Trenutno so rezbarski stroji postopoma postali bistveno profesionalno orodje za različne panoge. Z razvojem in uporabo CNC tehnologije v kombinaciji z visokozmogljivimi krmilniki s spremenljivo frekvenco in servo pogonsko opremo v različnih proizvodnih panogah so CNC rezbarski stroji postali glavna konfiguracija v današnji rezbarski industriji. Glavni prenosni sistem CNC gravirnih strojev večinoma uporablja brezstopenjsko spremenljivo hitrost. Anorganski sistemi s spremenljivo hitrostjo vključujejo predvsem dve vrsti: sisteme vretena s spremenljivo frekvenco in servo sisteme vretena. Zaradi visoke stroškovne učinkovitosti pogonov s spremenljivo frekvenco se pogosto uporabljajo v obdelovalnih strojih. Sistem vretena je pomemben sestavni del CNC gravirnega stroja, njegova zmogljivost pa ključno vpliva na splošno zmogljivost CNC gravirnega stroja. Frekvenčni pretvornik je kot srce sistema vretena nepogrešljiva ključna komponenta. Ta članek predstavlja uporabo frekvenčnega pretvornika serije Dongli Kechuang CT100 v sistemu pogona vretena CNC gravirnega stroja.
Uvod v princip električnega krmiljenja CNC rezbarskega stroja
Sestava električnega krmilnega sistema za CNC gravirni stroj
Električni krmilni sistem CNC gravirnega stroja je sestavljen predvsem iz treh delov: numeričnega krmilnega sistema CNC, sistema za pozicioniranje vretena in sistema za vrtenje vretena. Funkcije vsakega dela so naslednje:
CNC numerični krmilni sistem: Oblikovanje in postavitev vzorca se izvajata s specializirano programsko opremo za rezbarjenje, konfigurirano v računalniku. Informacije o oblikovanju in postavitvi se prek računalnika prenesejo v krmilnik rezbarskega stroja, ki nato te informacije pretvori v impulzne signale, ki lahko poganjajo koračne motorje ali servo motorje. Sistem za pozicioniranje dokonča model oblikovanja in postavitve vzorca s sprejemom impulznih signalov za pozicioniranje.
Servo sistem za pozicioniranje: Za triosno pozicioniranje v tridimenzionalnem prostoru se lahko uporabijo tri osi, ki so pravokotne druga na drugo. Zato trije sklopi servo sistemov za pozicioniranje prejemajo impulzne signale iz numeričnega krmilnega sistema CNC za izvajanje rezbarjenja in pozicioniranja orodja na oseh X, Y in Z, s čimer se v tridimenzionalnem prostoru dokonča kateri koli vzorčni model.
Sistem za obdelavo vretena: Servo sistem za pozicioniranje zaključi vzorčenje modela vzorca, ustrezno rezbarjenje pa je treba opraviti na ustreznem mestu vzorčenja, da se dokonča postavitev izrezljanih predmetov s strani numeričnega krmilnega sistema CNC. Zato je za dokončanje rezbarjenja potrebno vreteno z visoko hitrostjo vrtenja. Različni materiali za rezbarjenje in različne natančnosti rezbarjenja zahtevajo, da ima vrtljivi sistem prilagodljivo funkcijo regulacije hitrosti.
Zahteve za krmiljenje frekvenčnega pretvornika za sistem obdelave vretena rezbarskega stroja
Zahteve glede delovanja sistema za frekvenčne pretvornike
(1) Območje hitrosti je široko, delovna hitrost pa je običajno med 0 in 24000 vrt/min.
(2) Majhna nihanja hitrosti znotraj celotnega območja hitrosti;
(3) Navor pri nizki hitrosti je velik, kar lahko zagotovi rezanje pri nizki hitrosti;
(4) Poskusite ohraniti čas pospeševanja in zaviranja čim krajši.
Funkcionalne zahteve sistema za frekvenčni pretvornik
(1) Način krmiljenja je izbran kot krmiljenje V/F, da se prilagodi zahtevam krmiljenja v širokem območju hitrosti, šibkih magnetnih lastnostih, dobri stabilnosti vožnje itd.
(2) Krmiljenje zagona in zaustavitve na terminalu, ki omogoča daljinski zagon in zaustavitev ter preklop naprej/nazaj;
(3) Analogna nastavitev delovne frekvence, ki lahko sprejme izhodno napetost 0–10 VDC;
(4) Območje hitrosti je 0–2400 vrt/min, delovna frekvenca frekvenčnega pretvornika pa se pretvori v 0–400 Hz (sekundarni visokohitrostni motor);
(5) Čas pospeševanja in zaviranja je kratek, običajno v 3–5 sekundah. Zaradi visoke obratovalne hitrosti je potreben frekvenčni pretvornik z zavorno enoto;
(6) Za zagotovitev pravočasne zaščite sistema v primeru okvare vretena je potreben izhodni signal za napako; Za zagotovitev oddaljene ponastavitve in ponovnega zagona, ko je napaka odpravljena, je potreben signal za ponastavitev napake.
Metoda zagona in zaustavitve frekvenčnega pretvornika je zagon in zaustavitev prek terminala, kar pomeni, da se digitalni vhodni priključki numeričnega krmilnega sistema CNC uporabljajo za dajanje ukazov DI1/DI2 frekvenčnemu pretvorniku za dosego zagona in zaustavitve ter preklapljanja motorja vretena naprej/nazaj. Glede na to, da je v primeru okvare sistema v sili morda potrebno hitro zaviranje, da se preprečijo mehanske poškodbe, je funkcija zaustavitve v sili izvedena prek terminala DI3. Signal napake frekvenčnega pretvornika se odda prek programabilnega relejnega priključka, sistem pa prejme signal napake, da se preprečijo mehanske poškodbe zaradi napačnega delovanja, ko frekvenčni pretvornik odpove. Ko je napaka odpravljena, se lahko zapora napake sprosti prek priključka za ponastavitev. Metoda regulacije hitrosti sistema je digitalno-analogna pretvorba numeričnega krmilnega sistema. Frekvenčni pretvornik prejme napetostni signal 0-10 V iz numeričnega krmilnega sistema kot frekvenčni signal in samodejno prilagodi hitrost rezbarjenja.
Tehnične lastnosti
◆ Natančno samostojno učenje parametrov motorja: Natančno samostojno učenje parametrov vrtečega se ali stacionarnega motorja, enostavno odpravljanje napak, preprosto upravljanje, zagotavljanje večje natančnosti krmiljenja in hitrosti odziva
Vektorsko krmiljenje V/F: samodejna kompenzacija padca napetosti statorja in kompenzacija zdrsa, kar zagotavlja odličen nizkofrekvenčni, visokofrekvenčni in dinamični odziv navora tudi v načinu krmiljenja VF
◆ Funkcija omejevanja toka in napetosti programske opreme: Dobra omejitev napetosti in toka, ki učinkovito omejuje ključne krmilne parametre za zmanjšanje tveganja okvare pretvornika
◆ Več načinov zaviranja: Zagotavlja več načinov zaviranja za stabilno, natančno in hitro zaustavitev sistema
◆ Močna prilagodljivost okolju: visoka skupna točka pregrevanja, neodvisna zasnova zračnih kanalov, odebeljena tristopenjska obdelava barve, bolj primerna za priložnosti z visoko vsebnostjo kovinskega prahu in močnim onesnaženjem z oljem v industriji strojnega orodja
◆ Funkcija ponovnega zagona s sledenjem hitrosti: doseže gladek zagon vrtečih se motorjev brez udarcev
◆ Funkcija samodejnega prilagajanja napetosti: Ko se napetost omrežja spremeni, lahko samodejno vzdržuje konstantno izhodno napetost
Celovita zaščita pred napakami: preobremenitev toka, prenapetost, prenizka napetost, previsoka temperatura, izpad faze, preobremenitev in druge zaščitne funkcije
Zaključek
Pogonski del vretena CNC gravirnega stroja se morda zdi preprost, vendar sta v resnici delovanje in stabilnost frekvenčnega pretvornika strogo preizkušeni zaradi visoke visokofrekvenčne hitrosti, velikega nizkofrekvenčnega izhoda in zahtevnih delovnih okolij.