For tiden har utskjæringsmaskiner gradvis blitt viktige profesjonelle verktøy for ulike bransjer. Med utviklingen og anvendelsen av CNC-teknologi kombinert med høyytelses variabelfrekvensstyring og servodrivutstyr i ulike produksjonsindustrier, har CNC-utskjæringsmaskiner blitt den vanlige konfigurasjonen i dagens utskjæringsindustri. Hovedoverføringssystemet til CNC-graveringsmaskiner bruker for det meste trinnløs variabel hastighet. Uorganiske systemer med variabel hastighet inkluderer hovedsakelig to typer: spindelsystemer med variabel frekvens og servo-spindelsystemer. På grunn av den høye kostnadseffektiviteten til variabelfrekvensdrivere, er de mye brukt i maskinverktøy. Spindelsystemet er en viktig komponent i en CNC-graveringsmaskin, og ytelsen har en avgjørende innvirkning på den totale ytelsen til CNC-graveringsmaskinen. Som hjertet i spindelsystemet er frekvensomformeren en uunnværlig nøkkelkomponent. Denne artikkelen introduserer bruken av Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomformer i spindeldrivsystemet til CNC-graveringsmaskiner.
Introduksjon til det elektriske kontrollprinsippet for CNC-skjæremaskin
Sammensetningen av det elektriske kontrollsystemet for CNC-graveringsmaskin
Det elektriske kontrollsystemet til en CNC-graveringsmaskin består hovedsakelig av tre deler: CNC numerisk kontrollsystem, spindelposisjoneringssystem og spindelrotasjonssystem. Funksjonene til hver del er som følger:
CNC numerisk kontrollsystem: Mønsterdesign og layout utføres ved hjelp av spesialisert utskjæringsprogramvare konfigurert i datamaskinen. Design- og layoutinformasjonen overføres til utskjæringsmaskinens kontrollere via datamaskinen, og kontrolleren konverterer deretter denne informasjonen til pulssignaler som kan drive steppermotorer eller servomotorer. Posisjoneringssystemet fullfører design- og layoutmønstermodellen ved å motta pulssignalene for posisjonering.
Servoposisjoneringssystem: Tre akser vinkelrett på hverandre kan brukes til å fullføre treakset posisjonering i tredimensjonalt rom. Derfor mottar de tre settene med servoposisjoneringssystemer pulssignaler fra CNC-numerisk kontrollsystem for å utføre utskjæring og verktøyposisjonering på X-, Y- og Z-aksene, og dermed fullføre enhver prøvemodell i tredimensjonalt rom.
Spindelmaskineringssystem: Servoposisjoneringssystemet fullfører prøvetakingen av mønstermodellen, og det tilsvarende utskjæringsarbeidet må fullføres på den tilsvarende prøvetakingsposisjonen for å fullføre CNC-numerisk kontrollsystemoppsettet av de utskårne gjenstandene. Derfor kreves høyhastighetsrotasjon av spindelen for å fullføre utskjæringsarbeidet. Ulike utskjæringsmaterialer og differensiert utskjæringsnøyaktighet krever at rotasjonssystemet har en fleksibel hastighetsreguleringsfunksjon.
Kontrollkrav for frekvensomformer for spindelbehandlingssystem for utskjæringsmaskiner
Ytelseskrav til systemet for frekvensomformere
(1) Hastighetsområdet er bredt, og driftshastigheten er vanligvis mellom 0-24000 o/min.
(2) Små hastighetsvariasjoner innenfor hele hastighetsområdet;
(3) Lavhastighetsmomentet er stort, noe som kan sikre skjæring ved lav hastighet;
(4) Forsøk å holde akselerasjons- og retardasjonstiden så kort som mulig.
Funksjonelle krav til systemet for frekvensomformeren
(1) Kontrollmodusen er valgt som V/F-kontroll for å tilpasse seg kontrollkravene for bredt hastighetsområde, svake magnetiske egenskaper, god kjørestabilitet osv.
(2) Terminalkontroll startstopp, som realiserer fjernstartstopp og forover/bakover-veksling;
(3) Analog innstilling av driftsfrekvens, i stand til å akseptere 0–10 VDC spenningsutgang;
(4) Hastighetsområdet er 0–2400 o/min, og driftsfrekvensen til frekvensomformeren konverteres til 0–400 Hz (sekundær høyhastighetsmotor);
(5) Akselerasjons- og retardasjonstiden er kort, vanligvis innen 3–5 sekunder. På grunn av den høye driftshastigheten kreves det en frekvensomformer med bremseenhet;
(6) Trenger et feilutgangssignal for å sikre rettidig beskyttelse av systemet i tilfelle spindelfeil; Et feiltilbakestillingssignal er nødvendig for å sikre fjerntilbakestilling og omstart når feilen er løst.
Start-stopp-metoden til frekvensomformeren er terminal start-stopp, som betyr at de digitale inngangsterminalene til CNC-numerisk kontrollsystem brukes til å gi DI1/DI2-kommandoer til frekvensomformeren for å oppnå start-stopp og forover/bakover-veksling av spindelmotoren. Tatt i betraktning at rask bremsing kan være nødvendig i tilfelle systemfeil for å unngå mekanisk skade, implementeres nødstoppfunksjonen gjennom DI3 som terminal. Feilsignalet fra frekvensomformeren sendes ut gjennom den programmerbare reléterminalen, og systemet mottar feilsignalet for å unngå mekanisk skade forårsaket av feilbetjening når frekvensomformeren svikter. Etter at feilen er fjernet, kan feillåsen utløses gjennom tilbakestillingsterminalen. Systemhastighetsreguleringsmetoden er digital-til-analog-konvertering av det numeriske kontrollsystemet. Frekvensomformeren mottar et 0-10V spenningssignal fra det numeriske kontrollsystemet som et frekvenssignal og justerer automatisk skjærehastigheten.
Tekniske funksjoner
◆ Nøyaktig selvlæring av motorparametere: Nøyaktig selvlæring av roterende eller stasjonære motorparametere, enkel feilsøking, enkel betjening, gir høyere kontrollnøyaktighet og responshastighet
Vektorisert V/F-kontroll: automatisk statorspenningsfallkompensasjon og slipkompensasjon, noe som sikrer utmerket lavfrekvent høyt dreiemoment og dynamisk dreiemomentrespons selv i VF-kontrollmodus
◆ Programvarestrøm- og spenningsbegrensningsfunksjon: God spennings- og strømbegrensning, som effektivt begrenser viktige kontrollparametere for å redusere risikoen for omformerfeil
◆ Flere bremsemoduser: Gir flere bremsemoduser for å sikre stabil, nøyaktig og rask systemavstengning
◆ Sterk miljøtilpasningsevne: høyt generelt overopphetingspunkt, uavhengig luftkanaldesign, fortykket tre-bestandig malingsbehandling, mer egnet for anledninger med høy metallpulver- og tungoljeforurensning i maskinverktøyindustrien
◆ Omstartsfunksjon for hastighetssporing: oppnå jevn start av roterende motorer uten støt
◆ Automatisk spenningsjusteringsfunksjon: Når nettspenningen endres, kan den automatisk opprettholde en konstant utgangsspenning
Omfattende feilbeskyttelse: overstrøm, overspenning, underspenning, overtemperatur, fasetap, overbelastning og andre beskyttelsesfunksjoner
Konklusjon
Spindeldriftsdelen av en CNC-graveringsmaskin kan virke enkel, men i virkeligheten testes ytelsen og stabiliteten til frekvensomformeren grundig på grunn av høy høyfrekvenshastighet, stor lavfrekvensutgang og tøffe driftsmiljøer.