Áp dụng công nghệ điều khiển vòng kín trong máy mài đĩa đôi trong việc cải thiện độ chính xác của mài

Công nghệ điều khiển vòng kín của máy mài đĩa đôi đã trở thành phương tiện cốt lõi để vượt qua nút thắt của độ chính xác gia công truyền thống thông qua giám sát thời gian thực và điều chỉnh động. Trong quá trình mài, các yếu tố như hao mòn bánh xe, biến dạng nhiệt và lỗi kẹp phôi tích lũy độ lệch ở cấp độ micron, trong khi hệ thống vòng mở chỉ có thể dựa vào việc thực hiện thụ động các thủ tục đặt trước và không thể đối phó với sự xáo trộn thời gian thực theo thời gian thực thực tế và không thể đối phó . Bản chất của việc kiểm soát vòng kín nằm trong việc xây dựng liên kết phản hồi 'quyết định nhận thức', ví dụ, thông qua các cảm biến dịch chuyển chính xác cao (như giao thoa kế laser hoặc đầu dò điện dung) thu nhận thời gian thực của kích thước phôi và Dữ liệu vị trí bánh xe và so sánh với mô hình lý thuyết, hệ thống CNC điều khiển động cơ servo để bù cho lỗi. Một trường hợp xử lý cổ áo mang cho thấy điều khiển vòng kín có thể nén lỗi song song phôi từ ± 5μM đến ± 1,5μm và tốc độ năng suất tăng hơn 20%.

Bố cục và lựa chọn mạng cảm biến là cơ sở của điều khiển vòng kín. Trong một máy mài đĩa kép, các điểm giám sát chính bao gồm vị trí trục của bánh mài, độ dày phôi, lực mài và biên độ rung. Ví dụ, một cảm biến chuyển vị cảm ứng với độ phân giải nanomet được tích hợp ở cuối trục chính của bánh mài nắm bắt được dòng chảy trục của bánh mài ở cấp độ micron trong thời gian thực; Trong khi một cảm biến lực áp điện được lắp đặt trên vật cố máy làm việc theo dõi sự thay đổi động của lực mài và ngăn ngừa bỏng bề mặt do cắt quá tải. Một nhà sản xuất máy xay cao cấp của Đức áp dụng công nghệ hợp nhất đa cảm biến để đồng bộ hóa lực mài, dữ liệu nhiệt độ và độ rung vào bộ điều khiển và loại bỏ nhiễu tiếng ồn thông qua các thuật toán lọc Kalman, do đó mức độ tin cậy của tín hiệu phản hồi đạt 99%.

Việc thiết kế các phản hồi thời gian thực và thuật toán bù động trực tiếp xác định tốc độ phản hồi và độ chính xác của hệ thống vòng kín. Kiểm soát PID truyền thống rất khó thích ứng với các rối loạn phi tuyến trong quá trình mài (ví dụ: thụ động bánh xe, biến động độ cứng vật liệu) do các thông số cố định. Vì lý do này, các thuật toán kiểm soát thích ứng đã được giới thiệu. Ví dụ, các bộ điều khiển dựa trên logic mờ có thể tự động điều chỉnh tốc độ thức ăn theo tốc độ thay đổi của lực mài và khi phát hiện thấy lực mài đột ngột, hệ thống sẽ giảm 30% tốc độ thức ăn trong vòng 10ms, tránh Các mẫu rung trên bề mặt của phôi. Một giải pháp tiên tiến hơn là kết hợp công nghệ học máy để đào tạo mô hình dự đoán thông qua dữ liệu gia công lịch sử để dự đoán xu hướng hao mòn bánh mài và bù trước. Một thí nghiệm đã chỉ ra rằng công nghệ này có thể kéo dài tuổi thọ bánh xe lên 40 %, đồng thời giảm 30 % số lượng băng.

Bù lỗi nhiệt là một kịch bản ứng dụng quan trọng khác để điều khiển vòng kín trong các máy mài đĩa đôi. Nhiệt được tạo ra bởi mài tốc độ cao dẫn đến sự giãn nở nhiệt độ micron của các thành phần như giường và trục chính, và mô hình bù nhiệt độ truyền thống chỉ dựa vào số lượng điểm đo nhiệt độ hạn chế với độ chính xác hạn chế. Hệ thống thế hệ mới kết hợp các cảm biến nhiệt độ quang lượng sợi phân tán trên các cấu trúc chính (ví dụ hướng ngược lại. Sau khi áp dụng công nghệ này, một nhà sản xuất thiết bị bán dẫn đã giảm biến động độ dày của phôi từ ± 3μM xuống ± 0,8μm trong 8 giờ gia công liên tục, đạt được độ ổn định phụ.

Tích hợp thông minh tiếp tục mở rộng ranh giới ứng dụng của điều khiển vòng kín. Ví dụ, nhúng hệ thống tầm nhìn máy vào liên kết vòng kín cho phép kiểm tra trực tuyến bề mặt phôi sau khi hoàn thành việc nghiền và nếu tìm thấy các khu vực unground cục bộ, hệ thống sẽ tự động kích hoạt quá trình gia công thứ cấp mà không cần can thiệp thủ công. Ngoài ra, công nghệ sinh đôi kỹ thuật số có thể xem trước các tác động của các chiến lược bồi thường khác nhau thông qua tương tác thời gian thực giữa các mô hình ảo và thiết bị vật lý. Trong một dây chuyền sản xuất bộ phận ô tô, hệ thống vòng kín hai mặt kỹ thuật số đã giảm 70%thời gian vận hành, đồng thời giảm độ lệch chuẩn của tính nhất quán gia công từ 1,2 μM xuống còn 0,4 μm.