«توضیح مفصل در مورد ترکیب و الزامات سیستم سروو برای مراکز ماشینکاری»
I. ترکیب سیستم سروو برای مراکز ماشینکاری
در مراکز ماشینکاری مدرن، سیستم سروو نقش حیاتی ایفا میکند. این سیستم از مدارهای سروو، دستگاههای درایو سروو، مکانیزمهای انتقال مکانیکی و اجزای محرک تشکیل شده است.
وظیفه اصلی سیستم سروو، دریافت سیگنالهای فرمان سرعت پیشروی و جابجایی صادر شده توسط سیستم کنترل عددی است. ابتدا، مدار درایو سروو، تبدیل و تقویت توان خاصی را روی این سیگنالهای فرمان انجام میدهد. سپس، از طریق دستگاههای درایو سروو مانند موتورهای پلهای، موتورهای سروو DC، موتورهای سروو AC و غیره و مکانیسمهای انتقال مکانیکی، اجزای محرک مانند میز کار و سر محور اسپیندل ماشین ابزار برای دستیابی به پیشروی کار و حرکت سریع هدایت میشوند. میتوان گفت که در ماشینهای کنترل عددی، دستگاه CNC مانند "مغز" است که دستورات را صادر میکند، در حالی که سیستم سروو، مانند "اندامهای" دستگاه کنترل عددی، مکانیسم اجرایی است و میتواند دستورات حرکتی را از دستگاه CNC به طور دقیق اجرا کند.
در مقایسه با سیستمهای محرک ماشینهای ابزار عمومی، سیستم سروو مراکز ماشینکاری تفاوتهای اساسی دارد. این سیستم میتواند سرعت حرکت و موقعیت اجزای محرک را طبق سیگنالهای فرمان به طور دقیق کنترل کند و مسیر حرکت ترکیبی از چندین جزء محرک را که طبق قوانین خاصی حرکت میکنند، تحقق بخشد. این امر مستلزم آن است که سیستم سروو از دقت، پایداری و توانایی پاسخ سریع بالایی برخوردار باشد.
در مراکز ماشینکاری مدرن، سیستم سروو نقش حیاتی ایفا میکند. این سیستم از مدارهای سروو، دستگاههای درایو سروو، مکانیزمهای انتقال مکانیکی و اجزای محرک تشکیل شده است.
وظیفه اصلی سیستم سروو، دریافت سیگنالهای فرمان سرعت پیشروی و جابجایی صادر شده توسط سیستم کنترل عددی است. ابتدا، مدار درایو سروو، تبدیل و تقویت توان خاصی را روی این سیگنالهای فرمان انجام میدهد. سپس، از طریق دستگاههای درایو سروو مانند موتورهای پلهای، موتورهای سروو DC، موتورهای سروو AC و غیره و مکانیسمهای انتقال مکانیکی، اجزای محرک مانند میز کار و سر محور اسپیندل ماشین ابزار برای دستیابی به پیشروی کار و حرکت سریع هدایت میشوند. میتوان گفت که در ماشینهای کنترل عددی، دستگاه CNC مانند "مغز" است که دستورات را صادر میکند، در حالی که سیستم سروو، مانند "اندامهای" دستگاه کنترل عددی، مکانیسم اجرایی است و میتواند دستورات حرکتی را از دستگاه CNC به طور دقیق اجرا کند.
در مقایسه با سیستمهای محرک ماشینهای ابزار عمومی، سیستم سروو مراکز ماشینکاری تفاوتهای اساسی دارد. این سیستم میتواند سرعت حرکت و موقعیت اجزای محرک را طبق سیگنالهای فرمان به طور دقیق کنترل کند و مسیر حرکت ترکیبی از چندین جزء محرک را که طبق قوانین خاصی حرکت میکنند، تحقق بخشد. این امر مستلزم آن است که سیستم سروو از دقت، پایداری و توانایی پاسخ سریع بالایی برخوردار باشد.
دوم. الزامات سیستمهای سروو
- دقت بالا
ماشینهای کنترل عددی به طور خودکار طبق یک برنامه از پیش تعیین شده پردازش میکنند. بنابراین، برای پردازش قطعات با دقت بالا و کیفیت بالا، خود سیستم سروو باید دقت بالایی داشته باشد. به طور کلی، دقت باید به سطح میکرون برسد. دلیل این امر این است که در تولید مدرن، الزامات دقت برای قطعات کار بیشتر و بیشتر میشود. به خصوص در زمینههایی مانند هوافضا، خودروسازی و تجهیزات الکترونیکی، حتی یک خطای کوچک ممکن است منجر به عواقب جدی شود.
برای دستیابی به کنترل با دقت بالا، سیستم سروو باید از فناوریهای پیشرفته حسگر مانند انکودرها و خطکشهای مشبک برای نظارت بر موقعیت و سرعت اجزای محرک در زمان واقعی استفاده کند. در عین حال، دستگاه درایو سروو نیز باید یک الگوریتم کنترل با دقت بالا داشته باشد تا سرعت و گشتاور موتور را به طور دقیق کنترل کند. علاوه بر این، دقت مکانیسم انتقال مکانیکی نیز تأثیر مهمی بر دقت سیستم سروو دارد. بنابراین، هنگام طراحی و ساخت مراکز ماشینکاری، لازم است اجزای انتقال با دقت بالا مانند پیچهای ساچمهای و راهنماهای خطی انتخاب شوند تا الزامات دقت سیستم سروو تضمین شود. - پاسخ سریع با سرعت بالا
پاسخ سریع یکی از نشانههای مهم کیفیت دینامیکی سیستم سروو است. این امر مستلزم آن است که سیستم سروو خطای کمی در دنبال کردن سیگنال فرمان داشته باشد و پاسخ سریع و پایداری خوبی داشته باشد. به طور خاص، لازم است که پس از یک ورودی داده شده، سیستم بتواند در مدت زمان کوتاهی، عموماً در عرض 200 میلیثانیه یا حتی دهها میلیثانیه، به حالت پایدار اولیه برسد یا آن را بازیابی کند.
توانایی پاسخ سریع تأثیر مهمی بر راندمان پردازش و کیفیت پردازش مراکز ماشینکاری دارد. در ماشینکاری با سرعت بالا، زمان تماس بین ابزار و قطعه کار بسیار کوتاه است. سیستم سروو باید بتواند به سرعت به سیگنال فرمان پاسخ دهد و موقعیت و سرعت ابزار را تنظیم کند تا دقت پردازش و کیفیت سطح تضمین شود. در عین حال، هنگام پردازش قطعات با اشکال پیچیده، سیستم سروو باید بتواند به سرعت به تغییرات سیگنالهای فرمان پاسخ دهد و کنترل اتصال چند محوره را انجام دهد تا دقت و کارایی پردازش تضمین شود.
برای بهبود توانایی پاسخ سریع سیستم سروو، باید دستگاههای درایو سروو با کارایی بالا و الگوریتمهای کنترلی اتخاذ شوند. به عنوان مثال، استفاده از موتورهای سروو AC که سرعت پاسخ سریع، گشتاور بزرگ و محدوده تنظیم سرعت وسیعی دارند، میتواند نیازهای ماشینکاری پرسرعت مراکز ماشینکاری را برآورده کند. در عین حال، اتخاذ الگوریتمهای کنترل پیشرفته مانند کنترل PID، کنترل فازی و کنترل شبکه عصبی میتواند سرعت پاسخ و پایداری سیستم سروو را بهبود بخشد. - محدوده تنظیم سرعت بزرگ
با توجه به ابزارهای برش مختلف، جنس قطعه کار و الزامات پردازش، برای اطمینان از اینکه ماشینهای کنترل عددی میتوانند بهترین شرایط برش را در هر شرایطی به دست آورند، سیستم سروو باید محدوده تنظیم سرعت کافی داشته باشد. این سیستم میتواند هم الزامات ماشینکاری با سرعت بالا و هم الزامات تغذیه با سرعت پایین را برآورده کند.
در ماشینکاری با سرعت بالا، سیستم سروو باید بتواند سرعت و شتاب بالایی را برای بهبود راندمان پردازش فراهم کند. در حالی که در تغذیه با سرعت کم، سیستم سروو باید بتواند گشتاور پایدار در سرعت پایین را برای اطمینان از دقت پردازش و کیفیت سطح فراهم کند. بنابراین، محدوده تنظیم سرعت سیستم سروو معمولاً باید به چند هزار یا حتی دهها هزار دور در دقیقه برسد.
برای دستیابی به محدوده تنظیم سرعت وسیع، باید از دستگاههای سروو درایو با عملکرد بالا و روشهای تنظیم سرعت استفاده شود. به عنوان مثال، استفاده از فناوری تنظیم سرعت فرکانس متغیر AC میتواند تنظیم سرعت موتور را بدون پله، با محدوده تنظیم سرعت وسیع، راندمان بالا و قابلیت اطمینان خوب، محقق کند. در عین حال، اتخاذ الگوریتمهای کنترل پیشرفته مانند کنترل برداری و کنترل گشتاور مستقیم میتواند عملکرد تنظیم سرعت و راندمان موتور را بهبود بخشد. - قابلیت اطمینان بالا
نرخ کارکرد ماشینهای کنترل عددی بسیار بالاست و اغلب به طور مداوم به مدت 24 ساعت کار میکنند. بنابراین، لازم است که با قابلیت اطمینان کار کنند. قابلیت اطمینان سیستم اغلب بر اساس مقدار متوسط طول فواصل زمانی بین خرابیها، یعنی میانگین زمان بدون خرابی، تعیین میشود. هر چه این زمان طولانیتر باشد، بهتر است.
برای بهبود قابلیت اطمینان سیستم سروو، باید از اجزای با کیفیت بالا و فرآیندهای تولید پیشرفته استفاده شود. در عین حال، آزمایش دقیق و کنترل کیفیت سیستم سروو برای اطمینان از عملکرد پایدار و قابل اعتماد آن مورد نیاز است. علاوه بر این، باید از فناوریهای طراحی و تشخیص خطای افزونه برای بهبود تحمل خطا و قابلیتهای تشخیص خطای سیستم استفاده شود تا در صورت بروز خطا بتوان آن را به موقع تعمیر کرد و عملکرد عادی مرکز ماشینکاری را تضمین نمود. - گشتاور زیاد در سرعت پایین
ماشینهای کنترل عددی اغلب برشهای سنگین را در سرعتهای پایین انجام میدهند. بنابراین، سیستم سروو تغذیه باید گشتاور خروجی بالایی در سرعتهای پایین داشته باشد تا الزامات پردازش برش را برآورده کند.
در طول برش سنگین، نیروی برش بین ابزار و قطعه کار بسیار زیاد است. سیستم سروو باید بتواند گشتاور کافی را برای غلبه بر نیروی برش فراهم کند و پیشرفت روان پردازش را تضمین کند. برای دستیابی به خروجی گشتاور بالا در سرعت پایین، باید از دستگاهها و موتورهای سروو درایو با کارایی بالا استفاده شود. به عنوان مثال، استفاده از موتورهای سنکرون آهنربای دائم که چگالی گشتاور بالا، راندمان بالا و قابلیت اطمینان خوبی دارند، میتواند نیازهای گشتاور بالا در سرعت پایین مراکز ماشینکاری را برآورده کند. در عین حال، اتخاذ الگوریتمهای کنترل پیشرفته مانند کنترل مستقیم گشتاور میتواند توانایی خروجی گشتاور و راندمان موتور را بهبود بخشد.
در نتیجه، سیستم سروو مراکز ماشینکاری بخش مهمی از ماشینهای کنترل عددی است. عملکرد آن مستقیماً بر دقت پردازش، کارایی و قابلیت اطمینان مراکز ماشینکاری تأثیر میگذارد. بنابراین، هنگام طراحی و ساخت مراکز ماشینکاری، ترکیب و الزامات سیستم سروو باید به طور کامل در نظر گرفته شود و فناوریها و تجهیزات پیشرفتهای برای بهبود عملکرد و کیفیت سیستم سروو و برآورده کردن نیازهای توسعه تولید مدرن انتخاب شوند.