Aplicação da tecnologia de controle de circuito fechado na máquina de moagem de disco duplo na melhoria da precisão da moagem

A tecnologia de controle de circuito fechado da máquina de moagem de disco duplo se tornou o principal meio de romper o gargalo da precisão tradicional da usinagem por meio de monitoramento em tempo real e ajuste dinâmico. Durante o processo de moagem, fatores como desgaste da roda de moagem, deformação térmica e erros de fixação da peça acumulam desvios em nível de mícrons, enquanto o sistema de malha aberta pode confiar apenas na execução passiva de procedimentos predefinidos e não consegue lidar com perturbações em tempo real . A essência do controle de circuito fechado está na construção de um link de feedback de 'percepção-decisão-execução', por exemplo, através de sensores de deslocamento de alta precisão (como interferômetro a laser ou sonda capacitiva) aquisição em tempo real do tamanho da peça de trabalho e Redação de dados de posição da roda e, comparado com o modelo teórico, o sistema CNC aciona os motores servo para compensar o erro. Um caso de processamento de colarinho de rolamento mostra que o controle de malha fechada pode comprimir o erro de paralelismo da peça de trabalho de ± 5μm para ± 1,5μm, e a taxa de rendimento aumentou mais de 20%.

O layout e a seleção da rede de sensores são a base do controle de circuito fechado. Em uma máquina de moagem de disco duplo, os pontos de monitoramento das chaves incluem a posição axial da roda de moagem, espessura da peça de trabalho, força de moagem e amplitude de vibração. Por exemplo, um sensor de deslocamento indutivo com resolução de nanômetros integrados no final do eixo da roda de moagem captura o esgotamento axial da roda de moagem no nível de mícron em tempo real; Enquanto um sensor de força piezoelétrica instalado na peça de trabalho monitora a mudança dinâmica da força de moagem e evita queimaduras de superfície devido à sobrecarga de corte. Um fabricante alemão de grier de ponta adota a tecnologia de fusão com vários sensores para sincronizar a força de moagem, os dados de temperatura e vibração na unidade de controle e elimina a interferência de ruído por meio de algoritmos de filtragem de Kalman, para que o nível de confiança do sinal de feedback atinja 99%.

O design do feedback em tempo real e do algoritmo de compensação dinâmica determina diretamente a velocidade de resposta e a precisão do sistema de malha fechada. O controle da PID tradicional é difícil de se adaptar aos distúrbios não lineares no processo de moagem (por exemplo, passivação da roda, flutuações de dureza do material) devido aos parâmetros fixos. Por esse motivo, foram introduzidos algoritmos de controle adaptativo. Por exemplo, controladores baseados em lógica difusa podem ajustar automaticamente a taxa de alimentação de acordo com a taxa de mudança da força de moagem e, quando um aumento repentino na força de moagem é detectado, o sistema reduz a taxa de alimentação em 30% dentro de 10ms, evitando Padrões de vibração na superfície da peça de trabalho. Uma solução de ponta é combinar a tecnologia de aprendizado de máquina para treinar um modelo de previsão por meio de dados históricos de usinagem para prever tendências de desgaste da roda de moagem e compensar com antecedência. Um experimento mostrou que essa tecnologia pode estender a vida útil da roda em 40 %, reduzindo o número de curativos em 30 %.

A compensação de erro térmica é outro cenário importante de aplicação para controle de circuito fechado em máquinas de moagem de disco duplo. O calor gerado por moagem de alta velocidade leva à expansão térmica em nível de mícrons de componentes como o leito e o eixo, e o modelo tradicional de compensação de temperatura se baseia apenas em um número limitado de pontos de medição de temperatura com precisão limitada. O novo sistema de geração combina sensores de temperatura de fibra óptica distribuídos em estruturas-chave (por exemplo, rolamentos do eixo, trilhos de guia) com um modelo de simulação de deformação térmica de elementos finitos para prever a quantidade de expansão térmica em tempo real e dirigir motores lineares para compensar para ele na itens direção reversa. Após adotar essa tecnologia, um fabricante de equipamentos semicondutores reduziu a flutuação da espessura da peça de trabalho de ± 3μm para ± 0,8μm por 8 horas de usinagem contínua, alcançando a estabilidade do submicron.

A integração inteligente expande ainda mais os limites do aplicativo do controle de circuito fechado. Por exemplo, a incorporação do sistema de visão de máquina no link de circuito fechado permite a inspeção on-line da superfície da peça de trabalho após a conclusão da moagem e, se forem encontradas áreas locais não fundamentais, o sistema aciona automaticamente o processo de usinagem secundária sem intervenção manual. Além disso, a tecnologia gêmea digital pode visualizar os efeitos de diferentes estratégias de remuneração por meio da interação em tempo real entre modelos virtuais e equipamentos físicos. Em uma linha de produção de peças automotivas, o sistema digital de circuito fechado orientado por dois anos reduziu o tempo de comissionamento em 70%, reduzindo o desvio padrão da consistência da usinagem de 1,2 μm para 0,4 μm.