Система активного контроля вибрации для станков с ЧПУ

Компания NUM представила инновационную систему активного контроля вибрации на основе акселерометра для станков с ЧПУ . Система, в первую очередь разработанная для улучшения обработки за счет практически полного устранения вибрации инструментальной головки, дополнительно помогает повысить производительность за счет максимального увеличения скорости съема материала, а также может обеспечивать ценную обратную связь в режиме реального времени для целей профилактического обслуживания.

По заявлению производителя, система обеспечивает беспрецедентные возможности динамического демпфирования. Большинство конкурирующих акселерометров, представленных на рынке, способны измерять низкочастотные частоты дискретизации и требуют дополнительной электроники формирования сигнала, прежде чем их можно будет подключить — обычно через полевую шину — к системе ЧПУ или ПЛК. Обычно данные об ускорении можно восстанавливать только один раз каждые 20 миллисекунд, что недостаточно для гашения вибрации станка. Акселерометр в новой системе NUM опрашивается каждые 100 микросекунд, что означает, что его можно использовать для управления с обратной связью с диапазонами, приближающимися к нескольким сотням герц.

Небольшой фланцевый датчик акселерометра легко прикрепляется к головке инструмента и имеет чувствительность 0,02 г (1,96 м / с / с) с диапазоном измерения +/- 2 г (+/- 19,6 м / с / с). Преобразователь подключается непосредственно к цифровому сервоприводу, что устраняет необходимость в дополнительных схемах преобразования сигнала.

Система активного контроля вибрации использует опцию встроенных макросов на диске (DEM-X), которая доступна на высокопроизводительных цифровых сервоприводах NUM MDLUX. Эта опция позволяет встраивать макросы в реальном времени в привод для управления его алгоритмами настройки. Таким образом, выходной сигнал датчика акселерометра может использоваться для непосредственного влияния на поведение контура сервоуправления скоростью. Во всех модулях сервопривода MDLUX используются передовые методы управления DSP, чтобы максимизировать скорость сервошины сервопривода ЧПУ, а также предложить высокую пропускную способность контура и специальные алгоритмы ускорения для бескомпромиссной скорости и точности позиционирования.

Одним из наиболее интересных применений новой системы активного контроля вибрации NUM является вибрация центральной точки инструмента (TCP) из-за различных режимов вибрации механической конструкции станка. До сих пор, даже если бы машина была оборудована кодировщиком высокого разрешения (встроенным в серводвигатель), было невозможно подавить вибрацию TCP просто потому, что она не измеряется. Хотя сложное моделирование системы и управление пространством состояний могут дать некоторые эффективные результаты, сложность очень высока, а сопротивление компенсации довольно низкое. Например, в случае небольшого изменения параметра, такого как инерция, эффект компенсации будет полностью потерян.

Используя новую активную систему контроля вибрации NUM для измерения и динамического изменения ускорения TCP в каждом из основных направлений осей X, Y и Z, теперь можно очень точно гасить вибрации. При таком подходе можно эффективно устранить вибрацию головки, значительно снизив износ инструмента и увеличив MRR процесса обработки.

Все данные об ускорении обрабатываются на диске в цифровом домене, что означает, что их можно циклически передавать во Flexium + NCK и сохранять в буфере NCK. Затем данные могут быть переданы в операционную систему Windows для дальнейшей оценки или для использования с программным обеспечением для мониторинга процессов NUM. Это особенно полезно при профилактическом обслуживании, где оно может обеспечить раннее выявление потенциальных проблем с машиной, прежде чем они превратятся в дорогостоящие ремонтные работы. Как правило, они включают в себя обнаружение вибрации шпинделя, вызванной проблемами подшипников, обнаружение начала снижения производительности, такого как повышенное трение или люфт, и обнаружение чрезмерного износа или поломки инструмента.