Praegu on nikerdusmasinatest järk-järgult saanud olulised professionaalsed tööriistad erinevates tööstusharudes. CNC-tehnoloogia arendamise ja rakendamisega koos suure jõudlusega muutuva sagedusega kontrollerite ja servoajamitega erinevates tootmissektorites on CNC-nikerdusmasinatest saanud tänapäeva nikerdustööstuse peavoolukonfiguratsioon. CNC-graveerimispinkide peamine ülekandesüsteem kasutab enamasti astmevaba muutuva kiirusega süsteeme. Anorgaanilised muutuva kiirusega süsteemid hõlmavad peamiselt kahte tüüpi: muutuva sagedusega spindlisüsteeme ja servo-spindlisüsteeme. Muutuva sagedusega ajamite kõrge kulutõhususe tõttu kasutatakse neid laialdaselt tööpinkides. Spindlisüsteem on CNC-graveerimismasina oluline komponent ja selle jõudlusel on oluline mõju CNC-graveerimismasina üldisele jõudlusele. Spindlisüsteemi südamena on sagedusmuundur asendamatu põhikomponent. See artikkel tutvustab Dongli Kechuang CT100 seeria sagedusmuunduri kasutamist CNC-graveerimismasina spindli ajamissüsteemis.
Sissejuhatus CNC nikerdusmasina elektrilise juhtimise põhimõttesse
CNC-graveerimismasina elektrilise juhtimissüsteemi koostis
CNC-graveerimismasina elektriline juhtimissüsteem koosneb peamiselt kolmest osast: CNC numbriline juhtimissüsteem, spindli positsioneerimissüsteem ja spindli pöörlemissüsteem. Iga osa funktsioonid on järgmised:
CNC numbriline juhtimissüsteem: Mustri kujundamine ja paigutus toimub arvutis konfigureeritud spetsiaalse nikerdustarkvara abil. Kujundus- ja paigutusteave edastatakse arvuti kaudu nikerdusmasina kontrollerile, mis seejärel teisendab selle teabe impulsssignaalideks, mis saavad juhtida samm- või servomootoreid. Positsioneerimissüsteem viib positsioneerimiseks vastu impulsssignaale ja viib mustri kujundamise ja paigutuse lõpule.
Servopositsioneerimissüsteem: Kolmeteljelise positsioneerimise teostamiseks kolmemõõtmelises ruumis saab kasutada kolme üksteisega risti asetsevat telge. Seega saavad kolm servopositsioneerimissüsteemide komplekti CNC numbrilise juhtimissüsteemi impulsssignaale, et teostada nikerdamist ja tööriista positsioneerimist X-, Y- ja Z-telgedel, viies seeläbi lõpule mis tahes näidismudeli kolmemõõtmelises ruumis.
Spindli töötlemissüsteem: Servopositsioneerimissüsteem viib lõpule mustri mudeli proovivõtmise ja vastav nikerdustöö tuleb lõpule viia vastavas proovivõtuasendis, et viia lõpule nikerdatud esemete CNC numbrilise juhtimissüsteemi paigutus. Seetõttu on nikerdustöö lõpuleviimiseks vaja spindli kiiret pöörlemist. Erinevad nikerdusmaterjalid ja erinev nikerdustäpsus nõuavad pöörlemissüsteemilt paindlikku kiiruse reguleerimise funktsiooni.
Sagedusmuunduri juhtimisnõuded nikerdusmasina spindli töötlemissüsteemi jaoks
Sagedusmuundurite süsteemi jõudlusnõuded
(1) Kiirusevahemik on lai ja töökiirus on üldiselt vahemikus 0–24000 p/min.
(2) Väikesed kiiruse kõikumised kogu kiirusevahemikus;
(3) Madala kiirusega pöördemoment on suur, mis tagab madala kiirusega lõikamise;
(4) Püüdke hoida kiirendus- ja aeglustusaeg võimalikult lühikesena.
Sagedusmuunduri süsteemi funktsionaalsed nõuded
(1) Juhtimisrežiimiks valitakse V/F-juhtimine, et see vastaks laia kiirusvahemiku, nõrkade magnetiliste omaduste, hea sõidustabiilsuse jms juhtimisnõuetele.
(2) Terminali juhtimisega käivitus-stopp, mis võimaldab kaugkäivitust ja edasi-tagasi lülitamist;
(3) analoogseadistusega töösagedus, mis suudab vastu võtta 0–10 V alalisvoolu pinget;
(4) Kiirusvahemik on 0–2400 r/min ja sagedusmuunduri töösagedus teisendatakse vahemikuks 0–400 Hz (sekundaarne kiire mootor);
(5) Kiirendus- ja aeglustusaeg on lühike, tavaliselt 3–5 sekundit. Suure töökiiruse tõttu on vaja piduriseadmega sagedusmuundurit;
(6) Vajalik on rikke väljundsignaal, et tagada süsteemi õigeaegne kaitse spindli rikke korral; rikke lähtestamise signaal on vajalik kauglähtestamise ja taaskäivitamise tagamiseks pärast rikke lahendamist.
Sagedusmuunduri käivitamise ja seiskamise meetod on klemmide kaudu käivitamine ja seiskamine, mis tähendab, et CNC numbrilise juhtimissüsteemi digitaalseid sisendklemme kasutatakse sagedusmuundurile DI1/DI2 käskude andmiseks, et saavutada spindlimootori käivitamine ja edasi/tagasi lülitamine. Arvestades, et süsteemi rikke korral võib mehaaniliste kahjustuste vältimiseks olla vajalik kiire pidurdamine, on avariiseiskamisfunktsioon rakendatud DI3 kaudu klemmidena. Sagedusmuunduri rikkesignaal väljastatakse programmeeritava releeklemmi kaudu ja süsteem võtab vastu rikkesignaali, et vältida mehaanilisi kahjustusi, mis tekivad sagedusmuunduri rikke korral valest tööst. Pärast rikke kõrvaldamist saab rikkelukustuse lähtestamisklemmi kaudu vabastada. Süsteemi kiiruse reguleerimise meetod on numbrilise juhtimissüsteemi digitaal-analoogmuundamine. Sagedusmuundur saab numbrilisest juhtimissüsteemist sagedussignaalina 0-10 V pingesignaali ja reguleerib automaatselt nikerduskiirust.
Tehnilised omadused
◆ Täpne mootori parameetrite iseõppimine: Pöörlevate või paigalseisvate mootori parameetrite täpne iseõppimine, lihtne silumine, lihtne käsitsemine, suurem juhtimistäpsus ja reageerimiskiirus
Vektoriseeritud V/F-juhtimine: automaatne staatori pingelanguse ja libisemise kompenseerimine, tagades suurepärase madalsagedusliku suure pöördemomendi ja pöördemomendi dünaamilise reaktsiooni isegi VF-juhtimisrežiimis
◆ Tarkvaraline voolu ja pinge piiramise funktsioon: Hea pinge ja voolu piiramine, mis piirab tõhusalt peamisi juhtimisparameetreid, et vähendada inverteri rikke ohtu
◆ Mitu pidurdusrežiimi: Pakub mitut pidurdusrežiimi, et tagada stabiilne, täpne ja kiire süsteemi väljalülitus
◆ Tugev keskkonnasõbralikkus: kõrge üldine ülekuumenemispunkt, sõltumatu õhukanalite disain, paksendatud kolmekordne värvitöötlus, sobib paremini tööpinkide tööstuses suure metallipulbri ja raskete õlide saastumise korral.
◆ Kiiruse jälgimise taaskäivitusfunktsioon: saavutab pöörlevate mootorite sujuva käivituse ilma löökideta
◆ Automaatne pinge reguleerimise funktsioon: kui võrgupinge muutub, suudab see automaatselt säilitada konstantse väljundpinge
Põhjalik rikkekaitse: ülekoormus, ülepinge, alapinge, ülekuumenemine, faasikaotus, ülekoormus ja muud kaitsefunktsioonid
Kokkuvõte
CNC-graveerimismasina spindli ajamiosa võib tunduda lihtne, kuid tegelikkuses testitakse sagedusmuunduri jõudlust ja stabiilsust rangelt kõrge kõrgsageduskiiruse, suure madalsagedusliku väljundi ja karmide töökeskkondade tõttu.