja perdavimo paklaidos ir elastinė deformacija, taip pat pagerėja sistemos standumas.
Pagerinkite perdavimo sistemos standumą iš anksto įtempiant: riedėjimo kreipiančiosioms ir rutulinių sraigtų poroms gali būti naudojamas išankstinio įtempimo metodas, siekiant sukurti tam tikrą išankstinį įtempimą tarp riedėjimo elementų ir kreipiančiųjų bėgių arba švininių sraigtų, siekiant pagerinti sistemos standumą. Švininio sraigto atrama suprojektuota taip, kad būtų pritvirtinta iš abiejų galų ir gali turėti iš anksto įtemptą struktūrą. Taikant tam tikrą išankstinį įtempimą švininiam sraigtui, galima neutralizuoti ašinę jėgą veikimo metu ir pagerinti švininio sraigto standumą.
Didelio standumo perdavimo sistema gali užtikrinti atsparumą išoriniams trukdžiams apdorojimo proceso metu ir išlaikyti stabilų apdorojimo tikslumą. Norint pagerinti perdavimo sistemos standumą, galima imtis šių priemonių:
Sutrumpinkite perdavimo grandinę: Sumažinus perdavimo grandis, galima sumažinti sistemos elastinę deformaciją ir pagerinti standumą. Pavyzdžiui, naudojant tiesioginio variklio valdomo švino sraigto metodą, išsaugomos tarpinės perdavimo grandinės, sumažėja perdavimo paklaidos ir elastinė deformacija, taip pat pagerėja sistemos standumas.
Pagerinkite perdavimo sistemos standumą iš anksto įtempiant: riedėjimo kreipiančiosioms ir rutulinių sraigtų poroms gali būti naudojamas išankstinio įtempimo metodas, siekiant sukurti tam tikrą išankstinį įtempimą tarp riedėjimo elementų ir kreipiančiųjų bėgių arba švininių sraigtų, siekiant pagerinti sistemos standumą. Švininio sraigto atrama suprojektuota taip, kad būtų pritvirtinta iš abiejų galų ir gali turėti iš anksto įtemptą struktūrą. Taikant tam tikrą išankstinį įtempimą švininiam sraigtui, galima neutralizuoti ašinę jėgą veikimo metu ir pagerinti švininio sraigto standumą.
V. Aukšto rezonansinio dažnio reikalavimas
Didelis rezonansinis dažnis reiškia, kad sistema, veikiama išorinių trukdžių, gali greitai grįžti į stabilią būseną ir yra atspari vibracijai. Norint pagerinti sistemos rezonansinį dažnį, galima pradėti taikyti šiuos aspektus:
Optimizuokite transmisijos komponentų konstrukcinį projektą: pagrįstai suprojektuokite transmisijos komponentų, tokių kaip švininiai varžtai ir kreipiančiosios, formą ir dydį, kad pagerintumėte jų natūralius dažnius. Pavyzdžiui, naudojant tuščiavidurį švininį varžtą galima sumažinti svorį ir pagerinti natūralų dažnį.
Pasirinkite tinkamas medžiagas: Pasirinkite medžiagas, turinčias didelį elastingumo modulį ir mažą tankį, pvz., titano lydinį ir kt., kurios gali pagerinti perdavimo komponentų standumą ir natūralų dažnį.
Padidinti slopinimą: Tinkamas sistemos slopinimo padidinimas gali sunaudoti vibracijos energiją, sumažinti rezonansinį piką ir pagerinti sistemos stabilumą. Sistemos slopinimą galima padidinti naudojant slopinimo medžiagas ir įrengiant slopintuvus.
Didelis rezonansinis dažnis reiškia, kad sistema, veikiama išorinių trukdžių, gali greitai grįžti į stabilią būseną ir yra atspari vibracijai. Norint pagerinti sistemos rezonansinį dažnį, galima pradėti taikyti šiuos aspektus:
Optimizuokite transmisijos komponentų konstrukcinį projektą: pagrįstai suprojektuokite transmisijos komponentų, tokių kaip švininiai varžtai ir kreipiančiosios, formą ir dydį, kad pagerintumėte jų natūralius dažnius. Pavyzdžiui, naudojant tuščiavidurį švininį varžtą galima sumažinti svorį ir pagerinti natūralų dažnį.
Pasirinkite tinkamas medžiagas: Pasirinkite medžiagas, turinčias didelį elastingumo modulį ir mažą tankį, pvz., titano lydinį ir kt., kurios gali pagerinti perdavimo komponentų standumą ir natūralų dažnį.
Padidinti slopinimą: Tinkamas sistemos slopinimo padidinimas gali sunaudoti vibracijos energiją, sumažinti rezonansinį piką ir pagerinti sistemos stabilumą. Sistemos slopinimą galima padidinti naudojant slopinimo medžiagas ir įrengiant slopintuvus.
VI. Tinkamo slopinimo koeficiento reikalavimas
Tinkamas slopinimo koeficientas gali padėti sistemai greitai stabilizuotis po trikdžių, per daug neslopinant vibracijos. Norint gauti tinkamą slopinimo koeficientą, jį galima valdyti reguliuojant sistemos parametrus, tokius kaip slopintuvo parametrai ir perdavimo komponentų trinties koeficientas.
Tinkamas slopinimo koeficientas gali padėti sistemai greitai stabilizuotis po trikdžių, per daug neslopinant vibracijos. Norint gauti tinkamą slopinimo koeficientą, jį galima valdyti reguliuojant sistemos parametrus, tokius kaip slopintuvo parametrai ir perdavimo komponentų trinties koeficientas.
Apibendrinant, norint atitikti griežtus CNC staklių reikalavimus padavimo perdavimo mechanizmams, reikia imtis eilės optimizavimo priemonių. Šios priemonės gali ne tik pagerinti staklių apdorojimo tikslumą ir efektyvumą, bet ir padidinti staklių stabilumą bei patikimumą, suteikdamos tvirtą paramą šiuolaikinės gamybos plėtrai.
Praktiškai taip pat būtina išsamiai atsižvelgti į įvairius veiksnius, atsižvelgiant į konkrečius apdorojimo poreikius ir staklių charakteristikas, ir parinkti tinkamiausią padavimo perdavimo mechanizmą bei optimizavimo priemones. Tuo pačiu metu, nuolat tobulėjant mokslui ir technologijoms, nuolat atsiranda naujų medžiagų, technologijų ir projektavimo koncepcijų, kurios taip pat suteikia plačias galimybes toliau gerinti CNC staklių padavimo perdavimo mechanizmų našumą. Ateityje CNC staklių padavimo perdavimo mechanizmas ir toliau vystysis didesnio tikslumo, didesnio greičio ir didesnio patikimumo kryptimi.