застосування блоку зворотного зв'язку PGC у верстатах з ЧПК

Верстати з числовим програмним керуванням, скорочено верстати з ЧПК, – це автоматизовані верстати, оснащені системами програмного керування. Ця система керування здатна логічно обробляти програми з керуючими кодами або іншими символьними інструкціями, декодувати їх, представляти у вигляді кодованих чисел та вводити їх у пристрої числового керування через носії інформації. Після розрахунку та обробки пристрій числового керування надсилає різні керуючі сигнали для керування роботою верстата та автоматично обробляє деталі відповідно до форми та розміру, що вимагаються кресленням. Верстати з числовим програмним керуванням ефективно вирішують складні, точні, дрібносерійні та багатосортні задачі обробки деталей. Вони є гнучкими та ефективними автоматизованими верстатами, що представляють напрямок розвитку сучасної технології керування верстатами та є типовим продуктом мехатроніки.

1. Характеристики верстатів з ЧПК

(1) Висока точність обробки. Інструкції з обробки верстатів з числовим програмним керуванням надаються в числовій формі. Наразі імпульсний еквівалент верстатів з ЧПК зазвичай досягає 0,001, а зворотний зазор ланцюга передачі подачі та похибка кроку гвинта можуть бути компенсовані пристроєм ЧПК. Таким чином, верстати з ЧПК можуть досягти високої точності обробки. Для малих та середніх верстатів з ЧПК точність позиціонування зазвичай може досягати 0,03, а точність повторного позиціонування - 0,01.

(2) Висока адаптивність до оброблюваних об'єктів. Під час зміни оброблюваних деталей на верстаті з ЧПК необхідно лише переписати програму та ввести нову програму для обробки нових деталей. Це забезпечує велику зручність для виробництва складних одиничних виробів, невеликих партій та пробного виробництва нових виробів. Для точних та складних деталей, які важко або неможливо обробити звичайними ручними верстатами, верстати з ЧПК також можуть досягати автоматичної обробки.

(3) Високий ступінь автоматизації та низька трудомісткість. Обробка деталей на верстатах з ЧПК виконується автоматично відповідно до попередньо запрограмованих процедур. Окрім розміщення перфораційних стрічок або роботи з клавіатурою, завантаження та розвантаження заготовок, проведення проміжних перевірок ключових процесів та спостереження за роботою верстата, операторам не потрібно виконувати складні повторювані ручні операції. Трудомісткість та напруга можуть бути значно знижені. Крім того, верстати з ЧПК, як правило, мають хороший захист безпеки, автоматичне видалення стружки, автоматичне охолодження та автоматичні пристрої змащення, що значно покращує умови праці операторів.

(4) Висока ефективність виробництва. Час, необхідний для обробки деталі, в основному включає дві частини: час маневрування та допоміжний час. Діапазон зміни швидкості шпинделя та швидкості подачі верстатів з ЧПК більший, ніж у звичайних верстатів, тому для кожного процесу верстатів з ЧПК можна вибрати сприятливі параметри різання. Завдяки добрій структурній жорсткості верстатів з ЧПК це дозволяє виконувати потужне різання з великими об'ємами різання, що підвищує ефективність різання та економить час маневрування. Завдяки високій швидкості холостого ходу рухомих частин верстатів з ЧПК, час затискання та допоміжний час заготовки менші, ніж у звичайних верстатів.

Під час заміни оброблених деталей майже немає потреби в повторному налаштуванні верстата з ЧПК. Це економить час на встановлення та налаштування компонентів. Якість обробки на верстатах з ЧПК стабільна, зазвичай проводиться лише перевірка першої деталі та вибіркова перевірка ключових розмірів між процесами, що економить час простою для перевірки. Під час обробки в обробному центрі верстат забезпечує безперервну обробку кількох процесів, що призводить до значного підвищення ефективності виробництва.

(5) Економічні вигоди є позитивними. Хоча верстати з ЧПК є дорогими та вимагають високих витрат на амортизацію обладнання для кожної деталі під час обробки, у випадку виробництва одиниць та дрібних партій використання верстатів з ЧПК може заощадити час на маркування, скоротити час налаштування, обробки та контролю, а також заощадити прямі виробничі витрати; ② Використання верстатів з ЧПК для обробки деталей зазвичай не вимагає виробництва спеціалізованих пристосувань, що заощаджує витрати на технологічне обладнання; ③ Стабільна точність обробки на ЧПК зменшує рівень браку та ще більше знижує виробничі витрати; ④ Верстати з числовим програмним керуванням можуть досягти багатоцільового використання, заощадити виробничий простір та заощадити інвестиції в будівництво. Таким чином, використання верстатів з ЧПК все ще може досягти позитивних економічних вигод.

2. Застосування верстатів з ЧПК має багато переваг, яких немає у звичайних верстатів. Сфера їх застосування постійно розширюється, але вони не можуть повністю замінити звичайні верстати, а також не можуть вирішити всі проблеми механічної обробки економічним способом. Верстати з числовим програмним керуванням підходять для обробки деталей з такими характеристиками:

(1) Деталі, що виготовляються кількома різновидами та невеликими партіями.

(2) Деталі зі складними формами та структурами.

(3) Деталі, що потребують частих модифікацій.

(4) Дорогі та не підлягають брухту критично важливі компоненти.

(5) Термінові деталі з короткими циклами проектування та виробництва.

(6) Деталі з великим розміром партії та високими вимогами до точності.

План реконструкції двох верстатів з числовим програмним керуванням

1. Огляд обладнання

Основні параметри енергозберігаючого трансформаційного верстата на заводі з ЧПУ в Ліціоні, що працює в Чжуншані, такі:

(1) Марка верстата: Yirun Keitel Модель: YRX-46A Потужність шпинделя верстата: 7,5 кВт

(2) Робочий цикл 5 секунд, час гальмування 1 секунда, струм гальмування 12 А

(3) Джерело живлення: 380 В 50 Гц

2. Переробка регенерованої електроенергії

Коли верстат з ЧПК завершує дію або робочий цикл, двигун верстата переходить у стан рекуперативного вироблення енергії. Шість діодів в інверторі перетворюють механічну енергію передавального механізму на електричну енергію та подають її назад до проміжного кола постійного струму, що призводить до збільшення напруги на конденсаторі накопичення енергії. Якщо не вжити необхідних заходів, перетворювач частоти відключиться через перенапругу, коли напруга конденсатора кола постійного струму підніметься до межі захисту. У високопродуктивних інженерних інверторах існує два рішення для обробки безперервно рекуперованої електричної енергії: ① встановлення резисторів у середньому колі постійного струму, щоб безперервно рекуперована електрична енергія могла споживатися у вигляді тепла через резистори, що називається гальмуванням споживанням енергії; ② використання рекуперативних випрямлячів для передачі безперервно рекуперованої електричної енергії назад у мережу називається гальмуванням зі зворотним зв'язком.

(1) Гальмування з енергоспоживанням складається з гальмівного блоку та гальмівного резистора.

(2) Для забезпечення зворотного зв'язку від рекуперативної потужності, що генерується в стані гальмування електродвигуна, до мережі, інвертор з боку мережі повинен використовувати реверсивний інвертор. Енергозберігаючий пристрій зворотного зв'язку IPC-PGC з синусоїдою, випущений компанією Jianeng, має таку ж структуру, як і перетворювач та інвертор з боку мережі, використовуючи плату розпізнавання напруги мережі з режимом ШІМ-керування. Завдяки використанню технології ШІМ-керування можна контролювати величину та фазу змінної напруги з боку мережі, що дозволяє зробити вхідний змінний струм у фазі з напругою мережі та наближатися до синусоїди. Коефіцієнт потужності системи передачі перевищує 0,96, і вона має 100% здатність до зворотного зв'язку по мережі під час гальмування зі зворотним зв'язком без необхідності використання автотрансформатора.

Пристрій зворотного зв'язку для енергозбереження синусоїди IPC-PGC може повертати рекуперовану електричну енергію, що генерується під час регулювання швидкості двигуна та інших процесів, до енергосистеми, уникаючи втрат енергії, спричинених нагріванням резистивів за допомогою звичайних енергоємних гальмівних блоків, таким чином досягаючи ідеальних ефектів енергозбереження та ефективної роботи.