Definición
El sistema de control de circuito cerrado completo significa que el sistema de control CNC (CNC) de una máquina herramienta CNC primero envía un comando de posición de destino al sistema de accionamiento (como una unidad de servo). El motor de accionamiento impulsa el mecanismo de transmisión (tornillo de plomo, rieles de guía) para conducir la mesa de trabajo. Al mismo tiempo, el sistema recopila directamente los datos de desplazamiento reales de la mesa de trabajo a través de un dispositivo de detección de precisión - de alto y alimenta estos datos al CNC en tiempo real. El CNC compara la desviación entre la "posición objetivo" y la "posición real" y ajusta automáticamente el comando de unidad hasta que la desviación se reduzca a un rango permitido (generalmente micrómetros o incluso nanómetros).
Composición
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Categoría parcial |
Papel central |
Partes específicas comunes |
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CNC |
El "cerebro" del circuito completamente cerrado: envía instrucciones de posición de destino, recibe datos de retroalimentación, calcula las desviaciones de posición y las instrucciones de corrección de salidas |
Fanuc 0i/31i, Siemens 828d/840d, Mitsubishi M80, etc. |
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Sistema de accionamiento de servo |
"Ejecutor" de instrucciones: recibe instrucciones de corrección de CNC, ajusta el par de la salida del motor y la velocidad, y conduce el banco de trabajo para que se mueva |
Servo Drive (como la serie Fanuc I, la serie Siemens S120) + Servo Motor (generalmente motor sincrónico de imán permanente) |
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Dispositivo de detección de posición (componente de retroalimentación central) |
La detección directa de la posición real del banco de trabajo es la clave para el circuito cerrado completo: el desplazamiento se convierte en una señal eléctrica y se vuelve a reembolsar al CNC |
- escala lineal (más comúnmente utilizada, con una resolución de hasta 0.1 µm y una capacidad de interferencia anti -) - Escala magnética (adecuada para ambientes grasos y polvorientos, resolución de aproximadamente 1 μm) - interferómetro láser (para alta - Calibración de precisión, non - real - retroalimentación de tiempo, utilizada para detectar errores de posicionamiento de herramienta de máquina) |
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Mecanismo de transmisión mecánica |
Conecte el motor y el banco de trabajo para transmitir el movimiento: necesita tener una alta rigidez y bajas características de liquidación para reducir el impacto de su propio error en el circuito cerrado |
- Tornillo de bola (grado de alta precisión, como C3/C2, con pre - tuerca de apriete para eliminar el espacio libre) - Guías lineales (guías de rodadura o guías hidrostáticas para reducir los errores de fricción) - acoplamiento (acoplamiento elástico, compensación del error de coaxialidad entre el motor y el tornillo) |
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Ejecución de componentes (WorkBench) |
El componente que finalmente lleva la pieza de trabajo y completa el movimiento: su precisión del movimiento determina directamente la precisión del procesamiento y necesita tener alta estabilidad. |
High - Precision Workbench (principalmente hecho de hierro fundido o granito, con un tratamiento de envejecimiento para eliminar el estrés interno) |
Principio de trabajo
El dispositivo CNC emite un comando de movimiento, y el controlador servo impulsa el motor del servo para impulsar las partes móviles de la máquina herramienta para que se muevan. Al mismo tiempo, el dispositivo de detección de posición mide la posición real de la parte móvil en tiempo real y alimenta la información de posición al dispositivo CNC. El dispositivo CNC compara la posición real de retroalimentación con la posición de comando y calcula la desviación de la posición. Según esta desviación, el dispositivo CNC ajusta continuamente la salida del Servo Driver, y luego ajusta la velocidad y la dirección del Servo Motor para que la parte móvil se mueva en la dirección de reducir la desviación hasta que la desviación entre la posición real y la posición del comando alcance el rango de precisión permitido.
Características
Ventajas:El sistema de bucle -} completamente cerrado mide directamente la posición real de la parte móvil y puede compensar varios errores en tiempo real, como el error de transmisión mecánica, el error de deformación térmica, etc., por lo que tiene una alta precisión de posicionamiento y precisión del movimiento, que puede alcanzar el nivel de micrones o incluso nanómetros.
Desventajas:Debido a la inclusión de muchos enlaces, como las partes de transmisión mecánica de la máquina herramienta, la estabilidad del sistema es relativamente pobre, la depuración y el mantenimiento son difíciles, y el costo también es alta.
Diferencias entre el sistema completo de circuito cerrado y el sistema semi - de circuito cerrado
El sistema completo de bucle cerrado y el sistema semi - de circuito cerrado son dos sistemas de control de posición comúnmente utilizados en máquinas de máquinas CNC. Sus principales diferencias son las siguientes:
Posición de detección y método de retroalimentación
Sistema de circuito cerrado completo: el dispositivo de detección de posición se instala en la parte móvil final de la máquina herramienta, como el banco de trabajo o el soporte de la herramienta, mide directamente la posición real de la parte móvil y alimenta la información de posición al dispositivo CNC para formar un control de circuito cerrado.
Semi - Sistema de circuito cerrado: el dispositivo de detección de posición está instalado en el eje del servomotor o el extremo del tornillo de plomo. Al medir el ángulo de rotación del motor o el ángulo de rotación del tornillo de plomo, la posición de la parte móvil de la máquina herramienta se calcula indirectamente, y esta información se vuelve al dispositivo CNC.
Exactitud
Sistema de circuito cerrado completo: dado que la posición real de la pieza móvil se mide directamente, los errores generados por todos los enlaces, incluida la cadena de transmisión mecánica, como el error de tornillo de plomo, el error de transmisión de engranajes, el desgaste del riel de guía, etc., se pueden detectar y compensar en tiempo real. Por lo tanto, la precisión de posicionamiento y la precisión del movimiento son muy altas, generalmente alcanzan ± 0.01 mm o incluso más.
Semi - Sistema de circuito cerrado: solo puede compensar el error del motor al tornillo de plomo. No puede compensar directamente el error de transmisión mecánica después del tornillo de plomo, como el error de conexión entre el tornillo de plomo y el banco de trabajo, el error del riel de guía del banco de trabajo, etc., por lo que la precisión es más baja que la del sistema de circuito cerrado completo, y la precisión de posicionamiento suele ser alrededor de ± 0.05 mm.
Estabilidad
Sistema de circuito cerrado completo: dado que incluye toda la cadena de transmisión mecánica de la máquina herramienta, el sistema tiene una gran inercia, y hay muchos factores no lineales como la fricción y los cambios de rigidez en el enlace de transmisión mecánica, lo que puede causar fácilmente vibraciones e inestabilidad del sistema. Por lo tanto, la estabilidad del sistema es relativamente pobre y la depuración es difícil.
Semi - Sistema de circuito cerrado: el bucle de retroalimentación no incluye o solo incluye parte del enlace de transmisión mecánica. El sistema tiene una pequeña inercia, respuesta dinámica rápida, estabilidad relativamente buena, depuración relativamente fácil, y puede lograr fácilmente mayores velocidades de alimentación y aceleraciones.
Costo
Full - cerrado - Sistema de bucle: requiere el uso de dispositivos de detección de posición de precisión - de precisión, como las reglas de rejilla larga, los codificadores rotativos de precisión de alto {}}} de precisión, etc., y los requisitos de la estructura mecánica de la máquina herramienta también son muy altos. Es necesario usar rieles de guía de precisión - de precisión, tornillos de plomo y otros componentes para garantizar la precisión y estabilidad del sistema, por lo que el costo es relativamente alto.
Semi - cerrado - Sistema de bucle: el dispositivo de detección de posición es generalmente un codificador rotativo de precisión ordinaria, que se instala al final del motor o tornillo de plomo, y el costo es relativamente bajo. Al mismo tiempo, los requisitos de precisión para la estructura mecánica son relativamente bajos, por lo que el costo total es más bajo que el del sistema de bucle completo -} cerrado -.
Escenario de la aplicación
Sistema de bucle completo - cerrado -}: es adecuado para ocasiones con requisitos de precisión de procesamiento extremadamente altos, como aeroespaciales, fabricación de moho de precisión, fabricación electrónica y otros campos, y se utiliza para procesar altos piezas de precisión - como las abolladuras del motor de aeronaves, las cavidades de moho de precisión, las placas de circuitos integrados, etc., etc.
Semi - cerrado - Sistema de bucle: se usa ampliamente en las máquinas herramientas de CNC con requisitos generales de precisión, como tornos CNC ordinarios, máquinas de molino, máquinas de perforación, etc., y puede satisfacer las necesidades de la mayoría del procesamiento mecánico, como procesamiento de partes automotriz, fabricación de partes mecánicas, etc. etc.
