V súčasnosti sa rezbárske stroje postupne stali nevyhnutnými profesionálnymi nástrojmi pre rôzne priemyselné odvetvia. S rozvojom a aplikáciou CNC technológie v kombinácii s vysokovýkonnými regulátormi s premenlivou frekvenciou a servopohonmi v rôznych výrobných odvetviach sa CNC rezbárske stroje stali hlavným prúdovým mechanizmom v dnešnom rezbárskom priemysle. Hlavný prevodový systém CNC gravírovacích strojov väčšinou využíva plynule meniteľnú rýchlosť. Anorganické systémy s premenlivou rýchlosťou zahŕňajú hlavne dva typy: systémy vretien s premenlivou frekvenciou a servopohony. Vďaka vysokej nákladovej efektívnosti pohonov s premenlivou frekvenciou sa široko používajú v obrábacích strojoch. Vretenový systém je dôležitou súčasťou CNC gravírovacieho stroja a jeho výkon má zásadný vplyv na celkový výkon CNC gravírovacieho stroja. Frekvenčný menič je srdcom vretenového systému a je nevyhnutnou kľúčovou súčasťou. Tento článok predstavuje aplikáciu frekvenčného meniča série Dongli Kechuang CT100 v systéme pohonu vretena CNC gravírovacieho stroja.
Úvod do princípu elektrického riadenia CNC rezbárskeho stroja
Zloženie elektrického riadiaceho systému pre CNC gravírovací stroj
Elektrický riadiaci systém CNC gravírovacieho stroja sa skladá hlavne z troch častí: CNC numerického riadiaceho systému, systému polohovania vretena a systému otáčania vretena. Funkcie každej časti sú nasledovné:
CNC numerický riadiaci systém: Návrh a rozloženie vzoru sa vykonávajú pomocou špecializovaného softvéru na rezbárstvo nakonfigurovaného v počítači. Informácie o návrhu a rozložení sa prenášajú do riadiacej jednotky rezbárskeho stroja cez počítač a riadiaca jednotka potom tieto informácie prevedie na impulzné signály, ktoré môžu riadiť krokové motory alebo servomotory. Polohovací systém dokončí model návrhu a rozloženia vzoru prijímaním impulzných signálov pre polohovanie.
Servo polohovací systém: Na dokončenie trojosového polohovania v trojrozmernom priestore je možné použiť tri na seba kolmé osi. Preto tri sady servo polohovacích systémov prijímajú impulzné signály z numerického riadiaceho systému CNC na vykonávanie rezbárstva a polohovania nástrojov na osiach X, Y a Z, čím sa dokončí akýkoľvek model vzorky v trojrozmernom priestore.
Systém obrábania vretena: Servo polohovací systém dokončí vzorkovanie modelu vzoru a zodpovedajúce rezbárske práce je potrebné vykonať v zodpovedajúcej vzorkovacej polohe, aby sa dokončilo rozloženie vyrezávaných predmetov pomocou CNC numerického riadiaceho systému. Preto je na dokončenie rezbárskej práce potrebná vysoká rýchlosť otáčania vretena. Rôzne rezbárske materiály a rozdielna presnosť rezania vyžadujú, aby rotačný systém mal flexibilnú funkciu regulácie rýchlosti.
Požiadavky na riadenie frekvenčného meniča pre systém obrábania vretien rezbárskeho stroja
Požiadavky na výkon systému pre frekvenčné meniče
(1) Rozsah otáčok je široký a prevádzková rýchlosť je vo všeobecnosti medzi 0-24000 ot./min.
(2) Malé kolísanie rýchlosti v celom rozsahu rýchlosti;
(3) Nízky krútiaci moment je veľký, čo môže zabezpečiť nízkorýchlostné rezanie;
(4) Snažte sa udržať čas zrýchlenia a spomalenia čo najkratší.
Funkčné požiadavky systému pre frekvenčný menič
(1) Režim riadenia je zvolený ako riadenie V/F, aby sa prispôsobil požiadavkám riadenia v širokom rozsahu rýchlostí, slabých magnetických vlastnostiach, dobrej stabilite jazdy atď.
(2) Terminálne ovládanie štartu a zastavenia, realizácia diaľkového štartu a zastavenia a prepínania dopredu/dozadu;
(3) Analógové nastavenie prevádzkovej frekvencie, schopné akceptovať výstupné napätie 0-10 VDC;
(4) Rozsah otáčok je 0 – 2400 ot./min. a prevádzková frekvencia frekvenčného meniča sa prevádza na 0 – 400 Hz (sekundárny vysokorýchlostný motor);
(5) Čas zrýchlenia a spomalenia je krátky, zvyčajne do 3 – 5 sekúnd. Vzhľadom na vysokú prevádzkovú rýchlosť je potrebný frekvenčný menič s brzdnou jednotkou;
(6) Na zabezpečenie včasnej ochrany systému v prípade poruchy vretena je potrebný výstupný signál poruchy; Na zabezpečenie diaľkového resetu a reštartu po vyriešení poruchy je potrebný signál resetu poruchy.
Metóda štart-stop frekvenčného meniča je terminálový štart-stop, čo znamená, že digitálne vstupné terminály numerického riadiaceho systému CNC sa používajú na zadávanie príkazov DI1/DI2 do frekvenčného meniča na dosiahnutie štart-stop a prepínania dopredu/dozadu vretenového motora. Vzhľadom na to, že v prípade núdzovej poruchy systému môže byť potrebné rýchle brzdenie, aby sa predišlo mechanickému poškodeniu, funkcia núdzového zastavenia je implementovaná cez terminál DI3. Chybový signál frekvenčného meniča je vyvedený cez programovateľný reléový terminál a systém prijíma chybový signál, aby sa predišlo mechanickému poškodeniu spôsobenému nesprávnou obsluhou pri poruche frekvenčného meniča. Po odstránení poruchy je možné uzamknutie poruchy uvoľniť cez resetovací terminál. Metóda regulácie rýchlosti systému je digitálno-analógová konverzia numerického riadiaceho systému. Frekvenčný menič prijíma napäťový signál 0-10V z numerického riadiaceho systému ako frekvenčný signál a automaticky upravuje rýchlosť rezania.
Technické vlastnosti
◆ Presné samoučenie parametrov motora: Presné samoučenie parametrov rotujúceho alebo stacionárneho motora, jednoduché ladenie, jednoduchá obsluha, vyššia presnosť riadenia a rýchlosť odozvy
Vektorové riadenie V/F: automatická kompenzácia poklesu napätia statora a kompenzácia sklzu, zabezpečujúca vynikajúcu nízkofrekvenčnú odozvu vysokého krútiaceho momentu a dynamickú odozvu krútiaceho momentu aj v režime riadenia VF
◆ Funkcia obmedzenia prúdu a napätia softvéru: Dobré obmedzenie napätia a prúdu, efektívne obmedzenie kľúčových riadiacich parametrov na zníženie rizika poruchy meniča
◆ Viacero režimov brzdenia: Poskytuje viacero režimov brzdenia na zabezpečenie stabilného, presného a rýchleho vypnutia systému
◆ Silná prispôsobivosť environmentálnym podmienkam: vysoký celkový bod prehriatia, nezávislá konštrukcia vzduchového potrubia, zahustená trojvrstvová náterová úprava, vhodnejšia pre prípady s vysokým obsahom kovového prášku a silného znečistenia olejom v priemysle obrábacích strojov
◆ Funkcia reštartu so sledovaním rýchlosti: dosiahnutie plynulého štartu rotujúcich motorov bez nárazov
◆ Funkcia automatického nastavenia napätia: Pri zmene sieťového napätia dokáže automaticky udržiavať konštantné výstupné napätie
Komplexná ochrana proti poruchám: nadprúd, prepätie, podpätie, prehriatie, výpadok fázy, preťaženie a ďalšie ochranné funkcie
Záver
Pohon vretena CNC gravírovacieho stroja sa môže zdať jednoduchý, ale v skutočnosti je výkon a stabilita frekvenčného meniča prísne testovaná kvôli vysokej rýchlosti otáčok, veľkému nízkofrekvenčnému výstupu a náročným prevádzkovým podmienkam.