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NUM 推出用于 CNC 机床的主动振动控制系统
http://cn.newmaker.com 8/22/2019 5:07:00 AM  佳工机电网
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通过消除刀头振动,最大限度地提高材料磨削率 (MRR),及促进预测性维护,有助于优化加工流程

利用伺服驱动器的数字信号处理能力,革命性的快速采样加速度计设计

2019 年 9 月 12 日—— NUM 推出了一款革新的、基于加速度计的 CNC 机床主动振动控制系统。该系统旨在通过消除刀头振动来改善加工流程,最大限度地提高材料磨削率 (MRR) 来进一步提高生产率,并且还可以为预测性的维护目的提供有价值的实时反馈。

该振动控制系统可作为选项功能搭载在任何一台 MDLUX 高性能数字伺服驱动器(作为 Flexium + CNC 平台的一部分)上。

NUM 的主动振动控制系统是一种极具成本效益的解决方案,可提供前所未有的动态阻尼能力。市场上大多数有竞争力的加速度计只能进行低频采样,并且振动信号在连接到 CNC 或 PLC 系统前(通常通过现场总线),需要额外的信号处理元件。而且,加速度数据只能每 20 毫秒检索一次,这不足以满足机床的减振目的。NUM 新系统中的加速度计每 100 微秒采样一次,这意味着它可以用于带宽接近数百赫兹的闭环控制。

小巧的法兰式加速度计传感器结构紧凑,可轻松安装到机床刀头上,灵敏度为 0.02 g (1.96 m/sec/sec),测量范围为 ±2 g (±19.6 m/sec/sec)。传感器直接连接到数字伺服驱动器,无需任何额外的信号处理元件。

主动振动控制系统采用 NUM 的 MDLUX 高性能数字伺服驱动器上的嵌入式宏 (DEM-X) 选项功能。此选项允许在驱动器中嵌入实时宏,以便操纵其调节算法。因此,加速度传感器的输出信号可直接影响速度伺服控制回路。所有 MDLUX 伺服驱动模块均采用先进的 DSP 控制技术,最大限度地提高 CNC 内核-驱动伺服总线速度,并且还具备高回路带宽和特殊加速算法,确保速度和定位精度。


振动抑制关闭。曲线 2 显示 X 轴速度,曲线 1 显示机床静止时,测量点固有振动频率(约 3Hz)。


振动抑制打开。曲线 2 显示 X 轴速度,曲线 1 显示机床移动时的振动频率,此时加速度仅与编程速率相关(固有振动频率已被完全补偿)。

NUM 新型主动振动控制系统最有趣的应用之一是可以根据机床不同的机械结构来分析刀具中心点 (TCP) 的振动。在此之前,即使机床配备了高分辨率编码器(集成在伺服电机中),也无法抑制 TCP 的振动。原因很简单,因为没有对机床刀头进行测量。虽然通过对机床进行复杂的系统建模和状态空间控制,可以对振动进行改善,但复杂性非常高,且补偿稳态性很弱。例如,在某些细微的参数(例如惯性)变化的情况下,补偿效果将完全丧失。

但是,现在通过使用 NUM 的新型主动振动控制系统来测量和动态改变 X、Y 和 Z 主轴方向的 TCP 加速度,可以非常精确地抑制振动。采用该方法可以有效地消除刀头振动,显著降低刀具磨损,最大限度地提高加工过程中的材料磨削率 (MRR)。

所有加速度数据都在驱动器的数字域内处理,这意味着它可以周期性传输到 Flexium + NCK 中,并存储在 NCK 的缓冲区。这些数据可以上传到 Windows 操作系统以进行进一步评估,或与 NUM 的过程监控软件一起使用。它尤其适用于预防性维护应用,可以在早期识别潜在的机床问题,避免其发展为昂贵的维修任务。通常包括检测由轴承问题引起的主轴振动,检测诸如摩擦或齿隙的增加等性能开始恶化的早期阶段,以及检测刀具过度磨损或破损。

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