高精度・高速加工の技術応用

CNCシステムは、入力部品プログラムを形状軌道、送り速度、その他のコマンド情報に変換して処理し、各サーボ軸に位置指令を継続的に送信します。 高速・高精度を得るためには、CNCは部品加工の形状軌跡に合わせて最適な送り速度を選択し、許容精度内で可能な限り高い送り速度で位置指令を生成する必要があります。 特にコーナーや小さな半径では、CNCは加工速度の変化が精度にどの程度影響するかを判断できる必要があり、工具がそのような点に到達する前に、工具の接線速度が自動的に減速されます。 金型加工の場合、一般的なプログラムセグメントは非常に小さいですが、プログラムが非常に長いため、高精度で高速な加工を実現するには、特別な制御方法を使用する必要があります。 サーボシステムは、高精度の機械部品を高速で処理するために、正確で高速な駆動を必要とします。 このため、サーボシステムは迅速に応答し、外乱を抑制する能力を備えている必要があります。 同時に、サーボシステムは振動を発生させてはならず、工作機械との共振を排除してはなりません。

高精度で高速な加工のためのCNCの要件は、次のように要約できます。

• （1）ブロックを高速で処理できます。
• （2）情報の流れを迅速かつ正確に処理および制御して、加工エラーを最小限に抑えることができます。
• （3）機械的衝撃を最小限に抑え、工作機械をスムーズに動かすことができます。
• （4）大容量の加工プログラムを高速で実行するのに十分な容量が必要です。 または、ネットワークを介して大量のデータを送信する機能があります。
• （5）高分解能、高速動作のサーボモーター、スピンドルモーター、センサー。
• （6）高速で処理されるため、信頼性と安全性が非常に重要です。

高速および高精度の機能には、主に次の側面が含まれます。

• 1.送り速度制御・加速（減速）加工機能（コーナー減速加工を含む）：高速加工の誤差は、主に制御系の加速（減速）の遅れやサーボ系の遅れが原因です。 したがって、制御システムは、これらXNUMXつの側面でエラーを減らすように努める必要があります。 たとえば、フィードフォワード制御は、サーボラグによって引き起こされるエラーを減らすために使用されます。 デジタルサーボ技術を使用して、サーボ制御を改善します。 デジタルサーボ技術を採用することにより、サーボシステムの速度ゲインと位置ゲインを向上させ、サーボラグによる誤差を低減することができます。 加速（減速）速度遅れによる誤差を低減します。 高速加工では、加速（減速）と送り速度が最も重要なパラメータです。 さまざまな加工形状で加速（減速）と送り速度を厳密に制御することによってのみ、高速化が可能になります。 機械加工プロセス 実現されます。 送り速度が大きいと、コーナーなど、システムの移行中に大きなエラーが発生します。 高速加工を実現するためには、送り速度を制御する必要があります。 また、補間前に加速（減速）を使用することで、加速（減速）遅れによる誤差を低減することもできます。
• 2.先読み制御。 送り速度と加減速が異なる加工形状で事前に計算されている場合、CNCシステムはモーション軌道とモーション速度を事前に計算できます。 つまり、上記の制御送り速度と加減速方法に従って、実行するプログラムを前処理し、一部のプログラムセグメントの送り速度と加減速を事前計算してから、モーションを計算します。幾何学的軌道は次のようになります。マルチセグメントバッファに送信されます。 実行中、ツールは次の位置に移動します。 高速CNC加工 一定の速度ではありますが、加工形状の誤差はまだ小さいです。 これが「フォワードコントロール」の原理であり、「フォワードコントロール」や「フォワードコントロール」と呼ばれることもあります。
• 3.リモートバッファの高速分配とDNC動作を利用して、多数のプログラムで構成される部品を加工するために、プログラムを入力端子からCNCシステムに迅速に転送する必要があります。 CNCはプログラムを読み取った後、プログラムのデータを計算し、各軸の分配パルスを生成し、それをサーボシステムに送信してサーボモーターを作動させます。 割り当てられたパルスを生成する時間（プログラムセグメントの加工時間）は、CNCのパフォーマンスにおける重要な要素です。 プログラムセグメントの場合、高速DNC動作により、（リモートバッファを使用して）分配パルスの生成に必要な時間が大幅に短縮されます。 この機能は、ブロックを生成するための分配パルスを短縮し、一連の小さなブロックで構成されるプログラムがブロック間で停止しないようにします。 たとえば、DNC動作を実行する場合、一連の1mmブロック（3軸線形補間）で構成されるプログラムは60m / minの速度で動作でき、割り当てられた実行は中断されません。 リモートバッファ機能を使用することにより、高速データ入力を実現し、高速加工も可能です。
• 4.システムの解像度を向上させます。 たとえば、ナノ補間関数。 高速RISCを搭載したプロセッサを使用しています。 加工用のナノメートル単位の補間により、機械を最高の送り速度で加工性能に適合させることができます。
• 5.ジャークの制御。 カーブが動いているとき、加速度の変化により機械的振動が発生する場合があります。 ジャークの制御は、そのような動きを自動的に検出して速度を下げ、機械的衝撃を減らして表面粗さの値を減らすことです。
• 6. NURBS補間：CADを使用して金型を設計する場合、NURBSは自由曲線を表現するために広く使用されています。 一般的なCNCと比較して、NURBSは伝送速度が高く、プログラムが短くなっています。 同時に、機械加工された部品はCAD設計の形状に近くなります。

高速、高精度の加工機能の場合、選択する際は、加工速度と加工精度のどちらで機能を選択するかによります。 高速システムの加工誤差を小さくするために、システムには誤差補償装置が必要です。 これらの補正には、フルストローク線形補正と非線形曲げ補正、ピッチ補正、バックラッシュ補正、象限超過補正、工具オフセットと熱膨張、静摩擦、動摩擦補正などが含まれます。豊富なネットワーク機能とソフトウェアパッケージを備えた、最高のシステム工作機械に適したものを作ることができます。

• （1）集中管理。 XNUMX台のコンピュータで複数の工作機械を制御できるため、操作の監視、実行、機械加工、NCプログラムの送信と管理に便利です。
• （2）リモートサポートとサービス。 将来的にはCNCは高速状態になるため、信頼性に対する要求は非常に高くなります。 二重検査機能は、CNCシステムの安全な操作を保証するための重要な手段です。

高精度、高速の機械加工技術は、従来の機械加工技術の発展であり、従来の機械加工技術と本質的な違いはありません CNC加工。 高精度のために、 高速加工、工作機械の目標は、高精度の部品を高速で処理することです。 精度に基づいた高速加工を実現するためには、機械システム、CNC数値制御装置、駆動装置のXNUMXつの重要な要素があります。 高速・高精度の加工には、工作機械の剛性が高く、可動部、特に送り部と主軸部が軽量である必要があります。 XNUMXつ目はCNC数値制御システムで、速度と位置のコマンドを発行するユニットです。 まず第一に、指示が正確かつ迅速に送信されることが必要です。 加工後、各座標軸に位置指示を出します。 サーボシステムは、指示に従って正確に動くようにツールを駆動する必要があります。

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