Zastosowanie technologii kontroli pętli zamkniętej w maszynie do szlifowania podwójnego krążka w poprawie dokładności szlifowania

Technologia kontroli zamkniętej pętli maszyny do szlifowania podwójnego dysku stała się podstawowym sposobem na przełamanie wąskiego gardła tradycyjnej dokładności obróbki poprzez monitorowanie w czasie rzeczywistym i regulację dynamiczną. Podczas procesu szlifowania czynniki takie jak zużycie koła szlifowania, deformacja termiczna i błędy zaciskające elementy obrabiane gromadzą odchylenia na poziomie mikronów, podczas gdy system otwartej pętli może polegać jedynie na pasywnym wykonywaniu wstępnych procedur i nie jest w stanie poradzić sobie z perturbacjami w czasie rzeczywistym . Esencja kontroli zamkniętej pętli polega na budowie łącza sprzężenia zwrotnego „Percepcja-wydanie-wydanie”, na przykład poprzez bardzo precyzyjne czujniki przemieszczenia (takie jak interferometr laserowy lub sonda pojemnościowa) pozyskiwanie w czasie rzeczywistym wielkości obrabiania i Dane położenia kół szlifowania i w porównaniu z modelem teoretycznym, system CNC napędza silniki serwosowe do zrekompensowania błędu. Przypadek przetwarzania kołnierza łożyska pokazuje, że kontrola pętli zamkniętej może kompresować błąd równoległości przedmiotu obrabianego od ± 5 μm do ± 1,5 μm, a szybkość wydajności wzrosła o ponad 20%.

Układ i wybór sieci czujników jest podstawą kontroli zamkniętej pętli. W maszynie do szlifowania podwójnego krążka punkty monitorowania kluczowe obejmują osiową pozycję koła szlifierskiego, grubość obrabia, siłę szlifowania i amplitudę wibracji. Na przykład indukcyjny czujnik przemieszczenia z rozdzielczością nanometru zintegrowaną na końcu wrzeciona szlifierskiego odłapuje osiowe runout koła szlifowania na poziomie mikronu w czasie rzeczywistym; Podczas gdy czujnik siły piezoelektrycznej zainstalowany na urządzeniu obrabia monitoruje dynamiczną zmianę siły szlifowania i zapobiega oparzeniom powierzchni z powodu przeciążenia cięcia. Niemiecki producent młynek z wysokiej klasy młynek przyjmuje technologię fuzyjnej wielozwajającej do synchronizacji danych siły szlifowania, temperatury i wibracji z jednostką sterującą i eliminuje zakłócenia szumu poprzez algorytmy filtrowania Kalmana, tak że poziom ufności sygnału sprzężenia zwrotnego osiągnie 99%.

Projektowanie sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym i dynamicznego algorytmu kompensacji bezpośrednio określa szybkość odpowiedzi i dokładność systemu zamkniętej pętli. Tradycyjna kontrola PID jest trudna do dostosowania się do nieliniowych zaburzeń w procesie szlifowania (np. Pasywacja kół, fluktuacje twardości materiału) ze względu na ustalone parametry. Z tego powodu wprowadzono algorytmy kontroli adaptacyjnej. Na przykład kontrolery oparte na logice rozmytej mogą automatycznie dostosować szybkość zasilania zgodnie ze szybkością zmiany siły szlifowania, a gdy wykrywa się nagły wzrost siły szlifowania, system zmniejsza szybkość zasilania o 30% w ciągu 10 ms, unikając Wzory wibracji na powierzchni przedmiotu obrabianego. Bardziej najnowocześniejszym rozwiązaniem jest połączenie technologii uczenia maszynowego w celu wyszkolenia modelu prognozowania poprzez historyczne dane obróbki, aby przewidzieć trendy zużycia kół szlifowania i z góry kompensować. Eksperyment wykazał, że technologia ta może przedłużyć żywotność kół szlifowania o 40 procent, jednocześnie zmniejszając liczbę opatrunków o 30 procent.

Kompensacja błędu termicznego jest kolejnym ważnym scenariuszem aplikacji kontroli zamkniętej pętli w maszynach do szlifowania podwójnego dysku. Ciepło wytwarzane przez szybkie szlifowanie prowadzi do rozszerzenia cieplnego na poziomie mikronów komponentów, takich jak złoże i wrzeciona, a tradycyjny model kompensacji temperatury opiera się tylko na ograniczonej liczbie punktów pomiaru temperatury o ograniczonej dokładności. System nowej generacji łączy rozproszone czujniki temperatury rozłożone na kluczowe struktury (np. Łożyska wrzeciona, szyny prowadzące) z modelem symulacji deformacji termicznej elementu skończonego, aby przewidzieć ilość rozszerzalności termicznej w czasie rzeczywistym i napędu silników liniowych, aby zrekompensować je w odwrotny kierunek. Po przyjęciu tej technologii producent sprzętu półprzewodnikowego zmniejszył fluktuację grubości przedmiotu z ± 3 μm do ± 0,8 μm przez 8 godzin ciągłej obróbki, osiągając stabilność sub-mikronową.

Inteligentna integracja dodatkowo rozszerza granice aplikacji kontroli zamkniętej pętli. Na przykład osadzenie systemu wizji maszynowej w linku zamkniętej pętli umożliwia kontrolę powierzchni obrabiania po zakończeniu szlifowania, a jeśli znaleziono lokalne obszary nieuzasadnione, system automatycznie uruchamia wtórny proces obróbki bez manualnej interwencji. Ponadto cyfrowa technologia bliźniacza może wyświetlić wyświetlanie wpływu różnych strategii kompensacji poprzez interakcję w czasie rzeczywistym między modelem wirtualnym a sprzętem fizycznym. W linii produkcyjnej części samochodowych cyfrowy układ podwójnej pętli z zamkniętą pętlą skrócił czas uruchamiania o 70%, jednocześnie zmniejszając standardowe odchylenie spójności obróbki od 1,2 μm do 0,4 μm.