Aplicação da unidade de feedback PGC em máquinas-ferramenta CNC
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Aplicação da unidade de feedback PGC em máquinas-ferramenta CNC

As máquinas-ferramenta de controle numérico, abreviadas como máquinas-ferramenta CNC, são máquinas-ferramenta automatizadas equipadas com sistemas de controle programável. Este sistema de controle é capaz de processar logicamente programas com códigos de controle ou outras instruções simbólicas, decodificá-los, representá-los em números codificados e inseri-los em dispositivos de controle numérico através de dispositivos de informação. Após o cálculo e processamento, diversos sinais de controle são enviados pelo dispositivo de controle numérico para controlar a ação da máquina-ferramenta e processar automaticamente as peças de acordo com a forma e o tamanho exigidos pelo desenho. As máquinas-ferramenta de controle numérico têm resolvido com eficácia problemas complexos de processamento de peças, que exigem precisão, trabalham com pequenos lotes e envolvem uma grande variedade de peças. Elas são uma máquina-ferramenta automatizada flexível e eficiente que representa a direção de desenvolvimento da tecnologia moderna de controle de máquinas-ferramenta e é um produto típico da mecatrônica.

1. Características das máquinas-ferramenta CNC

(1) Alta precisão de processamento. As máquinas-ferramenta de controle numérico processam instruções fornecidas em formato numérico. Atualmente, o equivalente de pulso das máquinas-ferramenta CNC geralmente atinge 0,001, e a folga reversa da corrente de transmissão de avanço e o erro de passo do parafuso podem ser compensados ​​pelo dispositivo CNC. Portanto, as máquinas-ferramenta CNC podem alcançar alta precisão de usinagem. Para máquinas-ferramenta CNC de pequeno e médio porte, sua precisão de posicionamento geralmente pode atingir 0,03, e a precisão de posicionamento repetitivo é de 0,01.

(2) Forte adaptabilidade ao processamento de objetos. Ao trocar as peças usinadas em uma máquina-ferramenta CNC, basta reescrever o programa e inserir o novo programa para realizar a usinagem das novas peças. Isso proporciona grande conveniência para a produção de peças únicas complexas, pequenos lotes e produção experimental de novos produtos. Para peças de precisão e complexas que são difíceis ou impossíveis de processar com máquinas-ferramenta manuais comuns, as máquinas-ferramenta CNC também podem realizar o processamento automático.

(3) Alto grau de automação e baixa intensidade de trabalho. A usinagem de peças por máquinas-ferramenta CNC é concluída automaticamente de acordo com procedimentos pré-programados. Além de posicionar correias perfuradoras ou operar teclados, carregar e descarregar peças, realizar inspeções intermediárias de processos-chave e observar a operação da máquina-ferramenta, os operadores não precisam executar operações manuais complexas e repetitivas. A intensidade e o estresse do trabalho podem ser bastante reduzidos. Além disso, as máquinas-ferramenta CNC geralmente possuem boa proteção de segurança, remoção automática de cavacos, resfriamento automático e dispositivos de lubrificação automática, e as condições de trabalho dos operadores são bastante melhoradas.

(4) Alta eficiência de produção. O tempo necessário para o processamento da peça inclui principalmente duas partes: tempo de manobra e tempo auxiliar. A faixa de variação da velocidade do fuso e da taxa de avanço das máquinas-ferramenta CNC é maior do que a das máquinas-ferramenta convencionais, portanto, parâmetros de corte favoráveis ​​podem ser selecionados para cada processo em máquinas-ferramenta CNC. Devido à boa rigidez estrutural das máquinas-ferramenta CNC, é possível realizar cortes robustos com grandes volumes de material, o que melhora a eficiência do corte e economiza tempo de manobra. Devido à alta velocidade de movimento ocioso das partes móveis das máquinas-ferramenta CNC, o tempo de fixação e o tempo auxiliar da peça são menores do que os das máquinas-ferramenta convencionais.

É praticamente desnecessário reajustar a máquina-ferramenta CNC ao substituir as peças usinadas. Isso economiza tempo na instalação e no ajuste dos componentes. A qualidade da usinagem em máquinas-ferramenta CNC é estável, geralmente sendo necessária apenas a inspeção da primeira peça e a inspeção por amostragem das dimensões principais entre os processos, o que reduz o tempo de inatividade para inspeção. Ao usinar em um centro de usinagem, a máquina-ferramenta realiza o processamento contínuo de múltiplos processos, resultando em uma melhoria ainda mais significativa na eficiência da produção.

(5) Os benefícios econômicos são bons. Embora as máquinas-ferramenta CNC sejam caras e exijam altos custos de depreciação de equipamentos para cada peça durante o processamento, no caso de produção de peças únicas e pequenos lotes, o uso de máquinas-ferramenta CNC pode economizar tempo de marcação, reduzir o tempo de ajuste, processamento e inspeção e economizar custos diretos de produção; ② O uso de máquinas-ferramenta CNC para processar peças geralmente não requer a produção de dispositivos de fixação especializados, economizando custos de equipamentos de processo; ③ A precisão estável da usinagem CNC reduz a taxa de refugo e diminui ainda mais os custos de produção; ④ As máquinas-ferramenta de controle numérico podem ser usadas para múltiplos fins, economizando espaço na fábrica e economizando investimento em construção. Portanto, o uso de máquinas-ferramenta CNC ainda pode alcançar bons benefícios econômicos.

2. A aplicação de máquinas-ferramenta CNC possui muitas vantagens que as máquinas-ferramenta convencionais não têm. Seu escopo de aplicação está em constante expansão, mas não pode substituir completamente as máquinas-ferramenta convencionais, nem resolver todos os problemas de usinagem de forma econômica. As máquinas-ferramenta de controle numérico são adequadas para o processamento de peças com as seguintes características:

(1) Peças produzidas em múltiplas variedades e pequenos lotes.

(2) Peças com formas e estruturas complexas.

(3) Peças que requerem modificações frequentes.

(4) Componentes críticos caros e não descartáveis.

(5) Peças urgentes com ciclos curtos de projeto e fabricação.

(6) Peças com grande lote e requisitos de alta precisão.

 

Plano de reforma de duas máquinas-ferramenta de controle numérico

 

1. Visão geral do equipamento

Os principais parâmetros da máquina-ferramenta de transformação com economia de energia na Fábrica de Processamento CNC Zhongshan Liqiong são os seguintes:

(1) Marca da máquina-ferramenta: Yirun Keitel Modelo: YRX-46A Potência do fuso da máquina-ferramenta: 7,5 kW

(2) Ciclo de operação de 5 segundos, tempo de frenagem de 1 segundo, corrente de frenagem de 12A

(3) Fonte de alimentação: 380 V 50 Hz

 

2. Processamento de energia elétrica regenerada

Quando uma máquina CNC completa uma ação ou finaliza um ciclo de trabalho, o motor da máquina entra em estado de geração de energia regenerativa. Os seis diodos do inversor convertem a energia mecânica do mecanismo de transmissão em energia elétrica e a realimentam ao circuito CC intermediário, causando um aumento na tensão do capacitor de armazenamento de energia. Se as medidas necessárias não forem tomadas, o conversor de frequência desligará devido à sobretensão quando a tensão do capacitor do circuito CC atingir o limite de proteção. Em inversores de engenharia de alto desempenho, existem duas soluções para o processamento contínuo da energia elétrica regenerada: ① a instalação de resistores no circuito CC intermediário para permitir que a energia elétrica regenerada seja dissipada na forma de calor através dos resistores, o que é chamado de frenagem por consumo de energia; ② o uso de retificadores regenerativos para transmitir a energia elétrica regenerada de volta à rede, o que é chamado de frenagem por realimentação.

(1) O consumo de energia na frenagem é composto por uma unidade de frenagem e um resistor de frenagem.

(2) Para obter o feedback da energia regenerativa gerada pela frenagem do motor elétrico para a rede, o inversor do lado da rede deve utilizar um inversor reversível. O dispositivo de feedback de onda senoidal para economia de energia IPC-PGC, lançado pela Jianeng Company, possui a mesma estrutura que o conversor e o inversor do lado da rede, utilizando uma placa de reconhecimento de tensão da rede com controle PWM. Devido ao uso da tecnologia de controle PWM, a magnitude e a fase da tensão CA no lado da rede podem ser controladas, o que permite que a corrente de entrada CA fique em fase com a tensão da rede e se aproxime de uma onda senoidal. O fator de potência do sistema de transmissão é superior a 0,96 e possui capacidade de feedback de 100% para a rede durante a frenagem com feedback, sem a necessidade de um autotransformador.

O dispositivo de realimentação de onda senoidal para economia de energia IPC-PGC pode devolver à rede elétrica a energia elétrica regenerada gerada durante a regulação da velocidade do motor e outros processos, evitando a perda de energia causada pelo aquecimento da resistência em unidades de frenagem convencionais que consomem muita energia, alcançando assim efeitos ideais de economia de energia e operação eficiente.


Description

O consumo de energia das máquinas-ferramenta CNC é diretamente determinado pela potência do motor e pelo tempo de funcionamento contínuo da máquina, sendo que o tempo de funcionamento contínuo é determinado pelas condições de operação, como a frequência de partidas e paradas, o tempo de aceleração, o tempo de processamento e o tempo de desligamento. Portanto, calculamos o consumo de energia com base na potência, no tempo de operação e no coeficiente de condição de operação da máquina-ferramenta CNC.

3. Apresentação do produto: Dispositivo de feedback de onda senoidal para economia de energia IPC-PGC

 

O dispositivo de realimentação de energia por onda senoidal IPC-PGC é um produto de baixo ruído e baixo consumo de energia, fabricado com tecnologia canadense, que utiliza algoritmos avançados para obter uma realimentação completa de energia por onda senoidal. Ele pode realimentar a energia elétrica regenerada gerada durante o processo de regulação da velocidade do motor para a rede elétrica, evitando a perda de energia causada por unidades de frenagem convencionais que consomem muita energia e, assim, alcançando economia de energia. O dispositivo de realimentação de energia por onda senoidal PGC é equipado com reatores e filtros de ruído internos, podendo ser conectado diretamente à rede elétrica sem causar interferência na rede e nos equipamentos elétricos próximos.

Atualmente, tem sido amplamente utilizado em máquinas-ferramenta CNC, sistemas de controle servo e outras aplicações.

Quando o eixo de uma máquina-ferramenta CNC ou de um sistema de servocontrole freia bruscamente, o motor elétrico entra em estado de geração de energia regenerativa. Os seis diodos do inversor convertem a energia mecânica do mecanismo de transmissão em energia elétrica e a realimentam para o circuito CC intermediário, causando um aumento na tensão do capacitor de armazenamento de energia. Para que a energia elétrica regenerativa gerada pela frenagem do motor seja realimentada para a rede elétrica, o inversor do lado da rede deve ser reversível. O dispositivo de realimentação de energia IPC-PGC, lançado pela Jianeng Company, utiliza uma placa de reconhecimento de tensão da rede com controle PWM. Graças à tecnologia de controle PWM, a magnitude e a fase da tensão CA na rede podem ser controladas, fazendo com que a corrente CA de entrada fique em fase com a tensão da rede e se aproxime de uma onda senoidal. O fator de potência do sistema de transmissão é superior a 0,96 e ele possui capacidade de realimentação de 100% para a rede durante a frenagem, sem a necessidade de um autotransformador.

O dispositivo de realimentação de energia elétrica IPC-PGC pode devolver à rede elétrica a energia elétrica regenerada gerada durante a regulação da velocidade do motor e outros processos, evitando a perda de energia causada pelo aquecimento da resistência em unidades de frenagem convencionais que consomem muita energia, alcançando assim efeitos ideais de economia de energia e operação eficiente.

Quando o motor está operando em estado de geração, a energia elétrica gerada por ele retorna ao barramento CC através do diodo no lado do inversor. Quando a tensão do barramento CC excede um determinado valor, o dispositivo de realimentação de energia elétrica IPC-PGC é acionado, revertendo a corrente CC para CA e injetando energia elétrica de volta na rede, controlando a fase e a amplitude da tensão do dispositivo de realimentação, atingindo assim o objetivo de conservação de energia.

As principais características técnicas do dispositivo de realimentação de onda senoidal com economia de energia IPC-PGC são:

Indicadores técnicos:

Potência máxima de recuperação de energia mecânica: 12 kW

Eficiência de conversão de energia mecânica: 70% - 95%

Qualidade da energia: Onda senoidal pura, THD < 5% a 100% da carga.

Tempo de resposta: 10ms (0,01 segundos)

Motores compatíveis: sistema de motor de fuso, sistema de servomotor

Tempo máximo de inatividade: 0,3 segundos

Tempo de inatividade normal: 1 a 4 segundos

Tensão adequada: 360V-460V, 50/60Hz, trifásico

Normas de segurança e compatibilidade eletromagnética: EN50178-1997, EN12015-2004, EN12016-2004, EN61000

4 reatores e filtros integrados, basta conectar e usar.

O PGC adota um design estrutural integrado, com reatores e filtros embutidos, dispensando a necessidade de compra separada por parte do usuário.

5. Substituir completamente a frenagem por resistência

A tecnologia PGC pode substituir completamente a frenagem por resistência, transformando componentes que consomem energia em componentes defeituosos e economizando mais de 60% do espaço de instalação.

6. Fácil de operar, reduzindo os custos de instalação e treinamento.

Antes de sair da fábrica, cada produto PGC já vem configurado com parâmetros técnicos que atendem a mais de 90% dos requisitos, tornando-o plug and play. Ao mesmo tempo, para lidar com condições de trabalho complexas, os usuários precisam apenas ajustar o limite de ação para garantir 100% de utilização. Portanto, mesmo sem conhecimento técnico, é possível começar a operar o PGC rapidamente.

7. Utilize frequências de grade globais sem restrições geográficas para aplicações.

Os produtos PGC atendem aos padrões de filtragem globais em termos de THD; a compatibilidade eletromagnética (EMC/EMI) atende ao rigoroso padrão EN55022 Classe A; e podem operar de forma estável em frequências de rede de 45 Hz a 65 Hz. Portanto, a aplicação dos produtos PGC não é limitada por restrições geográficas.