Hệ thống servo CNC và chức năng bù tốc độ và độ chính xác gia công

Cơ cấu truyền động của máy công cụ CNC nói chung là một cặp vít bi. Sau khi đảm bảo độ chính xác hình học của máy công cụ, độ lệch ngược của trục máy công cụ và sai số bước của vít bi là những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác định vị và độ chính xác lặp lại của máy công cụ. Việc bù cho độ lệch ngược của trục máy công cụ và sai số bước của vít bi có thể cải thiện đáng kể độ chính xác của máy công cụ. Hệ thống điều khiển số cũng thiết lập các tham số chuyên dụng cho hai tham số bù này và sử dụng hàm bù của chúng làm chức năng điều khiển cơ bản của hệ thống điều khiển.
1. Bồi thường lỗi cao độ
Việc bù lỗi bước chủ yếu bù cho các lỗi do vít bi của từng trục cấp liệu tạo ra trong quá trình truyền động của máy công cụ CNC. Việc bù lỗi bước được thực hiện sau khi điều chỉnh độ chính xác hình học của máy công cụ (chẳng hạn như mức đáy, độ song song và độ vuông góc).
Chức năng bù lỗi bước của máy công cụ bao gồm hai phương pháp: trục tuyến tính và trục quay, có thể bù cho độ chính xác định vị của trục tuyến tính và bàn làm việc quay tương ứng. Bù điểm gốc bằng cách lấy điểm gốc máy công cụ của từng trục tọa độ làm điểm tham chiếu, thiết lập các điểm bù ở giữa điểm gốc, với các khoảng bù bằng nhau và bù tại các điểm bù.
Việc bù lỗi bước của hệ thống CNC cần thiết lập các thông số sau: số điểm bù lỗi bước, khoảng bù, vị trí bù xa nhất tại đầu âm của trục (hệ tọa độ máy), vị trí điểm bù xa nhất tại đầu âm của trục (hệ tọa độ máy). đầu dương của trục (hệ tọa độ máy), giá trị bù của điểm bù và khoảng cách giữa các điểm bù của trục.
2. Bồi thường khoảng cách ngược
Trong chuỗi truyền động cấp liệu của máy công cụ CNC, có các khe hở ngược trong bộ truyền bánh răng, vít bi và cặp đai ốc. Mô tơ servo chạy không tải trong khi chuyển động lùi trong khi bàn làm việc không thực sự di chuyển.
Đối với máy công cụ CNC sử dụng hệ thống servo vòng bán kín, sự hiện diện của khe hở ngược có thể ảnh hưởng đến độ chính xác định vị và độ chính xác lặp lại của máy công cụ, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của sản phẩm. Việc bù khe hở ngược của hệ thống CNC có thể tự động bù một số lỗi thông thường trong quá trình gia công, cải thiện độ chính xác gia công của các bộ phận. Và khi thời gian sử dụng máy công cụ CNC tăng lên, khe hở ngược sẽ tăng dần do khe hở cặp chuyển động do mài mòn tăng lên, do đó cần phải thường xuyên đo và bù khe hở ngược của từng trục tọa độ của máy công cụ CNC. .
3. Bù nhiệt
Bù nhiệt đề cập đến việc bù lượng lỗi biến dạng nhiệt gây ra bởi sự thay đổi nhiệt độ do chuyển động của máy công cụ hoặc thay đổi nhiệt độ môi trường. Cảm biến nhiệt độ được lắp đặt ở các bộ phận khác nhau của máy công cụ sẽ gửi thông tin nhiệt độ đến thiết bị đo nhiệt độ. Dựa trên thông tin nhận được và trạng thái hoạt động của máy công cụ, hệ thống CNC tính toán biến dạng nhiệt hiện tại. Bù vị trí đầu ra của từng trục dựa trên kết quả tính toán. Thiết bị đo nhiệt độ thường được lắp đặt gần cơ cấu truyền động của từng trục cấp liệu, gần hộp trục chính và trên các bộ phận không chuyển động của máy công cụ (chẳng hạn như bệ máy).
Cơ sở tính toán biến dạng nhiệt trong hệ thống điều khiển số là mô hình bù sai số biến dạng nhiệt. Do cấu trúc khác nhau của máy công cụ nên mô hình giữa biến dạng và sự thay đổi nhiệt độ của chúng cũng khác nhau. Đo lỗi định vị của từng trục cấp liệu của máy công cụ ở các nhiệt độ khác nhau và thiết lập mô hình giữa sự thay đổi nhiệt độ của máy công cụ sau khi gia nhiệt, thay đổi nhiệt độ môi trường và lỗi định vị của từng trục. Hệ thống điều khiển số có thể tính toán sai số biến dạng nhiệt tức thời dựa trên nhiệt độ thu được theo thời gian thực và mô hình đã thiết lập. Sau đó, sử dụng giá trị bù (nghịch đảo của sai số biến dạng nhiệt) để bù cho độ dịch chuyển của từng trục của máy công cụ.
4. Công nghệ nano
Công nghệ nội suy nano được áp dụng trong một số hệ thống CNC cao cấp để cải thiện độ chính xác gia công của máy công cụ. Nội suy nano đề cập đến việc hệ thống CNC tạo ra các hướng dẫn theo đơn vị nanomet tới bộ điều khiển servo, làm cho các hướng dẫn vị trí của bộ điều khiển servo trở nên trơn tru, từ đó cải thiện độ mịn của bề mặt gia công.