“Penjelasan Detail Komposisi dan Persyaratan Sistem Servo untuk Pusat Permesinan”
I. Komposisi sistem servo untuk pusat permesinan
Dalam pusat permesinan modern, sistem servo memainkan peran krusial. Sistem ini terdiri dari sirkuit servo, perangkat penggerak servo, mekanisme transmisi mekanis, dan komponen aktuator.
Fungsi utama sistem servo adalah menerima sinyal perintah kecepatan umpan dan perpindahan yang dikeluarkan oleh sistem kontrol numerik. Pertama, rangkaian penggerak servo akan melakukan konversi dan penguatan daya tertentu pada sinyal perintah ini. Kemudian, melalui perangkat penggerak servo seperti motor stepper, motor servo DC, motor servo AC, dll., dan mekanisme transmisi mekanis, komponen penggerak seperti meja kerja dan kepala spindel mesin perkakas digerakkan untuk mencapai umpan kerja dan gerakan cepat. Dapat dikatakan bahwa dalam mesin kontrol numerik, perangkat CNC seperti "otak" yang mengeluarkan perintah, sementara sistem servo adalah mekanisme eksekutif, seperti "anggota badan" dari mesin kontrol numerik, dan dapat secara akurat mengeksekusi perintah gerak dari perangkat CNC.
Dibandingkan dengan sistem penggerak pada peralatan mesin umum, sistem servo pada pusat permesinan memiliki perbedaan yang signifikan. Sistem ini dapat mengontrol kecepatan dan posisi komponen penggerak secara akurat berdasarkan sinyal perintah, dan dapat mewujudkan lintasan pergerakan yang disintesis oleh beberapa komponen penggerak yang bergerak sesuai aturan tertentu. Hal ini menuntut sistem servo untuk memiliki tingkat akurasi, stabilitas, dan respons yang cepat.
Dalam pusat permesinan modern, sistem servo memainkan peran krusial. Sistem ini terdiri dari sirkuit servo, perangkat penggerak servo, mekanisme transmisi mekanis, dan komponen aktuator.
Fungsi utama sistem servo adalah menerima sinyal perintah kecepatan umpan dan perpindahan yang dikeluarkan oleh sistem kontrol numerik. Pertama, rangkaian penggerak servo akan melakukan konversi dan penguatan daya tertentu pada sinyal perintah ini. Kemudian, melalui perangkat penggerak servo seperti motor stepper, motor servo DC, motor servo AC, dll., dan mekanisme transmisi mekanis, komponen penggerak seperti meja kerja dan kepala spindel mesin perkakas digerakkan untuk mencapai umpan kerja dan gerakan cepat. Dapat dikatakan bahwa dalam mesin kontrol numerik, perangkat CNC seperti "otak" yang mengeluarkan perintah, sementara sistem servo adalah mekanisme eksekutif, seperti "anggota badan" dari mesin kontrol numerik, dan dapat secara akurat mengeksekusi perintah gerak dari perangkat CNC.
Dibandingkan dengan sistem penggerak pada peralatan mesin umum, sistem servo pada pusat permesinan memiliki perbedaan yang signifikan. Sistem ini dapat mengontrol kecepatan dan posisi komponen penggerak secara akurat berdasarkan sinyal perintah, dan dapat mewujudkan lintasan pergerakan yang disintesis oleh beberapa komponen penggerak yang bergerak sesuai aturan tertentu. Hal ini menuntut sistem servo untuk memiliki tingkat akurasi, stabilitas, dan respons yang cepat.
II. Persyaratan untuk sistem servo
- Presisi tinggi
Mesin kontrol numerik memproses secara otomatis sesuai program yang telah ditentukan. Oleh karena itu, untuk memproses benda kerja dengan presisi dan kualitas tinggi, sistem servo itu sendiri harus memiliki presisi yang tinggi. Umumnya, presisi harus mencapai tingkat mikron. Hal ini karena dalam manufaktur modern, persyaratan presisi untuk benda kerja semakin tinggi. Terutama di bidang seperti kedirgantaraan, manufaktur otomotif, dan peralatan elektronik, kesalahan kecil sekalipun dapat mengakibatkan konsekuensi serius.
Untuk mencapai kontrol presisi tinggi, sistem servo perlu mengadopsi teknologi sensor canggih seperti enkoder dan penggaris kisi untuk memantau posisi dan kecepatan komponen penggerak secara real-time. Di saat yang sama, perangkat penggerak servo juga perlu memiliki algoritma kontrol presisi tinggi untuk mengontrol kecepatan dan torsi motor secara akurat. Selain itu, presisi mekanisme transmisi mekanis juga berpengaruh penting terhadap presisi sistem servo. Oleh karena itu, dalam perancangan dan pembuatan pusat permesinan, pemilihan komponen transmisi presisi tinggi seperti sekrup bola dan pemandu linier perlu dilakukan untuk memastikan persyaratan presisi sistem servo. - Respon kecepatan cepat
Respons cepat merupakan salah satu indikator penting kualitas dinamis sistem servo. Respons cepat ini mensyaratkan sistem servo memiliki kesalahan kecil setelah sinyal perintah diberikan, serta memiliki respons cepat dan stabilitas yang baik. Lebih spesifik lagi, setelah input tertentu diberikan, sistem harus dapat mencapai atau memulihkan kondisi stabil semula dalam waktu singkat, umumnya dalam 200 ms atau bahkan puluhan milidetik.
Kemampuan respons cepat memiliki dampak penting terhadap efisiensi dan kualitas pemrosesan pusat permesinan. Dalam pemesinan kecepatan tinggi, waktu kontak antara pahat dan benda kerja sangat singkat. Sistem servo harus mampu merespons sinyal perintah dengan cepat dan menyesuaikan posisi serta kecepatan pahat untuk memastikan presisi pemrosesan dan kualitas permukaan. Di saat yang sama, saat memproses benda kerja dengan bentuk kompleks, sistem servo harus mampu merespons perubahan sinyal perintah dengan cepat dan menerapkan kontrol tautan multi-sumbu untuk memastikan akurasi dan efisiensi pemrosesan.
Untuk meningkatkan kemampuan respons cepat sistem servo, perangkat penggerak servo dan algoritma kontrol berkinerja tinggi perlu diadopsi. Misalnya, penggunaan motor servo AC yang memiliki kecepatan respons cepat, torsi besar, dan rentang pengaturan kecepatan yang lebar dapat memenuhi persyaratan pemesinan berkecepatan tinggi di pusat pemesinan. Di saat yang sama, penerapan algoritma kontrol canggih seperti kontrol PID, kontrol fuzzy, dan kontrol jaringan saraf tiruan dapat meningkatkan kecepatan respons dan stabilitas sistem servo. - Rentang pengaturan kecepatan besar
Karena perbedaan alat potong, material benda kerja, dan persyaratan pemrosesan, untuk memastikan mesin kontrol numerik dapat mencapai kondisi pemotongan terbaik dalam kondisi apa pun, sistem servo harus memiliki rentang pengaturan kecepatan yang memadai. Sistem ini dapat memenuhi persyaratan pemesinan kecepatan tinggi maupun pengumpanan kecepatan rendah.
Dalam pemesinan kecepatan tinggi, sistem servo harus mampu menghasilkan kecepatan dan akselerasi tinggi untuk meningkatkan efisiensi pemrosesan. Sementara itu, dalam proses pengumpanan kecepatan rendah, sistem servo harus mampu menghasilkan torsi kecepatan rendah yang stabil untuk memastikan presisi pemrosesan dan kualitas permukaan. Oleh karena itu, rentang pengaturan kecepatan sistem servo umumnya perlu mencapai beberapa ribu atau bahkan puluhan ribu putaran per menit.
Untuk mencapai rentang pengaturan kecepatan yang luas, perangkat penggerak servo berkinerja tinggi dan metode pengaturan kecepatan perlu diadopsi. Misalnya, penggunaan teknologi pengaturan kecepatan frekuensi variabel AC dapat mewujudkan pengaturan kecepatan motor tanpa langkah, dengan rentang pengaturan kecepatan yang luas, efisiensi tinggi, dan keandalan yang baik. Di saat yang sama, penerapan algoritma kontrol canggih seperti kontrol vektor dan kontrol torsi langsung dapat meningkatkan kinerja dan efisiensi pengaturan kecepatan motor. - Keandalan tinggi
Tingkat operasi mesin kontrol numerik sangat tinggi, dan seringkali bekerja terus menerus selama 24 jam. Oleh karena itu, mesin-mesin ini dituntut untuk beroperasi dengan andal. Keandalan sistem seringkali didasarkan pada nilai rata-rata interval waktu antar kegagalan, yaitu waktu rata-rata tanpa kegagalan. Semakin lama interval waktu ini, semakin baik.
Untuk meningkatkan keandalan sistem servo, komponen berkualitas tinggi dan proses manufaktur canggih perlu diadopsi. Di saat yang sama, pengujian dan kontrol kualitas sistem servo yang ketat diperlukan untuk memastikan kinerjanya yang stabil dan andal. Selain itu, desain redundan dan teknologi diagnosis kesalahan perlu diadopsi untuk meningkatkan toleransi kesalahan dan kemampuan diagnosis kesalahan sistem sehingga dapat diperbaiki tepat waktu ketika terjadi kerusakan dan memastikan operasi normal pusat permesinan. - Torsi besar pada kecepatan rendah
Mesin kontrol numerik sering melakukan pemotongan berat pada kecepatan rendah. Oleh karena itu, sistem servo umpan harus memiliki output torsi yang besar pada kecepatan rendah untuk memenuhi persyaratan proses pemotongan.
Selama pemotongan berat, gaya potong antara pahat dan benda kerja sangat besar. Sistem servo harus mampu menyediakan torsi yang cukup untuk mengatasi gaya potong dan memastikan kelancaran proses. Untuk mencapai output torsi tinggi pada kecepatan rendah, perangkat dan motor penggerak servo berkinerja tinggi perlu diadopsi. Misalnya, penggunaan motor sinkron magnet permanen (SMM) yang memiliki kepadatan torsi tinggi, efisiensi tinggi, dan keandalan yang baik dapat memenuhi kebutuhan pusat permesinan pada kecepatan rendah dan torsi tinggi. Di saat yang sama, penerapan algoritma kontrol canggih seperti kontrol torsi langsung dapat meningkatkan kemampuan output torsi dan efisiensi motor.
Kesimpulannya, sistem servo pada pusat permesinan merupakan bagian penting dari mesin kontrol numerik. Kinerjanya secara langsung memengaruhi presisi pemrosesan, efisiensi, dan keandalan pusat permesinan. Oleh karena itu, ketika merancang dan memproduksi pusat permesinan, komposisi dan persyaratan sistem servo perlu dipertimbangkan secara menyeluruh, dan teknologi serta peralatan canggih perlu dipilih untuk meningkatkan kinerja dan kualitas sistem servo serta memenuhi kebutuhan perkembangan manufaktur modern.