“CNC Takım Tezgahlarının Besleme İletim Mekanizması İçin Gereksinimler ve Optimizasyon Önlemleri”
Modern üretimde, CNC takım tezgahları yüksek hassasiyet, yüksek verimlilik ve yüksek otomasyon seviyesi gibi avantajları sayesinde temel işleme ekipmanları haline gelmiştir. CNC takım tezgahlarının besleme iletim sistemi genellikle kritik bir rol oynayan bir servo besleme sistemiyle çalışır. CNC sisteminden iletilen talimat mesajlarına göre, tahrik bileşenlerinin hareketini güçlendirir ve kontrol eder. Sadece besleme hareketinin hızını hassas bir şekilde kontrol etmekle kalmaz, aynı zamanda takımın iş parçasına göre hareket konumunu ve yörüngesini de doğru bir şekilde kontrol etmesi gerekir.
Tipik bir CNC takım tezgahının kapalı devre kontrollü besleme sistemi, konum karşılaştırma, yükseltme bileşenleri, tahrik üniteleri, mekanik besleme iletim mekanizmaları ve algılama geri bildirim elemanları gibi çeşitli parçalardan oluşur. Bunlar arasında mekanik besleme iletim mekanizması, servo motorun dönme hareketini iş tablası ve takım tutucunun doğrusal besleme hareketine dönüştüren, redüksiyon cihazları, vida ve somun çiftleri, kılavuz bileşenleri ve bunların destek parçaları dahil olmak üzere tüm mekanik iletim zinciridir. Servo sistemin önemli bir halkası olan CNC takım tezgahlarının besleme mekanizması, yalnızca yüksek konumlandırma hassasiyetine değil, aynı zamanda iyi dinamik tepki özelliklerine de sahip olmalıdır. Sistemin izleme talimatı sinyallerine tepkisi hızlı ve kararlılığı iyi olmalıdır.
Dikey işleme merkezlerinin besleme sisteminin iletim hassasiyetini, sistem kararlılığını ve dinamik tepki özelliklerini sağlamak için besleme mekanizması için bir dizi sıkı gereklilik ortaya konmuştur:
I. Boşluk olmaması gerekliliği
Şanzıman boşluğu, ters ölü bölge hatasına yol açacak ve işleme hassasiyetini etkileyecektir. Şanzıman boşluğunu mümkün olduğunca ortadan kaldırmak için, boşluk giderme önlemlerine sahip bir bağlantı mili ve şanzıman çiftleri kullanmak gibi yöntemler kullanılabilir. Örneğin, vidalı mil ve somun çiftinde, iki somun arasındaki bağıl konumu ayarlayarak boşluğu ortadan kaldırmak için çift somun ön yükleme yöntemi kullanılabilir. Aynı zamanda, dişli kutuları gibi parçalarda, şanzımanın hassasiyetini sağlamak için boşluğu ortadan kaldırmak amacıyla ayar pulları veya elastik elemanlar gibi yöntemler de kullanılabilir.
Şanzıman boşluğu, ters ölü bölge hatasına yol açacak ve işleme hassasiyetini etkileyecektir. Şanzıman boşluğunu mümkün olduğunca ortadan kaldırmak için, boşluk giderme önlemlerine sahip bir bağlantı mili ve şanzıman çiftleri kullanmak gibi yöntemler kullanılabilir. Örneğin, vidalı mil ve somun çiftinde, iki somun arasındaki bağıl konumu ayarlayarak boşluğu ortadan kaldırmak için çift somun ön yükleme yöntemi kullanılabilir. Aynı zamanda, dişli kutuları gibi parçalarda, şanzımanın hassasiyetini sağlamak için boşluğu ortadan kaldırmak amacıyla ayar pulları veya elastik elemanlar gibi yöntemler de kullanılabilir.
II. Düşük sürtünme gereksinimi
Düşük sürtünmeli bir şanzıman yönteminin benimsenmesi, enerji kaybını azaltabilir, şanzıman verimliliğini artırabilir ve ayrıca sistemin tepki hızını ve hassasiyetini iyileştirmeye yardımcı olabilir. Yaygın düşük sürtünmeli şanzıman yöntemleri arasında hidrostatik kılavuzlar, yuvarlanan kılavuzlar ve bilyalı vidalar bulunur.
Düşük sürtünmeli bir şanzıman yönteminin benimsenmesi, enerji kaybını azaltabilir, şanzıman verimliliğini artırabilir ve ayrıca sistemin tepki hızını ve hassasiyetini iyileştirmeye yardımcı olabilir. Yaygın düşük sürtünmeli şanzıman yöntemleri arasında hidrostatik kılavuzlar, yuvarlanan kılavuzlar ve bilyalı vidalar bulunur.
Hidrostatik kılavuzlar, kılavuz yüzeyleri arasında bir basınçlı yağ filmi tabakası oluşturarak son derece düşük sürtünmeyle temassız kayma sağlar. Yuvarlanan kılavuzlar, kayma yerine kılavuz raylarındaki yuvarlanan elemanların yuvarlanmasını kullanarak sürtünmeyi büyük ölçüde azaltır. Bilyalı vidalar, dönme hareketini doğrusal harekete dönüştüren önemli bileşenlerdir. Bilyalar, düşük sürtünme katsayısı ve yüksek iletim verimliliğiyle kılavuz vida ve somun arasında yuvarlanır. Bu düşük sürtünmeli iletim bileşenleri, hareket sırasında besleme mekanizmasının direncini etkili bir şekilde azaltabilir ve sistemin performansını artırabilir.
III. Düşük atalet gereksinimi
Takım tezgahının çözünürlüğünü iyileştirmek ve iş tablasının talimatları izleme amacına ulaşmak için mümkün olduğunca hızlanmasını sağlamak amacıyla, sistem tarafından tahrik miline aktarılan atalet momenti mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Bu gereklilik, optimum aktarım oranı seçilerek sağlanabilir. Aktarma oranının makul bir şekilde seçilmesi, iş tablası hareket hızı ve ivme gereksinimlerini karşılarken sistemin atalet momentini azaltabilir. Örneğin, bir redüksiyon cihazı tasarlanırken, gerçek ihtiyaçlara göre, servo motorun çıkış hızını iş tablasının hareket hızıyla eşleştirmek ve aynı zamanda atalet momentini azaltmak için uygun bir dişli oranı veya kayış kasnak oranı seçilebilir.
Takım tezgahının çözünürlüğünü iyileştirmek ve iş tablasının talimatları izleme amacına ulaşmak için mümkün olduğunca hızlanmasını sağlamak amacıyla, sistem tarafından tahrik miline aktarılan atalet momenti mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Bu gereklilik, optimum aktarım oranı seçilerek sağlanabilir. Aktarma oranının makul bir şekilde seçilmesi, iş tablası hareket hızı ve ivme gereksinimlerini karşılarken sistemin atalet momentini azaltabilir. Örneğin, bir redüksiyon cihazı tasarlanırken, gerçek ihtiyaçlara göre, servo motorun çıkış hızını iş tablasının hareket hızıyla eşleştirmek ve aynı zamanda atalet momentini azaltmak için uygun bir dişli oranı veya kayış kasnak oranı seçilebilir.
Ayrıca, hafif bir tasarım konsepti de benimsenebilir ve şanzıman bileşenlerini üretmek için daha hafif malzemeler seçilebilir. Örneğin, vida ve somun çiftleri ile kılavuz bileşenlerini üretmek için alüminyum alaşımı gibi hafif malzemeler kullanmak, sistemin genel ataletini azaltabilir.
IV. Yüksek sertlik gereksinimi
Yüksek sertlikteki bir şanzıman sistemi, işleme süreci boyunca dış etkenlere karşı direnç sağlayabilir ve istikrarlı işleme hassasiyetini koruyabilir. Şanzıman sisteminin sertliğini artırmak için aşağıdaki önlemler alınabilir:
Şanzıman zincirini kısaltın: Şanzıman bağlantılarının kısaltılması, sistemin elastik deformasyonunu azaltabilir ve sertliğini artırabilir. Örneğin, doğrudan motor tarafından tahrik edilen vidalı mil yöntemi, ara şanzıman bağlantılarından tasarruf sağlar, şanzıman hatalarını ve elastik deformasyonu azaltır ve sistemin sertliğini artırır.
Ön yükleme ile şanzıman sisteminin sertliğini artırın: Yuvarlanan kılavuzlar ve bilyalı vida çiftleri için, sistemin sertliğini artırmak amacıyla yuvarlanan elemanlar ile kılavuz raylar veya kılavuz vidalar arasında belirli bir ön yük oluşturmak için ön yükleme yöntemi kullanılabilir. Kılavuz vida desteği her iki uçtan sabitlenecek şekilde tasarlanmıştır ve önceden gerilmiş bir yapıya sahip olabilir. Kılavuz vidaya belirli bir ön gerilim uygulanarak, çalışma sırasında eksenel kuvvet dengelenebilir ve kılavuz vidanın sertliği artırılabilir.
Yüksek sertlikteki bir şanzıman sistemi, işleme süreci boyunca dış etkenlere karşı direnç sağlayabilir ve istikrarlı işleme hassasiyetini koruyabilir. Şanzıman sisteminin sertliğini artırmak için aşağıdaki önlemler alınabilir:
Şanzıman zincirini kısaltın: Şanzıman bağlantılarının kısaltılması, sistemin elastik deformasyonunu azaltabilir ve sertliğini artırabilir. Örneğin, doğrudan motor tarafından tahrik edilen vidalı mil yöntemi, ara şanzıman bağlantılarından tasarruf sağlar, şanzıman hatalarını ve elastik deformasyonu azaltır ve sistemin sertliğini artırır.
Ön yükleme ile şanzıman sisteminin sertliğini artırın: Yuvarlanan kılavuzlar ve bilyalı vida çiftleri için, sistemin sertliğini artırmak amacıyla yuvarlanan elemanlar ile kılavuz raylar veya kılavuz vidalar arasında belirli bir ön yük oluşturmak için ön yükleme yöntemi kullanılabilir. Kılavuz vida desteği her iki uçtan sabitlenecek şekilde tasarlanmıştır ve önceden gerilmiş bir yapıya sahip olabilir. Kılavuz vidaya belirli bir ön gerilim uygulanarak, çalışma sırasında eksenel kuvvet dengelenebilir ve kılavuz vidanın sertliği artırılabilir.
V. Yüksek rezonans frekansı gereksinimi
Yüksek rezonans frekansı, sistemin dış müdahalelere maruz kaldığında hızla kararlı duruma dönebileceği ve iyi titreşim direncine sahip olacağı anlamına gelir. Sistemin rezonans frekansını iyileştirmek için aşağıdaki hususlara dikkat edilebilir:
Şanzıman bileşenlerinin yapısal tasarımını optimize edin: Kılavuz vidalar ve kılavuz raylar gibi şanzıman bileşenlerinin şeklini ve boyutunu, doğal frekanslarını iyileştirecek şekilde makul bir şekilde tasarlayın. Örneğin, içi boş bir kılavuz vida kullanmak ağırlığı azaltabilir ve doğal frekansı iyileştirebilir.
Uygun malzemeleri seçin: Şanzıman bileşenlerinin sertliğini ve doğal frekansını artırabilen titanyum alaşımı vb. gibi yüksek elastikiyet modülüne ve düşük yoğunluğa sahip malzemeleri seçin.
Sönümlemeyi artırın: Sistemde uygun bir sönümleme artışı, titreşim enerjisini tüketebilir, rezonans tepe noktasını azaltabilir ve sistemin kararlılığını artırabilir. Sistemin sönümlemesi, sönümleme malzemeleri kullanılarak ve sönümleyiciler takılarak artırılabilir.
Yüksek rezonans frekansı, sistemin dış müdahalelere maruz kaldığında hızla kararlı duruma dönebileceği ve iyi titreşim direncine sahip olacağı anlamına gelir. Sistemin rezonans frekansını iyileştirmek için aşağıdaki hususlara dikkat edilebilir:
Şanzıman bileşenlerinin yapısal tasarımını optimize edin: Kılavuz vidalar ve kılavuz raylar gibi şanzıman bileşenlerinin şeklini ve boyutunu, doğal frekanslarını iyileştirecek şekilde makul bir şekilde tasarlayın. Örneğin, içi boş bir kılavuz vida kullanmak ağırlığı azaltabilir ve doğal frekansı iyileştirebilir.
Uygun malzemeleri seçin: Şanzıman bileşenlerinin sertliğini ve doğal frekansını artırabilen titanyum alaşımı vb. gibi yüksek elastikiyet modülüne ve düşük yoğunluğa sahip malzemeleri seçin.
Sönümlemeyi artırın: Sistemde uygun bir sönümleme artışı, titreşim enerjisini tüketebilir, rezonans tepe noktasını azaltabilir ve sistemin kararlılığını artırabilir. Sistemin sönümlemesi, sönümleme malzemeleri kullanılarak ve sönümleyiciler takılarak artırılabilir.
VI. Uygun sönümleme oranı gereksinimi
Uygun bir sönümleme oranı, titreşimde aşırı bir zayıflamaya yol açmadan, sistemin darbeden sonra hızla dengeye gelmesini sağlayabilir. Uygun bir sönümleme oranı elde etmek için, sönümleme oranının kontrolü, amortisör parametreleri ve şanzıman bileşenlerinin sürtünme katsayısı gibi sistem parametreleri ayarlanarak sağlanabilir.
Uygun bir sönümleme oranı, titreşimde aşırı bir zayıflamaya yol açmadan, sistemin darbeden sonra hızla dengeye gelmesini sağlayabilir. Uygun bir sönümleme oranı elde etmek için, sönümleme oranının kontrolü, amortisör parametreleri ve şanzıman bileşenlerinin sürtünme katsayısı gibi sistem parametreleri ayarlanarak sağlanabilir.
Özetle, CNC takım tezgahlarının besleme aktarım mekanizmalarına yönelik katı gerekliliklerini karşılamak için bir dizi optimizasyon önlemi alınması gerekmektedir. Bu önlemler, takım tezgahlarının işleme doğruluğunu ve verimliliğini artırmanın yanı sıra, takım tezgahlarının kararlılığını ve güvenilirliğini de artırarak modern üretimin gelişimine güçlü bir destek sağlar.
Pratik uygulamalarda, özel işleme ihtiyaçları ve takım tezgahı özelliklerine göre çeşitli faktörlerin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi ve en uygun besleme aktarım mekanizması ile optimizasyon önlemlerinin seçilmesi de gereklidir. Aynı zamanda, bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesiyle birlikte sürekli olarak yeni malzemeler, teknolojiler ve tasarım konseptleri ortaya çıkmakta ve bu da CNC takım tezgahlarının besleme aktarım mekanizmalarının performansını daha da iyileştirmek için geniş bir alan sağlamaktadır. Gelecekte, CNC takım tezgahlarının besleme aktarım mekanizmaları daha yüksek hassasiyet, daha yüksek hız ve daha yüksek güvenilirlik yönünde gelişmeye devam edecektir.