Penggunaan sistem kawalan berangka pelbagai paksi dalam pemesinan permukaan

Tahap integrasi dan automasi industri perkilangan telah menjadi standard penting untuk mengukur kekuatan saintifik dan teknologi negara. China adalah negara pembuatan besar, yang meliputi sebahagian besar kategori pemesinan dunia [1], di antaranya teknologi kawalan berangka dan sistem kawalan berangka telah memainkan peranan yang sangat penting. Untuk pelbagai jenis tugas pemesinan yang kompleks, hanya teknologi pemesinan CNC dan kaedah dengan lebih banyak hubungan nombor paksi boleh diselesaikan dengan lebih cekap [2]. Oleh itu, reka bentuk sistem CNC pelbagai paksi dan kaedah pemesinan CNC multi-paksi telah menjadi kandungan teras untuk menilai daya saing industri pemesinan dan pembuatan [3]. Pada masa ini, China mempunyai jurang tertentu dengan tahap maju dunia dalam pembangunan sistem CNC 5 paksi dan 5 paksi dan kaedah pemesinan CNC, yang juga menjadi masalah kesesakan yang menyekat kedalaman pembangunan industri pemesinan China. Oleh itu, kertas ini mengambil sistem CNC 5 paksi sebagai objek penyelidikan, melalui analisis model matematik dan penyelidikan proses kawalan, memberikan aplikasi khusus dalam pemesinan permukaan.

1. Model Matematik Pose Sistem CNC Multi-Axis

Kunci untuk merealisasikan fungsi kawalan dan kesan pemesinan sistem CNC pelbagai paksi terletak pada pencirian yang tepat dan sambungan dinamik yang munasabah kedudukan dan sikap. Dalam makalah ini, kedudukan dan sikap sistem CNC pelbagai paksi dimodelkan dalam bentuk koordinat homogen.

Penyiapan satu siri tindakan sistem pemesinan CNC pelbagai paksi ditunjukkan sebagai kesan kumulatif putaran dan anjakan setiap sendi dan setiap paksi dalam ruang tiga dimensi. Oleh itu, untuk menggambarkan sistem CNC multi-paksi secara matematik, ia bergantung kepada pencirian matriks putaran dan matriks terjemahan.

Kawalan proses pemesinan sistem CNC pelbagai paksi

Selepas sistem kawalan berangka dengan hubungan pelbagai paksi dapat diterangkan oleh model matematik, bagaimana untuk menetapkan program kawalan berangka dan biarkan sistem menyelesaikan tugas pemesinan mengikut laluan yang ditetapkan adalah kesukaran keseluruhan proses kawalan berangka. Dalam makalah ini, algoritma kawalan nadi masa nyata, RTPA (algoritma denyut masa nyata), direka untuk proses pemesinan sistem CNC pelbagai paksi.

Proses pemesinan CNC secara amnya direalisasikan dan disiapkan oleh algoritma interpolasi, dan kawalan setiap paksi dalam pemesinan CNC direalisasikan mengikut nadi motor stepper, yang perlu membentuk hubungan yang sama antara proses interpolasi dan masa penjanaan nadi siri. Walau bagaimanapun, prestasi masa nyata proses interpolasi tradisional berdasarkan kekerapan nadi tidak sesuai. Oleh itu, makalah ini merancang algoritma generasi nadi baru dengan prestasi masa nyata yang lebih baik dari perspektif algoritma transformasi VF (kekerapan voltan). Kereta api nadi yang dihasilkan oleh algoritma ini dapat merealisasikan kawalan yang lebih berkesan terhadap sistem CNC pelbagai paksi.
Ujian simulasi pemesinan permukaan untuk sistem kawalan berangka pelbagai paksi

Dalam kerja-kerja sebelumnya, pemodelan kedudukan dan sikap dan reka bentuk algoritma kawalan RTPA dilakukan masing-masing untuk sistem CNC hubungan pelbagai paksi, dan strategi kawalan berkesan sistem CNC hubungan pelbagai paksi ditentukan melalui analisis pengaruh parameter utama . Seterusnya, eksperimen simulasi dijalankan untuk mengesahkan prestasi kawalan algoritma RTPA yang dicadangkan dalam kertas ini. Ujian simulasi memilih pemesinan permukaan sebagai objek pemesinan sistem CNC pelbagai paksi. Permukaan mempunyai kerumitan tertentu dalam pelbagai unit pemesinan, dan algoritma kawalan mempunyai keperluan yang agak baik. Pemesinan seluruh permukaan diselesaikan oleh trajektori pemesinan lengkung berterusan.
Dalam makalah ini, sistem kawalan berangka dengan hubungan pelbagai paksi dikaji. Pertama, dalam bentuk koordinat homogen, perubahan kedudukan dan sikap pada mana-mana sendi sistem hubungan pelbagai paksi dimodelkan, dan proses penjanaan matriks terjemahan dan matriks putaran diperolehi. Kedua, berdasarkan komponen komparator, kaunter dan penjana, algoritma RTPA maklum balas dibina, yang digunakan untuk kawalan sebenar dalam proses pemesinan sistem CNC pelbagai paksi. Akhirnya, ujian pengesahan dijalankan dengan pemesinan simulasi permukaan sebagai contoh. Hasil ujian menunjukkan bahawa kaedah laluan pemesinan data seksyen berdasarkan laluan CC yang digabungkan dengan alat pemotongan z-bentuk dapat berjaya diselesaikan. Pada masa yang sama, algoritma RTPA secara berkesan dapat mengawal anjakan dan halaju dalam tiga arah paksi.