I øjeblikket er udskæringsmaskiner gradvist blevet essentielle professionelle værktøjer for forskellige industrier. Med udviklingen og anvendelsen af CNC-teknologi kombineret med højtydende variable frekvensregulatorer og servodrevudstyr i forskellige produktionsindustrier er CNC-udskæringsmaskiner blevet den almindelige konfiguration i dagens udskæringsindustri. Det primære transmissionssystem i CNC-graveringsmaskiner anvender for det meste trinløs variabel hastighed. Uorganiske systemer med variabel hastighed omfatter primært to typer: spindelsystemer med variabel frekvens og servodrev. På grund af den høje omkostningseffektivitet ved variable frekvensdrev anvendes de i vid udstrækning i værktøjsmaskiner. Spindelsystemet er en vigtig komponent i en CNC-graveringsmaskine, og dets ydeevne har en afgørende indflydelse på CNC-graveringsmaskinens samlede ydeevne. Som hjertet i spindelsystemet er frekvensomformeren en uundværlig nøglekomponent. Denne artikel introducerer anvendelsen af Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomformer i spindeldrevsystemet i CNC-graveringsmaskiner.
Introduktion til det elektriske styreprincip for CNC-udskæringsmaskine
Sammensætning af det elektriske styresystem til CNC-graveringsmaskine
Det elektriske styresystem i en CNC-graveringsmaskine består hovedsageligt af tre dele: CNC's numeriske styresystem, spindelpositioneringssystem og spindelrotationssystem. Funktionerne for hver del er som følger:
CNC numerisk styresystem: Mønsterdesign og -layout udføres via specialiseret udskæringssoftware, der er konfigureret i computeren. Design- og layoutoplysningerne transmitteres til udskæringsmaskinens styreenhed via computeren, og derefter konverterer styreenheden disse oplysninger til pulssignaler, der kan drive steppermotorer eller servomotorer. Positioneringssystemet fuldender design- og layoutmønstermodellen ved at modtage pulssignalerne til positionering.
Servopositioneringssystem: Tre akser vinkelret på hinanden kan bruges til at fuldføre treakset positionering i tredimensionelt rum. Derfor modtager de tre sæt servopositioneringssystemer pulssignaler fra CNC'ens numeriske styresystem for at udføre udskæring og værktøjspositionering på X-, Y- og Z-akserne og dermed fuldføre enhver prøvemodel i tredimensionelt rum.
Spindelbearbejdningssystem: Servopositioneringssystemet fuldfører prøveudtagningen af mønstermodellen, og det tilsvarende udskæringsarbejde skal udføres på den tilsvarende prøveudtagningsposition for at fuldføre CNC-numerisk styresystemlayoutet af de udskårne emner. Derfor kræves højhastighedsrotation af spindlen for at fuldføre udskæringsarbejdet. Forskellige udskæringsmaterialer og differentieret udskæringsnøjagtighed kræver, at det roterende system har en fleksibel hastighedsreguleringsfunktion.
Kontrolkrav til frekvensomformer til spindelbehandlingssystem til udskæringsmaskiner
Systemets ydeevnekrav for frekvensomformere
(1) Hastighedsområdet er bredt, og driftshastigheden er generelt mellem 0-24000 o/min.
(2) Små hastighedsudsving inden for hele hastighedsområdet;
(3) Lavhastighedsmomentet er stort, hvilket kan sikre lavhastighedsskæring;
(4) Forsøg at holde accelerations- og decelerationstiden så kort som muligt.
Funktionelle krav til systemet for frekvensomformeren
(1) Kontroltilstanden er valgt som V/F-kontrol for at tilpasse sig kontrolkravene for et bredt hastighedsområde, svage magnetiske egenskaber, god kørestabilitet osv.
(2) Terminalstyring start-stop, der realiserer fjernstart-stop og frem/tilbage-skift;
(3) Analog indstilling af driftsfrekvens, der kan acceptere 0-10VDC spændingsudgang;
(4) Hastighedsområdet er 0-2400 o/min, og frekvensomformerens driftsfrekvens konverteres til 0-400 Hz (sekundær højhastighedsmotor);
(5) Accelerations- og decelerationstiden er kort, normalt inden for 3-5 sekunder. På grund af den høje driftshastighed kræves en frekvensomformer med en bremseenhed;
(6) Der kræves et fejludgangssignal for at sikre rettidig beskyttelse af systemet i tilfælde af spindelfejl; et fejlnulstillingssignal er nødvendigt for at sikre fjernnulstilling og genstart, når fejlen er løst.
Frekvensomformerens start-stop-metode er terminal start-stop, hvilket betyder, at de digitale indgangsterminaler på CNC'ens numeriske styresystem bruges til at give DI1/DI2-kommandoer til frekvensomformeren for at opnå start-stop og frem/tilbage-skift af spindelmotoren. Da hurtig bremsning kan være nødvendig i tilfælde af systemfejl for at undgå mekanisk skade, implementeres nødstopfunktionen via DI3 som terminal. Frekvensomformerens fejlsignal sendes ud via den programmerbare relæterminal, og systemet modtager fejlsignalet for at undgå mekanisk skade forårsaget af fejlbetjening, når frekvensomformeren svigter. Når fejlen er afhjulpet, kan fejllåsen ophæves via nulstillingsterminalen. Systemets hastighedsreguleringsmetod er digital-til-analog konvertering af det numeriske styresystem. Frekvensomformeren modtager et 0-10V spændingssignal fra det numeriske styresystem som et frekvenssignal og justerer automatisk skærehastigheden.
Tekniske funktioner
◆ Præcis selvlæring af motorparametre: Præcis selvlæring af roterende eller stationære motorparametre, nem fejlfinding, enkel betjening, hvilket giver højere kontrolnøjagtighed og responshastighed
Vektoriseret V/F-styring: automatisk statorspændingsfaldskompensation og slipkompensation, hvilket sikrer fremragende lavfrekvent højt drejningsmoment og dynamisk momentrespons, selv i VF-styringstilstand
◆ Software strøm- og spændingsbegrænsende funktion: God spændings- og strømbegrænsning, der effektivt begrænser vigtige kontrolparametre for at reducere risikoen for inverterfejl
◆ Flere bremsetilstande: Tilbyder flere bremsetilstande for at sikre stabil, præcis og hurtig systemnedlukning
◆ Stærk miljøtilpasningsevne: højt samlet overophedningspunkt, uafhængigt luftkanaldesign, fortykket tre-bestandig malingbehandling, mere egnet til lejligheder med høj metalpulver- og tung olieforurening i maskinværktøjsindustrien
◆ Hastighedsregistreringsfunktion til genstart: Opnå en jævn start af roterende motorer uden stød
◆ Automatisk spændingsjusteringsfunktion: Når netspændingen ændres, kan den automatisk opretholde en konstant udgangsspænding
Omfattende fejlbeskyttelse: overstrøm, overspænding, underspænding, overtemperatur, fasetab, overbelastning og andre beskyttelsesfunktioner
Konklusion
Spindeldrevet i en CNC-graveringsmaskine kan virke simpel, men i virkeligheden testes frekvensomformerens ydeevne og stabilitet grundigt på grund af høj højfrekvenshastighed, stor lavfrekvensudgang og barske driftsmiljøer.