„Detaljno objašnjenje sastava i zahtjeva servo sustava za obradne centre“
I. Sastav servo sustava za obradne centre
U modernim obradnim centrima, servo sustav igra ključnu ulogu. Sastoji se od servo krugova, servo pogonskih uređaja, mehaničkih prijenosnih mehanizama i aktuatorskih komponenti.
Glavna funkcija servo sustava je primanje signala naredbi brzine pomaka i pomaka koje izdaje numerički upravljački sustav. Prvo, servo pogonski krug će izvršiti određenu pretvorbu i pojačanje snage na tim naredbenim signalima. Zatim, putem servo pogonskih uređaja kao što su koračni motori, istosmjerni servo motori, izmjenični servo motori itd., te mehaničkih prijenosnih mehanizama, pogonske komponente poput radnog stola alatnog stroja i vretenaste glave pokreću se kako bi se postigao pomak obratka i brzo kretanje. Može se reći da je u numerički upravljanim strojevima CNC uređaj poput "mozga" koji izdaje naredbe, dok je servo sustav izvršni mehanizam, poput "udova" numerički upravljanog stroja, i može točno izvršavati naredbe gibanja s CNC uređaja.
U usporedbi s pogonskim sustavima općih alatnih strojeva, servo sustav obradnih centara ima bitne razlike. Može točno kontrolirati brzinu kretanja i položaj aktuatorskih komponenti prema naredbenim signalima te može ostvariti putanju kretanja sintetiziranu od strane nekoliko aktuatorskih komponenti koje se kreću prema određenim pravilima. To zahtijeva da servo sustav ima visok stupanj točnosti, stabilnosti i brze reakcije.
U modernim obradnim centrima, servo sustav igra ključnu ulogu. Sastoji se od servo krugova, servo pogonskih uređaja, mehaničkih prijenosnih mehanizama i aktuatorskih komponenti.
Glavna funkcija servo sustava je primanje signala naredbi brzine pomaka i pomaka koje izdaje numerički upravljački sustav. Prvo, servo pogonski krug će izvršiti određenu pretvorbu i pojačanje snage na tim naredbenim signalima. Zatim, putem servo pogonskih uređaja kao što su koračni motori, istosmjerni servo motori, izmjenični servo motori itd., te mehaničkih prijenosnih mehanizama, pogonske komponente poput radnog stola alatnog stroja i vretenaste glave pokreću se kako bi se postigao pomak obratka i brzo kretanje. Može se reći da je u numerički upravljanim strojevima CNC uređaj poput "mozga" koji izdaje naredbe, dok je servo sustav izvršni mehanizam, poput "udova" numerički upravljanog stroja, i može točno izvršavati naredbe gibanja s CNC uređaja.
U usporedbi s pogonskim sustavima općih alatnih strojeva, servo sustav obradnih centara ima bitne razlike. Može točno kontrolirati brzinu kretanja i položaj aktuatorskih komponenti prema naredbenim signalima te može ostvariti putanju kretanja sintetiziranu od strane nekoliko aktuatorskih komponenti koje se kreću prema određenim pravilima. To zahtijeva da servo sustav ima visok stupanj točnosti, stabilnosti i brze reakcije.
II. Zahtjevi za servo sustave
- Visoka preciznost
Strojevi s numeričkim upravljanjem obrađuju automatski prema unaprijed određenom programu. Stoga, za obradu visokopreciznih i visokokvalitetnih obratka, sam servo sustav mora imati visoku preciznost. Općenito govoreći, preciznost bi trebala doseći mikronsku razinu. To je zato što su u modernoj proizvodnji zahtjevi za preciznošću obratka sve veći i veći. Posebno u područjima kao što su zrakoplovstvo, automobilska industrija i elektronička oprema, čak i mala pogreška može dovesti do ozbiljnih posljedica.
Za postizanje visokoprecizne kontrole, servo sustav mora usvojiti napredne senzorske tehnologije poput enkodera i ravnala s rešetkama kako bi pratio položaj i brzinu aktuatorskih komponenti u stvarnom vremenu. Istovremeno, servo pogonski uređaj također mora imati visokoprecizni algoritam upravljanja za preciznu kontrolu brzine i okretnog momenta motora. Osim toga, preciznost mehaničkog prijenosnog mehanizma također ima važan utjecaj na preciznost servo sustava. Stoga je prilikom projektiranja i proizvodnje obradnih centara potrebno odabrati visokoprecizne prijenosne komponente poput kugličnih vijaka i linearnih vodilica kako bi se osigurali zahtjevi preciznosti servo sustava. - Brzi odziv
Brzi odziv jedan je od važnih znakova dinamičke kvalitete servo sustava. Zahtijeva da servo sustav ima malu pogrešku praćenja nakon naredbenog signala, te da ima brz odziv i dobru stabilnost. Točnije, potrebno je da nakon zadanog ulaza sustav može postići ili vratiti izvorno stabilno stanje u kratkom vremenu, općenito unutar 200 ms ili čak desetaka milisekundi.
Brza reakcija ima važan utjecaj na učinkovitost obrade i kvalitetu obrade obradnih centara. Kod obrade velikom brzinom, vrijeme kontakta između alata i obratka je vrlo kratko. Servo sustav mora biti u stanju brzo reagirati na naredbeni signal i prilagoditi položaj i brzinu alata kako bi se osigurala preciznost obrade i kvaliteta površine. Istovremeno, prilikom obrade obratka složenih oblika, servo sustav mora biti u stanju brzo reagirati na promjene naredbenih signala i ostvariti višeosno upravljanje vezom kako bi se osigurala točnost i učinkovitost obrade.
Za poboljšanje brzine odziva servo sustava, potrebno je usvojiti visokoučinkovite servo pogonske uređaje i algoritme upravljanja. Na primjer, korištenje AC servo motora, koji imaju brzu brzinu odziva, veliki okretni moment i širok raspon regulacije brzine, može zadovoljiti zahtjeve obrade velikom brzinom obradnih centara. Istovremeno, usvajanje naprednih algoritama upravljanja kao što su PID upravljanje, neizrazito upravljanje i upravljanje neuronskim mrežama može poboljšati brzinu odziva i stabilnost servo sustava. - Veliki raspon regulacije brzine
Zbog različitih alata za rezanje, materijala obratka i zahtjeva obrade, kako bi se osiguralo da strojevi s numeričkim upravljanjem mogu postići najbolje uvjete rezanja u svim okolnostima, servo sustav mora imati dovoljan raspon regulacije brzine. Može zadovoljiti i zahtjeve obrade velikom brzinom i zahtjeve pomaka malom brzinom.
Kod obrade velikom brzinom, servo sustav mora biti u stanju osigurati veliku brzinu i ubrzanje kako bi se poboljšala učinkovitost obrade. Dok kod pomicanja malom brzinom, servo sustav mora biti u stanju osigurati stabilan okretni moment pri maloj brzini kako bi se osigurala preciznost obrade i kvaliteta površine. Stoga, raspon regulacije brzine servo sustava općenito treba doseći nekoliko tisuća ili čak desetaka tisuća okretaja u minuti.
Za postizanje velikog raspona regulacije brzine potrebno je usvojiti visokoučinkovite servo pogonske uređaje i metode regulacije brzine. Na primjer, korištenjem tehnologije regulacije brzine s promjenjivom frekvencijom izmjenične struje može se ostvariti kontinuirana regulacija brzine motora, sa širokim rasponom regulacije brzine, visokom učinkovitošću i dobrom pouzdanošću. Istovremeno, usvajanje naprednih algoritama upravljanja poput vektorskog upravljanja i izravnog upravljanja momentom može poboljšati performanse regulacije brzine i učinkovitost motora. - Visoka pouzdanost
Brzina rada numerički upravljanih strojeva je vrlo visoka i često rade neprekidno 24 sata. Stoga se od njih zahtijeva pouzdan rad. Pouzdanost sustava često se temelji na prosječnoj vrijednosti duljine vremenskih intervala između kvarova, odnosno prosječnom vremenu bez kvara. Što je to vrijeme dulje, to bolje.
Za poboljšanje pouzdanosti servo sustava potrebno je usvojiti visokokvalitetne komponente i napredne proizvodne procese. Istovremeno, potrebna su stroga ispitivanja i kontrola kvalitete servo sustava kako bi se osigurale njegove stabilne i pouzdane performanse. Osim toga, potrebno je usvojiti redundantni dizajn i tehnologije dijagnostike grešaka kako bi se poboljšala tolerancija grešaka i mogućnosti dijagnostike grešaka sustava kako bi se mogao popraviti na vrijeme kada se pojavi kvar i osigurao normalan rad obradnog centra. - Veliki okretni moment pri maloj brzini
Strojevi s numeričkim upravljanjem često izvode teško rezanje pri malim brzinama. Stoga je potrebno da servo sustav za pomicanje ima veliki izlazni moment pri malim brzinama kako bi se zadovoljili zahtjevi obrade rezanjem.
Tijekom teškog rezanja, sila rezanja između alata i obratka je vrlo velika. Servo sustav mora biti u stanju osigurati dovoljan okretni moment kako bi savladao silu rezanja i osigurao nesmetan napredak obrade. Za postizanje velikog okretnog momenta pri maloj brzini, potrebno je usvojiti visokoučinkovite servo pogonske uređaje i motore. Na primjer, korištenje sinkronih motora s permanentnim magnetima, koji imaju visoku gustoću okretnog momenta, visoku učinkovitost i dobru pouzdanost, može zadovoljiti zahtjeve obradnih centara za malu brzinu i veliki okretni moment. Istovremeno, usvajanje naprednih algoritama upravljanja, poput izravne kontrole okretnog momenta, može poboljšati sposobnost izlaznog okretnog momenta i učinkovitost motora.
Zaključno, servo sustav obradnih centara važan je dio strojeva s numeričkim upravljanjem. Njegove performanse izravno utječu na preciznost obrade, učinkovitost i pouzdanost obradnih centara. Stoga, prilikom projektiranja i proizvodnje obradnih centara, potrebno je u potpunosti uzeti u obzir sastav i zahtjeve servo sustava te odabrati napredne tehnologije i opremu kako bi se poboljšale performanse i kvaliteta servo sustava i zadovoljile potrebe razvoja moderne proizvodnje.