Tegenwoordig zijn snijmachines geleidelijk essentiële professionele gereedschappen geworden voor diverse industrieën. Met de ontwikkeling en toepassing van CNC-technologie in combinatie met hoogwaardige frequentieregelaars en servoaandrijvingen in diverse productie-industrieën, zijn CNC-snijmachines de gangbare configuratie geworden in de hedendaagse snij-industrie. Het belangrijkste transmissiesysteem van CNC-graveermachines maakt meestal gebruik van traploos variabele snelheid. Anorganische systemen met variabele snelheid omvatten voornamelijk twee typen: spindelsystemen met variabele frequentie en servospindelsystemen. Vanwege de hoge kosteneffectiviteit van frequentieregelaars worden ze veel gebruikt in bewerkingsmachines. Het spindelsysteem is een belangrijk onderdeel van een CNC-graveermachine en de prestaties ervan hebben een cruciale invloed op de algehele prestaties van de CNC-graveermachine. Als hart van het spindelsysteem is de frequentieomvormer een onmisbaar onderdeel. Dit artikel introduceert de toepassing van de Dongli Kechuang CT100-serie frequentieomvormer in het spindelaandrijfsysteem van CNC-graveermachines.
Inleiding tot het elektrische besturingsprincipe van CNC-snijmachines
Samenstelling van het elektrische besturingssysteem voor CNC-graveermachines
Het elektrische besturingssysteem van een CNC-graveermachine bestaat hoofdzakelijk uit drie onderdelen: het numerieke CNC-besturingssysteem, het spindelpositioneringssysteem en het spindelrotatiesysteem. De functies van elk onderdeel zijn als volgt:
CNC numeriek besturingssysteem: Het ontwerpen en uittekenen van patronen gebeurt via gespecialiseerde snijsoftware die op de computer is geconfigureerd. De ontwerp- en uittekeninformatie wordt via de computer naar de besturing van de snijmachine verzonden, waarna de besturing deze informatie omzet in pulssignalen die stappenmotoren of servomotoren kunnen aansturen. Het positioneringssysteem completeert het ontwerp- en uittekenpatroonmodel door de pulssignalen te ontvangen voor positionering.
Servopositioneringssysteem: Drie loodrecht op elkaar staande assen kunnen worden gebruikt om drieassige positionering in een driedimensionale ruimte te voltooien. De drie sets servopositioneringssystemen ontvangen daarom pulssignalen van het numerieke besturingssysteem van de CNC om het snijwerk en de gereedschapspositionering op de X-, Y- en Z-as uit te voeren, waardoor elk voorbeeldmodel in een driedimensionale ruimte wordt voltooid.
Spindelbewerkingssysteem: Het servopositioneringssysteem voltooit de monstername van het patroonmodel en het bijbehorende snijwerk moet op de bijbehorende monsternamepositie worden voltooid om de lay-out van het CNC-numerieke besturingssysteem van de gesneden items te voltooien. Daarom is een hoge rotatiesnelheid van de spindel vereist om het snijwerk te voltooien. Verschillende snijmaterialen en gedifferentieerde snijnauwkeurigheden vereisen een flexibele snelheidsregeling van het rotatiesysteem.
Regelvereisten voor frequentieomvormers voor spindelverwerkingssystemen van snijmachines
Prestatievereisten van het systeem voor frequentieomvormers
(1) Het snelheidsbereik is breed en de bedrijfssnelheid ligt over het algemeen tussen 0 en 24.000 tpm.
(2) Kleine snelheidsschommelingen binnen het gehele snelheidsbereik;
(3) Het koppel bij lage snelheid is groot, wat kan zorgen voor snijden bij lage snelheid;
(4) Probeer de acceleratie- en deceleratietijd zo kort mogelijk te houden.
Functionele vereisten van het systeem voor de frequentieomvormer
(1) De besturingsmodus wordt geselecteerd als V/F-regeling om zich aan te passen aan de besturingsvereisten van een breed snelheidsbereik, zwakke magnetische eigenschappen, goede rijstabiliteit, enz.
(2) Eindbediening start-stop, realiseren van start-stop op afstand en vooruit-/achteruitschakeling;
(3) Analoge instelling van de werkfrequentie, geschikt voor het accepteren van een uitgangsspanning van 0-10 VDC;
(4) Het snelheidsbereik is 0-2400 tpm en de werkfrequentie van de frequentieomvormer wordt omgezet naar 0-400 Hz (secundaire hogesnelheidsmotor);
(5) De acceleratie- en deceleratietijd is kort, doorgaans binnen 3-5 seconden. Vanwege de hoge bedrijfssnelheid is een frequentieomvormer met remeenheid vereist;
(6) Er is een foutuitgangssignaal nodig om tijdige bescherming van het systeem te garanderen in geval van een spindelstoring. Een foutresetsignaal is vereist om te zorgen voor een reset op afstand en een herstart wanneer de fout is opgelost.
De start-stopmethode van de frequentieomvormer is terminal start-stop. Dit betekent dat de digitale ingangsklemmen van het CNC-numerieke besturingssysteem worden gebruikt om de DI1/DI2-commando's aan de frequentieomvormer te geven om de start-stop en de voor-/achteruitschakeling van de spindelmotor te realiseren. Aangezien snel remmen nodig kan zijn in geval van een noodsysteemstoring om mechanische schade te voorkomen, wordt de noodstopfunctie geïmplementeerd via DI3 als klem. Het foutsignaal van de frequentieomvormer wordt uitgevoerd via de programmeerbare relaisklem en het systeem ontvangt het foutsignaal om mechanische schade door verkeerde bediening te voorkomen wanneer de frequentieomvormer uitvalt. Nadat de storing is verholpen, kan de foutvergrendeling worden opgeheven via de resetklem. De snelheidsregeling van het systeem is een digitaal-naar-analoogconversie van het numerieke besturingssysteem. De frequentieomvormer ontvangt een 0-10V-spanningssignaal van het numerieke besturingssysteem als frequentiesignaal en past automatisch de snijsnelheid aan.
Technische kenmerken
◆ Nauwkeurige zelflerende motorparameters: Nauwkeurige zelflering van roterende of stationaire motorparameters, eenvoudig debuggen, eenvoudige bediening, wat zorgt voor een hogere regelnauwkeurigheid en reactiesnelheid
Vectorized V/F-regeling: automatische compensatie van statorspanningsval en slipcompensatie, waardoor een uitstekende laagfrequente hoge koppel- en koppeldynamiekrespons wordt gegarandeerd, zelfs in de VF-regelmodus
◆ Softwarematige stroom- en spanningsbegrenzingsfunctie: goede spannings- en stroombegrenzing, waardoor belangrijke regelparameters effectief worden beperkt om het risico op omvormerstoringen te verminderen
◆ Meerdere remmodi: biedt meerdere remmodi om een stabiele, nauwkeurige en snelle systeemuitschakeling te garanderen
◆ Sterke aanpassing aan het milieu: hoog algemeen oververhittingspunt, onafhankelijk ontwerp van de luchtkanalen, verdikte drievoudige verfbehandeling, beter geschikt voor gelegenheden met hoge metaalpoeder- en zware olievervuiling in de machinegereedschapsindustrie
◆ Snelheidsvolg-herstartfunctie: bereik een soepele start van roterende motoren zonder impact
◆ Automatische spanningsaanpassingsfunctie: wanneer de netspanning verandert, kan het automatisch een constante uitgangsspanning handhaven
Uitgebreide foutbeveiliging: overstroom, overspanning, onderspanning, overtemperatuur, faseverlies, overbelasting en andere beveiligingsfuncties
Conclusie
Het spindelaandrijvingsgedeelte van een CNC-graveermachine lijkt misschien eenvoudig, maar in werkelijkheid worden de prestaties en stabiliteit van de frequentieomvormer grondig op de proef gesteld vanwege de hoge frequentiesnelheid, de grote laagfrequente uitvoer en de zware bedrijfsomstandigheden.