Роль сервомотора у лазерному різальному верстаті

Роль сервомоторів у різальних верстатах: забезпечення стабільності, точності та ефективності в основі
Сервомотори є основними рушійними компонентами сучасного високоточного обладнання для різання. Їхні характеристики безпосередньо визначають якість обробки, ефективність та надійність різального верстата. У цій статті систематично описано чотири ключові ролі сервомоторів у різальних верстатах: забезпечення стабільності та надійності системи, реалізація узгодженого багатовісного руху, забезпечення відмінної динамічної відповіді та керування швидкістю, а також виконання точного позиціонування та керування.
1. Забезпечити стабільність та надійність системи
Під час обробки різальний верстат стикається з такими викликами, як зміни навантаження, вібрації та інерційні удари. Сервомотор, завдяки своїм вбудованим характеристикам замкненого контуру керування та міцній механічній конструкції, забезпечує необхідну стабільність та надійність системи.
Сервопривід безперервно отримує зворотні сигнали від енкодера, розташованого на хвостовику двигуна, і в реальному часі контролює фактичне положення та швидкість ротора двигуна. Коли зовнішнє навантаження раптово змінюється або виникає збурення, система негайно виявляє відхилення від заданого значення та коригує вихідний обертальний момент, щоб усунути це відхилення. Цей механізм негайного коригування забезпечує плавну роботу двигуна в межах номінального навантаження, усуваючи коливання швидкості чи явище втрати синхронізації, чим забезпечується безперервність і стабільність процесу різання, а також зменшується знос інструменту та виникнення дефектів обробки, спричинених нестабільним рухом.
2. Досягнення точного узгодження руху багатовісних систем
У двовимірних або тривимірних застосуваннях різання формування траєкторії різання вимагає узгодженої взаємодії кількох рухових осей (наприклад, вісь X, вісь Y, а також вісь Z та обертову вісь C). Сервомотори є основою для реалізації такого складного узгодженого руху.
Шляхом уніфікованого планування вищестоящого контролера руху (наприклад, системи ЧПК) сервоприводи кожної осі отримують синхронні команди руху. Кожен сервопривід працює строго згідно заздалегідь встановлених електронних передач, електронних кулачків або алгоритмів інтерполяції. Наприклад, під час виконання операції кругового різання сервоприводи осей X та Y мають коригувати свої миттєві швидкості в реальному часі відповідно до алгоритму керування, щоб сформувати точну траєкторію. Висока синхронність сервосистеми забезпечує відповідність сформованої траєкторії теоретичному шляху, усуваючи такі помилки традиційних механічних ланок, як люфт, знос тощо, і дозволяє досягти високоточного різання складних фігур.
3. Забезпечує відмінну динамічну відповідь і регулювання швидкості
Процес різання часто вимагає частого перемикання двигуна між високою та низькою швидкістю, а також ставить жорсткі вимоги до швидкості запуску та зупинки. Низька інерція ротора та висока питома вагова крутного моменту сервоприводів дозволяють їм мати відмінні динамічні характеристики.
Під час різання на високій швидкості сервопривід здатний підтримувати постійну швидкість, забезпечуючи гладкість поверхні різання. У разі проходження кутів траєкторії або необхідності прискорення чи гальмування система швидко реагує на команди й досягає цільової швидкості або виконує дію запуску/зупинки за дуже короткий час. Здатність до швидкого прискорення та гальмування скорочує час простою та підвищує ефективність обробки. У той же час точне регулювання швидкості дозволяє устаткуванню в реальному часі коригувати швидкість подачі залежно від різних матеріалів і товщини різання, оптимізуючи якість різання та захищаючи інструмент.
4. Досягнення точного позиціонування та керування
Точність позиціонування є основним показником для оцінки продуктивності різальної машини. Енкодер високої роздільної здатності сервомотора та архітектура замкненого контуру разом утворюють технічну основу для досягнення точного позиціонування.
Інструкції, отримані системою сервоприводу, є точними позиціями. Під керуванням драйвера двигун регулює частоту та кількість імпульсів, щоб обертати двигун до заданого кута, а потім перетворює це на лінійне переміщення робочого столу через передавальний механізм. Зворотний зв'язок за позицією, наданий енкодером, забезпечує те, що система зможе врешті-решт досягти та зафіксуватися у позиції, вказаній інструкціями, з точністю позиціонування, яка зазвичай досягає ±0,01 міліметра або ще вище. Ця точна здатність позиціонування є основною гарантією досягнення високоточного оброблення отворів і повторюваного різання складних контурів, а також безпосередньо визначає якість обробки продукту.

Отже, сервомотор відіграє незамінну роль у різальному обладнанні. Він забезпечує стабільність і надійність роботи системи завдяки замкненому керуванню; досягає точного синхронізованого руху між багатьма осями шляхом приймання уніфікованих команд; відповідає вимогам високошвидкісної та високоточної обробки завдяки швидкій динамічній відповіді; і, нарешті, забезпечує точне позиціонування за допомогою високоточної системи зворотного зв'язку. Сукупний ефект цих технічних характеристик разом заклав основу для сучасного сучасного високопродуктивного, якісного та високонадійного різального обладнання.