Définition
Le système de contrôle en boucle fermé complet signifie que le système de contrôle CNC (CNC) d'un outil de machine CNC envoie d'abord une commande de position cible au système d'entraînement (comme un lecteur servo). Le moteur d'entraînement entraîne le mécanisme de transmission (vis de plomb, rails de guidage) pour conduire la table de travail. Dans le même temps, le système collecte directement les données de déplacement réelles de la table de travail via un dispositif de détection de précision élevé - et renvoie ces données au CNC en temps réel. Le CNC compare l'écart entre la "position cible" et la "position réelle" et ajuste automatiquement la commande de lecteur jusqu'à ce que l'écart soit réduit à une plage admissible (généralement des micromètres ou même des nanomètres).
Composition
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Catégorie de pièces |
Rôle principal |
Pièces spécifiques communes |
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CNC |
Le "cerveau" de la boucle entièrement fermée: envoie des instructions de position cible, reçoit des données de rétroaction, calcule les écarts de position et les instructions de correction de la position |
FANUC 0I / 31I, SIEMENS 828D / 840D, Mitsubishi M80, etc. |
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Système d'entraînement servo |
"Exécuteur" des instructions: reçoit les instructions de correction de CNC, ajuste le couple et la vitesse de sortie du moteur, et entraîne le déménagement de l'établi pour se déplacer |
Servo Drive (comme la série Fanuc I, Siemens S120 Series) + Motor Servo (Motor synchrone généralement permanent) |
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Dispositif de détection de position (composant de rétroaction de base) |
La détection directe de la position réelle de l'établi est la clé de la boucle fermée complète: le déplacement est converti en un signal électrique et renvoyé au CNC |
- échelle linéaire (le plus couramment utilisé, avec une résolution de jusqu'à 0,1 µm et une capacité d'interférence anti- forte) - Échelle magnétique (adaptée aux environnements huileux et poussiéreux, résolution d'environ 1 μm) - interféromètre laser (pour le calibration de précision élevé -, non - réel - Feedback Time, utilisé pour détecter les erreurs de positionnement de la machine-outil) |
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Mécanisme de transmission mécanique |
Connectez le moteur et l'établi pour transmettre le mouvement: il doit avoir une rigidité élevée et des caractéristiques de dégagement faibles pour réduire l'impact de sa propre erreur sur la boucle fermée |
- Vis à billes (grade de haute précision, comme C3 / C2, avec pré - Écrou de resserrement pour éliminer le dégagement) - Guides linéaires (guides de roulement ou guides hydrostatiques pour réduire les erreurs de frottement) - Couplage (couplage élastique, compensation de l'erreur de coaxialité entre le moteur et la vis) |
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Exécution des composants (Workbench) |
Le composant qui porte finalement la pièce et termine le mouvement: sa précision de mouvement détermine directement la précision de traitement et doit avoir une stabilité élevée |
High - Provision Workbench (principalement en fonte ou granit, avec traitement vieillissant pour éliminer le stress interne) |
Principe de travail
Le périphérique CNC émet une commande de mouvement et le pilote servo conduit le servomoteur pour conduire les parties mobiles de la machine-outil pour se déplacer. Dans le même temps, le dispositif de détection de position mesure la position réelle de la pièce mobile en temps réel et renforce les informations de position sur le dispositif CNC. Le périphérique CNC compare la position réelle réalitée avec la position de commande et calcule l'écart de position. Selon cette déviation, le périphérique CNC ajuste en continu la sortie du pilote Servo, puis ajuste la vitesse et la direction du servomoteur pour faire bouger la partie mobile dans le sens de réduire l'écart jusqu'à ce que l'écart entre la position réelle et la position de commande atteigne la plage de précision admissible.
Caractéristiques
Avantages:Le système de boucle - entièrement fermé mesure directement la position réelle de la partie mobile et peut compenser diverses erreurs en temps réel, telles que l'erreur de transmission mécanique, l'erreur de déformation thermique, etc., il a donc une précision de positionnement élevée et une précision de mouvement, qui peut atteindre un niveau de micron ou même de nanomètre.
Inconvénients:En raison de l'inclusion de nombreux liens tels que les parties de transmission mécanique de la machine-outil, la stabilité du système est relativement mauvaise, le débogage et la maintenance sont difficiles et le coût est également élevé.
Différences entre le système de boucle fermée complète et le système de boucle fermée semi -
Le système de boucle fermée complet et le système de boucle fermée semi - sont deux systèmes de contrôle de position couramment utilisés dans les machines CNC. Leurs principales différences sont les suivantes:
Position de détection et méthode de rétroaction
Système de boucle fermée complète: Le périphérique de détection de position est installé sur la partie mobile finale de la machine-outil, telle que le titulaire ou le support d'outil, mesure directement la position réelle de la pièce mobile et renforce les informations de position sur le périphérique CNC pour former un contrôle de boucle fermé.
Semi - Système de boucle fermée: le périphérique de détection de position est installé sur l'arbre du servomoteur ou l'extrémité de la vis du fil. En mesurant l'angle de rotation du moteur ou l'angle de rotation de la vis du plomb, la position de la partie mobile de la machine-outil est indirectement calculée et ces informations sont réinstallées au dispositif CNC.
Précision
Système de boucle fermée complète: Étant donné que la position réelle de la pièce mobile est directement mesurée, les erreurs générées par tous les liens, y compris la chaîne de transmission mécanique, telle que l'erreur de pas de vis, l'erreur de transmission des engrenages, l'usure du rail de guide, etc., peuvent être détectées et compensées en temps réel. Par conséquent, la précision de positionnement et la précision du mouvement sont très élevées, atteignant généralement ± 0,01 mm ou même plus.
Semi - Système de boucle fermée: ne peut compenser que l'erreur du moteur à la vis du plomb. Il ne peut pas compenser directement l'erreur de transmission mécanique après la vis du plomb, telle que l'erreur de connexion entre la vis du plomb et l'établi, l'erreur de rail de guidage de l'établi, etc., de sorte que la précision est inférieure à celle du système de boucle fermé complet, et la précision de positionnement est généralement autour de ± 0,05 mm.
Stabilité
Système de boucle fermée complète: Puisqu'il comprend l'intégralité de la chaîne de transmission mécanique de la machine-outil, le système a une grande inertie, et il existe de nombreux facteurs non linéaires tels que les changements de frottement et de rigidité dans la liaison de transmission mécanique, ce qui peut facilement provoquer des vibrations et une instabilité du système. Par conséquent, la stabilité du système est relativement médiocre et le débogage est difficile.
Semi - Système de boucle fermée: la boucle de rétroaction n'inclut pas ou n'inclut que une partie du lien de transmission mécanique. Le système a une petite inertie, une réponse dynamique rapide, une stabilité relativement bonne, un débogage relativement facile et peut facilement atteindre des vitesses d'alimentation et des accélérations plus élevées.
Coût
- Fermed - Système de boucle: il nécessite l'utilisation de dispositifs de détection de position de précision élevés -, tels que les dirigeants de réseau longs, les exigences élevées de la structure mécanique de la machine sont également très élevées. Il est nécessaire d'utiliser des rails de guide de précision élevés -, des vis de plomb et d'autres composants pour assurer la précision et la stabilité du système, donc le coût est relativement élevé.
Semi - Fermed - Système de boucle: le dispositif de détection de position est généralement un codeur rotatif de précision ordinaire, qui est installé à la fin du moteur ou de la vis du plomb, et le coût est relativement faible. Dans le même temps, les exigences de précision pour la structure mécanique sont relativement faibles, donc le coût global est inférieur à celui du système de boucle complet - -.
Scénario d'application
- Fermed - Système de boucle: il convient aux occasions avec des exigences de précision de traitement extrêmement élevées, telles que l'aérospatiale, la fabrication de moisissures de précision, la fabrication électronique et d'autres champs, et est utilisé pour traiter les cavités élevées, les circuits circuits intégrés, etc.
Semi - Fermed - Système de boucle: il est largement utilisé dans les machines CNC avec des exigences de précision générales, telles que les tours CNC ordinaires, les machines à mourir, les machines de forage, etc., et peut répondre aux besoins de la plupart des traitements mécaniques, tels que le traitement des pièces automobiles, la fabrication de pièces mécaniques, etc.
