Εφαρμογή του συστήματος αριθμητικού ελέγχου πολλαπλών αξόνων στην επιφανειακή κατεργασία

Το επίπεδο ενσωμάτωσης και αυτοματοποίησης της μεταποιητικής βιομηχανίας έχει γίνει ένα σημαντικό πρότυπο για τη μέτρηση της επιστημονικής και τεχνολογικής δύναμης μιας χώρας. Η Κίνα είναι μια μεγάλη χώρα παραγωγής, που καλύπτει τη συντριπτική πλειοψηφία των κατηγοριών κατεργασίας στον κόσμο [1], μεταξύ των οποίων η τεχνολογία αριθμητικού ελέγχου και το σύστημα αριθμητικού ελέγχου έχουν διαδραματίσει πολύ σημαντικό ρόλο. Για διάφορους πολύπλοκους τύπους εργασιών μηχανικής κατεργασίας, μόνο οι τεχνολογίες και οι μεθόδους επεξεργασίας CNC με περισσότερη σύνδεση αριθμού άξονα μπορούν να ολοκληρωθούν αποτελεσματικότερα [2]. Ως εκ τούτου, ο σχεδιασμός του συστήματος CNC πολλαπλών αξόνων και της μεθόδου επεξεργασίας CNC πολλαπλών άξονα έχει γίνει το βασικό περιεχόμενο για να κρίνει την ανταγωνιστικότητα της βιομηχανίας κατεργασίας και κατασκευής [3]. Επί του παρόντος, η Κίνα έχει ένα ορισμένο κενό με το προηγμένο επίπεδο του κόσμου στην ανάπτυξη του συστήματος CNC 5-άξονα και 5 αξόνων και μεθόδων επεξεργασίας CNC, το οποίο έχει επίσης γίνει πρόβλημα συμφόρησης που περιορίζει το βάθος ανάπτυξης της βιομηχανίας κατεργασίας της Κίνας. Ως εκ τούτου, το παρόν έγγραφο λαμβάνει το σύστημα CNC 5 αξόνων ως το αντικείμενο της έρευνας, μέσω της ανάλυσης μαθηματικών μοντέλων και της έρευνας διεργασίας ελέγχου, δίνει την ειδική εφαρμογή του στην επιφανειακή κατεργασία.

1. Μαθηματικό μοντέλο θέσης συστήματος CNC πολλαπλών αξόνων

Το κλειδί για την πραγματοποίηση της λειτουργίας ελέγχου και της επίδρασης μηχανικής κατεργασίας του συστήματος CNC πολλαπλών άξονα έγκειται στον ακριβή χαρακτηρισμό και τη λογική δυναμική σύνδεση της θέσης και της στάσης. Σε αυτή την εργασία, η θέση και η στάση του συστήματος CNC πολλαπλών αξόνων διαμορφώνονται με τη μορφή ομοιογενών συντεταγμένων.

Η ολοκλήρωση μιας σειράς ενεργειών ενός συστήματος επεξεργασίας CNC πολλαπλών αξόνων εκδηλώνεται ως η σωρευτική επίδραση της περιστροφής και της μετατόπισης κάθε άρθρωσης και κάθε άξονα σε τρισδιάστατο χώρο. Επομένως, για να περιγράψουμε μαθηματικά το σύστημα CNC πολλαπλών αξόνων, εξαρτάται από τον χαρακτηρισμό της μήτρας περιστροφής και της μήτρας μετάφρασης.

Έλεγχος διαδικασίας μηχανικής επεξεργασίας του συστήματος CNC πολλαπλών άξονα

Αφού το σύστημα αριθμητικού ελέγχου με σύνδεση πολλαπλών αξόνων μπορεί να περιγραφεί με μαθηματικό μοντέλο, πώς να ρυθμίσετε το πρόγραμμα αριθμητικού ελέγχου και να αφήσετε το σύστημα να ολοκληρώσει την εργασία κατεργασίας σύμφωνα με την καθιερωμένη διαδρομή είναι η δυσκολία ολόκληρης της διαδικασίας αριθμητικής ελέγχου. Σε αυτή την εργασία, ένας αλγόριθμος ελέγχου παλμού σε πραγματικό χρόνο, RTPA (αλγόριθμος παλμού σε πραγματικό χρόνο), έχει σχεδιαστεί για τη διαδικασία επεξεργασίας του συστήματος CNC πολλαπλών άξονα.

Η διαδικασία της επεξεργασίας CNC γενικά πραγματοποιείται και ολοκληρώνεται με αλγόριθμο παρεμβολής και ο έλεγχος κάθε άξονα στην κατεργασία CNC πραγματοποιείται σύμφωνα με τον παλμό του βηματικού κινητήρα, ο οποίος πρέπει να σχηματίσει την αντίστοιχη σχέση μεταξύ της διαδικασίας παρεμβολής και του χρόνου παραγωγής παλμών σειρά. Ωστόσο, η απόδοση σε πραγματικό χρόνο της παραδοσιακής διαδικασίας παρεμβολής που βασίζεται στη συχνότητα των παλμών δεν είναι ιδανική. Ως εκ τούτου, το παρόν έγγραφο σχεδιάζει έναν νέο αλγόριθμο παραγωγής παλμών με καλύτερη απόδοση σε πραγματικό χρόνο από την άποψη του αλγορίθμου μετασχηματισμού VF (συχνότητα τάσης). Η παλμική αμαξοστοιχία που παράγεται από αυτόν τον αλγόριθμο μπορεί να συνειδητοποιήσει πιο αποτελεσματικό έλεγχο του συστήματος CNC πολλαπλών αξόνων.
Δοκιμή προσομοίωσης της επιφανειακής μηχανικής κατεργασίας για σύστημα αριθμητικού ελέγχου πολλαπλών αξόνων

Στην προηγούμενη εργασία, πραγματοποιήθηκαν ο σχεδιασμός του μοντέλου θέσης και στάσης και ο αλγόριθμος ελέγχου RTPA αντίστοιχα για το σύστημα CNC σύνδεσης πολλαπλών αξόνων και η αποτελεσματική στρατηγική ελέγχου του συστήματος CNC σύνδεσης πολλαπλών άξονα προσδιορίστηκε μέσω της ανάλυσης των βασικών παραμέτρων των βασικών παραμέτρων . Στη συνέχεια, πραγματοποιούνται πειράματα προσομοίωσης για να επαληθευτεί η απόδοση ελέγχου του αλγόριθμου RTPA που προτείνεται σε αυτή την εργασία. Η δοκιμή προσομοίωσης επιλέγει την επιφάνεια μηχανικής κατεργασίας ως αντικείμενο κατεργασίας του συστήματος CNC πολλαπλών άξονα. Η επιφάνεια έχει κάποια πολυπλοκότητα σε διάφορες μονάδες κατεργασίας και ο αλγόριθμος ελέγχου έχει σχετικά λεπτές απαιτήσεις. Η μηχανική κατεργασία ολόκληρης της επιφάνειας ολοκληρώνεται με τροχιά μηχανικής κατεργασίας συνεχούς καμπύλης.
Σε αυτή την εργασία, μελετάται το σύστημα αριθμητικού ελέγχου με σύνδεση πολλαπλών αξόνων. Πρώτον, με τη μορφή ομοιογενών συντεταγμένων, προέρχονται η θέση και η στάση σε οποιαδήποτε άρθρωση του συστήματος σύνδεσης πολλαπλών αξόνων διαμορφώνονται και προέρχονται οι διαδικασίες παραγωγής της μήτρας μετάφρασης και της μήτρας περιστροφής. Δεύτερον, βασίζεται σε συστατικά συγκριτή, μετρητή και γεννήτριας, κατασκευάζεται ένας αλγόριθμος ανάδρασης RTPA, ο οποίος χρησιμοποιείται για τον πραγματικό έλεγχο στη διαδικασία κατεργασίας του συστήματος CNC πολλαπλών αξόνων. Τέλος, πραγματοποιείται μια δοκιμή επικύρωσης με την κατεργασία προσομοίωσης επιφάνειας ως παράδειγμα. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι η μέθοδος διαδρομής κατεργασίας δεδομένων τμήματος που βασίζεται στη διαδρομή CC σε συνδυασμό με το εργαλείο κοπής σχήματος Z μπορεί να ολοκληρωθεί με επιτυχία. Ταυτόχρονα, ο αλγόριθμος RTPA μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά την μετατόπιση και την ταχύτητα στις κατευθύνσεις των τριών άξονα.