การประยุกต์ใช้ระบบควบคุมตัวเลขหลายแกนในการตัดเฉือนพื้นผิว

ระดับของการรวมและระบบอัตโนมัติของอุตสาหกรรมการผลิตได้กลายเป็นมาตรฐานที่สำคัญในการวัดความแข็งแกร่งทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศ ประเทศจีนเป็นประเทศผู้ผลิตขนาดใหญ่ครอบคลุมหมวดหมู่เครื่องจักรกลส่วนใหญ่ของโลก [1] ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการควบคุมเชิงตัวเลขและระบบควบคุมตัวเลขมีบทบาทสำคัญมาก สำหรับงานการตัดเฉือนที่ซับซ้อนประเภทต่างๆเฉพาะเทคโนโลยีการตัดเฉือนของ CNC และวิธีการที่มีการเชื่อมโยงหมายเลขแกนมากขึ้นเท่านั้นที่สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น [2] ดังนั้นการออกแบบระบบ CNC หลายแกนและวิธีการตัดเฉือนซีเอ็นซีหลายแกนได้กลายเป็นเนื้อหาหลักในการตัดสินความสามารถในการแข่งขันของอุตสาหกรรมการตัดเฉือนและการผลิต [3] ในปัจจุบันประเทศจีนมีช่องว่างบางอย่างที่มีระดับขั้นสูงของโลกในการพัฒนาระบบซีเอ็นซี 5 แกนและ 5 แกนและวิธีการตัดเฉือนซีเอ็นซีซึ่งได้กลายเป็นปัญหาคอขวดที่ จำกัด การพัฒนาอุตสาหกรรมเครื่องจักรกลของจีน ดังนั้นบทความนี้ใช้ระบบซีเอ็นซี 5 แกนเป็นวัตถุการวิจัยผ่านการวิเคราะห์แบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการวิจัยกระบวนการควบคุมให้การประยุกต์ใช้เฉพาะในการตัดเฉือนพื้นผิว

1. แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของท่าทางของระบบซีเอ็นซีหลายแกน

กุญแจสำคัญในการตระหนักถึงฟังก์ชั่นการควบคุมและเอฟเฟกต์การตัดเฉือนของระบบ CNC หลายแกนอยู่ในลักษณะที่แม่นยำและการเชื่อมต่อที่เหมาะสมของตำแหน่งและทัศนคติที่สมเหตุสมผล ในบทความนี้ตำแหน่งและทัศนคติของระบบซีเอ็นซีหลายแกนนั้นถูกจำลองในรูปแบบของพิกัดที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ความสมบูรณ์ของชุดของการกระทำของระบบการตัดเฉือนซีเอ็นซีหลายแกนนั้นแสดงให้เห็นถึงผลสะสมของการหมุนและการกระจัดของแต่ละข้อต่อและแต่ละแกนในพื้นที่สามมิติ ดังนั้นเพื่ออธิบายระบบ Multi-Axis CNC ทางคณิตศาสตร์มันขึ้นอยู่กับการจำแนกลักษณะของเมทริกซ์การหมุนและเมทริกซ์การแปล

การควบคุมกระบวนการตัดเฉือนของระบบ CNC หลายแกน

หลังจากระบบควบคุมเชิงตัวเลขที่มีการเชื่อมโยงหลายแกนสามารถอธิบายได้โดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์วิธีการตั้งค่าโปรแกรมควบคุมตัวเลขและให้ระบบทำงานสำเร็จรูปตามเส้นทางที่กำหนดไว้เป็นความยากของกระบวนการควบคุมตัวเลขทั้งหมด ในบทความนี้อัลกอริทึมการควบคุมชีพจรแบบเรียลไทม์, RTPA (อัลกอริทึมพัลส์แบบเรียลไทม์) ได้รับการออกแบบมาสำหรับกระบวนการตัดเฉือนของระบบ CNC หลายแกน

กระบวนการของการตัดเฉือน CNC นั้นได้รับการรับรู้และเสร็จสมบูรณ์โดยอัลกอริทึมการแก้ไขและการควบคุมของแต่ละแกนในการตัดเฉือนซีเอ็นซีนั้นได้รับการรับรู้ตามพัลส์ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ซึ่งจำเป็นต้องสร้างความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันระหว่างกระบวนการแก้ไขและเวลาสร้างพัลส์ ชุด. อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ของกระบวนการแก้ไขแบบดั้งเดิมที่ใช้ความถี่พัลส์นั้นไม่เหมาะ ดังนั้นบทความนี้จึงออกแบบอัลกอริทึมการสร้างชีพจรใหม่ด้วยประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ที่ดีขึ้นจากมุมมองของอัลกอริทึมการแปลง VF (ความถี่แรงดันไฟฟ้า) รถไฟชีพจรที่สร้างขึ้นโดยอัลกอริทึมนี้สามารถตระหนักถึงการควบคุมระบบ CNC หลายแกนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
การทดสอบการจำลองการตัดเฉือนพื้นผิวสำหรับระบบควบคุมตัวเลขหลายแกน

ในงานก่อนหน้านี้การสร้างแบบจำลองตำแหน่งและทัศนคติและการออกแบบอัลกอริทึมการควบคุม RTPA ได้ดำเนินการตามลำดับสำหรับระบบ CNC เชื่อมโยงหลายแกนและกลยุทธ์การควบคุมที่มีประสิทธิภาพของระบบ CNC เชื่อมโยงหลายแกนถูกกำหนดผ่านการวิเคราะห์อิทธิพลของพารามิเตอร์สำคัญ . ถัดไปการทดลองจำลองจะดำเนินการเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพการควบคุมของอัลกอริทึม RTPA ที่เสนอในบทความนี้ การทดสอบการจำลองเลือกการตัดเฉือนพื้นผิวเป็นวัตถุการตัดเฉือนของระบบ CNC หลายแกน พื้นผิวมีความซับซ้อนบางอย่างในหน่วยการตัดเฉือนต่างๆและอัลกอริทึมการควบคุมมีข้อกำหนดค่อนข้างดี การตัดเฉือนของพื้นผิวทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์โดยวิถีการตัดเฉือนแบบโค้งอย่างต่อเนื่อง
ในบทความนี้มีการศึกษาระบบควบคุมตัวเลขที่มีการเชื่อมโยงหลายแกน ประการแรกในรูปแบบของพิกัดที่เป็นเนื้อเดียวกันตำแหน่งและทัศนคติการเปลี่ยนแปลงที่ข้อต่อใด ๆ ของระบบเชื่อมโยงหลายแกนจะถูกสร้างแบบจำลองและกระบวนการสร้างของเมทริกซ์การแปลและเมทริกซ์การหมุนจะได้รับมา ประการที่สองขึ้นอยู่กับส่วนประกอบเปรียบเทียบตัวนับและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัลกอริทึมการตอบกลับ RTPA ถูกสร้างขึ้นซึ่งใช้สำหรับการควบคุมจริงในกระบวนการตัดเฉือนของระบบ CNC หลายแกน ในที่สุดการทดสอบการตรวจสอบความถูกต้องจะดำเนินการด้วยการตัดเฉือนพื้นผิวเป็นตัวอย่าง ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าวิธีการเส้นทางการตัดเฉือนส่วนข้อมูลตามเส้นทาง CC รวมกับเครื่องมือตัดรูปตัว Z สามารถทำได้สำเร็จ ในเวลาเดียวกันอัลกอริทึม RTPA สามารถควบคุมการกระจัดและความเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพในทิศทางสามแกน