आभासी धुरी सीएनसी मशीन उपकरण की उपस्थिति इस सदी में सबसे क्रांतिकारी मशीन उपकरण डिजाइन सफलता के रूप में माना जाता है।यदि हम संरचना में इस नए मशीन उपकरण के फायदों के लिए पूरा खेल देते हैं, तो मशीन टूल के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक नया तरीका खोलना संभव है।
विश्लेषण के माध्यम से पाया गया कि आभासी धुरी मशीन उपकरण के स्टीवर्ट मंच के सिद्धांत के आधार पर सीधे सामान्य के लिए, घूर्णन की गति उचित पांच समन्वय एनसी मशीन उपकरण नियमित से बहुत छोटी है (आमतौर पर केवल 20 ~ 30 डिग्री, और मशीन उपकरण के पांच समन्वय 90 डिग्री से ऊपर तक पहुंच सकते हैं), और रोटेशन कोण की वृद्धि के साथ नाटकीय रूप से मशीन उपकरणों के प्रभावी काम के आकार को कम करेगा।हालांकि यौगिक संरचना कोण सीमा का विस्तार कर सकती है, लेकिन संरचना जटिल है, उच्च कठोरता सुनिश्चित करना मुश्किल है, इसलिए, आम आभासी धुरी मशीन उपकरण बड़ी रेंज, बहु-समन्वय गति भागों को संसाधित करने के लिए उपयुक्त नहीं है।हालांकि, एक अन्य दृष्टिकोण से, बहु-समन्वय प्रसंस्करण की आवश्यकता वाले जटिल भागों के वास्तविक उत्पादन में एक छोटी संख्या है, और प्रमुख स्थिति अभी भी साधारण पारंपरिक भागों की प्रसंस्करण है।इसलिए, पारंपरिक भागों की उच्च गति और कुशल प्रसंस्करण में अपने फायदे निभाने के लिए आभासी धुरी मशीन उपकरण की संरचनात्मक विशेषताओं का उपयोग करने के तरीके का अध्ययन करना अधिक व्यावहारिक महत्व होगा।
आभासी धुरी मशीन उपकरण के लिए नकल त्रिवार्षिक नियंत्रण विधि का मूल विचार मौजूदा तीन-समन्वय सीएनसी मशीन उपकरण के नियंत्रण विधि की नकल करके आभासी धुरी मशीन उपकरण के स्वतंत्रता आंदोलन के छह डिग्री को नियंत्रित करना है।इस तरह, न केवल मौजूदा परिपक्व तीन समन्वय स्वचालित प्रोग्रामिंग सिस्टम का उपयोग सीधे आभासी एक्सिस मशीन टूल की स्वतंत्रता के छह डिग्री के लिए किया जा सकता है, बल्कि तीन अक्ष नियंत्रण की नकल के माध्यम से धुरी इकाई केवल अनुवाद आंदोलन को जारी रख सकती है, आभासी धुरी मशीन टूल वर्क स्पेस का विस्तार कर सकती है, इसे बड़ी भूमिका निभाती है।इसके अलावा, नकल त्रिवार्षिक नियंत्रण प्रभावी रूप से नियंत्रण प्रणाली की जटिलता को कम कर सकता है, ताकि मशीन टूल की लागत को काफी कम किया जा सके, जो एक बड़ी श्रृंखला में इस नए मशीन उपकरण के अनुप्रयोग के लिए अनुकूल है।
2. आभासी धुरी मशीन उपकरण के साथ पारंपरिक मशीनिंग के फायदे
एक आभासी शाफ्ट मशीन उपकरण की एक विशिष्ट संरचना, जिसे तथाकथित "सिक्स-बार प्लेटफ़ॉर्म संरचना" के रूप में अभिव्यक्त किया जा सकता है।इसका विशिष्ट अर्थ स्थिर मंच (जैसे फाउंडेशन या मशीन टूल फ्रेम) पर छह चर लंबाई ड्राइविंग रॉड (ड्राइविंग रॉड के लिए छोटा) के एक छोर को ठीक करना है, और ड्राइविंग रॉड का दूसरा छोर चलती मंच से जुड़ा हुआ है, यानी धुरी इकाई के साथ।इस तरह, छह ड्राइव रॉड की लंबाई को समायोजित किया जा सकता है ताकि धुरी और कटर वर्कपीस के सापेक्ष आवश्यक फ़ीड गति बना सकें।सटीक नियंत्रण के लिए आंदोलन को खिलाने के लिए नियंत्रण प्रणाली के माध्यम से, वर्कपीस की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए संसाधित किया जा सकता है।
आभासी धुरी मशीन उपकरण के मद्देनजर पारंपरिक सीएनसी मशीन अतुलनीय लाभ है, और इन फायदों के लिए उच्च गति प्राप्त करने के लिए कर रहे हैं, उच्च सटीक मशीनिंग आवश्यक है, तो यह कुशल प्रसंस्करण उपकरण के पारंपरिक भागों के रूप में प्रयोग किया जाता है, ताकि अपने लाभ को अधिकतम करने के लिए ।
तीन का मूल सिद्धांत - धुरी नियंत्रण
चूंकि वर्चुअल एक्सिस मशीन टूल में निश्चित दिशा के साथ कोई गाइड रेल नहीं है, इसलिए संख्यात्मक नियंत्रण मशीनिंग द्वारा आवश्यक टूल मोशन एक्सिस एक्स, वाई और जेड वास्तव में मौजूद नहीं है। इसलिए, भले ही केवल 3डी टूल मोशन (रवैया निरंतर केवल स्थिति परिवर्तन) प्राप्त करने के लिए, स्वतंत्रता के छह डिग्री के साथ चलती मंच को नियंत्रित करना आवश्यक है।
अनुकरणीय त्रिवार्षिक नियंत्रण विधि आभासी धुरी मशीन उपकरण की संरचना विशेषताओं के अनुसार पारंपरिक तीन समन्वय सीएनसी मशीन उपकरण का अनुकरण करने के लिए एक नियंत्रण विधि है।इसका प्रारंभिक बिंदु है: पारंपरिक भागों को संसाधित करने के लिए आभासी धुरी मशीन उपकरण का उपयोग करते समय, धुरी में स्थापित उपकरण को केवल त्रि-आयामी अनुवाद आंदोलन बनाने की आवश्यकता होती है, इसका रवैया एक निश्चित मूल्य है।इस प्रकार, हालांकि चलती मंच पर तय धुरी इकाई गति की स्वतंत्रता के छह डिग्री है, अनुवाद स्वतंत्रता के केवल तीन डिग्री वास्तविक समय गणना में शामिल हैं ।इस पेपर में, टूल स्थिति को मशीन टूल समन्वय प्रणाली में टूल सेंटर या एंड फेस सेंटर के एक्सएम, वाईएम और जेडएम समन्वय द्वारा दर्शाया जाता है, और विस्थापन की गणना वास्तविक समय में तीन-समन्वय इंटरपोलेशन एल्गोरिदम द्वारा की जाती है।एक ही समय में, कटर गेंद या अंत चेहरे के केंद्र में मूल के साथ एक कटर समन्वय प्रणाली की स्थापना की है, और इसके समन्वय कुल्हाड़ियों Xt, Yt और Zt Xm, Ym और मशीन उपकरण समन्वय प्रणाली के Zm कुल्हाड़ियों के समानांतर हैं ।एक्सएम, वाईएम और जेडएम एक्सिस के आसपास टूल समंवय फ्रेम के रोटेशन कोण का उपयोग चलती मंच के दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करने और इसे एक निश्चित मूल्य पर सेट करने के लिए किया जाता है।इस तरह, एक्सएम, वाईएम और जेडएम के तीन निर्देशांक के साथ चलती मंच की गति की गणना और वास्तविक समय में नियंत्रित किया जाता है, और एक्सएम, वाईएम और जेडएम की कुल्हाड़ियों के चारों ओर चलती मंच के रोटेशन को निश्चित मूल्यों के साथ वास्तविक समय में नियंत्रित किया जाता है। इस प्रकार, चलती मंच की स्वतंत्रता की पूरी डिग्री को नियंत्रित किया जा सकता है, और उपकरण आंदोलन के तीन-समन्वय लिंकेज नियंत्रण को महसूस किया जा सकता है।क्योंकि इस विधि को चलती मंच दृष्टिकोण की वास्तविक समय गणना की आवश्यकता नहीं है, इस तरह, न केवल प्रभावी ढंग से गणना, मानचित्रण की वास्तविक राशि को कम कर सकते हैं, और लिंकेज नियंत्रण भी पारंपरिक तीन समंवय संख्या एस नियंत्रण मशीन उपकरण नियंत्रण श्रेणी में आभासी धुरी मशीन उपकरण नियंत्रण की स्वतंत्रता के छह डिग्री शामिल कर सकते हैं, परिपक्व तीन समंवय नियंत्रण विधि की सहायता से मशीन उपकरण के इस नए प्रकार के नियंत्रण के लिए ।
आभासी धुरी मशीन उपकरण की संरचना से, यह ज्ञात किया जा सकता है कि मशीन उपकरण में सीधे नियंत्रणीय नियंत्रित मात्रा स्पिंडल घटक ली (आई = 1,2) का समर्थन करने वाली छह-ड्राइव रॉड की लंबाई है,..., 6), यह मशीन टूल स्पिंडल का वास्तविक आंदोलन है (जिसे "वास्तविक धुरी" के रूप में जाना जाता है), इस प्रकार प्लेटफ़ॉर्म मोशन कंट्रोल को स्थानांतरित करने की स्वतंत्रता की डिग्री बनाने के लिए, इस प्रकार टूल मोशन प्रक्षेपवक्र के सटीक नियंत्रण का एहसास होता है, चलती प्लेटफ़ॉर्म मोशन निर्देश (काल्पनिक धुरी अनुदेश) वास्तविक धुरी अंतरिक्ष में रूपांतरण होना चाहिए, और अंतरिक्ष के माध्यम से विपरीत मानचित्रण की वास्तविक धुरी की काल्पनिक धुरी को स्वचालित रूप से प्राप्त करने के लिए।
सिस्टम की संचालन प्रक्रिया इस प्रकार है: पहला, उपकरण आंदोलन प्रक्षेपवक्र वास्तविक समय में उत्पन्न होता है, जो भाग के संख्यात्मक नियंत्रण कार्यक्रम द्वारा दी गई इनपुट जानकारी के अनुसार उत्पन्न होता है, यानी, आभासी धुरी अंतरिक्ष में एक्सएम, वाईएम और जेडएम के निर्देशांक के साथ उपकरण के अपेक्षित आंदोलन वेग का समाधान किया जाता है;फिर, आभासी धुरी की अपेक्षित गति आभासी वास्तविक मानचित्रण गणना द्वारा छह ड्राइव रॉड के गति अनुदेश मूल्य में परिवर्तित हो जाती है।अंत में, प्रत्येक ड्राइविंग रॉड की लंबाई को अलग किया जाता है और सर्वो नियंत्रित किया जाता है, ताकि वास्तविक लंबाई वांछित लंबाई के अनुरूप हो, और वास्तविक से आभासी तक विपरीत मानचित्रण मशीन टूल की संरचना के माध्यम से स्पष्टतः महसूस किया जाता है, ताकि कमांड के अनुरूप उपकरण प्रक्षेपवक्र प्राप्त किया जा सके, और उपकरण दृष्टिकोण को निरंतर मूल्य दिए जाने की गारंटी दी जा सके।
आभासी धुरी अंतरिक्ष में उपकरण पथ पीढ़ी
उपकरण पथ उत्पादन का कार्य भाग संख्यात्मक नियंत्रण कार्यक्रम (आभासी धुरी अंतरिक्ष में ज्यामितीय वक्र जिसका समय और मशीन उपकरण विशेषताओं से संबंधित असतत उपकरण पथ) में समय और मशीन टूल विशेषताओं (जैसे त्वरण और मंदी विशेषताओं आदि) से संबंधित असतत उपकरण पथ में परिवर्तित करना है।समाधान प्रक्रिया इस प्रकार है:
गणितीय मॉडल की स्थापना
प्रक्षेपवक्र पीढ़ी की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, परजीवी प्रत्यक्ष इंटरपोलेशन एल्गोरिदम का उपयोग छद्म-त्रिवार्षिक नियंत्रण में किया जाता है।प्रमुख बिंदु हैं: इंटरपोलेट किए गए वक्र के लिए एक पैरामेट्रिक गणितीय मॉडल स्थापित करना जो गणना करना आसान है:
X = f1 (यू)
Y = f2 (यू)
जेड = f3 (यू) (1)
सूत्र में, यू-पैरामीटर, यू[0,1] की आवश्यकता है कि वास्तविक समय की प्रक्षेपवक्र गणना में कोई फ़ंक्शन गणना शामिल नहीं है, और इसके अलावा, घटाव, गुणा और विभाजन संचालन के कुछ समय ही पूरे किए जा सकते हैं।
परिपत्र चाप इंटरपोलेशन के लिए, उदाहरण के लिए, प्रकार (1) विशिष्ट रूप है: (2) एम के प्रकार - निरंतर मैट्रिक्स, जब इंटरपोलेशन अंक ~ चार चतुर्भुज में स्थित होते हैं, इसके मूल्य हैं: आर - आर्क त्रिज्या इस तरह से, प्रक्षेपवक्र, यह पूर्ण तरीके से हो सकता है, अर्थात् प्रत्येक प्रक्षेपवक्र बिंदु बेंचमार्क मॉडल के लिए निर्देशांक की उत्पत्ति के साथ गणना का समन्वय करता है, जो संचित त्रुटि को समाप्त कर सकता है , इंटरपोलेशन गणना की गति और सटीकता की प्रभावी गारंटी देते हैं।
त्वरण और मंदी नियंत्रण
उत्पन्न उपकरण प्रक्षेपवक्र को मशीन टूल की त्वरण और मंदी विशेषताओं की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, इष्टतम त्वरण और मंदी वक्र को मशीन उपकरण की गतिशील विशेषताओं के अनुसार निर्धारित किया जा सकता है और नियंत्रण प्रणाली में संग्रहीत किया जा सकता है।सिस्टम ऑपरेशन की प्रक्रिया में, सबसे पहले, कई प्रोग्राम सेगमेंट को फ़ीड गति की भिन्नता प्रवृत्ति का विश्लेषण करने और वांछित फ़ीड गति एफ निर्धारित करने के लिए स्कैन किया जाता है।फिर, ऑपरेशन पैनल पर फ़ीड स्पीड गुणक कश्मीर पढ़ा जाता है, और एफ को इसके साथ संशोधित किया जाता है। लक्ष्य फ़ीड गति Fnew, Fnew = K.F;इसके अलावा, Fnew वर्तमान फ़ीड गति गुना के साथ तुलना की है, और वर्तमान नमूना अवधि के तात्कालिक फ़ीड गति Fk (मिमी/मिन) मशीन उपकरण के त्वरण और मंदी विशेषता वक्र के अनुसार गणना की जाती है ।
गति और त्रुटि नियंत्रण
चूंकि इंटरपोलेशन एक स्थिर ज्यामितीय गणना नहीं है, इसलिए इसे वर्तमान इंटरपोलेशन पॉइंट और पिछले इंटरपोलेशन पॉइंट के बीच की दूरी फीड स्पीड, त्वरण और मंदी की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, और यह सुनिश्चित करना चाहिए कि इंटरपोलेशन लाइन सेगमेंट और दो बिंदुओं के बीच इंटरपोलेटेड वक्र के बीच त्रुटि दी गई सहिष्णुता सीमा के भीतर है।इसलिए, इंटरपोलेशन लाइन सेगमेंट की लंबाई डीटीके को नियंत्रण लक्ष्य और बाधा स्थिति के रूप में स्वीकार्य त्रुटि के रूप में तात्कालिक फ़ीड वेग के साथ नियंत्रित किया जाना चाहिए।
विधि इस प्रकार है:
सबसे पहले, त्वरण और मंदी गणना द्वारा दिए गए तात्कालिक फ़ीड गति एफके के अनुसार, निम्नलिखित सूत्र का उपयोग वर्तमान नमूना अवधि (बिना किसी बाधा के इंटरपोलेशन लाइन सेगमेंट की लंबाई) में वांछित राग लंबाई की गणना करने के लिए किया जाता है: डीटी1 इन फॉर्मूला (3)-वांछित राग लंबाई, एमएम टी--नमूना अवधि, एमएस
ई-इंटरपोलेशन प्रक्षेपवक्र और वांछित प्रक्षेपवक्र के बीच स्वीकार्य त्रुटि
आर--इंटरपोलेशन प्वाइंट पर वांछित प्रक्षेपवक्र की वक्रता का त्रिज्या
अंत में, डीटीके का मूल्य डीटी 1 और डीटी 2 के सापेक्ष आकारों के अनुसार निर्धारित किया जाता है।दूसरे शब्दों में, यदि स्ट्रिंग लंबाई Dt1 बाधा स्ट्रिंग लंबाई Dt2 से कम होने की उम्मीद है, तो वर्तमान इंटरपोलेशन लाइन सेगमेंट की लंबाई डीटीके = डीटी1 के लिए सेट है; अन्यथा, डीटीके = डीटी2।
इंटरपोलेशन प्रक्षेपवक्र गणना
इंटरपोलेशन प्रक्षेपवक्र गणना का कार्य प्रत्येक नमूना अवधि में ऊपर प्राप्त इंटरपोलेशन लाइन सेगमेंट की लंबाई डीटीके के अनुसार वास्तविक समय में इंटरपोलेशन प्रक्षेपवक्र के पूर्ववर्ती बिंदु के समन्वय मूल्य की गणना करना है।गणना प्रक्रिया इस प्रकार है:
सबसे पहले, चर वेतन वृद्धि डीयू और डीटी के बीच निम्नलिखित संबंध के अनुसार, वर्तमान इंटरपोलेशन अवधि के डीयू की गणना की जाती है: समीकरण (5), डीयू/डीएस में--वक्र चाप लंबाई पर चर के परिवर्तन की दर
उच्च इंटरपोलेशन आवृत्ति के कारण, चाप की लंबाई एक नमूना अवधि में तार लंबाई के बहुत करीब है, इसलिए वास्तविक गणना में डीयू/डीएस, डीयू/डीटी बनाया जा सकता है ।तो अगर आप की एक वेतन वृद्धि ले, Du, और इसी डीटी मिल जाए, तो आप Du/ds है कि आप की जरूरत प्राप्त कर सकते हैं ।
हालांकि इस सन्निकटन का फ़ीड गति पर थोड़ा प्रभाव पड़ता है, लेकिन इंटरपोलेशन प्रक्षेपवक्र सटीकता पर इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।नमूना इंटरपोलेशन में, प्रक्षेपवक्र सटीकता मुख्य विरोधाभास है, इंटरपोलेशन बिंदु की समन्वय गणना बिल्कुल सटीक होनी चाहिए, जबकि प्रक्षेपवक्र के साथ इंटरपोलेशन पॉइंट की गति गति गति की सटीकता एक द्वितीयक स्थिति में है, और मामूली त्रुटियों की अनुमति दी जा सकती है ।यह परिणाम न केवल प्रक्षेपवक्र सटीकता की गारंटी देता है, बल्कि गणना की गति में भी सुधार करता है।
फिर, वर्तमान नमूना अवधि के पैरामीटर चर के मूल्य की गणना करें: यूके =यूके-1 + डीयू (6)। अंत में, यूके को समीकरण (1) में स्थानापन्न करें ताकि इंटरपोलेशन प्रक्षेपवक्र के पूर्ववर्ती बिंदु के समन्वय मूल्यों xk, yk और zk की गणना की जा सके।इंटरपोलेशन के अंतिम बिंदु तक पहुंचने तक उपरोक्त प्रक्रिया को दोहराकर संपूर्ण डिक्रेटेइज्ड इंटरपोलेशन प्रक्षेपवक्र प्राप्त किया जा सकता है।