"Detaljno objašnjenje sastava i zahtjeva servo sistema za obradne centre"
I. Sastav servo sistema za obradne centre
U modernim obradnim centrima, servo sistem igra ključnu ulogu. Sastoji se od servo kola, servo pogonskih uređaja, mehaničkih prijenosnih mehanizama i aktuatorskih komponenti.
Glavna funkcija servo sistema je primanje signala komandi brzine pomaka i pomaka koje izdaje numerički upravljački sistem. Prvo, servo pogonsko kolo će izvršiti određenu konverziju i pojačanje snage na ovim komandnim signalima. Zatim, putem servo pogonskih uređaja kao što su koračni motori, DC servo motori, AC servo motori itd., i mehaničkih mehanizama za prijenos, pokreću se aktuatorske komponente kao što su radni sto alatne mašine i glava vretena kako bi se postiglo radno pomicanje i brzo kretanje. Može se reći da je u numerički upravljanim mašinama CNC uređaj poput "mozga" koji izdaje komande, dok je servo sistem izvršni mehanizam, poput "udova" numerički upravljane mašine, i može precizno izvršavati komande kretanja sa CNC uređaja.
U poređenju sa pogonskim sistemima opštih alatnih mašina, servo sistem obradnih centara ima bitne razlike. Može precizno kontrolisati brzinu kretanja i položaj aktuatorskih komponenti u skladu sa komandnim signalima i može ostvariti putanju kretanja sintetizovanu od strane nekoliko aktuatorskih komponenti koje se kreću prema određenim pravilima. To zahteva da servo sistem ima visok stepen tačnosti, stabilnosti i brz odziv.
U modernim obradnim centrima, servo sistem igra ključnu ulogu. Sastoji se od servo kola, servo pogonskih uređaja, mehaničkih prijenosnih mehanizama i aktuatorskih komponenti.
Glavna funkcija servo sistema je primanje signala komandi brzine pomaka i pomaka koje izdaje numerički upravljački sistem. Prvo, servo pogonsko kolo će izvršiti određenu konverziju i pojačanje snage na ovim komandnim signalima. Zatim, putem servo pogonskih uređaja kao što su koračni motori, DC servo motori, AC servo motori itd., i mehaničkih mehanizama za prijenos, pokreću se aktuatorske komponente kao što su radni sto alatne mašine i glava vretena kako bi se postiglo radno pomicanje i brzo kretanje. Može se reći da je u numerički upravljanim mašinama CNC uređaj poput "mozga" koji izdaje komande, dok je servo sistem izvršni mehanizam, poput "udova" numerički upravljane mašine, i može precizno izvršavati komande kretanja sa CNC uređaja.
U poređenju sa pogonskim sistemima opštih alatnih mašina, servo sistem obradnih centara ima bitne razlike. Može precizno kontrolisati brzinu kretanja i položaj aktuatorskih komponenti u skladu sa komandnim signalima i može ostvariti putanju kretanja sintetizovanu od strane nekoliko aktuatorskih komponenti koje se kreću prema određenim pravilima. To zahteva da servo sistem ima visok stepen tačnosti, stabilnosti i brz odziv.
II. Zahtjevi za servo sisteme
- Visoka preciznost
Mašine sa numeričkim upravljanjem obrađuju automatski prema unaprijed određenom programu. Stoga, da bi se obradili visokoprecizni i visokokvalitetni radni komadi, sam servo sistem mora imati visoku preciznost. Generalno govoreći, preciznost bi trebala dostići mikronski nivo. To je zato što u modernoj proizvodnji zahtjevi za preciznošću radnih komada postaju sve veći i veći. Posebno u oblastima kao što su vazduhoplovstvo, automobilska industrija i proizvodnja elektronske opreme, čak i mala greška može dovesti do ozbiljnih posljedica.
Da bi se postigla visokoprecizna kontrola, servo sistem mora usvojiti napredne senzorske tehnologije kao što su enkoderi i ravnala za praćenje položaja i brzine aktuatorskih komponenti u realnom vremenu. Istovremeno, servo pogonski uređaj također mora imati visokoprecizni algoritam upravljanja za preciznu kontrolu brzine i obrtnog momenta motora. Pored toga, preciznost mehaničkog prijenosnog mehanizma također ima važan utjecaj na preciznost servo sistema. Stoga je prilikom projektovanja i proizvodnje obradnih centara potrebno odabrati visokoprecizne prijenosne komponente kao što su kuglični vijci i linearne vodilice kako bi se osigurali zahtjevi preciznosti servo sistema. - Brzi odziv
Brz odziv je jedan od važnih znakova dinamičkog kvaliteta servo sistema. Zahtijeva da servo sistem ima malu grešku praćenja nakon komandnog signala, te da ima brz odziv i dobru stabilnost. Konkretno, potrebno je da nakon datog ulaza, sistem može dostići ili vratiti prvobitno stabilno stanje u kratkom vremenu, uglavnom unutar 200ms ili čak desetina milisekundi.
Brza sposobnost odziva ima važan utjecaj na efikasnost obrade i kvalitet obrade obradnih centara. Kod obrade velikim brzinama, vrijeme kontakta između alata i obratka je vrlo kratko. Servo sistem mora biti u stanju brzo reagirati na komandni signal i prilagoditi položaj i brzinu alata kako bi se osigurala preciznost obrade i kvalitet površine. Istovremeno, prilikom obrade obratka složenih oblika, servo sistem mora biti u stanju brzo reagirati na promjene komandnih signala i ostvariti kontrolu višeosnog povezivanja kako bi se osigurala tačnost i efikasnost obrade.
Da bi se poboljšala sposobnost brzog odziva servo sistema, potrebno je usvojiti visokoperformansne servo pogonske uređaje i algoritme upravljanja. Na primjer, korištenje AC servo motora, koji imaju brzu brzinu odziva, veliki obrtni moment i širok raspon regulacije brzine, može zadovoljiti zahtjeve obrade velikom brzinom obradnih centara. Istovremeno, usvajanje naprednih algoritama upravljanja kao što su PID kontrola, fuzzy kontrola i kontrola neuronskih mreža može poboljšati brzinu odziva i stabilnost servo sistema. - Veliki raspon regulacije brzine
Zbog različitih alata za rezanje, materijala obradaka i zahtjeva obrade, kako bi se osiguralo da numerički upravljane mašine mogu postići najbolje uslove rezanja pod svim okolnostima, servo sistem mora imati dovoljan opseg regulacije brzine. Može zadovoljiti i zahtjeve obrade velikom brzinom i zahtjeve za pomicanje malom brzinom.
Kod obrade velikom brzinom, servo sistem mora biti u stanju da obezbijedi veliku brzinu i ubrzanje kako bi se poboljšala efikasnost obrade. Dok kod pomicanja malom brzinom, servo sistem mora biti u stanju da obezbedi stabilan obrtni moment pri maloj brzini kako bi se osigurala preciznost obrade i kvalitet površine. Stoga, opseg regulacije brzine servo sistema generalno treba da dostigne nekoliko hiljada ili čak desetina hiljada obrtaja u minuti.
Da bi se postigao širok raspon regulacije brzine, potrebno je usvojiti visokoučinkovite servo pogonske uređaje i metode regulacije brzine. Na primjer, korištenjem tehnologije regulacije brzine s promjenjivom frekvencijom naizmjenične struje može se ostvariti kontinuirana regulacija brzine motora, sa širokim rasponom regulacije brzine, visokom efikasnošću i dobrom pouzdanošću. Istovremeno, usvajanje naprednih algoritama upravljanja kao što su vektorska kontrola i direktna kontrola momenta može poboljšati performanse regulacije brzine i efikasnost motora. - Visoka pouzdanost
Brzina rada numerički upravljanih mašina je vrlo visoka i one često rade neprekidno 24 sata. Stoga se od njih zahtijeva da rade pouzdano. Pouzdanost sistema se često zasniva na prosječnoj vrijednosti dužine vremenskih intervala između kvarova, odnosno prosječnom vremenu bez kvara. Što je ovo vrijeme duže, to bolje.
Da bi se poboljšala pouzdanost servo sistema, potrebno je usvojiti visokokvalitetne komponente i napredne proizvodne procese. Istovremeno, potrebno je strogo testiranje i kontrola kvaliteta servo sistema kako bi se osigurale njegove stabilne i pouzdane performanse. Pored toga, potrebno je usvojiti redundantni dizajn i tehnologije dijagnostike grešaka kako bi se poboljšala tolerancija na greške i mogućnosti dijagnostike grešaka sistema, tako da se može popraviti na vrijeme kada dođe do kvara i osigura normalan rad obradnog centra. - Veliki obrtni moment pri maloj brzini
Mašine sa numeričkim upravljanjem često izvode teško rezanje pri malim brzinama. Stoga je potrebno da servo sistem za pomicanje ima veliki izlazni obrtni moment pri malim brzinama kako bi se zadovoljili zahtjevi obrade rezanjem.
Tokom teškog rezanja, sila rezanja između alata i obratka je veoma velika. Servo sistem mora biti u stanju da obezbijedi dovoljan obrtni moment da savlada silu rezanja i osigura nesmetan napredak obrade. Da bi se postigla mala brzina i veliki obrtni moment, potrebno je usvojiti visokoperformansne servo pogonske uređaje i motore. Na primjer, korištenje sinhronih motora sa permanentnim magnetima, koji imaju visoku gustinu obrtnog momenta, visoku efikasnost i dobru pouzdanost, može zadovoljiti zahtjeve obradnih centara za malu brzinu i veliki obrtni moment. Istovremeno, usvajanje naprednih algoritama upravljanja, kao što je direktna kontrola obrtnog momenta, može poboljšati sposobnost izlaznog obrtnog momenta i efikasnost motora.
Zaključno, servo sistem obradnih centara je važan dio numerički upravljanih mašina. Njegove performanse direktno utiču na preciznost obrade, efikasnost i pouzdanost obradnih centara. Stoga, prilikom projektovanja i proizvodnje obradnih centara, sastav i zahtjevi servo sistema moraju se u potpunosti uzeti u obzir, te se moraju odabrati napredne tehnologije i oprema kako bi se poboljšale performanse i kvalitet servo sistema i zadovoljile potrebe razvoja moderne proizvodnje.