Sanal eksen CNC takım tezgahının görünümü bu yüzyılda en devrimci takım tezgahı tasarımı atılım olarak kabul edilir.Bu yeni takım tezgahının yapısındaki avantajlarına tam oyun sağlarsak, takım tezgahının performansını büyük ölçüde artırmak için yeni bir yol açmak mümkündür.
Analiz yoluyla genel doğrudan sanal eksen takım tezgahı Stewart platformu nun ilkesine dayalı, dönen koordinatların hareketi makul beş koordinat nc takım tezgahları normal (genellikle sadece 20 ~ 30 derece ve makine aleti beş koordinat 90 derece nin üzerine ulaşabilir) çok daha küçük tür ve rotasyon Açısı artış ile önemli ölçüde takım tezgahlarının etkili çalışma boyutunu azaltacaktır bulundu.Bileşik yapı Açı aralığını genişletebilir, ancak yapı karmaşık, bu nedenle, ortak sanal eksen takım tezgahı büyük aralıklı, çok koordinatlı hareket parçaları işlemek için uygun değildir, yüksek sertlik sağlamak zordur.Ancak, başka bir bakış açısıyla, çok eşgüdümlü işleme gerektiren karmaşık parçaların gerçek üretiminde az sayıda ve baskın konumu hala sıradan konvansiyonel parçaların işlenmesidir.Bu nedenle, geleneksel parçaların yüksek hızlı ve verimli işlenmesinde avantajlarını oynamak için sanal eksen takım tezgahının yapısal özelliklerinden nasıl yararlanılabildiğini incelemek daha pratik bir öneme sahip olacaktır.
Sanal eksen takım tezgahı için taklit triaksiyel kontrol yönteminin temel fikri, mevcut üç koordinatlı CNC takım tezgahının kontrol yöntemini taklit ederek sanal eksen takım tezgahının altı serbestlik hareketini kontrol etmektir.Bu şekilde, sadece mevcut olgun üç koordinat otomatik programlama sistemi doğrudan sanal eksen takım tezgahının altı derece serbestlik için kullanılabilir, ama aynı zamanda üç eksen kontrolü taklidi ile mil ünitesi sadece çeviri hareketi taşımak yapabilirsiniz, büyük ölçüde sanal eksen takım tezgahı çalışma alanı genişletilmiş, daha büyük bir rol oynamaktadır.Buna ek olarak, taklit triaksiyel kontrol etkili kontrol sisteminin karmaşıklığını azaltabilir, böylece önemli ölçüde büyük bir yelpazede bu yeni takım tezgahının uygulanmasına elverişli olan takım tezgahı, maliyetini azaltmak için.
2. Sanal eksen takım tezgahı ile konvansiyonel işlemeavantajları
"Altı çubuklu platform yapısı" olarak özetlenebilir sanal şaft takım tezgahı, tipik bir yapı.Onun özel anlamı statik platform (temel veya makine takım çerçevesi gibi) üzerinde altı değişken uzunlukta sürüş çubuğu (sürüş çubuğu için kısa) bir ucunu düzeltmek için, ve sürüş çubuğunun diğer ucunu hareketli platform ile bağlı, yani, mil ünitesi ile.Bu şekilde, altı sürücülü çubuğun uzunluğu, mil ve kesicinin iş parçasına göre gerekli besleme hareketini yapabilecek şekilde ayarlanabilir.Kontrol sistemi sayesinde hassas kontrol için hareket beslemek için, iş parçasının gereksinimlerini karşılamak için işlenebilir.
Sanal eksen takım tezgahı görünümünde geleneksel CNC makine eşsiz avantajları vardır, ve bu avantajları yüksek hız elde etmek için, yüksek hassasiyetli işleme gereklidir, bu yüzden verimli işleme ekipmanları geleneksel parçaları olarak kullanılır, avantajları en üst düzeye çıkarmak için.
Üç temel prensibi - eksen kontrolü
Sanal eksen takım tezgahında sabit yönde kılavuz ray bulunmadığından, sayısal kontrol işlemenin gerektirdiği takım hareket ekseni X, Y ve Z gerçekten yoktur. Bu nedenle, sadece 3b araç hareketi elde etmek için bile (tutum sabit sadece pozisyon değişikliği), bu özgürlük altı derece ile hareketli platformu kontrol etmek gereklidir.
Taklittriaksiyel kontrol yöntemi, sanal eksen takım tezgahının yapı özelliklerine göre geleneksel üç koordinat CNC takım tezgahını simüle etmek için kullanılan bir kontrol yöntemidir.Başlangıç noktası: geleneksel parçaları işlemek için sanal eksen takım tezgahı kullanırken, mil yüklü araç sadece üç boyutlu bir çeviri hareketi yapmak gerekir, tutum sabit bir değerdir.Böylece, hareketli platforma sabitlenmiş mil ünitesi altı hareket özgürlüğü derecesine sahip olsa da, gerçek zamanlı hesaplamada yalnızca üç derece lik çeviri özgürlüğü söz konusudur.Bu yazıda, takım konumu takım aracı koordinat sisteminde takım merkezi veya son yüz merkezinin Xm, Ym ve Zm koordinatları ile temsil edilir ve yer değiştirme üç koordinatlı enterpolasyon algoritması tarafından gerçek zamanlı olarak hesaplanır.Aynı zamanda, kesici topun veya bitiş yüzünün merkezinde menşei olan bir kesici koordinat sistemi kurulur ve koordinat eksenleri Xt, Yt ve Zt takım tezgahı koordinat sisteminin Xm, Ym ve Zm eksenlerine paraleldir.Xm, Ym ve Zm ekseni etrafındaki takım koordinat çerçevesinin dönüş açısı, hareketli platformun tutumunu temsil etmek ve sabit bir değere ayarlamak için kullanılır.Bu şekilde, Xm, Ym ve Zm'nin üç koordinatı boyunca hareket eden platformun hareketi gerçek zamanlı olarak hesaplanır ve kontrol edilir ve Xm, Ym ve Zm eksenleri etrafındaki hareketli platformun dönüşü sabit değerlerle gerçek zamanlı olarak kontrol edilir. Böylece, hareket eden platformun tam serbestlik derecesi kontrol edilebilir ve araç hareketinin üç eşgüdümlü bağlantı kontrolü gerçekleştirilebilir.Bu yöntem hareketli platform tutumunun gerçek zamanlı hesaplanmasını gerektirmediği için, bu şekilde, sadece gerçek hesaplama, haritalama ve bağlantı kontrolü miktarını azaltmakla kalmıyor, aynı zamanda geleneksel üç koordinat numarası S kontrol aracı kontrol kategorisinde sanal eksen takım aleti kontrolünün altı derecelik serbestliğini de bu yeni tip makine aletinin kontrolü için olgun üç koordinat kontrol yöntemi yardımıyla içerebilir.
Sanal eksen takım tezgahının yapısından, takım tezgahındaki doğrudan kontrol edilebilir kontrollü miktarın mil bileşeni Li(I =1,2,... destekleyen altı tahrikli çubuğun uzunluğu olduğu bilinmektedir,..., 6), bu makine aracı mili gerçek hareketi ("gerçek eksen olarak anılacaktır), böylece hareket hareket kontrolü hareketli özgürlük derecesi yapmak için, böylece araç hareket yörüngesi hassas kontrol gerçekleştirmek için, hareketli platform hareket talimatları gerçek eksen uzaya dönüşüm olmalıdır (hayali eksen talimat) gerçek eksen uzaya dönüşüm ve gerçek eksen uzaya yörüngesel uzaya otomatik olarak ulaşmak için.
Sistemin çalışma süreci şöyledir: Birincisi, aracın hareket yörüngesi, parçanın sayısal kontrol programı tarafından verilen girdi bilgilerine göre gerçek zamanlı olarak oluşturulur, yani sanal eksen uzayında Xm, Ym ve Zm koordinatları boyunca aracın beklenen hareket hızı çözülür;Daha sonra, sanal eksenin beklenen hareketi, sanal gerçek eşleme hesaplaması ile altı sürücülü çubuğun hareket yönergesi değerine dönüştürülür.Son olarak, her sürüş çubuğunun uzunluğu ayrılır ve servo kontrollüdür, böylece gerçek uzunluk istenilen uzunlukta tutarlı dır ve gerçekden sanala ters haritalama, komuta uygun takım yörüngesi elde edilebilmek için, makine aracının yapısı aracılığıyla dolaylı olarak gerçekleştirilir ve araç tutumunun verilen sabit değer olacağı garanti edilebilir.
Sanal eksen alanında araç yolu oluşturma
Takım yolu oluşturma görevi, parça sayısal kontrol programı (zaman ve makine takım özellikleri ile ilgisi olmayan sanal eksen uzayında geometrik eğri) tarafından verilen takım yolunu zaman ve takım takım özellikleriyle ilgili ayrık takım yoluna (hızlanma ve yavaşlama özellikleri, vb.) dönüştürmektir.Çözüm süreci aşağıdaki gibidir:
Matematiksel modelin kurulması
Yörünge oluşturmanın doğruluğunu sağlamak için sözde triaksiyel kontrolde parametrik direkt enterpolasyon algoritması kullanılır.Önemli noktalar şunlardır: hesaplanması kolay interpolated eğrisi için bir parametrik matematiksel model oluşturmak için:
X = f1 (u)
Y = f2 (u)
Z = f3 (u) (1)
Formülde, u -- parametre, u[0,1] gerçek zamanlı yörünge hesaplamasında hiçbir işlev hesaplamasının yer almamasını gerektirir ve yalnızca birkaç kez ekleme, çıkarma, çarpma ve bölme işlemleri tamamlanabilir.
Dairesel yay enterpolasyonu için, örneğin, tip (1) belirli formu: (2) M türü - sabit matris, enterpolasyon noktaları ~ dört kadranda bulunduğunda, değerleri şunlardır: r - yay yarıçapı bu şekilde, yörünge, mutlak bir şekilde olabilir, yani birikmiş hata ortadan kaldırabilir kriter modeli için koordinatların kökeni ile her yörünge noktası koordinat hesaplama, , enterpolasyon hesaplama hızını ve hassasiyetini etkin bir şekilde garanti edin.
Hızlanma ve yavaşlama kontrolü
Oluşturulan takım yörüngesinin, takım aletinin hızlanma ve yavaşlama karakteristiklerinin gereksinimlerini karşılamasını sağlamak için, en uygun hızlanma ve yavaşlama eğrisi, takım tezgahının dinamik özelliklerine göre belirlenebilir ve kontrol sisteminde depolanabilir.Sistem işlemi sürecinde, öncelikle, çeşitli program segmentleri önce ve sonra besleme hızı varyasyon eğilimi analiz etmek ve istenilen besleme hızı F belirlemek için taranır.Daha sonra, işlem panelindeki besleme hızı çarpanı K okunur ve F ile değiştirilir. Hedef besleme hızı Fnew, Fnew=K.F;Ayrıca, Fnew geçerli besleme hızı Kat ile karşılaştırılır ve mevcut örnekleme döneminin anlık besleme hızı Fk(mm/dk) takım tezgahının hızlanma ve yavaşlama karakteristik eğrisine göre hesaplanır.
Hız ve hata kontrolü
Enterpolasyon statik bir geometrik hesaplama olmadığından, geçerli enterpolasyon noktası ile önceki enterpolasyon noktası arasındaki mesafenin besleme hızı, ivme ve yavaşlama gereksinimlerini karşılamasını sağlamalı ve enterpolasyon çizgisi segmenti ile iki nokta arasındaki enterpolasyon eğrisi arasındaki hatanın verilen tolerans aralığında olmasını sağlamalıdır.Bu nedenle, enterpolasyon hattı segmentinin uzunluğu Dtk kontrol hedefi olarak anlık besleme hızı ve kısıtlama koşulu olarak izin hata ile kontrol edilmelidir.
Yöntem aşağıdaki gibidir:
İlk olarak, ivme ve yavaşlama hesaplaması ile verilen anlık besleme hızı Fk'ya göre, aşağıdaki formül, geçerli örnekleme döneminde istenen akor uzunluğunu hesaplamak için kullanılır (kısıtlama olmaksızın enterpolasyon çizgisi segmentinin uzunluğu) : Formüldeki Dt1 (3) -- istenilen akor uzunluğu, mm T -- örnekleme dönemi, ms
E - enterpolasyon yörüngesi ve istenilen yörünge arasında izin verilebilen hata
R -- enterpolasyon noktasında istenilen yörüngenin eğrilik yarıçapı
Son olarak, Dtk değeri Dt1 ve Dt2 göreli boyutlarına göre belirlenir.Başka bir deyişle, Dt1 dize uzunluğud2'den daha az olması bekleniyorsa, geçerli enterpolasyon çizgisi kesiminin uzunluğu Dtk= Dt1 olarak ayarlanır; aksi takdirde, Dtk=Dt2.
Enterpolasyon yörünge hesaplama
Enterpolasyon yörüngesi hesaplamasının görevi, her örnekleme döneminde yukarıda elde edilen enterpolasyon çizgisi segmentinin dtk uzunluğuna göre enterpolasyon yörüngesinin önceki noktasının koordinat değerini gerçek zamanlı olarak hesaplamaktır.Hesaplama işlemi aşağıdaki gibidir:
İlk olarak, değişken increment Du ve Dt arasındaki aşağıdaki ilişkiye göre, geçerli enterpolasyon döneminin Du hesaplanır: denklem (5), Du /ds -- eğri yay uzunluğu üzerindeki değişkenin değişim oranı
Yüksek enterpolasyon frekansı nedeniyle, yay uzunluğu bir örnekleme döneminde akor uzunluğuna çok yakındır, bu nedenle gerçek hesaplamada du/ds/ Dt yapılabilir.Yani eğer bir artış alırsanız, Du, ve ilgili Dt bulmak, o zaman ihtiyacınız du / ds alabilirsiniz.
Bu yaklaşık değerin besleme hızı üzerinde hafif bir etkisi olsa da, enterpolasyon yörüngesi doğruluğu üzerinde herhangi bir etkisi yoktur.Örnekleme enterpolasyonunda, yörünge doğruluğu ana çelişkidir, enterpolasyon noktasının koordinat hesaplaması kesinlikle doğru olmalıdır, enterpolasyon noktasının yörünge boyunca hareket hızının doğruluğu ikincil bir konumda yken ve küçük hatalara izin verilebilir.Bu sonuç sadece yörünge doğruluğunu garanti etmekle kalmıyor, aynı zamanda hesaplama hızını da artırır.
Daha sonra, geçerli örnekleme döneminin parametre değişkeninin değerini hesaplayın: Uk =uk-1+Du (6). Son olarak, interpolasyon yörüngesinin önceki noktasının koordinat değerlerini xk, yk ve zk hesaplamak için Birleşik Krallık'ı denklem (1) yerine getirin.Enterpolasyonun bitiş noktasına ulaşılına kadar yukarıdaki işlemin tekrarlanması yla tüm ayrıştırılmış enterpolasyon yörüngesi elde edilebilir.