Anwendung der Rückkopplungseinheit PGC in CNC-Werkzeugmaschinen

Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, kurz CNC-Werkzeugmaschinen, sind automatisierte Werkzeugmaschinen mit programmgesteuerten Systemen. Diese Systeme verarbeiten Programme mit Steuercodes oder anderen symbolischen Anweisungen, dekodieren sie, stellen sie in codierten Zahlen dar und übertragen sie über Datenträger an die CNC-Einheiten. Nach der Berechnung und Verarbeitung sendet die CNC-Einheit verschiedene Steuersignale, um die Werkzeugmaschine zu steuern und die Teile automatisch gemäß der Zeichnung in Form und Größe zu bearbeiten. CNC-Werkzeugmaschinen lösen effektiv komplexe, präzise, ​​kleinserienmäßige und vielfältige Bearbeitungsprobleme. Sie sind flexible und effiziente automatisierte Werkzeugmaschinen, die die Entwicklungsrichtung moderner Werkzeugmaschinensteuerungstechnik repräsentieren und ein typisches Produkt der Mechatronik darstellen.

1. Merkmale von CNC-Werkzeugmaschinen

(1) Hohe Bearbeitungsgenauigkeit. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen verarbeiten Anweisungen in numerischer Form. Derzeit erreichen CNC-Werkzeugmaschinen im Allgemeinen einen Impulsäquivalentwert von 0,001. Das Rückspiel der Vorschubkette und die Steigungsabweichung der Spindel können durch die CNC-Steuerung kompensiert werden. Daher erzielen CNC-Werkzeugmaschinen eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit. Bei kleinen und mittelgroßen CNC-Werkzeugmaschinen liegt die Positioniergenauigkeit im Allgemeinen bei 0,03 und die Wiederholgenauigkeit bei 0,01.

(2) Hohe Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Bearbeitungsobjekte. Beim Wechsel der zu bearbeitenden Teile an einer CNC-Werkzeugmaschine muss lediglich das Programm neu geschrieben und eingegeben werden, um die Bearbeitung der neuen Teile zu ermöglichen. Dies bietet großen Komfort bei der Fertigung komplexer Einzelteile, Kleinserien und der Testfertigung neuer Produkte. Auch für Präzisions- und komplexe Teile, die mit herkömmlichen manuellen Werkzeugmaschinen schwer oder gar nicht zu bearbeiten sind, ermöglichen CNC-Werkzeugmaschinen die automatische Bearbeitung.

(3) Hoher Automatisierungsgrad und geringe Arbeitsbelastung. Die Bearbeitung von Teilen durch CNC-Werkzeugmaschinen erfolgt vollautomatisch nach vorprogrammierten Abläufen. Abgesehen vom Einlegen von Stanzbändern oder der Bedienung der Tastatur, dem Be- und Entladen von Werkstücken, der Durchführung von Zwischenprüfungen wichtiger Prozesse und der Überwachung des Maschinenbetriebs müssen die Bediener keine komplexen, sich wiederholenden manuellen Tätigkeiten ausführen. Die Arbeitsbelastung und die körperliche Anspannung werden dadurch erheblich reduziert. Darüber hinaus verfügen CNC-Werkzeugmaschinen in der Regel über einen guten Sicherheitsschutz, automatische Spanabfuhr, automatische Kühlung und automatische Schmierung, wodurch die Arbeitsbedingungen der Bediener deutlich verbessert werden.

(4) Hohe Produktionseffizienz. Die für die Teilebearbeitung benötigte Zeit setzt sich im Wesentlichen aus zwei Komponenten zusammen: Rüst- und Hilfszeiten. Der Drehzahl- und Vorschubbereich von CNC-Werkzeugmaschinen ist größer als bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen, sodass für jeden Bearbeitungsschritt optimale Schnittparameter gewählt werden können. Dank ihrer hohen strukturellen Steifigkeit ermöglichen CNC-Werkzeugmaschinen kraftvolle Schnitte mit großen Zerspanungsleistungen, was die Schnitteffizienz steigert und Rüstzeiten reduziert. Durch die hohe Leerlaufgeschwindigkeit der beweglichen Teile von CNC-Werkzeugmaschinen sind Spann- und Hilfszeiten des Werkstücks kürzer als bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen.

Beim Austausch bearbeiteter Teile ist eine Nachjustierung der CNC-Werkzeugmaschine nahezu überflüssig. Dies spart Zeit bei der Montage und Justierung der Komponenten. Die Bearbeitungsqualität von CNC-Werkzeugmaschinen ist stabil; üblicherweise werden lediglich die Erststückprüfung und Stichprobenkontrollen der wichtigsten Maße zwischen den Bearbeitungsschritten durchgeführt, wodurch Ausfallzeiten für die Inspektion minimiert werden. Bei der Bearbeitung in einem Bearbeitungszentrum ermöglicht die Werkzeugmaschine die kontinuierliche Abwicklung mehrerer Prozesse, was zu einer deutlichen Steigerung der Produktionseffizienz führt.

(5) Die wirtschaftlichen Vorteile sind beträchtlich. Obwohl CNC-Werkzeugmaschinen teuer sind und bei der Bearbeitung jedes einzelnen Teils hohe Abschreibungskosten verursachen, können sie bei der Einzel- und Kleinserienfertigung Markierungszeiten, Rüst-, Bearbeitungs- und Prüfzeiten sowie direkte Produktionskosten einsparen. 2. Die Bearbeitung von Teilen mit CNC-Werkzeugmaschinen erfordert in der Regel keine Spezialvorrichtungen, wodurch Kosten für Prozessanlagen gespart werden. 3. Die hohe Präzision der CNC-Bearbeitung reduziert die Ausschussquote und senkt die Produktionskosten weiter. 4. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen sind vielseitig einsetzbar, sparen Platz in der Produktionshalle und reduzieren die Investitionskosten. Daher bietet der Einsatz von CNC-Werkzeugmaschinen insgesamt gute wirtschaftliche Vorteile.

2. Der Einsatz von CNC-Werkzeugmaschinen bietet viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkzeugmaschinen. Ihr Anwendungsbereich erweitert sich stetig, jedoch können sie herkömmliche Werkzeugmaschinen weder vollständig ersetzen noch alle Probleme der mechanischen Bearbeitung wirtschaftlich lösen. Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen eignen sich für die Bearbeitung von Teilen mit folgenden Eigenschaften:

(1) Teile, die in verschiedenen Ausführungen und kleinen Chargen hergestellt werden.

(2) Teile mit komplexen Formen und Strukturen.

(3) Teile, die häufige Änderungen erfordern.

(4) Teure und nicht verschleißkritische Bauteile.

(5) Dringende Teile mit kurzen Konstruktions- und Fertigungszyklen.

(6) Teile mit großen Losgrößen und hohen Präzisionsanforderungen.

Renovierungsplan für zwei numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen

1. Geräteübersicht

Die wichtigsten Parameter der energiesparenden Werkzeugmaschine in der CNC-Verarbeitungsfabrik Zhongshan Liqiong sind wie folgt:

(1) Werkzeugmaschinenhersteller: Yirun Keitel Modell: YRX-46A Spindelleistung: 7,5 kW

(2) Betriebszyklus 5 Sekunden, Bremszeit 1 Sekunde, Bremsstrom 12 A

(3) Stromversorgung: 380 V, 50 Hz

2. Verarbeitung regenerierter elektrischer Energie

Wenn eine CNC-Maschine einen Arbeitsgang abgeschlossen oder einen Arbeitszyklus beendet hat, befindet sich ihr Motor im Zustand der Energierückgewinnung. Die sechs Dioden im Wechselrichter wandeln die mechanische Energie des Antriebsmechanismus in elektrische Energie um und speisen diese in den Zwischenkreis ein. Dadurch steigt die Spannung am Energiespeicherkondensator. Werden keine Gegenmaßnahmen ergriffen, schaltet der Frequenzumrichter aufgrund von Überspannung ab, sobald die Spannung am Kondensator den Schutzgrenzwert erreicht. Bei Hochleistungs-Wechselrichtern gibt es zwei Möglichkeiten zur Verarbeitung der kontinuierlich zurückgewonnenen Energie: ① Durch den Einsatz von Widerständen im Zwischenkreis wird die Energie in Form von Wärme über die Widerstände verbraucht (Energiebremsung); ② Die Rückspeisung der kontinuierlich zurückgewonnenen Energie ins Netz erfolgt mittels regenerativer Gleichrichter (Rückkopplungsbremsung).

(1) Der Energieverbrauch beim Bremsen besteht aus einer Bremseinheit und einem Bremswiderstand.

(2) Um die Rückspeisung der durch den Bremsvorgang des Elektromotors erzeugten Energie ins Netz zu ermöglichen, sollte der netzseitige Wechselrichter als reversibler Wechselrichter eingesetzt werden. Das von der Firma Jianeng entwickelte Sinuswellen-Energiespar-Rückspeisegerät IPC-PGC weist die gleiche Struktur wie der netzseitige Umrichter und Wechselrichter auf und verwendet eine Netzspannungserkennungsplatine mit PWM-Steuerung. Dank der PWM-Steuerungstechnologie lassen sich Amplitude und Phase der netzseitigen Wechselspannung steuern, wodurch der Wechselstrom am Eingang mit der Netzspannung phasengleich ist und sich einer Sinuswelle annähert. Der Leistungsfaktor des Übertragungssystems liegt über 0,96, und es wird eine 100%ige Netzrückspeisung während des Rückspeisungsbremsvorgangs ohne Spartransformator erreicht.

Das IPC-PGC-Sinuswellen-Energiespar-Rückkopplungsgerät kann die bei der Motordrehzahlregelung und anderen Prozessen erzeugte regenerierte elektrische Energie in das Stromnetz zurückspeisen und so Energieverluste durch Widerstandserwärmung bei Verwendung herkömmlicher energieverbrauchender Bremseinheiten vermeiden. Dadurch werden optimale Energiespareffekte und ein effizienter Betrieb erreicht.