Dao động servo có học FANUC: vì sao biên độ đủ lớn vẫn chưa chắc làm quỹ đạo giữa các vòng chồng lấn?
Dựa trên đặc tả dao động servo có học một trục năm 2018, dùng mô hình hình sin tự xây dựng để so sánh hệ số tần số nguyên và bán nguyên, phân biệt biên độ đỉnh–đỉnh, khoảng cách quỹ đạo mỗi vòng và hiệu quả bẻ phoi thực tế.
Mục lục
Không thể đánh giá cắt có dao động chỉ bằng độ dịch chuyển qua lại của dao. Nếu ở mỗi vòng quay dao lặp lại cùng dao động tại đúng những góc trục chính như nhau, khoảng cách giữa các quỹ đạo của hai vòng liên tiếp vẫn có thể không đổi. Vì vậy, quan hệ pha giữa tần số dao động và chuyển động quay trục chính cũng rất quan trọng.
Bài viết xét chức năng dao động nào
Dựa trên FANUC «Servo Learning Oscillation (1 axis)» A-42148E-046, bản ngày 17 tháng 12 năm 2018, trang 2, 5, 10–13 (bản sao công khai của đặc tả nhà sản xuất). Phiên bản này áp dụng cho 30i/31i/32i-B STEP2 và 0i-F Plus với phần mềm được chỉ định: phiên bản phần mềm CNC được liệt kê của nhóm trước từ 17.0, nhóm sau là D6G3/D4G3 từ 1.0, kèm yêu cầu servo tương ứng. Không thể chỉ dựa vào mã trên mặt điều khiển để kết luận đã đáp ứng điều kiện. Bài viết xét dao động servo có học một trục tương ứng G8.5 P2, không cung cấp chương trình cho phép chức năng hoặc hiệu chỉnh thử.
Lập mô hình lý tưởng theo pha mỗi vòng
Trong đặc tả, I là hệ số tần số và K là hệ số biên độ. Biểu diễn quan hệ dịch chuyển bằng số vòng trục chính n, với lượng chạy dao mỗi vòng f, thì thành phần dao động có thể viết:
o(n)=(Kf/2)[cos(2πIn)−1]；z(n)=fn+o(n).
Biên độ hình sin một phía so với giá trị trung bình của dao động là Kf/2, còn giá trị đỉnh–đỉnh là Kf. So với vị trí chạy dao thông thường, thành phần dao động nằm từ −Kf đến 0 và có trung bình −Kf/2. Mô hình chỉ mô tả hình học lệnh, giả định tốc độ quay ổn định, lượng chạy dao không đổi và bám lý tưởng; không bao gồm biến dạng đàn hồi khi cắt.
So sánh vị trí cách nhau một vòng tại cùng góc trục chính
Bài viết tự suy ra khoảng cách giữa hai vòng liên tiếp D(n)=z(n+1)−z(n). Khi I là số nguyên, hai giá trị cosin bằng nhau, các thành phần dao động triệt tiêu và D luôn bằng f. Dù dao có lùi ở một số thời điểm, các quỹ đạo cùng pha ở mỗi vòng cũng không vì thế mà chồng lấn.
Khi I là số bán nguyên, hai giá trị cosin trái dấu, D(n)=f−Kf·cos(2πIn), có giá trị nhỏ nhất f(1−K). Lấy bộ giá trị minh họa tự xây dựng f=0.18 mm/rev, K=1.4 và trục chính 900 r/min:
| I | Tần số dao động | Dịch chuyển dao động đỉnh–đỉnh | Khoảng cách D giữa hai vòng tại cùng góc |
|---|---|---|---|
| 1 | 15 Hz | 0.252 mm | Luôn bằng 0.180 mm |
| 1.5 | 22.5 Hz | 0.252 mm | −0.072 đến 0.432 mm |
Khoảng cách âm ở hàng thứ hai cho biết quỹ đạo lệnh chồng lấn tại một số pha, tạo điều kiện hình học để xuất hiện khoảng cắt không tải. Điều đó không bảo đảm bẻ phoi đối với vật liệu, hình dạng mũi dao và trạng thái bám thực tế. Các giá trị trong bảng cũng không phải thông số công nghệ được khuyến nghị.
Tăng tần số cũng làm tăng yêu cầu tốc độ
Lấy đạo hàm mô hình theo thời gian, tốc độ đỉnh theo chiều tiến là v_max=(1+πIK)fS/60, với S tính bằng r/min. Ở hàng thứ hai, lượng chạy dao trung bình chỉ 2.7 mm/s nhưng tốc độ đỉnh khoảng 20.513 mm/s, bằng khoảng 7.597 lần giá trị trung bình. Vì thế, tăng tần số dao động hoặc hệ số cũng làm thay đổi khả năng chuyển động mà bộ truyền động phải đáp ứng.
Khi phân tích, trước hết cần tách ba vấn đề: pha lệnh có tạo chồng lấn hay không, trục có bám được động học yêu cầu hay không, và vật liệu có tạo phoi như mong muốn hay không. Chỉ thấy trục đang rung không thể thay cho việc kiểm chứng thực tế hai vấn đề sau. Xem thêm cơ chế chức năng nâng cao tại chuyên mục OPTION.