V současné době se řezbářské stroje postupně stávají nezbytnými profesionálními nástroji pro různá průmyslová odvětví. S rozvojem a aplikací CNC technologie v kombinaci s vysoce výkonnými regulátory s proměnnou frekvencí a servopohony v různých výrobních odvětvích se CNC řezbářské stroje staly hlavní konfigurací v dnešním řezbářském průmyslu. Hlavní převodový systém CNC gravírovacích strojů většinou využívá plynulou proměnnou rychlost. Anorganické systémy s proměnnou rychlostí zahrnují hlavně dva typy: systémy vřeten s proměnnou frekvencí a servopohony s proměnnou frekvencí. Vzhledem k vysoké nákladové efektivitě frekvenčních pohonů se široce používají v obráběcích strojích. Vřetenový systém je důležitou součástí CNC gravírovacího stroje a jeho výkon má zásadní vliv na celkový výkon CNC gravírovacího stroje. Frekvenční měnič, jako srdce vřetenového systému, je nepostradatelnou klíčovou součástí. Tento článek představuje použití frekvenčního měniče řady Dongli Kechuang CT100 v systému pohonu vřetena CNC gravírovacího stroje.
Úvod do principu elektrického řízení CNC řezbářského stroje
Složení elektrického řídicího systému pro CNC gravírovací stroj
Elektrický řídicí systém CNC gravírovacího stroje se skládá hlavně ze tří částí: numerického řídicího systému CNC, systému polohování vřetena a systému otáčení vřetena. Funkce každé části jsou následující:
CNC numerický řídicí systém: Návrh a rozvržení vzoru se provádí pomocí specializovaného řezbářského softwaru konfigurovaného v počítači. Informace o návrhu a rozvržení se přenášejí do řídicí jednotky řezbářského stroje prostřednictvím počítače a řídicí jednotka tyto informace převádí na pulzní signály, které mohou řídit krokové motory nebo servomotory. Polohovací systém dokončuje model návrhu a rozvržení vzoru přijímáním pulzních signálů pro polohování.
Servo polohovací systém: Tři na sebe kolmé osy lze použít k provedení tříosého polohování v trojrozměrném prostoru. Tři sady servo polohovacích systémů proto přijímají pulzní signály z numerického řídicího systému CNC pro provádění řezby a polohování nástroje v osách X, Y a Z, čímž se dokončí jakýkoli model vzorku v trojrozměrném prostoru.
Systém obrábění vřetena: Servopolohovací systém dokončí vzorkování modelu a odpovídající řezbářské práce musí být provedeny v odpovídající vzorkovací poloze, aby se dokončilo rozvržení vyřezávaných předmětů pomocí CNC numerického řídicího systému. Proto je pro dokončení řezbářské práce nutná vysoká rychlost otáčení vřetena. Různé řezbářské materiály a rozdílná přesnost řezby vyžadují, aby rotační systém měl flexibilní funkci regulace rychlosti.
Požadavky na řízení frekvenčního měniče pro systém obrábění vřetena řezbářského stroje
Výkonnostní požadavky systému pro frekvenční měniče
(1) Rozsah otáček je široký a provozní otáčky se obvykle pohybují mezi 0-24000 ot./min.
(2) Malé kolísání rychlosti v celém rozsahu rychlostí;
(3) Nízkorychlostní točivý moment je velký, což může zajistit nízkorychlostní řezání;
(4) Snažte se udržet dobu zrychlení a zpomalení co nejkratší.
Funkční požadavky systému pro měnič kmitočtu
(1) Režim řízení je zvolen jako řízení V/F, aby se přizpůsobil požadavkům na řízení v širokém rozsahu otáček, slabých magnetických vlastnostech, dobré jízdní stabilitě atd.
(2) Terminálové ovládání startu a zastavení, realizace dálkového startu a zastavení a přepínání vpřed/vzad;
(3) Analogové nastavení provozní frekvence, schopné přijímat výstupní napětí 0-10 V DC;
(4) Rozsah otáček je 0–2400 ot./min a provozní frekvence frekvenčního měniče se převádí na 0–400 Hz (sekundární vysokorychlostní motor);
(5) Doba zrychlení a zpomalení je krátká, obvykle v rozmezí 3–5 sekund. Vzhledem k vysoké provozní rychlosti je vyžadován frekvenční měnič s brzdnou jednotkou;
(6) Pro zajištění včasné ochrany systému v případě selhání vřetena je nutný signál poruchového výstupu; Pro zajištění vzdáleného resetu a restartu po vyřešení poruchy je nutný signál resetu poruchy.
Metoda startu a zastavení frekvenčního měniče je svorková start a zastavení, což znamená, že digitální vstupní svorky číslicového řídicího systému CNC se používají k zadávání příkazů DI1/DI2 frekvenčnímu měniči za účelem dosažení startu a zastavení a přepínání vřetena vpřed/vzad. Vzhledem k tomu, že v případě nouzové poruchy systému může být nutné rychlé brzdění, aby se zabránilo mechanickému poškození, je funkce nouzového zastavení implementována prostřednictvím svorky DI3. Chybový signál frekvenčního měniče je vysílán přes programovatelnou reléovou svorku a systém přijímá chybový signál, aby se zabránilo mechanickému poškození způsobenému nesprávnou obsluhou při poruše frekvenčního měniče. Po odstranění chyby lze blokování chyby uvolnit pomocí resetovací svorky. Metoda regulace rychlosti systému spočívá v digitálně-analogovém převodu číslicového řídicího systému. Měnič frekvence přijímá napěťový signál 0-10 V z číslicového řídicího systému jako frekvenční signál a automaticky upravuje rychlost řezání.
Technické vlastnosti
◆ Přesné samoučení parametrů motoru: Přesné samoučení parametrů rotujícího nebo stacionárního motoru, snadné ladění, jednoduchá obsluha, vyšší přesnost řízení a rychlost odezvy
Vektorové řízení V/F: automatická kompenzace úbytku napětí statoru a kompenzace skluzu, což zajišťuje vynikající nízkofrekvenční a vysokofrekvenční regulaci a dynamickou odezvu momentu i v režimu řízení VF
◆ Funkce softwarového omezení proudu a napětí: Dobré omezení napětí a proudu, efektivně omezující klíčové řídicí parametry pro snížení rizika selhání střídače
◆ Více režimů brzdění: Nabízí více režimů brzdění pro zajištění stabilního, přesného a rychlého vypnutí systému
◆ Silná přizpůsobivost prostředí: vysoký celkový bod přehřátí, nezávislá konstrukce vzduchového potrubí, zesílená třívrstvá nátěrová úprava, vhodnější pro situace s vysokým znečištěním kovovým práškem a silným znečištěním olejem v průmyslu obráběcích strojů
◆ Funkce restartu s sledováním rychlosti: dosáhnete plynulého rozběhu rotujících motorů bez rázů
◆ Funkce automatického nastavení napětí: Při změně síťového napětí dokáže automaticky udržovat konstantní výstupní napětí
Komplexní ochrana proti poruchám: nadproud, přepětí, podpětí, přehřátí, výpadek fáze, přetížení a další ochranné funkce
Závěr
Pohon vřetena CNC gravírovacího stroje se může zdát jednoduchý, ale ve skutečnosti je výkon a stabilita frekvenčního měniče důkladně testována kvůli vysoké vysokofrekvenční rychlosti, velkému nízkofrekvenčnímu výstupu a náročnému provoznímu prostředí.