Grundkenntnisse der CNC -Bearbeitung Kapitel 3.

Wenn wir den Inhalt des vorherigen Kapitels fortsetzen, werden wir heute weiterhin CNC -Mahling -Technologien vorstellen

Acht. Steuerung der Futtermittelachse

Der Vorschub des Werkzeugmaschinentisches (einschließlich des Plattenspieler) wird von einem Servomechanismus angetrieben, der derzeit von einem Servomotor elektrifiziert und angetrieben wird, und die meisten verwenden einen synchronen Motor. Der Motor ist direkt an die Kugelschraube angeschlossen (wie in der Abbildung unten gezeigt), so dass aufgrund der kurzen Übertragungskette der Bewegungsverlust (verloren .

Das Futtermittel des Werkzeugmaschinens gehört zum Position Control Servo -System. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, empfängt der Eingangsanschluss den Positionsimpuls, der seriell aus dem CNC -Interpolator in jedem Interpolationszyklus ausgeht. Die Anzahl der Impulse zeigt die Bewegungsmenge der Position an (normalerweise beträgt ein Impuls 1 & mgr; m-dh die Auflösung des Systems 1 μm); Die Frequenz des Impulses (dh die Anzahl der pro Zeiteinheit Ausgangszeit) zeigt die Geschwindigkeit des Futtermittels an; Das Symbol des Impulses zeigt die Vorschubrichtung der Achse an, normalerweise wird der Impuls direkt an die Befehlseingangsports verschiedener Servoachsen gesendet.

Die folgende Abbildung zeigt nur eine Vorschubachse. Die eigentliche Werkzeugmaschine hat mehrere Achsen, aber das Steuerungsprinzip ist das gleiche. Wenn mehrere Achsen aufgrund der unterschiedlichen Futtermengen, Futtergeschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen gleichzeitig Interpolationsbefehle in derselben Interpolationszeit empfangen, ist die resultierende Bewegung eine Kurve und das Werkzeug bewegt sich nach dieser Kurve. Die vom Programm erforderliche Werkstückkontur kann verarbeitet werden.

Die Anforderungen an Futtermittel sind nicht nur statische Eigenschaften, wie z. B. die Positionierung der Genauigkeit und Stabilität beim Stoppen. Noch wichtiger ist, dass das Feed -Servo eine gute Starrheit, eine schnelle Reaktion, eine gute Bewegungsstabilität und eine hohe Auflösung aufweist. Auf diese Weise können hochwertige Werkstücke mit glatten Oberflächen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision verarbeitet werden.

1. Der Strukturtyp des Servosystems

Das Servosystem ist in Strukturen mit offenem Schleifen und geschlossenen Schleifen unterteilt.

offene Schleife:

Die sogenannte offene Schleife ist ein Servosystem ohne Position Feedback. Das elektrische System dieser Struktur wird von einem Schrittmotor angetrieben. Da es keine Rückmeldung von Geschwindigkeit und Position gibt, ist die folgende Genauigkeit schlecht und die Reaktionsfähigkeit ist schlecht, sodass die Bearbeitungsgenauigkeit schlecht und die Effizienz niedrig ist.

geschlossene Schleife:

Eine geschlossene Schleife ist ein Servosystem mit Positionsfeedback des kontrollierten Elements. Die Zusammensetzung des Systems umfasst: Executive Element ------ Servo-Motor (im Allgemeinen direkt mit der Kugelschraube verbunden); Speed ​​Controller und Position Controller, der Position Controller empfängt den Ausgangsbefehl des CNC -Interpolators

2. Synchronmotor

Das elektrische System der Servostruktur mit geschlossenem Kreislauf wird derzeit von einem Wechselstrom-Servomotor angetrieben, und die meisten von ihnen verwenden einen permanenten Magnetensynchronmotor.

Die Struktur des permanenten Magnetensynchronmotors ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Rotor ist ein Magnetpol aus dauerhaftem magnetischem Stahl mit hoher magnetischer Permeabilität mit einer Motorwelle in der Mitte, und die beiden Enden der Welle werden durch Lager getragen und am Gehäuse fixiert. Der Stator ist ein magnetischer Leiter aus Siliziumstahlblechen. Die innere Oberfläche des Magnetleiters hat Zahnrillen, und die dreiphasigen Wickelspulen mit Drähten sind eingebettet. Zusätzlich wird am hinteren Ende der Welle ein Encoder installiert.

Wenn die dreiphasige Wicklung des Stators mit dreiphasigem Wechselstrom geliefert wird, zieht das erzeugte Raumdrehenmagnetfeld die Magnetpolen auf dem Rotor an, um synchron zu drehen. Die Geschwindigkeitskontrolle und die elektrische Stromversorgung von Synchronmotoren verwenden Wechselrichter. In den Wechselrichtern müssen die Elemente des Leistungsantriebsschaltungselements, die sich von Gleichstrom zu dreiphasiger Wechselstrom wechseln, in Echtzeit gemäß der Position des Rotormagnetfeldes, das der von DC-Motoren sehr ähnlich ist, in Echtzeit putieren. Die Kommutation des Rotorwickelstroms mit der Position des Statorfeldes. Um die Position des Rotormagnetfelds des synchronen Motors in Echtzeit zu erfassen, wird daher ein Encoder (optische Codescheibe ------ 11 in der Abbildung) auf der Motorwelle (hinteres Ende) installiert. Dank der optischen Codescheibe kann die Position des Magnetpol -Magnetfelds am Rotor zusammen mit der Drehung der Motorwelle tatsächlich gemessen werden, unabhängig von der Geschwindigkeit des Motors kann die Position des Magnetpolschafts tatsächlich gemessen werden, und der Positionswert kann gesendet werden Für die Steuerkreis, so dass der Controller die Kommutierung der Stromkomponenten des Wechselrichters in Echtzeit kontrolliert, wird die selbstkontrollierte Kommutierung des Servo-Antriebs realisiert. Daher nennen einige Leute den Antriebsregler und den Motor dieses synchronen Motors als selbstkommutierende synchronen Motor. Da seine Kontrollmerkmale einem Gleichstrommotor ähnlich sind, wird es außerdem als Kommutator-freier DC-Motor bezeichnet.

Linearer Motor: Um die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitstabels zu erhöhen, die Beschleunigung zu erhöhen, die Übertragungskette zu vereinfachen und dadurch die Übertragungsgenauigkeit zu verbessern, ist kürzlich ein linearer Motor aufgetreten. Diese Art von Motor ist ein direkt vernetzter Motor, dh er ist direkt in der linearen Bewegungstabelle installiert.

3. Positionsensor und Geschwindigkeitssensor positionieren

Photoelektrischer Encoder: Der Encoder ist ein Messelement für die Drehbewegung, die normalerweise an der Motorwelle oder der Kugelschraube installiert ist, und die physikalische Menge, die es direkt misst, ist der Winkel, in dem sich der Motor oder die Schraube dreht. Es gibt zwei Arten von Encodern: inkrementelle Messung oder absolute Messung.

Lineare Encoder: Derzeit werden lineare Encoder verwendet, um die Position oder Verschiebung linearer beweglicher Teile zu messen. Es gibt Übertragungsskalen mit Glas- und Reflexionsskalen unter Verwendung von Metallsubstraten. Das Arbeitsprinzip ähnelt dem eines photoelektrischen Encoders. Das übertragende Gitterlehrer ist einfach zu installieren und ist direkt an der Seite der Werkbank montiert, sodass er häufiger verwendet wird.

4. Servo Drive

Der Verstärker (Treiber), der den Betrieb des synchronen Servomotors steuert, ist ein Wechselrichter.

Fanuc unterteilt den Verstärker in zwei Module: Gleichrichterversorgungsmodul (PSM) und Servo -Wechselrichtermodul (SVM)

Neun. Spindelantriebskontrolle

1. Kontrollblockdiagramm

Die Spindelsteuerung ist hauptsächlich Geschwindigkeit und Motordrehzahlregelung. Verwenden Sie im Programm den Befehl: S und den fünfstelligen Wert, um die Rotationsnummer der Spindel zu befehlen.

Zum Beispiel: S1200; bedeutet, dass die Spindel erforderlich ist, um sich bei 1200 U / min zu drehen. Die Befehle für die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung sind M03 (Vorwärtsrotation); M04 (Rückwärtsdrehung). Um die Drehzahl der Spindel zu erkennen, wird ein Geschwindigkeitssensor auf der Spindel oder dem Spindelmotor installiert.

2. Spindelgeschwindigkeitssensor und Positionssensor

Nur Geschwindigkeitsregelung ohne Position für die Rückkopplungsschleife. Die Geschwindigkeitsmessung und die Rückkopplung des Spindelmotors verwendet einen magnetischen Sensor, der auf der Spindelmotorschaft montiert ist. Wie nachfolgend dargestellt. Während sich der Spindelmotor dreht, sendet der Sensor 128, 256, 384 oder 512 Impulse (abhängig vom Modell des Motors) pro Revolution, um die Anzahl der Revolutionen des Spindelmotors zu zählen. Wenn der Motor und der Hauptwelle nicht 1: 1 gekoppelt sind, muss ein Positionskodierer auf der Hauptwelle installiert werden, und die Anzahl der Drehungen der Hauptwelle wird mit einem Ein-Turn-Signal aus dem Encoder gemessen. Normalerweise ist diese Art von Encoder photoelektrisch und sendet 1024 Impulse pro Runde aus und sendet auch ein Turn-Signal aus. Dieser Encoder kann verwendet werden, um die Verarbeitung von Fäden und das starren Klopfen und die Spindelorientierung während des Werkzeugwechsels der Bearbeitungszentren zu realisieren

3. Spindelmotor

Es gibt zwei Arten von Motoren, die für das Spindelantrieb verwendet werden. Typ: Asynchroner Motor und synchroner Motor. Die asynchrone Maschine ist leicht herzustellen, hat eine hohe Zuverlässigkeit und verfügt über eine gute Leistung mit Hochgeschwindigkeit, sodass Fanuc eine asynchrone Maschine verwendet. Die synchrone Maschine hat eine gute Leistung mit niedriger Geschwindigkeit, eine gute Steuerbarkeit, ein hohes Drehmoment bei niedriger Geschwindigkeit und eine breite Palette der konstanten Stromgeschwindigkeitsregulation ist leicht zu erreichen. Im Allgemeinen werden asynchrone Motoren im Allgemeinen zur Verarbeitung von Aluminium- und Lichtmetallteilen mit hoher Spindelgeschwindigkeit verwendet. Die Spindelgeschwindigkeit für die Verarbeitung von Gusseisen- oder Stahlteilen ist niedrig, und einige Verarbeitungsmethoden (z. B. CS -Achsenmethode) erfordern auch ein großes Drehmoment bei niedrigen Geschwindigkeiten, sodass synchrone Motoren tendenziell verwendet werden. Um die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern, macht das mechanische Design den Antriebsmotor direkt an die Hauptwelle der Werkzeugmaschine, sodass die Entwicklung der synchronen Maschine als Antrieb der Hauptwelle, insbesondere der eingebauten Hauptwelle Motor verwendet häufig die synchrone Maschine. Wenn Sie mehr Lernmaterialien benötigen, kann Ihnen die 373600976 -Gruppe Ihnen helfen

4. Spindelmotorantriebsverstärker

Die Kontrolle des Spindelmotors ähnelt dem oben beschriebenen Servomotor. Normalerweise gibt es nur eine Geschwindigkeitskontrolle, sodass keine Positionsschleife erforderlich ist. Die folgende Abbildung ist ein Blockdiagramm des Fanuc -Spindel -Motorfahrers. Unterteilt in zwei Module: PSM und SPM. PSM ist ein Stromversorgungsmodul, das wie der Feed -Servo -Antrieb die Eingangs -Wechselstromversorgung in eine Gleichstromversorgung umwandelt, um Strom für den Wechselrichter zu versorgen. SPM ist der Wechselrichterteil, der die DC-Leistung in Dreiphasen-Wechselstrom umwandelt, um den Stator des Motors zu liefern.

zehn. Kontrolle der externen Achsen

Verwenden Sie Servomotoren, um die Wirkungen von mechanischen Ausrüstungen der Hilfsmittel auf oder außerhalb des Werkzeugwerkzeugs zu steuern, z.

Macher Mate I ist ein Positionsbewegungs -Controller, der die unabhängige Bewegung jeder Achse oder die koordinierte Zeitbewegung steuert, so dass sich eine Achse mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu einer bestimmten Position oder einem bestimmten Abstand bewegt. Es gibt jedoch keine Positionsabhängigkeit zwischen ihnen, dh das System muss nicht die Funktion eines positionellen Interpolators haben. Natürlich hat Fanucs Power Mate I D einen Zwei-Achsen-Verknüpfungsinterpolator, der entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen verwendet werden kann.