《CNC Takım Tezgahlarında Salınımları Giderme Yöntemleri》
CNC takım tezgahları, modern endüstriyel üretimde önemli bir rol oynamaktadır. Ancak salınım sorunu operatörleri ve üreticileri sıklıkla rahatsız etmektedir. CNC takım tezgahlarındaki salınımın nedenleri nispeten karmaşıktır. Mekanik açıdan giderilemeyen iletim boşlukları, elastik deformasyon ve sürtünme direnci gibi birçok faktörün yanı sıra, servo sisteminin ilgili parametrelerinin etkisi de önemli bir husustur. Şimdi, CNC takım tezgahı üreticisi, CNC takım tezgahlarındaki salınımı ortadan kaldırma yöntemlerini ayrıntılı olarak açıklayacaktır.
I. Pozisyon döngüsü kazancının azaltılması
Orantılı-integral-türev denetleyici, CNC takım tezgahlarında önemli bir rol oynayan çok işlevli bir denetleyicidir. Akım ve gerilim sinyallerinde orantılı kazancı etkili bir şekilde gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda çıkış sinyalinin gecikme veya ilerleme sorununu da çözer. Salınım hataları bazen çıkış akımı ve geriliminin gecikmesi veya ilerlemesi nedeniyle meydana gelir. Bu durumda, PID çıkış akımı ve geriliminin fazını ayarlamak için kullanılabilir.
Pozisyon döngü kazancı, CNC takım tezgahlarının kontrol sisteminde önemli bir parametredir. Pozisyon döngü kazancı çok yüksek olduğunda, sistem pozisyon hatalarına karşı aşırı hassaslaşır ve salınıma neden olabilir. Pozisyon döngü kazancının azaltılması, sistemin tepki hızını düşürebilir ve böylece salınım olasılığını azaltabilir.
Konum döngüsü kazancı ayarlanırken, belirli takım tezgahı modeline ve işleme gereksinimlerine göre makul bir değer ayarlanması gerekir. Genel olarak, konum döngüsü kazancı önce nispeten düşük bir seviyeye düşürülebilir ve ardından, işleme doğruluğu gereksinimlerini karşılayabilecek ve salınımı önleyebilecek optimum bir değer bulunana kadar takım tezgahının çalışması gözlemlenerek kademeli olarak artırılabilir.
Orantılı-integral-türev denetleyici, CNC takım tezgahlarında önemli bir rol oynayan çok işlevli bir denetleyicidir. Akım ve gerilim sinyallerinde orantılı kazancı etkili bir şekilde gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda çıkış sinyalinin gecikme veya ilerleme sorununu da çözer. Salınım hataları bazen çıkış akımı ve geriliminin gecikmesi veya ilerlemesi nedeniyle meydana gelir. Bu durumda, PID çıkış akımı ve geriliminin fazını ayarlamak için kullanılabilir.
Pozisyon döngü kazancı, CNC takım tezgahlarının kontrol sisteminde önemli bir parametredir. Pozisyon döngü kazancı çok yüksek olduğunda, sistem pozisyon hatalarına karşı aşırı hassaslaşır ve salınıma neden olabilir. Pozisyon döngü kazancının azaltılması, sistemin tepki hızını düşürebilir ve böylece salınım olasılığını azaltabilir.
Konum döngüsü kazancı ayarlanırken, belirli takım tezgahı modeline ve işleme gereksinimlerine göre makul bir değer ayarlanması gerekir. Genel olarak, konum döngüsü kazancı önce nispeten düşük bir seviyeye düşürülebilir ve ardından, işleme doğruluğu gereksinimlerini karşılayabilecek ve salınımı önleyebilecek optimum bir değer bulunana kadar takım tezgahının çalışması gözlemlenerek kademeli olarak artırılabilir.
II. Kapalı devre servo sisteminin parametre ayarı
Yarı kapalı devre servo sistemi
Bazı CNC servo sistemleri yarı kapalı devre cihazlar kullanır. Yarı kapalı devre servo sistemini ayarlarken, yerel yarı kapalı devre sisteminin salınım yapmadığından emin olmak gerekir. Tam kapalı devre servo sistemi, parametre ayarlamasını yerel yarı kapalı devre sisteminin kararlı olduğu varsayımıyla gerçekleştirdiğinden, ikisi de ayarlama yöntemleri açısından benzerdir.
Yarı kapalı devre servo sistemi, motorun dönüş açısını veya hızını algılayarak takım tezgahının konum bilgisini dolaylı olarak geri besler. Parametreleri ayarlarken aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
(1) Hız döngüsü parametreleri: Hız döngüsü kazancı ve integral zaman sabiti ayarları, sistemin kararlılığı ve tepki hızı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Çok yüksek hız döngüsü kazancı, sistemin çok hızlı tepki vermesine ve salınım üretmeye meyilli olmasına yol açar; çok uzun integral zaman sabiti ise sistemin tepkisini yavaşlatır ve işlem verimliliğini etkiler.
(2) Konum döngüsü parametreleri: Konum döngüsü kazancı ve filtre parametrelerinin ayarlanması, sistemin konum doğruluğunu ve kararlılığını artırabilir. Çok yüksek konum döngüsü kazancı salınıma neden olur ve filtre, geri bildirim sinyalindeki yüksek frekanslı gürültüyü filtreleyerek sistemin kararlılığını artırabilir.
Tam kapalı devre servo sistemi
Tam kapalı devre servo sistemi, takım tezgahının gerçek konumunu doğrudan algılayarak hassas konum kontrolü sağlar. Tam kapalı devre servo sistemi ayarlanırken, sistemin kararlılığını ve doğruluğunu sağlamak için parametrelerin daha dikkatli seçilmesi gerekir.
Tam kapalı devre servo sisteminin parametre ayarlaması temel olarak aşağıdaki hususları içerir:
(1) Konum döngüsü kazancı: Yarı kapalı döngü sistemine benzer şekilde, çok yüksek konum döngüsü kazancı salınıma yol açacaktır. Ancak, tam kapalı döngü sistemi konum hatalarını daha doğru bir şekilde algıladığından, sistemin konum doğruluğunu artırmak için konum döngüsü kazancı nispeten yüksek ayarlanabilir.
(2) Hız döngüsü parametreleri: Hız döngüsü kazancı ve integral zaman sabiti ayarları, takım tezgahının dinamik özelliklerine ve işleme gereksinimlerine göre ayarlanmalıdır. Genel olarak, sistemin tepki hızını artırmak için hız döngüsü kazancı, yarı kapalı döngü sistemine göre biraz daha yüksek ayarlanabilir.
(3) Filtre parametreleri: Tam kapalı devre sistem, geri besleme sinyalindeki gürültüye karşı daha hassastır, bu nedenle gürültüyü filtrelemek için uygun filtre parametrelerinin ayarlanması gerekir. Filtrenin türü ve parametre seçimi, belirli uygulama senaryosuna göre ayarlanmalıdır.
Yarı kapalı devre servo sistemi
Bazı CNC servo sistemleri yarı kapalı devre cihazlar kullanır. Yarı kapalı devre servo sistemini ayarlarken, yerel yarı kapalı devre sisteminin salınım yapmadığından emin olmak gerekir. Tam kapalı devre servo sistemi, parametre ayarlamasını yerel yarı kapalı devre sisteminin kararlı olduğu varsayımıyla gerçekleştirdiğinden, ikisi de ayarlama yöntemleri açısından benzerdir.
Yarı kapalı devre servo sistemi, motorun dönüş açısını veya hızını algılayarak takım tezgahının konum bilgisini dolaylı olarak geri besler. Parametreleri ayarlarken aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
(1) Hız döngüsü parametreleri: Hız döngüsü kazancı ve integral zaman sabiti ayarları, sistemin kararlılığı ve tepki hızı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Çok yüksek hız döngüsü kazancı, sistemin çok hızlı tepki vermesine ve salınım üretmeye meyilli olmasına yol açar; çok uzun integral zaman sabiti ise sistemin tepkisini yavaşlatır ve işlem verimliliğini etkiler.
(2) Konum döngüsü parametreleri: Konum döngüsü kazancı ve filtre parametrelerinin ayarlanması, sistemin konum doğruluğunu ve kararlılığını artırabilir. Çok yüksek konum döngüsü kazancı salınıma neden olur ve filtre, geri bildirim sinyalindeki yüksek frekanslı gürültüyü filtreleyerek sistemin kararlılığını artırabilir.
Tam kapalı devre servo sistemi
Tam kapalı devre servo sistemi, takım tezgahının gerçek konumunu doğrudan algılayarak hassas konum kontrolü sağlar. Tam kapalı devre servo sistemi ayarlanırken, sistemin kararlılığını ve doğruluğunu sağlamak için parametrelerin daha dikkatli seçilmesi gerekir.
Tam kapalı devre servo sisteminin parametre ayarlaması temel olarak aşağıdaki hususları içerir:
(1) Konum döngüsü kazancı: Yarı kapalı döngü sistemine benzer şekilde, çok yüksek konum döngüsü kazancı salınıma yol açacaktır. Ancak, tam kapalı döngü sistemi konum hatalarını daha doğru bir şekilde algıladığından, sistemin konum doğruluğunu artırmak için konum döngüsü kazancı nispeten yüksek ayarlanabilir.
(2) Hız döngüsü parametreleri: Hız döngüsü kazancı ve integral zaman sabiti ayarları, takım tezgahının dinamik özelliklerine ve işleme gereksinimlerine göre ayarlanmalıdır. Genel olarak, sistemin tepki hızını artırmak için hız döngüsü kazancı, yarı kapalı döngü sistemine göre biraz daha yüksek ayarlanabilir.
(3) Filtre parametreleri: Tam kapalı devre sistem, geri besleme sinyalindeki gürültüye karşı daha hassastır, bu nedenle gürültüyü filtrelemek için uygun filtre parametrelerinin ayarlanması gerekir. Filtrenin türü ve parametre seçimi, belirli uygulama senaryosuna göre ayarlanmalıdır.
III. Yüksek frekanslı bastırma fonksiyonunun benimsenmesi
Yukarıdaki tartışma, düşük frekanslı salınım için parametre optimizasyon yöntemiyle ilgilidir. Bazen, CNC takım tezgahlarının CNC sistemi, mekanik parçadaki belirli salınım nedenlerinden dolayı yüksek frekanslı harmonikler içeren geri besleme sinyalleri üretir ve bu da çıkış torkunun sabit olmamasına ve dolayısıyla titreşim oluşmasına neden olur. Bu yüksek frekanslı salınım durumu için, hız döngüsüne birinci dereceden bir düşük geçişli filtreleme bağlantısı, yani tork filtresi eklenebilir.
Tork filtresi, geri besleme sinyalindeki yüksek frekanslı harmonikleri etkili bir şekilde filtreleyerek çıkış torkunu daha kararlı hale getirir ve böylece titreşimi azaltır. Tork filtresinin parametrelerini seçerken aşağıdaki faktörlerin göz önünde bulundurulması gerekir:
(1) Kesme frekansı: Kesme frekansı, filtrenin yüksek frekanslı sinyallere karşı zayıflama derecesini belirler. Çok düşük kesme frekansı, sistemin tepki hızını etkilerken, çok yüksek kesme frekansı, yüksek frekanslı harmonikleri etkili bir şekilde filtreleyemez.
(2) Filtre türü: Yaygın filtre türleri arasında Butterworth filtresi, Chebyshev filtresi vb. bulunur. Farklı filtre türlerinin farklı frekans tepkisi özellikleri vardır ve belirli uygulama senaryosuna göre seçilmeleri gerekir.
(3) Filtre sırası: Filtre sırası ne kadar yüksekse, yüksek frekanslı sinyaller üzerindeki zayıflama etkisi o kadar iyi olur, ancak aynı zamanda sistemin hesaplama yükü de artar. Filtre sırası seçilirken, sistemin performansı ve hesaplama kaynakları kapsamlı bir şekilde değerlendirilmelidir.
Yukarıdaki tartışma, düşük frekanslı salınım için parametre optimizasyon yöntemiyle ilgilidir. Bazen, CNC takım tezgahlarının CNC sistemi, mekanik parçadaki belirli salınım nedenlerinden dolayı yüksek frekanslı harmonikler içeren geri besleme sinyalleri üretir ve bu da çıkış torkunun sabit olmamasına ve dolayısıyla titreşim oluşmasına neden olur. Bu yüksek frekanslı salınım durumu için, hız döngüsüne birinci dereceden bir düşük geçişli filtreleme bağlantısı, yani tork filtresi eklenebilir.
Tork filtresi, geri besleme sinyalindeki yüksek frekanslı harmonikleri etkili bir şekilde filtreleyerek çıkış torkunu daha kararlı hale getirir ve böylece titreşimi azaltır. Tork filtresinin parametrelerini seçerken aşağıdaki faktörlerin göz önünde bulundurulması gerekir:
(1) Kesme frekansı: Kesme frekansı, filtrenin yüksek frekanslı sinyallere karşı zayıflama derecesini belirler. Çok düşük kesme frekansı, sistemin tepki hızını etkilerken, çok yüksek kesme frekansı, yüksek frekanslı harmonikleri etkili bir şekilde filtreleyemez.
(2) Filtre türü: Yaygın filtre türleri arasında Butterworth filtresi, Chebyshev filtresi vb. bulunur. Farklı filtre türlerinin farklı frekans tepkisi özellikleri vardır ve belirli uygulama senaryosuna göre seçilmeleri gerekir.
(3) Filtre sırası: Filtre sırası ne kadar yüksekse, yüksek frekanslı sinyaller üzerindeki zayıflama etkisi o kadar iyi olur, ancak aynı zamanda sistemin hesaplama yükü de artar. Filtre sırası seçilirken, sistemin performansı ve hesaplama kaynakları kapsamlı bir şekilde değerlendirilmelidir.
Ayrıca CNC takım tezgahlarındaki salınımı daha da ortadan kaldırmak için aşağıdaki önlemler de alınabilir:
Mekanik yapıyı optimize edin
Takım tezgahının kılavuz rayları, vidalı miller, yataklar vb. mekanik parçalarını kontrol ederek, montaj doğruluğunun ve uyum boşluklarının gereklilikleri karşıladığından emin olun. Aşırı aşınmış parçaları zamanında değiştirin veya onarın. Aynı zamanda, mekanik titreşim oluşumunu azaltmak için takım tezgahının karşı ağırlığını ve dengesini makul ölçüde ayarlayın.
Kontrol sisteminin parazit önleme yeteneğini geliştirin
CNC takım tezgahlarının kontrol sistemi, elektromanyetik girişim, güç dalgalanmaları vb. gibi dış etkenlerden kolayca etkilenebilir. Kontrol sisteminin parazit önleme kabiliyetini artırmak için aşağıdaki önlemler alınabilir:
(1) Elektromanyetik girişimin etkisini azaltmak için korumalı kablolar ve topraklama önlemlerini benimseyin.
(2) Güç kaynağı voltajını sabitlemek için güç filtreleri takın.
(3) Sistemin anti-parazit performansını iyileştirmek için kontrol sisteminin yazılım algoritmasını optimize edin.
Düzenli bakım ve onarım
CNC takım tezgahlarının bakım ve onarımını düzenli olarak yapın, takım tezgahının çeşitli parçalarını temizleyin, yağlama ve soğutma sistemlerinin çalışma koşullarını kontrol edin ve aşınmış parçaları ve yağlama yağını zamanında değiştirin. Bu, takım tezgahının istikrarlı performansını sağlayabilir ve salınım oluşumunu azaltabilir.
Mekanik yapıyı optimize edin
Takım tezgahının kılavuz rayları, vidalı miller, yataklar vb. mekanik parçalarını kontrol ederek, montaj doğruluğunun ve uyum boşluklarının gereklilikleri karşıladığından emin olun. Aşırı aşınmış parçaları zamanında değiştirin veya onarın. Aynı zamanda, mekanik titreşim oluşumunu azaltmak için takım tezgahının karşı ağırlığını ve dengesini makul ölçüde ayarlayın.
Kontrol sisteminin parazit önleme yeteneğini geliştirin
CNC takım tezgahlarının kontrol sistemi, elektromanyetik girişim, güç dalgalanmaları vb. gibi dış etkenlerden kolayca etkilenebilir. Kontrol sisteminin parazit önleme kabiliyetini artırmak için aşağıdaki önlemler alınabilir:
(1) Elektromanyetik girişimin etkisini azaltmak için korumalı kablolar ve topraklama önlemlerini benimseyin.
(2) Güç kaynağı voltajını sabitlemek için güç filtreleri takın.
(3) Sistemin anti-parazit performansını iyileştirmek için kontrol sisteminin yazılım algoritmasını optimize edin.
Düzenli bakım ve onarım
CNC takım tezgahlarının bakım ve onarımını düzenli olarak yapın, takım tezgahının çeşitli parçalarını temizleyin, yağlama ve soğutma sistemlerinin çalışma koşullarını kontrol edin ve aşınmış parçaları ve yağlama yağını zamanında değiştirin. Bu, takım tezgahının istikrarlı performansını sağlayabilir ve salınım oluşumunu azaltabilir.
Sonuç olarak, CNC takım tezgahlarındaki salınımların ortadan kaldırılması, mekanik ve elektriksel faktörlerin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Servo sistem parametrelerinin makul bir şekilde ayarlanması, yüksek frekanslı bastırma fonksiyonunun benimsenmesi, mekanik yapının optimize edilmesi, kontrol sisteminin parazit önleme kabiliyetinin iyileştirilmesi ve düzenli bakım ve onarımların yapılmasıyla salınım oluşumu etkili bir şekilde azaltılabilir ve takım tezgahının işleme hassasiyeti ve kararlılığı artırılabilir.