CNC工作機械におけるフィードバックユニットPGCの応用

数値制御工作機械（CNC工作機械とも略される）は、プログラム制御システムを備えた自動化工作機械である。この制御システムは、制御コードやその他の記号命令を含むプログラムを論理的に処理し、デコードしてコード化された数値で表現し、情報媒体を介して数値制御装置に入力することができる。計算と処理の後、数値制御装置からさまざまな制御信号が送信され、工作機械の動作が制御され、図面で要求された形状とサイズに従って部品が自動的に加工される。数値制御工作機械は、複雑、精密、小ロット、多品種の部品加工問題を効果的に解決してきた。これは、現代の工作機械制御技術の発展方向を代表する柔軟で効率的な自動化工作機械であり、典型的なメカトロニクス製品である。

1. CNC工作機械の特徴

（1）高い加工精度。数値制御工作機械は、数値で与えられた指令を処理する。現在、CNC工作機械のパルス当量は一般的に0.001に達し、送り伝達チェーンの逆クリアランスやネジピッチ誤差はCNC装置によって補正される。そのため、CNC工作機械は高い加工精度を実現できる。中小型CNC工作機械の場合、位置決め精度は一般的に0.03に達し、繰り返し位置決め精度は0.01である。

（2）加工対象物への適応性が高い。CNC工作機械で加工部品を交換する場合、プログラムを書き換えて新しいプログラムを入力するだけで、新しい部品の加工が可能になります。これは、複雑な単品、小ロット、新製品の試作生産に大きな利便性をもたらします。通常の手動工作機械では加工が困難または不可能な精密で複雑な部品についても、CNC工作機械は自動加工を実現できます。

（3）高度な自動化と低い労働強度。CNC工作機械による部品加工は、事前にプログラムされた手順に従って自動的に完了します。穿孔ベルトの設置やキーボードの操作、ワークのローディングとアンローディング、主要工程の中間検査、工作機械の動作監視などに加えて、オペレーターは複雑な反復的な手作業を行う必要がなく、労働強度と緊張を大幅に軽減できます。さらに、CNC工作機械は一般的に優れた安全保護、自動切削片除去、自動冷却、自動潤滑装置を備えており、オペレーターの労働条件が大幅に改善されます。

（4）高い生産効率。部品加工に必要な時間は、主に操縦時間と補助時間の2つに分かれています。CNC工作機械の主軸回転速度と送り速度の可変範囲は通常の工作機械よりも広いため、CNC工作機械の各工程ごとに好ましい切削パラメータを選択できます。CNC工作機械は構造剛性が優れているため、切削量が大きくても強い切削が可能で、切削効率が向上し、操縦時間が節約されます。CNC工作機械の可動部の空転速度が速いため、ワークのクランプ時間と補助時間は一般的な工作機械よりも短くなります。

加工部品の交換時にCNC工作機械の再調整はほとんど不要です。そのため、部品の取り付けと調整にかかる時間を節約できます。CNC工作機械の加工品質は安定しており、通常、工程間では初品検査と主要寸法の抜き取り検査のみを実施するため、検査のためのダウンタイムを削減できます。マシニングセンターでの加工では、工作機械が複数の工程を連続的に処理できるため、生産効率が大幅に向上します。

（5）経済効果は良好です。CNC工作機械は高価であり、加工時に部品ごとに高い設備減価償却費が必要ですが、単品・小ロット生産の場合、CNC工作機械を使用するとマーキング時間を節約でき、調整、加工、検査時間を短縮し、直接生産コストを節約できます。②CNC工作機械を使用して部品を加工する場合、通常、専用の治具を製作する必要がないため、加工設備コストを節約できます。③CNC加工の安定した精度はスクラップ率を低下させ、さらに生産コストを削減します。④数値制御工作機械は多目的使用を実現し、工場スペースを節約し、建設投資を節約できます。したがって、CNC工作機械を使用することで、依然として良好な経済的利益を得ることができます。

2. CNC工作機械の応用には、通常の工作機械にはない多くの利点があります。その応用範囲は絶えず拡大していますが、通常の工作機械を完全に置き換えることはできず、機械加工におけるすべての問題を経済的に解決することもできません。数値制御工作機械は、以下の特性を持つ部品の加工に適しています。

（１）多品種少量生産される部品。

（２）複雑な形状や構造を有する部品

（３）頻繁に変更が必要となる部品

（4）高価で廃棄されない重要な部品。

（５）設計・製造サイクルが短い緊急部品

（６）ロットサイズが大きく、高精度が求められる部品。

2台の数値制御工作機械の改修計画

1. 機器の概要

中山利瓊CNC加工工場の省エネ変換工作機械の主なパラメータは次のとおりです。

（1）工作機械ブランド：Yirun Keitel 型式：YRX-46A 工作機械主軸出力：7.5KW

（２）動作周期５秒、制動時間１秒、制動電流１２Ａ

（3）電源：380V 50HZ

2. 回生電気エネルギーの処理

CNC工作機械が動作を完了するか、作業サイクルを終了すると、工作機械のモーターは回生発電状態になります。インバーター内の6つのダイオードは、伝動機構の機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、中間直流回路にフィードバックすることで、エネルギー貯蔵コンデンサーの両端の電圧を上昇させます。必要な対策を講じないと、直流回路のコンデンサー電圧が保護限界に達すると、過電圧により周波数変換器がトリップします。高性能エンジニアリングインバーターでは、連続回生電気エネルギーを処理するための2つのソリューションがあります。1.中間直流回路に抵抗器を設置し、連続回生電気エネルギーが抵抗器を通して熱として消費されるようにする。これをエネルギー消費ブレーキといいます。2.回生整流器を使用して連続回生電気エネルギーを系統に送り返すことをフィードバックブレーキといいます。

（１）エネルギー消費ブレーキは、ブレーキユニットとブレーキ抵抗器から構成される。

（2）電動機のブレーキ状態で発生する回生電力を系統にフィードバックするために、系統側インバータは可逆インバータを使用する必要があります。Jianeng社が発売したIPC-PGC正弦波省エネフィードバック装置は、系統側コンバータとインバータと同じ構造で、PWM制御モードの系統電圧認識ボードを採用しています。PWM制御技術の採用により、系統側の交流電圧の大きさと位相を制御でき、交流入力電流を系統電圧と同位相にして正弦波に近づけることができます。送電システムの力率は0.96以上で、フィードバックブレーキ時に単巻変圧器を必要とせず、100％の系統フィードバック能力を備えています。

IPC-PGC正弦波省エネフィードバック装置は、モーターの速度調整などのプロセス中に生成された回生電気エネルギーを電力網にフィードバックすることができ、従来のエネルギー消費型ブレーキユニットによる抵抗加熱によるエネルギー損失を回避し、理想的な省エネ効果と効率的な動作を実現します。