در حال حاضر، ماشینهای حکاکی به تدریج به ابزارهای حرفهای ضروری برای صنایع مختلف تبدیل شدهاند. با توسعه و کاربرد فناوری CNC همراه با کنترلکنندههای فرکانس متغیر با عملکرد بالا و تجهیزات سروو درایو در صنایع مختلف تولیدی، ماشینهای حکاکی CNC به پیکربندی اصلی در صنعت حکاکی امروزی تبدیل شدهاند. سیستم انتقال قدرت اصلی ماشینهای حکاکی CNC عمدتاً از سرعت متغیر پلهای استفاده میکند. سیستمهای سرعت متغیر معدنی عمدتاً شامل دو نوع هستند: سیستمهای اسپیندل فرکانس متغیر و سیستمهای سروو اسپیندل. به دلیل مقرون به صرفه بودن درایوهای فرکانس متغیر، آنها به طور گسترده در ماشین ابزارها استفاده میشوند. سیستم اسپیندل یک جزء مهم از یک ماشین حکاکی CNC است و عملکرد آن تأثیر بسزایی بر عملکرد کلی ماشین حکاکی CNC دارد. مبدل فرکانس به عنوان قلب سیستم اسپیندل، یک جزء کلیدی ضروری است. این مقاله به معرفی کاربرد مبدل فرکانس سری Dongli Kechuang CT100 در سیستم درایو اسپیندل ماشین حکاکی CNC میپردازد.
مقدمهای بر اصل کنترل الکتریکی دستگاه حکاکی CNC
ترکیب سیستم کنترل الکتریکی برای دستگاه حکاکی CNC
سیستم کنترل الکتریکی دستگاه حکاکی CNC عمدتاً از سه بخش تشکیل شده است: سیستم کنترل عددی CNC، سیستم موقعیتیابی اسپیندل و سیستم چرخش اسپیندل. عملکرد هر بخش به شرح زیر است:
سیستم کنترل عددی CNC: طراحی الگو و طرحبندی از طریق نرمافزار تخصصی حکاکی که در کامپیوتر پیکربندی شده است، انجام میشود. اطلاعات طراحی و طرحبندی از طریق کامپیوتر به کنترلکننده دستگاه حکاکی منتقل میشود و سپس کنترلکننده این اطلاعات را به سیگنالهای پالسی تبدیل میکند که میتوانند موتورهای پلهای یا سروو موتورها را به کار بیندازند. سیستم موقعیتیابی با دریافت سیگنالهای پالس برای موقعیتیابی، مدل الگوی طراحی و طرحبندی را تکمیل میکند.
سیستم موقعیتیابی سروو: سه محور عمود بر هم میتوانند برای تکمیل موقعیتیابی سهمحوری در فضای سهبعدی استفاده شوند. بنابراین، سه مجموعه سیستم موقعیتیابی سروو، سیگنالهای پالس را از سیستم کنترل عددی CNC دریافت میکنند تا حکاکی و موقعیتیابی ابزار را روی محورهای X، Y و Z انجام دهند و در نتیجه هر مدل نمونه را در فضای سهبعدی تکمیل کنند.
سیستم ماشینکاری اسپیندل: سیستم موقعیتیابی سروو، نمونهبرداری از مدل الگو را تکمیل میکند و کار حکاکی مربوطه باید در موقعیت نمونهبرداری مربوطه انجام شود تا طرح سیستم کنترل عددی CNC اقلام حکاکی شده تکمیل شود. بنابراین، چرخش پرسرعت اسپیندل برای تکمیل کار حکاکی مورد نیاز است. مواد حکاکی مختلف و دقت حکاکی متفاوت، سیستم چرخشی را ملزم به داشتن عملکرد تنظیم سرعت انعطافپذیر میکند.
الزامات کنترل مبدل فرکانس برای سیستم پردازش اسپیندل ماشین حکاکی
الزامات عملکرد سیستم برای مبدلهای فرکانس
(1) محدوده سرعت وسیع است و سرعت کار معمولاً بین 0 تا 24000 دور در دقیقه است.
(2) نوسانات کوچک سرعت در کل محدوده سرعت؛
(3) گشتاور کم سرعت بزرگ است، که می تواند برش کم سرعت را تضمین کند.
(4) سعی کنید زمان افزایش و کاهش سرعت را تا حد امکان کوتاه نگه دارید.
الزامات عملکردی سیستم برای مبدل فرکانس
(1) حالت کنترل به صورت کنترل V/F انتخاب شده است تا با الزامات کنترلی مانند محدوده سرعت وسیع، خواص مغناطیسی ضعیف، پایداری رانندگی خوب و غیره سازگار شود.
(2) کنترل ترمینال برای شروع و توقف، که شامل کنترل از راه دور برای شروع و توقف و سوئیچینگ به جلو/عقب میشود؛
(3) فرکانس کاری تنظیم آنالوگ، قادر به پذیرش خروجی ولتاژ 0-10VDC؛
(4) محدوده سرعت 0-2400r/min است و فرکانس کاری مبدل فرکانس به 0-400Hz (موتور ثانویه با سرعت بالا) تبدیل میشود.
(5) زمان شتابگیری و کاهش سرعت کوتاه است، معمولاً در عرض 3-5 ثانیه. با توجه به سرعت بالای کارکرد، به یک مبدل فرکانس با واحد ترمز نیاز است.
(6) برای اطمینان از حفاظت به موقع سیستم در صورت خرابی اسپیندل، به سیگنال خروجی خطا نیاز است؛ برای اطمینان از تنظیم مجدد و راه اندازی مجدد از راه دور پس از رفع خطا، به یک سیگنال تنظیم مجدد خطا نیاز است.
روش شروع و توقف مبدل فرکانس، شروع و توقف ترمینالی است، به این معنی که ترمینالهای ورودی دیجیتال سیستم کنترل عددی CNC برای دادن دستورات DI1/DI2 به مبدل فرکانس جهت دستیابی به توقف شروع و سوئیچینگ رو به جلو/عقب موتور اسپیندل استفاده میشوند. با توجه به اینکه در صورت خرابی اضطراری سیستم برای جلوگیری از آسیب مکانیکی، ممکن است ترمز سریع مورد نیاز باشد، عملکرد توقف اضطراری از طریق DI3 به عنوان ترمینال پیادهسازی میشود. سیگنال خطای مبدل فرکانس از طریق ترمینال رله قابل برنامهریزی خروجی داده میشود و سیستم سیگنال خطا را دریافت میکند تا از آسیب مکانیکی ناشی از عملکرد نادرست هنگام خرابی مبدل فرکانس جلوگیری شود. پس از رفع خطا، قفل خطا را میتوان از طریق ترمینال تنظیم مجدد آزاد کرد. روش تنظیم سرعت سیستم، تبدیل دیجیتال به آنالوگ سیستم کنترل عددی است. مبدل فرکانس یک سیگنال ولتاژ 0-10 ولت را از سیستم کنترل عددی به عنوان سیگنال فرکانس دریافت میکند و به طور خودکار سرعت برش را تنظیم میکند.
ویژگیهای فنی
◆ خودآموزی دقیق پارامترهای موتور: خودآموزی دقیق پارامترهای موتور دوار یا ثابت، اشکالزدایی آسان، عملکرد ساده، ارائه دقت کنترل بالاتر و سرعت پاسخ
کنترل V/F برداری: جبران خودکار افت ولتاژ استاتور و جبران لغزش، تضمین گشتاور بالا و پاسخ دینامیکی گشتاور عالی در فرکانس پایین حتی در حالت کنترل VF
◆ تابع محدودکننده جریان و ولتاژ نرمافزاری: محدودکننده ولتاژ و جریان خوب، که به طور مؤثر پارامترهای کنترل کلیدی را محدود میکند تا خطر خرابی اینورتر را کاهش دهد
◆ حالتهای ترمز چندگانه: حالتهای ترمز چندگانه را برای اطمینان از خاموش شدن پایدار، دقیق و سریع سیستم فراهم میکند
◆ سازگاری قوی با محیط زیست: نقطه گرمایش کلی بالا، طراحی مجرای هوای مستقل، رنگآمیزی سهلایه ضخیم، مناسبتر برای مواردی که آلودگی پودر فلز بالا و آلودگی نفتی سنگین در صنعت ماشین ابزار وجود دارد
◆ تابع راهاندازی مجدد ردیابی سرعت: دستیابی به شروع روان موتورهای دوار بدون ضربه
◆ عملکرد تنظیم ولتاژ خودکار: هنگامی که ولتاژ شبکه تغییر میکند، میتواند به طور خودکار ولتاژ خروجی ثابتی را حفظ کند
حفاظت جامع در برابر خطا: اضافه جریان، اضافه ولتاژ، کاهش ولتاژ، اضافه دما، قطع فاز، اضافه بار و سایر عملکردهای حفاظتی
نتیجهگیری
بخش محرک اسپیندل یک دستگاه حکاکی CNC ممکن است ساده به نظر برسد، اما در واقعیت، عملکرد و پایداری مبدل فرکانس به دلیل سرعت بالای فرکانس بالا، خروجی فرکانس پایین زیاد و محیطهای عملیاتی سخت، به دقت آزمایش میشود.