Definitie
Het volledige gesloten lusbesturingssysteem betekent dat het CNC -besturingssysteem (CNC) van een CNC -machine -tool eerst een doelpositiecommando naar het aandrijfsysteem verzendt (zoals een servo -drive). De aandrijfmotor drijft het transmissiemechanisme (loodschroef, geleidingsrails) aan om de werktafel aan te drijven. Tegelijkertijd verzamelt het systeem rechtstreeks de werkelijke verplaatsingsgegevens van de WorkTable via een hoog - precisiedetectieapparaat en voert deze gegevens in realtime terug naar de CNC. De CNC vergelijkt de afwijking tussen de "doelpositie" en de "werkelijke positie" en past het opdracht automatisch aan totdat de afwijking is gereduceerd tot een toegestaan bereik (meestal micrometers of zelfs nanometers).
Samenstelling
|
Deelscategorie |
Kernrol |
Veel voorkomende specifieke delen |
|
CNC |
De "hersenen" van de volledig gesloten lus: stuurt instructies van doelpositie, ontvangt feedbackgegevens, berekent positieafwijkingen en uitvoercorrectie -instructies |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828d/840d, Mitsubishi M80, etc. |
|
Servo Drive -systeem |
"Executor" van instructies: ontvangt correctieinstructies van CNC, past het motoruitvoerkoppel en snelheid aan en drijft de werkbank aan om te verplaatsen |
Servo Drive (zoals Fanuc I -serie, Siemens S120 -serie) + Servomotor (meestal permanente magneet synchrone motor) |
|
Positiedetectieapparaat (Core Feedback Component) |
Directe detectie van de werkelijke positie van de werkbank is de sleutel tot de volledige gesloten lus: de verplaatsing wordt omgezet in een elektrisch signaal en teruggevoerd naar de CNC |
- lineaire schaal (het meest gebruikt, met een resolutie van maximaal 0,1 µm en sterke anti - interferentievermogen) - magnetische schaal (geschikt voor olieachtige en stoffige omgevingen, resolutie van ongeveer 1 μm) - laserinterferometer (voor hoge - precisiekalibratie, non - real - Tijdfeedback, gebruikt om machinetoolpositioneringsfouten te detecteren) |
|
Mechanisch transmissiemechanisme |
Sluit de motor en de werkbank aan om beweging te verzenden: het moet een hoge stijfheid en lage klaringkenmerken hebben om de impact van zijn eigen fout op de gesloten lus te verminderen |
- kogelschroef (hoge precisiekwaliteit, zoals C3/C2, met pre - aanscherpingmoer om de klaring te elimineren) - lineaire gidsen (rolgidsen of hydrostatische gidsen om wrijvingsfouten te verminderen) - koppeling (elastische koppeling, compensatie van de coaxialiteitsfout tussen de motor en de schroef) |
|
Componenten uitvoeren (Workbench) |
De component die uiteindelijk het werkstuk draagt en de beweging voltooit: de bewegingsnauwkeurigheid bepaalt direct de verwerkingsnauwkeurigheid en moet een hoge stabiliteit hebben |
High - precisie werkbank (meestal gemaakt van gietijzer of graniet, met verouderingsbehandeling om interne stress te elimineren) |
Werkprincipe
Het CNC -apparaat geeft een motion -opdracht en de servo -stuurprogramma drijft de servolotor op om de bewegende delen van het machinegereedschap aan te sturen om te verplaatsen. Tegelijkertijd meet het positiedetectieapparaat de werkelijke positie van het bewegende deel in realtime en voedt de positie -informatie terug naar het CNC -apparaat. Het CNC -apparaat vergelijkt de werkelijke positie die wordt teruggevoerd met de opdrachtpositie en berekent de positieafwijking. Volgens deze afwijking past het CNC -apparaat continu de uitgang van de servo -driver aan en past vervolgens de snelheid en richting van de servomotor aan om het bewegende deel in de richting van het verminderen van de afwijking tussen de afwijking tussen de werkelijke positie en de opdrachtpositie het toegestane nauwkeurigheidsbereik bereikt.
Functies
Voordelen:Het volledig gesloten - lussysteem meet direct de werkelijke positie van het bewegende gedeelte en kan in realtime verschillende fouten compenseren, zoals mechanische transmissiefout, thermische vervormingsfout, enz., Dus het heeft een hoge positioneringsnauwkeurigheid en bewegingsnauwkeurigheid, die het micron- of zelfs nanometerniveau kan bereiken.
Nadelen:Vanwege de opname van vele links, zoals de mechanische transmissieonderdelen van het machine -gereedschap, is de stabiliteit van het systeem relatief slecht, debuggen en onderhoud zijn moeilijk en de kosten zijn ook hoog.
Verschillen tussen volledig gesloten lussysteem en semi - gesloten lussysteem
Volledig gesloten lussysteem en semi {- gesloten lussysteem zijn twee veelgebruikte positiebesturingssystemen in CNC -machinetools. Hun belangrijkste verschillen zijn als volgt:
Detectiepositie en feedbackmethode
Volledig gesloten lussysteem: het positiedetectieapparaat is geïnstalleerd op het uiteindelijke bewegende deel van het machine -tool, zoals de werkbank of gereedschapshouder, meet direct de werkelijke positie van het bewegende deel en voedt de positie -informatie terug naar het CNC -apparaat om een gesloten lusbesturingselement te vormen.
Semi {- gesloten lussysteem: het positiedetectieapparaat is geïnstalleerd op de as van de servomotor of het uiteinde van de loodschroef. Door de rotatiehoek van de motor of de rotatiehoek van de loodschroef te meten, wordt de positie van het bewegende deel van het machine -gereedschap indirect berekend en wordt deze informatie teruggevoerd naar het CNC -apparaat.
Nauwkeurigheid
Volledig gesloten lussysteem: aangezien de werkelijke positie van het bewegende deel direct wordt gemeten, kunnen de fouten die worden gegenereerd door alle links, inclusief de mechanische transmissieketen, zoals loodschroefveldfout, versnellingstransmissiefout, geleidingsrailslijtage, enz., In realtime worden gedetecteerd en gecompenseerd. Daarom zijn de positioneringsnauwkeurigheid en bewegingsnauwkeurigheid zeer hoog, die in het algemeen ± 0,01 mm of zelfs hoger bereiken.
Semi {- gesloten lussysteem: kan alleen de fout van de motor naar de leadschroef compenseren. Het kan de mechanische transmissiefout na de loodschroef niet direct compenseren, zoals de verbindingsfout tussen de loodschroef en de werkbank, de geleidrailfout van de werkbank, enz., Dus de nauwkeurigheid is lager dan die van het volledige gesloten lussysteem en de positioneringsnauwkeurigheid is meestal ongeveer ± 0,05 mm.
Stabiliteit
Volledig gesloten lussysteem: omdat het de gehele mechanische transmissieketen van het machinegereedschap omvat, heeft het systeem een grote traagheid en zijn er veel niet -lineaire factoren zoals wrijving en stijfheidsveranderingen in de mechanische transmissieverlink, die gemakkelijk trillingen en instabiliteit van het systeem kunnen veroorzaken. Daarom is de stabiliteit van het systeem relatief slecht en is de foutopsporing moeilijk.
Semi {- gesloten lussysteem: de feedback -lus bevat niet of bevat slechts een deel van de mechanische transmissielink. Het systeem heeft kleine traagheid, snelle dynamische respons, relatief goede stabiliteit, relatief eenvoudige foutopsporing en kan gemakkelijk hogere voedingssnelheden en versnellingen bereiken.
Kosten
Volledig - gesloten - lussysteem: het vereist het gebruik van hoge - precisie -positie detectieapparaten, zoals lange raspen -heersers, hoog - precisie Rotary Encoders, enz., En de mechanische structuurvereisten van het machinetool zijn ook zeer hoog. Het is noodzakelijk om hoge - precisiegidsrails, loodschroeven en andere componenten te gebruiken om de nauwkeurigheid en stabiliteit van het systeem te waarborgen, zodat de kosten relatief hoog zijn.
Semi {- gesloten - lussysteem: het positiedetectieapparaat is in het algemeen een roterende encoder van gewone nauwkeurigheid, die wordt geïnstalleerd aan het einde van de motor of de leadschroef, en de kosten zijn relatief laag. Tegelijkertijd zijn de nauwkeurigheidsvereisten voor de mechanische structuur relatief laag, dus de totale kosten zijn lager dan die van het volledige - gesloten - lussysteem.
Toepassingsscenario
Volledig {- gesloten - lussysteem: het is geschikt voor gelegenheden met extreem hoge verwerkingsnauwkeurigheidsvereisten, zoals ruimtevaart, precisie schimmelproductie, elektronische productie en andere velden, en wordt gebruikt om hoog - precisieonderdelen zoals aircraft -engine -bladen, geïntegreerde circuitholten, etc. te verwerken.
Semi {- gesloten - lussysteem: het wordt veel gebruikt in CNC -machinetools met algemene precisievereisten, zoals gewone CNC -draaibanken, freesmachines, boormachines, enz., En kan voldoen aan de behoeften van de meest mechanische verwerking, zoals automotive onderdelenverwerking, mechanische onderdelen, enz.
