في الوقت الحاضر، أصبحت آلات النحت تدريجيًا أدوات احترافية أساسية لمختلف الصناعات. مع تطوير وتطبيق تقنية CNC جنبًا إلى جنب مع وحدات التحكم بالتردد المتغير عالية الأداء ومعدات محرك السيرفو في مختلف الصناعات الإنتاجية، أصبحت آلات النحت CNC التكوين السائد في صناعة النحت اليوم. يعتمد نظام النقل الرئيسي لأدوات آلة النقش CNC في الغالب على سرعة متغيرة غير متدرجة. تشمل أنظمة السرعة المتغيرة غير العضوية بشكل أساسي نوعين: أنظمة المغزل ذات التردد المتغير وأنظمة المغزل المؤازرة. نظرًا للفعالية العالية من حيث التكلفة لمحركات التردد المتغير، فإنها تستخدم على نطاق واسع في أدوات الآلة. يعد نظام المغزل مكونًا مهمًا في آلة النقش CNC، وأدائه له تأثير حاسم على الأداء العام لآلة النقش CNC. باعتباره قلب نظام المغزل، يعد محول التردد مكونًا رئيسيًا لا غنى عنه. تقدم هذه المقالة تطبيق محول التردد من سلسلة Dongli Kechuang CT100 في نظام محرك المغزل لآلة النقش CNC.
مقدمة لمبدأ التحكم الكهربائي في آلة النحت CNC
تركيب نظام التحكم الكهربائي لآلة النقش CNC
يتكون نظام التحكم الكهربائي لآلة النقش CNC بشكل رئيسي من ثلاثة أجزاء: نظام التحكم الرقمي CNC، ونظام تحديد موضع المغزل، ونظام دوران المغزل. وظائف كل جزء هي كما يلي:
نظام التحكم الرقمي CNC: يتم تصميم وتخطيط الأنماط باستخدام برنامج نحت متخصص مُهيأ في الحاسوب. تُنقل معلومات التصميم والتخطيط إلى وحدة تحكم آلة النحت عبر الحاسوب، ثم تُحوّل هذه المعلومات إلى إشارات نبضية تُشغّل محركات متدرجة أو محركات سيرفو. يُكمل نظام تحديد المواقع نموذج التصميم والتخطيط باستقبال إشارات النبضات لتحديد المواقع.
نظام تحديد المواقع المؤازر: يمكن استخدام ثلاثة محاور متعامدة لإكمال تحديد المواقع ثلاثي الأبعاد. لذلك، تستقبل مجموعات أنظمة تحديد المواقع المؤازر الثلاثة إشارات نبضية من نظام التحكم الرقمي CNC لإجراء عمليات النحت وتحديد مواقع الأدوات على المحاور X وY وZ، مما يُكمل أي نموذج عينة في الفضاء ثلاثي الأبعاد.
نظام تشغيل المغزل: يُكمل نظام تحديد موضع المؤازرة عملية أخذ العينات من نموذج النمط، ويجب إتمام عملية النحت المقابلة في موضع أخذ العينات المناسب لإكمال تصميم نظام التحكم الرقمي CNC للقطع المنحوتة. لذلك، يتطلب إتمام عملية النحت دورانًا عالي السرعة للمغزل. تتطلب مواد النحت المختلفة ودقة النحت المتباينة نظام الدوران بوظيفة تنظيم سرعة مرنة.
متطلبات التحكم في محول التردد لنظام معالجة المغزل لآلة النحت
متطلبات أداء النظام لمحولات التردد
(1) نطاق السرعة واسع، وسرعة التشغيل تكون عمومًا بين 0-24000 دورة في الدقيقة.
(2) تقلبات صغيرة في السرعة ضمن نطاق السرعة بالكامل؛
(3) عزم الدوران المنخفض السرعة كبير، مما يمكنه ضمان القطع بسرعة منخفضة؛
(4) حاول أن تبقي زمن التسارع والتباطؤ قصيرًا قدر الإمكان.
المتطلبات الوظيفية لنظام محول التردد
(1) يتم اختيار وضع التحكم كتحكم V/F للتكيف مع متطلبات التحكم في نطاق السرعة الواسع، والخصائص المغناطيسية الضعيفة، واستقرار القيادة الجيد، وما إلى ذلك.
(2) التحكم في بدء وإيقاف المحطة الطرفية، وتحقيق بدء وإيقاف عن بعد والتبديل للأمام/الخلف؛
(3) تردد التشغيل التماثلي، قادر على قبول خرج جهد 0-10 فولت تيار مستمر؛
(4) نطاق السرعة هو 0-2400 دورة في الدقيقة، ويتم تحويل تردد تشغيل محول التردد إلى 0-400 هرتز (محرك ثانوي عالي السرعة)؛
(5) زمن التسارع والتباطؤ قصير، عادةً ما يكون في حدود 3-5 ثوانٍ. نظرًا لسرعة التشغيل العالية، يلزم استخدام محول تردد مع وحدة فرامل.
(6) هناك حاجة إلى إشارة خرج خطأ لضمان الحماية في الوقت المناسب للنظام في حالة فشل المغزل؛ هناك حاجة إلى إشارة إعادة تعيين الخطأ لضمان إعادة الضبط عن بعد وإعادة التشغيل عند حل الخطأ.
طريقة بدء وإيقاف محول التردد هي طريقة بدء وإيقاف طرفية، أي أن أطراف الإدخال الرقمية لنظام التحكم الرقمي CNC تُستخدم لإعطاء أوامر DI1/DI2 إلى محول التردد لتحقيق بدء وإيقاف وتبديل محرك المغزل للأمام/الخلف. ونظرًا لأن الكبح السريع قد يكون مطلوبًا في حالة تعطل النظام في حالات الطوارئ لتجنب التلف الميكانيكي، يتم تنفيذ وظيفة إيقاف الطوارئ من خلال DI3 كطرف. يتم إخراج إشارة خطأ محول التردد من خلال طرف الترحيل القابل للبرمجة، ويستقبل النظام إشارة الخطأ لتجنب التلف الميكانيكي الناتج عن سوء التشغيل عند تعطل محول التردد. بعد إزالة العطل، يمكن تحرير قفل الخطأ من خلال طرف إعادة الضبط. طريقة تنظيم سرعة النظام هي تحويل نظام التحكم الرقمي من رقمي إلى تناظري. يستقبل محول التردد إشارة جهد 0-10 فولت من نظام التحكم الرقمي كإشارة تردد ويضبط سرعة النحت تلقائيًا.
الميزات التقنية
◆ التعلم الذاتي الدقيق لمعلمات المحرك: التعلم الذاتي الدقيق لمعلمات المحرك الدوار أو الثابت، وسهولة التصحيح، والتشغيل البسيط، مما يوفر دقة تحكم أعلى وسرعة استجابة
التحكم المتجه V/F: تعويض تلقائي لانخفاض جهد الجزء الثابت وتعويض الانزلاق، مما يضمن استجابة ديناميكية ممتازة لعزم الدوران العالي والتردد المنخفض حتى في وضع التحكم VF
◆ وظيفة تحديد التيار والجهد البرمجي: تحديد جيد للجهد والتيار، وتحديد معلمات التحكم الرئيسية بشكل فعال لتقليل خطر فشل العاكس
◆ أوضاع كبح متعددة: توفر أوضاع كبح متعددة لضمان إيقاف تشغيل النظام بشكل مستقر ودقيق وسريع
◆ قدرة قوية على التكيف مع البيئة: نقطة ارتفاع درجة الحرارة الإجمالية العالية، تصميم مجرى هواء مستقل، معالجة طلاء ثلاثية الطبقات سميكة، أكثر ملاءمة للمناسبات التي تحتوي على مسحوق معدني مرتفع وتلوث زيت ثقيل في صناعة أدوات الماكينة
◆ وظيفة إعادة تشغيل تتبع السرعة: تحقيق بداية سلسة للمحركات الدوارة دون تأثير
◆ وظيفة ضبط الجهد التلقائي: عندما يتغير جهد الشبكة، يمكنها الحفاظ تلقائيًا على جهد خرج ثابت
حماية شاملة من الأخطاء: التيار الزائد، الجهد الزائد، الجهد المنخفض، درجة الحرارة الزائدة، فقدان الطور، الحمل الزائد ووظائف الحماية الأخرى
خاتمة
قد يبدو جزء محرك المغزل في آلة النقش CNC بسيطًا، ولكن في الواقع، يتم اختبار أداء واستقرار محول التردد بدقة بسبب سرعة التردد العالي، والإخراج الكبير للتردد المنخفض، وبيئات التشغيل القاسية.