Definition
Det fulde lukket loop -kontrolsystem betyder, at CNC -kontrolsystemet (CNC) for et CNC -maskinværktøj først sender en målpositionskommando til drevsystemet (såsom et servo -drev). Drevmotoren driver transmissionsmekanismen (blyskrue, guide skinner) til at drive arbejdsbordet. På samme tid indsamler systemet direkte de faktiske forskydningsdata for arbejdsbordet gennem en høj - præcisionsdetekteringsenhed og feeder disse data tilbage til CNC i realtid. CNC sammenligner afvigelsen mellem "målpositionen" og den "faktiske position" og justerer automatisk drevkommandoen, indtil afvigelsen er reduceret til et tilladt interval (normalt mikrometer eller endda nanometre).
Sammensætning
|
Delkategori |
Kerne rolle |
Fælles specifikke dele |
|
CNC |
"Hjernen" i den fuldt lukkede sløjfe: sender målpositionsinstruktioner, modtager feedbackdata, beregner positionsafvigelser og output -korrektionsinstruktioner |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828D/840D, Mitsubishi M80 osv. |
|
Servo Drive System |
"Eksekutor" af instruktioner: Modtager korrektionsinstruktioner fra CNC, justerer motorens outputmoment og hastighed og får arbejdsbænken til at flytte |
Servo Drive (såsom Fanuc I -serien, Siemens S120 -serien) + Servo -motor (normalt permanent magnetsynkronmotor) |
|
Positiondetekteringsenhed (kerne feedbackkomponent) |
Direkte detektion af den faktiske placering af arbejdsbænken er nøglen til den fulde lukkede sløjfe: forskydningen omdannes til et elektrisk signal og føres tilbage til CNC |
- lineær skala (oftest anvendt med en opløsning på op til 0,1 um og stærk anti - interferensevne) - Magnetisk skala (egnet til olieagtige og støvede miljøer, opløsning på ca. 1 μm) - laserinterferometer (for høj - præcisionskalibrering, ikke - ægte - Tid feedback, der bruges til at detektere værktøjspositioneringsfejl)) |
|
Mekanisk transmissionsmekanisme |
Tilslut motoren og arbejdsbænken for at transmittere bevægelse: Den skal have høj stivhed og lav clearanceegenskaber for at reducere virkningen af sin egen fejl på den lukkede sløjfe |
- kugleskrue (høj præcisionskvalitet, såsom C3/C2, med pre - stramning af møtrik for at eliminere godkendelse) - Lineære guider (rullende guider eller hydrostatiske guider for at reducere friktionsfejl) - kobling (elastisk kobling, der kompenserer for koaksialitetsfejlen mellem motoren og skruen) |
|
Udførelse af komponenter (arbejdsbænk) |
Den komponent, der i sidste ende bærer emnet og afslutter bevægelsen: dens bevægelsesnøjagtighed bestemmer direkte behandlingsnøjagtigheden og skal have høj stabilitet |
Høj - Precision Workbench (for det meste lavet af støbejern eller granit, med aldringsbehandling for at eliminere intern stress) |
Arbejdsprincip
CNC -enheden udsteder en bevægelseskommando, og servo -driveren kører servo -motoren til at køre de bevægelige dele af maskinværktøjet til at flytte. På samme tid måler positionsdetekteringsenheden den faktiske placering af den bevægelige del i realtid og feeds tilbage positionsoplysningerne til CNC -enheden. CNC -enheden sammenligner den faktiske position, der føres tilbage med kommandopositionen og beregner positionsafvigelsen. I henhold til denne afvigelse justerer CNC -enheden kontinuerligt output fra Servo -driveren og justerer derefter hastigheden og retningen på servomotoren for at få den bevægelige del til at bevæge sig i retning af at reducere afvigelsen, indtil afvigelsen mellem den faktiske position og kommandopositionen når det tilladte nøjagtighedsområde.
Funktioner
Fordele:Det fuldt lukkede - loop -system måler direkte den faktiske placering af den bevægelige del og kan kompensere for forskellige fejl i realtid, såsom mekanisk transmissionsfejl, termisk deformationsfejl osv., Så den har høj positioneringsnøjagtighed og bevægelsesnøjagtighed, som kan nå mikron eller endda nanometerniveau.
Ulemper:På grund af inkluderingen af mange links, såsom de mekaniske transmissionsdele af maskinværktøjet, er systemets stabilitet relativt dårlig, fejlfinding og vedligeholdelse er vanskelige, og omkostningerne er også høje.
Forskelle mellem fuld lukket loop -system og semi - lukket loop -system
Fuldt lukket loop -system og semi - lukket loop -system er to almindeligt anvendte positionskontrolsystemer i CNC -maskinværktøjer. Deres største forskelle er som følger:
Detektionsposition og feedback -metode
Fuldt lukket loop -system: Placeringsdetekteringsenheden er installeret på den endelige bevægelige del af værktøjet til værktøjet, såsom arbejdsbenken eller værktøjsholderen, måler direkte den faktiske placering af den bevægelige del og feeds tilbage positionsoplysningerne til CNC -enheden for at danne en lukket loop -kontrol.
Semi - Lukket Loop System: Placeringsdetekteringsenheden er installeret på Servo -motorens skaft eller slutningen af blyskruen. Ved at måle rotationsvinklen på motoren eller rotationsvinklen på ledningsskruen beregnes placeringen af den bevægelige del af værktøjet indirekte, og disse oplysninger føres tilbage til CNC -enheden.
Nøjagtighed
Fuldt lukket loop -system: Da den faktiske placering af den bevægelige del måles direkte, kan de fejl, der genereres af alle links, inklusive den mekaniske transmissionskæde, såsom blyskrue -tonehøjdefejl, gearoverførselsfejl, guide jernbanetøj osv., Kan detekteres og kompenseres i realtid. Derfor er placeringsnøjagtigheden og bevægelsesnøjagtigheden meget høj, hvilket generelt når ± 0,01 mm eller endnu højere.
Semi - lukket loop -system: kan kun kompensere for fejlen fra motoren til blyskruen. Det kan ikke direkte kompensere for den mekaniske transmissionsfejl efter ledningsskruen, såsom forbindelsesfejlen mellem blyskruen og arbejdsbenken, guidebanefejlen i arbejdsbenken osv., Så nøjagtigheden er lavere end for det fulde lukkede loop -system, og placeringsnøjagtigheden er normalt omkring ± 0,05 mm.
Stabilitet
Fuldt lukket loop -system: Da det inkluderer hele mekanisk transmissionskæde af maskinværktøjet, har systemet en stor inerti, og der er mange ikke -lineære faktorer, såsom friktion og stivhedsændringer i det mekaniske transmissionslink, hvilket let kan forårsage vibration og ustabilitet i systemet. Derfor er systemets stabilitet relativt dårlig, og fejlfindingen er vanskelig.
Semi - Lukket Loop System: Feedback Loop inkluderer ikke eller inkluderer kun en del af det mekaniske transmissionslink. Systemet har lille inerti, hurtig dynamisk respons, relativt god stabilitet, relativt let fejlfinding og kan let opnå højere foderhastigheder og accelerationer.
Koste
Fuld - lukket - Loop System: Det kræver anvendelse af høje - præcisionspositionsdetekteringsenheder, såsom lange gitter -herskere, høje - præcisionsrotary -kodere osv., Og de mekaniske strukturkrav i maskinværktøjet er også meget høje. Det er nødvendigt at bruge høje - præcisionsguidskinner, blyskruer og andre komponenter for at sikre nøjagtigheden og stabiliteten af systemet, så omkostningerne er relativt høje.
Semi - Lukket - Loop System: Positionsdetekteringsenheden er generelt en roterende koder for almindelig nøjagtighed, der er installeret i slutningen af motoren eller blyskruen, og omkostningerne er relativt lave. På samme tid er nøjagtighedskravene til den mekaniske struktur relativt lave, så de samlede omkostninger er lavere end for den fulde - lukket - loop -system.
Applikationsscenarie
Fuld - lukket - Loop System: Det er velegnet til lejligheder med ekstremt høje behandlingsnøjagtighedskrav, såsom luftfart, præcisionsformfremstilling, elektronisk fremstilling og andre felter og bruges til at behandle høje - præcisionsdele, såsom luftfartøjsmotorblade, præcisionsskemaer, integrerede kredsløbssteder osv.
Semi - Lukket - Loop System: Det er vidt brugt i CNC -værktøjsværktøjer med generelle præcisionskrav, såsom almindelige CNC -drejebænke, fræsemaskiner, boremaskiner osv. Og kan imødekomme behovene i de fleste mekaniske behandlinger, såsom behandling af bildele, mekaniske dele fremstilling osv.
