สำหรับการสั่นของเครื่องมือเครื่อง CNC คุณทราบหรือไม่ว่าจะกำจัดมันอย่างไร?

《วิธีการกำจัดการสั่นของเครื่องมือกล CNC》

เครื่องมือกลซีเอ็นซีมีบทบาทสำคัญในการผลิตทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ อย่างไรก็ตาม ปัญหาการสั่นมักสร้างปัญหาให้กับทั้งผู้ประกอบการและผู้ผลิต สาเหตุของการสั่นของเครื่องมือกลซีเอ็นซีค่อนข้างซับซ้อน นอกจากปัจจัยหลายประการ เช่น ช่องว่างระหว่างเกียร์ที่ถอดไม่ได้ การเสียรูปยืดหยุ่น และความต้านทานแรงเสียดทานในเชิงกลไกแล้ว อิทธิพลของพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของระบบเซอร์โวก็มีความสำคัญเช่นกัน บัดนี้ ผู้ผลิตเครื่องมือกลซีเอ็นซีจะแนะนำวิธีการขจัดปัญหาการสั่นของเครื่องมือกลซีเอ็นซีอย่างละเอียด

 

I. การลดเกนของตำแหน่งลูป
ตัวควบคุมแบบสัดส่วน-ปริพันธ์-อนุพันธ์เป็นตัวควบคุมแบบหลายฟังก์ชันที่มีบทบาทสำคัญในเครื่องมือกลซีเอ็นซี ตัวควบคุมนี้ไม่เพียงแต่สามารถให้อัตราขยายตามสัดส่วนของสัญญาณกระแสและแรงดันได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังสามารถปรับค่าความล่าช้าหรือค่าการนำของสัญญาณเอาต์พุตได้อีกด้วย บางครั้งความผิดพลาดของการสั่นอาจเกิดขึ้นเนื่องจากความล่าช้าหรือค่าการนำของกระแสและแรงดันเอาต์พุต ในกรณีนี้ PID สามารถใช้เพื่อปรับเฟสของกระแสและแรงดันเอาต์พุตได้
ค่าเกนลูปตำแหน่งเป็นพารามิเตอร์สำคัญในระบบควบคุมของเครื่องมือกลซีเอ็นซี เมื่อค่าเกนลูปตำแหน่งสูงเกินไป ระบบจะไวต่อความผิดพลาดของตำแหน่งมากเกินไปและมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการสั่น การลดค่าเกนลูปตำแหน่งจะลดความเร็วในการตอบสนองของระบบ และลดโอกาสการเกิดการสั่น
เมื่อปรับค่าเกนลูปตำแหน่ง จำเป็นต้องตั้งค่าอย่างเหมาะสมตามรุ่นของเครื่องมือกลและข้อกำหนดการประมวลผลที่เฉพาะเจาะจง โดยทั่วไปแล้ว ค่าเกนลูปตำแหน่งสามารถลดระดับลงให้อยู่ในระดับที่ค่อนข้างต่ำก่อน จากนั้นค่อยๆ เพิ่มขึ้นพร้อมกับสังเกตการทำงานของเครื่องมือกล จนกระทั่งพบค่าที่เหมาะสมที่สุดที่ตรงตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการประมวลผลและหลีกเลี่ยงการสั่น

 

II. การปรับพารามิเตอร์ของระบบเซอร์โววงปิด
ระบบเซอร์โวแบบกึ่งวงปิด
ระบบเซอร์โว CNC บางระบบใช้อุปกรณ์กึ่งวงปิด เมื่อปรับระบบเซอร์โวกึ่งวงปิด จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบกึ่งวงปิดเฉพาะจุดไม่สั่น เนื่องจากระบบเซอร์โวแบบวงปิดเต็มวงทำการปรับพารามิเตอร์โดยยึดหลักว่าระบบกึ่งวงปิดเฉพาะจุดมีความเสถียร วิธีการปรับทั้งสองแบบจึงคล้ายคลึงกัน
ระบบเซอร์โวแบบกึ่งวงปิดจะส่งข้อมูลตำแหน่งของเครื่องมือกลโดยอ้อมผ่านการตรวจจับมุมหมุนหรือความเร็วของมอเตอร์ เมื่อปรับพารามิเตอร์ ควรคำนึงถึงประเด็นต่อไปนี้:
(1) พารามิเตอร์ลูปความเร็ว: การตั้งค่าเกนลูปความเร็วและค่าคงที่เวลาอินทิกรัลมีอิทธิพลอย่างมากต่อเสถียรภาพและความเร็วในการตอบสนองของระบบ ค่าเกนลูปความเร็วสูงเกินไปจะทำให้ระบบตอบสนองเร็วเกินไปและมีแนวโน้มที่จะเกิดการสั่น ในขณะที่ค่าคงที่เวลาอินทิกรัลที่นานเกินไปจะทำให้ระบบตอบสนองช้าลงและส่งผลต่อประสิทธิภาพการประมวลผล
(2) พารามิเตอร์ลูปตำแหน่ง: การปรับค่าเกนลูปตำแหน่งและพารามิเตอร์ตัวกรองสามารถปรับปรุงความแม่นยำและเสถียรภาพของตำแหน่งระบบได้ ค่าเกนลูปตำแหน่งที่สูงเกินไปจะทำให้เกิดการสั่น และตัวกรองสามารถกรองสัญญาณรบกวนความถี่สูงในสัญญาณป้อนกลับและปรับปรุงเสถียรภาพของระบบได้
ระบบเซอร์โวแบบวงปิดเต็มรูปแบบ
ระบบเซอร์โวแบบวงปิดเต็มรูปแบบสามารถควบคุมตำแหน่งได้อย่างแม่นยำด้วยการตรวจจับตำแหน่งจริงของเครื่องมือกลโดยตรง เมื่อปรับระบบเซอร์โวแบบวงปิดเต็มรูปแบบ จำเป็นต้องเลือกพารามิเตอร์อย่างระมัดระวังมากขึ้นเพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพและความแม่นยำของระบบ
การปรับพารามิเตอร์ของระบบเซอร์โวแบบวงปิดเต็มรูปแบบนั้นประกอบด้วยประเด็นหลักๆ ดังต่อไปนี้:
(1) ค่าเกนลูปตำแหน่ง: เช่นเดียวกับระบบกึ่งวงปิด ค่าเกนลูปตำแหน่งที่สูงเกินไปจะทำให้เกิดการสั่น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระบบวงปิดเต็มรูปแบบสามารถตรวจจับความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งได้แม่นยำกว่า จึงสามารถตั้งค่าเกนลูปตำแหน่งให้สูงขึ้นได้ค่อนข้างมากเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของตำแหน่งของระบบ
(2) พารามิเตอร์ลูปความเร็ว: การตั้งค่าเกนลูปความเร็วและค่าคงที่เวลารวมจำเป็นต้องปรับตามลักษณะไดนามิกและข้อกำหนดการประมวลผลของเครื่องมือกล โดยทั่วไปแล้ว เกนลูปความเร็วสามารถตั้งค่าได้สูงกว่าระบบกึ่งลูปปิดเล็กน้อยเพื่อปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองของระบบ
(3) พารามิเตอร์ของตัวกรอง: ระบบวงจรปิดเต็มรูปแบบมีความไวต่อสัญญาณรบกวนในสัญญาณป้อนกลับมากกว่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตั้งค่าพารามิเตอร์ของตัวกรองที่เหมาะสมเพื่อกรองสัญญาณรบกวนออกไป ควรปรับประเภทและการเลือกพารามิเตอร์ของตัวกรองตามสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ

 

III. การนำฟังก์ชันการระงับความถี่สูงมาใช้
การอภิปรายข้างต้นเกี่ยวกับวิธีการหาค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสั่นความถี่ต่ำ บางครั้งระบบ CNC ของเครื่องมือกล CNC จะสร้างสัญญาณป้อนกลับที่มีฮาร์มอนิกความถี่สูงเนื่องจากเหตุผลบางประการของการสั่นในชิ้นส่วนเชิงกล ซึ่งทำให้แรงบิดเอาต์พุตไม่คงที่และก่อให้เกิดการสั่นสะเทือน สำหรับสถานการณ์การสั่นความถี่สูงนี้ สามารถเพิ่มลิงก์การกรองความถี่ต่ำลำดับแรกเข้ากับลูปความเร็ว ซึ่งก็คือตัวกรองแรงบิด
ตัวกรองแรงบิดสามารถกรองฮาร์มอนิกความถี่สูงในสัญญาณป้อนกลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้แรงบิดเอาต์พุตมีเสถียรภาพมากขึ้นและลดการสั่นสะเทือน เมื่อเลือกพารามิเตอร์ของตัวกรองแรงบิด จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:
(1) ความถี่ตัด: ความถี่ตัดเป็นตัวกำหนดระดับการลดทอนของตัวกรองต่อสัญญาณความถี่สูง ความถี่ตัดที่ต่ำเกินไปจะส่งผลต่อความเร็วในการตอบสนองของระบบ ในขณะที่ความถี่ตัดที่สูงเกินไปจะไม่สามารถกรองฮาร์มอนิกความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
(2) ประเภทของตัวกรอง: ประเภทตัวกรองทั่วไป ได้แก่ ตัวกรอง Butterworth ตัวกรอง Chebyshev เป็นต้น ตัวกรองประเภทต่างๆ มีคุณสมบัติการตอบสนองความถี่ที่แตกต่างกัน และจำเป็นต้องเลือกตามสถานการณ์การใช้งานที่เฉพาะเจาะจง
(3) ลำดับของตัวกรอง: ยิ่งลำดับของตัวกรองสูงเท่าไหร่ ผลกระทบจากการลดทอนสัญญาณความถี่สูงก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่ในขณะเดียวกันก็จะเพิ่มภาระการประมวลผลของระบบด้วย เมื่อเลือกลำดับของตัวกรอง จำเป็นต้องพิจารณาประสิทธิภาพและทรัพยากรการประมวลผลของระบบอย่างครอบคลุม

 

นอกจากนี้ เพื่อขจัดการสั่นของเครื่องมือเครื่อง CNC เพิ่มเติม สามารถใช้มาตรการต่อไปนี้ได้ด้วย:
เพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างเชิงกล
ตรวจสอบชิ้นส่วนเครื่องจักรกลของเครื่องมือกล เช่น รางนำ สกรูนำ ตลับลูกปืน ฯลฯ เพื่อให้แน่ใจว่าการติดตั้งมีความแม่นยำและมีระยะห่างที่เหมาะสม สำหรับชิ้นส่วนที่สึกหรอมาก ควรเปลี่ยนหรือซ่อมแซมทันที ขณะเดียวกัน ควรปรับตุ้มถ่วงและถ่วงดุลของเครื่องมือกลให้เหมาะสม เพื่อลดการเกิดการสั่นสะเทือนทางกล
ปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการรบกวนของระบบควบคุม
ระบบควบคุมของเครื่องมือกล CNC ได้รับผลกระทบจากการรบกวนจากภายนอกได้ง่าย เช่น การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ความผันผวนของพลังงาน เป็นต้น เพื่อปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการรบกวนของระบบควบคุม อาจใช้มาตรการดังต่อไปนี้:
(1) ใช้สายเคเบิลหุ้มฉนวนและต่อสายดินเพื่อลดอิทธิพลของสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า
(2) ติดตั้งตัวกรองไฟฟ้าเพื่อรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ
(3) เพิ่มประสิทธิภาพอัลกอริทึมซอฟต์แวร์ของระบบควบคุมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันการรบกวนของระบบ
การบำรุงรักษาและบำรุงรักษาตามปกติ
บำรุงรักษาและบำรุงรักษาเครื่องมือกลซีเอ็นซีอย่างสม่ำเสมอ ทำความสะอาดชิ้นส่วนต่างๆ ของเครื่องมือกล ตรวจสอบสภาพการทำงานของระบบหล่อลื่นและระบบหล่อเย็น และเปลี่ยนชิ้นส่วนที่สึกหรอและน้ำมันหล่อลื่นตามกำหนดเวลา วิธีนี้จะช่วยให้เครื่องมือกลทำงานได้อย่างเสถียรและลดการเกิดการสั่น

 

สรุปได้ว่า การกำจัดการสั่นของเครื่องมือกลซีเอ็นซีจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยทางกลและไฟฟ้าอย่างครอบคลุม การปรับพารามิเตอร์ของระบบเซอร์โวอย่างเหมาะสม การใช้ฟังก์ชันลดความถี่สูง การปรับปรุงโครงสร้างทางกล การปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการรบกวนของระบบควบคุม และการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ จะช่วยลดการเกิดการสั่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มความแม่นยำและเสถียรภาพของเครื่องจักร