“ข้อกำหนดและมาตรการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับกลไกการส่งฟีดของเครื่องมือกลซีเอ็นซี”
ในอุตสาหกรรมการผลิตสมัยใหม่ เครื่องมือกลซีเอ็นซีได้กลายเป็นอุปกรณ์สำคัญในการประมวลผล เนื่องจากมีข้อได้เปรียบหลายประการ เช่น ความแม่นยำสูง ประสิทธิภาพสูง และระบบอัตโนมัติระดับสูง ระบบส่งกำลังป้อนของเครื่องมือกลซีเอ็นซีมักทำงานร่วมกับระบบป้อนเซอร์โว ซึ่งมีบทบาทสำคัญ ระบบจะขยายและควบคุมการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนควบคุมตามคำสั่งที่ส่งมาจากระบบซีเอ็นซี ไม่เพียงแต่ควบคุมความเร็วในการป้อนได้อย่างแม่นยำเท่านั้น แต่ยังควบคุมตำแหน่งและวิถีการเคลื่อนที่ของเครื่องมือเทียบกับชิ้นงานได้อย่างแม่นยำอีกด้วย
ระบบป้อนแบบควบคุมวงปิดทั่วไปของเครื่องมือกลซีเอ็นซีประกอบด้วยส่วนประกอบหลายส่วนหลักๆ เช่น การเปรียบเทียบตำแหน่ง ส่วนประกอบขยายสัญญาณ ชุดขับเคลื่อน กลไกส่งกำลังป้อนเชิงกล และส่วนประกอบป้อนกลับการตรวจจับ กลไกส่งกำลังป้อนเชิงกลคือห่วงโซ่ส่งกำลังเชิงกลทั้งหมดที่แปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนของมอเตอร์เซอร์โวเป็นการเคลื่อนที่แบบป้อนเชิงเส้นของโต๊ะทำงานและที่จับเครื่องมือ ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือน สกรูลีดและน็อตคู่ ส่วนประกอบนำทางและส่วนประกอบรองรับ ในฐานะส่วนเชื่อมต่อที่สำคัญในระบบเซอร์โว กลไกป้อนของเครื่องมือกลซีเอ็นซีควรไม่เพียงแต่มีความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสูงเท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติการตอบสนองแบบไดนามิกที่ดีอีกด้วย ระบบควรตอบสนองต่อสัญญาณคำสั่งการติดตามอย่างรวดเร็วและมีเสถียรภาพที่ดี
เพื่อให้แน่ใจถึงความแม่นยำในการส่งข้อมูล ความเสถียรของระบบ และลักษณะการตอบสนองแบบไดนามิกของระบบป้อนของศูนย์การกลึงแนวตั้ง จึงมีการกำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดชุดหนึ่งสำหรับกลไกการป้อน:
I. ข้อกำหนดสำหรับการไม่มีช่องว่าง
ช่องว่างระหว่างเกียร์จะนำไปสู่ข้อผิดพลาดของจุดตายย้อนกลับและส่งผลต่อความแม่นยำในการประมวลผล เพื่อกำจัดช่องว่างระหว่างเกียร์ให้ได้มากที่สุด อาจใช้วิธีต่างๆ เช่น การใช้เพลาข้อต่อพร้อมการกำจัดช่องว่าง และการใช้คู่เกียร์พร้อมมาตรการกำจัดช่องว่าง ตัวอย่างเช่น ในคู่สกรูลีดและน็อต สามารถใช้วิธีการพรีโหลดแบบน็อตคู่เพื่อกำจัดช่องว่างโดยการปรับตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างน็อตทั้งสอง ในขณะเดียวกัน สำหรับชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ระบบส่งกำลังแบบเฟือง ก็สามารถใช้วิธีการต่างๆ เช่น การปรับชิมหรือชิ้นส่วนยืดหยุ่นเพื่อกำจัดช่องว่างเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำของระบบส่งกำลัง
ช่องว่างระหว่างเกียร์จะนำไปสู่ข้อผิดพลาดของจุดตายย้อนกลับและส่งผลต่อความแม่นยำในการประมวลผล เพื่อกำจัดช่องว่างระหว่างเกียร์ให้ได้มากที่สุด อาจใช้วิธีต่างๆ เช่น การใช้เพลาข้อต่อพร้อมการกำจัดช่องว่าง และการใช้คู่เกียร์พร้อมมาตรการกำจัดช่องว่าง ตัวอย่างเช่น ในคู่สกรูลีดและน็อต สามารถใช้วิธีการพรีโหลดแบบน็อตคู่เพื่อกำจัดช่องว่างโดยการปรับตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างน็อตทั้งสอง ในขณะเดียวกัน สำหรับชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ระบบส่งกำลังแบบเฟือง ก็สามารถใช้วิธีการต่างๆ เช่น การปรับชิมหรือชิ้นส่วนยืดหยุ่นเพื่อกำจัดช่องว่างเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำของระบบส่งกำลัง
II. ข้อกำหนดสำหรับแรงเสียดทานต่ำ
การใช้ระบบส่งกำลังแบบแรงเสียดทานต่ำสามารถลดการสูญเสียพลังงาน ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งกำลัง และยังช่วยเพิ่มความเร็วในการตอบสนองและความแม่นยำของระบบอีกด้วย วิธีการส่งกำลังแบบแรงเสียดทานต่ำที่นิยมใช้กัน ได้แก่ รางไฮโดรสแตติก รางกลิ้ง และบอลสกรู
การใช้ระบบส่งกำลังแบบแรงเสียดทานต่ำสามารถลดการสูญเสียพลังงาน ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งกำลัง และยังช่วยเพิ่มความเร็วในการตอบสนองและความแม่นยำของระบบอีกด้วย วิธีการส่งกำลังแบบแรงเสียดทานต่ำที่นิยมใช้กัน ได้แก่ รางไฮโดรสแตติก รางกลิ้ง และบอลสกรู
ตัวนำไฮโดรสแตติกจะสร้างชั้นฟิล์มน้ำมันแรงดันระหว่างพื้นผิวตัวนำเพื่อให้เกิดการเลื่อนแบบไร้สัมผัสโดยมีแรงเสียดทานน้อยมาก ตัวนำแบบกลิ้งใช้การกลิ้งของชิ้นส่วนกลิ้งบนรางนำแทนการเลื่อน ซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานได้อย่างมาก บอลสกรูเป็นส่วนประกอบสำคัญที่เปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบหมุนให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น ลูกบอลจะกลิ้งระหว่างลีดสกรูและน็อตด้วยค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและประสิทธิภาพการส่งกำลังสูง ส่วนประกอบส่งกำลังที่มีแรงเสียดทานต่ำเหล่านี้สามารถลดความต้านทานของกลไกป้อนระหว่างการเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ
III. ความต้องการความเฉื่อยต่ำ
เพื่อปรับปรุงความละเอียดของเครื่องมือกลและทำให้โต๊ะทำงานเร่งความเร็วให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการติดตามคำสั่ง โมเมนต์ความเฉื่อยที่ระบบแปลงเป็นเพลาขับควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ข้อกำหนดนี้สามารถทำได้โดยการเลือกอัตราส่วนกำลังส่งที่เหมาะสม การเลือกอัตราส่วนกำลังส่งที่เหมาะสมสามารถลดโมเมนต์ความเฉื่อยของระบบได้ ในขณะเดียวกันก็เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความเร็วในการเคลื่อนที่และความเร่งของโต๊ะทำงาน ตัวอย่างเช่น เมื่อออกแบบอุปกรณ์ลดความเร็ว สามารถเลือกอัตราทดเกียร์หรืออัตราทดรอกสายพานที่เหมาะสมตามความต้องการจริง เพื่อให้สอดคล้องกับความเร็วเอาต์พุตของมอเตอร์เซอร์โวและความเร็วในการเคลื่อนที่ของโต๊ะทำงาน และลดโมเมนต์ความเฉื่อยไปพร้อมๆ กัน
เพื่อปรับปรุงความละเอียดของเครื่องมือกลและทำให้โต๊ะทำงานเร่งความเร็วให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการติดตามคำสั่ง โมเมนต์ความเฉื่อยที่ระบบแปลงเป็นเพลาขับควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ข้อกำหนดนี้สามารถทำได้โดยการเลือกอัตราส่วนกำลังส่งที่เหมาะสม การเลือกอัตราส่วนกำลังส่งที่เหมาะสมสามารถลดโมเมนต์ความเฉื่อยของระบบได้ ในขณะเดียวกันก็เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความเร็วในการเคลื่อนที่และความเร่งของโต๊ะทำงาน ตัวอย่างเช่น เมื่อออกแบบอุปกรณ์ลดความเร็ว สามารถเลือกอัตราทดเกียร์หรืออัตราทดรอกสายพานที่เหมาะสมตามความต้องการจริง เพื่อให้สอดคล้องกับความเร็วเอาต์พุตของมอเตอร์เซอร์โวและความเร็วในการเคลื่อนที่ของโต๊ะทำงาน และลดโมเมนต์ความเฉื่อยไปพร้อมๆ กัน
นอกจากนี้ ยังสามารถนำแนวคิดการออกแบบน้ำหนักเบามาใช้ และสามารถเลือกวัสดุที่มีน้ำหนักเบากว่าเพื่อผลิตชิ้นส่วนระบบส่งกำลังได้ ตัวอย่างเช่น การใช้วัสดุน้ำหนักเบา เช่น อะลูมิเนียมอัลลอย ในการผลิตลีดสกรูและน็อตคู่ รวมถึงชิ้นส่วนนำร่อง สามารถลดความเฉื่อยโดยรวมของระบบได้
IV. ความต้องการความแข็งสูง
ระบบส่งกำลังที่มีความแข็งสูงสามารถรับประกันความต้านทานต่อสัญญาณรบกวนจากภายนอกในระหว่างกระบวนการประมวลผล และรักษาความแม่นยำในการประมวลผลให้คงที่ เพื่อปรับปรุงความแข็งของระบบส่งกำลัง สามารถดำเนินการดังต่อไปนี้:
ย่นระยะโซ่ส่งกำลัง: การลดขนาดข้อต่อส่งกำลังสามารถลดการเสียรูปยืดหยุ่นของระบบและเพิ่มความแข็งได้ ตัวอย่างเช่น การใช้วิธีการขับสกรูลีดโดยตรงด้วยมอเตอร์จะช่วยประหยัดข้อต่อส่งกำลังกลาง ลดข้อผิดพลาดของระบบส่งกำลังและการเสียรูปยืดหยุ่น และเพิ่มความแข็งของระบบ
ปรับปรุงความแข็งของระบบส่งกำลังด้วยการโหลดล่วงหน้า: สำหรับตัวนำแบบรีดและคู่บอลสกรู สามารถใช้วิธีการโหลดล่วงหน้าเพื่อสร้างแรงล่วงหน้าระหว่างชิ้นส่วนรีดและรางนำหรือสกรูลีด เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งของระบบ ตัวรองรับสกรูลีดได้รับการออกแบบให้ยึดติดทั้งสองด้านและสามารถมีโครงสร้างที่ยืดไว้ล่วงหน้าได้ การเพิ่มแรงดึงล่วงหน้าให้กับสกรูลีดจะช่วยลดแรงตามแนวแกนขณะทำงาน และเพิ่มความแข็งของสกรูลีด
ระบบส่งกำลังที่มีความแข็งสูงสามารถรับประกันความต้านทานต่อสัญญาณรบกวนจากภายนอกในระหว่างกระบวนการประมวลผล และรักษาความแม่นยำในการประมวลผลให้คงที่ เพื่อปรับปรุงความแข็งของระบบส่งกำลัง สามารถดำเนินการดังต่อไปนี้:
ย่นระยะโซ่ส่งกำลัง: การลดขนาดข้อต่อส่งกำลังสามารถลดการเสียรูปยืดหยุ่นของระบบและเพิ่มความแข็งได้ ตัวอย่างเช่น การใช้วิธีการขับสกรูลีดโดยตรงด้วยมอเตอร์จะช่วยประหยัดข้อต่อส่งกำลังกลาง ลดข้อผิดพลาดของระบบส่งกำลังและการเสียรูปยืดหยุ่น และเพิ่มความแข็งของระบบ
ปรับปรุงความแข็งของระบบส่งกำลังด้วยการโหลดล่วงหน้า: สำหรับตัวนำแบบรีดและคู่บอลสกรู สามารถใช้วิธีการโหลดล่วงหน้าเพื่อสร้างแรงล่วงหน้าระหว่างชิ้นส่วนรีดและรางนำหรือสกรูลีด เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งของระบบ ตัวรองรับสกรูลีดได้รับการออกแบบให้ยึดติดทั้งสองด้านและสามารถมีโครงสร้างที่ยืดไว้ล่วงหน้าได้ การเพิ่มแรงดึงล่วงหน้าให้กับสกรูลีดจะช่วยลดแรงตามแนวแกนขณะทำงาน และเพิ่มความแข็งของสกรูลีด
V. ความต้องการความถี่เรโซแนนซ์สูง
ความถี่เรโซแนนซ์สูงหมายความว่าระบบสามารถกลับสู่สภาวะเสถียรได้อย่างรวดเร็วเมื่อถูกรบกวนจากภายนอก และมีความต้านทานการสั่นสะเทือนที่ดี เพื่อปรับปรุงความถี่เรโซแนนซ์ของระบบ สามารถเริ่มต้นได้ดังนี้:
ปรับปรุงการออกแบบโครงสร้างของส่วนประกอบระบบส่งกำลังให้เหมาะสม: ออกแบบรูปทรงและขนาดของส่วนประกอบระบบส่งกำลัง เช่น ลีดสกรูและรางนำให้เหมาะสม เพื่อปรับปรุงความถี่ธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น การใช้ลีดสกรูแบบกลวงสามารถลดน้ำหนักและปรับปรุงความถี่ธรรมชาติได้
เลือกวัสดุที่เหมาะสม: เลือกวัสดุที่มีโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงและความหนาแน่นต่ำ เช่น โลหะผสมไททาเนียม เป็นต้น ซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็งและความถี่ธรรมชาติของส่วนประกอบในการส่งสัญญาณได้
เพิ่มการหน่วง: การเพิ่มการหน่วงในระบบอย่างเหมาะสมจะช่วยลดพลังงานการสั่นสะเทือน ลดจุดสูงสุดของเรโซแนนซ์ และปรับปรุงเสถียรภาพของระบบ สามารถเพิ่มการหน่วงของระบบได้โดยการใช้วัสดุหน่วงและการติดตั้งแดมเปอร์
ความถี่เรโซแนนซ์สูงหมายความว่าระบบสามารถกลับสู่สภาวะเสถียรได้อย่างรวดเร็วเมื่อถูกรบกวนจากภายนอก และมีความต้านทานการสั่นสะเทือนที่ดี เพื่อปรับปรุงความถี่เรโซแนนซ์ของระบบ สามารถเริ่มต้นได้ดังนี้:
ปรับปรุงการออกแบบโครงสร้างของส่วนประกอบระบบส่งกำลังให้เหมาะสม: ออกแบบรูปทรงและขนาดของส่วนประกอบระบบส่งกำลัง เช่น ลีดสกรูและรางนำให้เหมาะสม เพื่อปรับปรุงความถี่ธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น การใช้ลีดสกรูแบบกลวงสามารถลดน้ำหนักและปรับปรุงความถี่ธรรมชาติได้
เลือกวัสดุที่เหมาะสม: เลือกวัสดุที่มีโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงและความหนาแน่นต่ำ เช่น โลหะผสมไททาเนียม เป็นต้น ซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็งและความถี่ธรรมชาติของส่วนประกอบในการส่งสัญญาณได้
เพิ่มการหน่วง: การเพิ่มการหน่วงในระบบอย่างเหมาะสมจะช่วยลดพลังงานการสั่นสะเทือน ลดจุดสูงสุดของเรโซแนนซ์ และปรับปรุงเสถียรภาพของระบบ สามารถเพิ่มการหน่วงของระบบได้โดยการใช้วัสดุหน่วงและการติดตั้งแดมเปอร์
VI. ข้อกำหนดสำหรับอัตราส่วนการหน่วงที่เหมาะสม
อัตราส่วนการหน่วงที่เหมาะสมสามารถทำให้ระบบมีเสถียรภาพอย่างรวดเร็วหลังจากถูกรบกวนโดยไม่ทำให้การสั่นสะเทือนลดลงมากเกินไป เพื่อให้ได้อัตราส่วนการหน่วงที่เหมาะสม การควบคุมอัตราส่วนการหน่วงสามารถทำได้โดยการปรับพารามิเตอร์ของระบบ เช่น พารามิเตอร์ของแดมเปอร์และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของชิ้นส่วนระบบส่งกำลัง
อัตราส่วนการหน่วงที่เหมาะสมสามารถทำให้ระบบมีเสถียรภาพอย่างรวดเร็วหลังจากถูกรบกวนโดยไม่ทำให้การสั่นสะเทือนลดลงมากเกินไป เพื่อให้ได้อัตราส่วนการหน่วงที่เหมาะสม การควบคุมอัตราส่วนการหน่วงสามารถทำได้โดยการปรับพารามิเตอร์ของระบบ เช่น พารามิเตอร์ของแดมเปอร์และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของชิ้นส่วนระบบส่งกำลัง
โดยสรุป เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของเครื่องมือกลซีเอ็นซีสำหรับกลไกการป้อนวัตถุดิบ จำเป็นต้องมีมาตรการเพิ่มประสิทธิภาพหลายชุด มาตรการเหล่านี้ไม่เพียงแต่จะช่วยเพิ่มความแม่นยำและประสิทธิภาพของเครื่องมือกลเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของเครื่องมือกล ซึ่งเป็นการสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาการผลิตสมัยใหม่
ในทางปฏิบัติ จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างครอบคลุมตามความต้องการเฉพาะด้านการประมวลผลและคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องมือกล และเลือกกลไกการส่งป้อนและมาตรการเพิ่มประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุด ขณะเดียวกัน ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง วัสดุ เทคโนโลยี และแนวคิดการออกแบบใหม่ๆ ก็เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นโอกาสอันกว้างขวางสำหรับการพัฒนาประสิทธิภาพของกลไกการส่งป้อนของเครื่องมือกลซีเอ็นซี ในอนาคต กลไกการส่งป้อนของเครื่องมือกลซีเอ็นซีจะพัฒนาอย่างต่อเนื่องไปสู่ความแม่นยำที่สูงขึ้น ความเร็วที่สูงขึ้น และความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น