Atualmente, as máquinas de gravação tornaram-se ferramentas profissionais essenciais para diversos setores. Com o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia CNC, combinada com controladores de frequência variável de alto desempenho e equipamentos de servoacionamento em várias indústrias de produção, as máquinas de gravação CNC tornaram-se a configuração predominante na indústria de gravação atual. O principal sistema de transmissão das máquinas de gravação CNC adota, em sua maioria, velocidade variável contínua. Os sistemas de velocidade variável inorgânicos incluem principalmente dois tipos: sistemas de fuso de frequência variável e sistemas de fuso servo. Devido à alta relação custo-benefício dos inversores de frequência, eles são amplamente utilizados em máquinas-ferramenta. O sistema de fuso é um componente importante de uma máquina de gravação CNC, e seu desempenho tem um impacto crucial no desempenho geral da máquina. Como o coração do sistema de fuso, o conversor de frequência é um componente-chave indispensável. Este artigo apresenta a aplicação do conversor de frequência da série CT100 da Dongli Kechuang no sistema de acionamento do fuso de uma máquina de gravação CNC.
Introdução ao princípio de controle elétrico de máquinas de usinagem CNC
Composição do sistema de controle elétrico para máquina de gravação CNC
O sistema de controle elétrico de uma máquina de gravação CNC consiste principalmente em três partes: sistema de controle numérico CNC, sistema de posicionamento do fuso e sistema de rotação do fuso. As funções de cada parte são as seguintes:
Sistema de controle numérico CNC: O projeto e o layout do padrão são realizados por meio de um software de usinagem especializado, configurado no computador. As informações de projeto e layout são transmitidas ao controlador da máquina de usinagem através do computador, e então o controlador converte essas informações em sinais de pulso que podem acionar motores de passo ou servomotores. O sistema de posicionamento completa o modelo do padrão de projeto e layout recebendo os sinais de pulso para posicionamento.
Sistema de posicionamento servo: Três eixos perpendiculares entre si podem ser usados para realizar o posicionamento em três eixos no espaço tridimensional. Portanto, os três conjuntos de sistemas de posicionamento servo recebem sinais de pulso do sistema de controle numérico CNC para realizar a usinagem e o posicionamento da ferramenta nos eixos X, Y e Z, completando assim qualquer modelo de amostra no espaço tridimensional.
Sistema de usinagem por fuso: O sistema de posicionamento servo realiza a amostragem do modelo do padrão, e o trabalho de usinagem correspondente precisa ser concluído na posição de amostragem adequada para completar o layout do sistema de controle numérico CNC das peças usinadas. Portanto, a rotação em alta velocidade do fuso é necessária para concluir o trabalho de usinagem. Diferentes materiais de usinagem e diferentes níveis de precisão exigem que o sistema de rotação possua uma função de regulação de velocidade flexível.
Requisitos de controle do conversor de frequência para sistema de processamento de fuso de máquina de entalhe
Requisitos de desempenho do sistema para conversores de frequência
(1) A faixa de velocidade é ampla e a velocidade operacional geralmente fica entre 0-24000 rpm.
(2) Pequenas flutuações de velocidade em toda a gama de velocidades;
(3) O torque em baixa velocidade é grande, o que pode garantir o corte em baixa velocidade;
(4) Tente manter o tempo de aceleração e desaceleração o mais curto possível.
Requisitos funcionais do sistema para o conversor de frequência
(1) O modo de controle selecionado é o controle V/F para se adaptar aos requisitos de controle de ampla faixa de velocidade, propriedades magnéticas fracas, boa estabilidade de condução, etc.
(2) Controle terminal de partida e parada, realizando partida e parada remotas e comutação para frente/para trás;
(3) Frequência de operação de ajuste analógico, capaz de aceitar saída de tensão de 0-10VDC;
(4) A faixa de velocidade é de 0-2400 rpm e a frequência de operação do conversor de frequência é convertida para 0-400 Hz (motor secundário de alta velocidade);
(5) O tempo de aceleração e desaceleração é curto, geralmente entre 3 e 5 segundos. Devido à alta velocidade de operação, é necessário um conversor de frequência com unidade de frenagem;
(6) É necessário um sinal de saída de falha para garantir a proteção oportuna do sistema em caso de falha do fuso; um sinal de reinicialização de falha é necessário para garantir a reinicialização remota e o reinício quando a falha for resolvida.
O método de partida e parada do conversor de frequência é por terminais, o que significa que os terminais de entrada digital do sistema de controle numérico CNC são usados para enviar os comandos DI1/DI2 ao conversor de frequência, realizando a partida, a parada e a comutação para frente/ré do motor do fuso. Considerando que uma frenagem rápida pode ser necessária em caso de falha de emergência do sistema para evitar danos mecânicos, a função de parada de emergência é implementada através do terminal DI3. O sinal de falha do conversor de frequência é emitido através do terminal de relé programável, e o sistema recebe o sinal de falha para evitar danos mecânicos causados por operação incorreta quando o conversor de frequência falha. Após a correção da falha, o bloqueio de falha pode ser liberado através do terminal de reset. O método de regulação de velocidade do sistema é a conversão digital-analógica do sistema de controle numérico. O conversor de frequência recebe um sinal de tensão de 0-10V do sistema de controle numérico como um sinal de frequência e ajusta automaticamente a velocidade de usinagem.
Características técnicas
◆ Autoaprendizagem precisa dos parâmetros do motor: Autoaprendizagem precisa dos parâmetros de motores rotativos ou estacionários, facilitando a depuração e a operação, proporcionando maior precisão de controle e velocidade de resposta.
Controle V/F vetorizado: compensação automática da queda de tensão do estator e do escorregamento, garantindo excelente torque elevado em baixas frequências e resposta dinâmica de torque mesmo no modo de controle VF.
◆ Função de limitação de corrente e tensão por software: Boa limitação de tensão e corrente, limitando efetivamente os principais parâmetros de controle para reduzir o risco de falha do inversor.
◆ Múltiplos modos de frenagem: Oferece múltiplos modos de frenagem para garantir um desligamento estável, preciso e rápido do sistema.
◆ Alta adaptabilidade ambiental: alto ponto de superaquecimento geral, design de duto de ar independente, tratamento de pintura tripla espessa, mais adequado para ambientes com alta concentração de pó metálico e poluição por óleo pesado na indústria de máquinas-ferramenta.
◆ Função de reinicialização com rastreamento de velocidade: permite a partida suave de motores rotativos sem impacto.
◆ Função de ajuste automático de tensão: Quando a tensão da rede elétrica varia, o dispositivo mantém automaticamente uma tensão de saída constante.
Proteção completa contra falhas: sobrecorrente, sobretensão, subtensão, sobretemperatura, falta de fase, sobrecarga e outras funções de proteção.
Conclusão
A parte de acionamento do fuso de uma máquina de gravação CNC pode parecer simples, mas, na realidade, o desempenho e a estabilidade do conversor de frequência são rigorosamente testados devido à alta velocidade em alta frequência, à grande saída em baixa frequência e aos ambientes operacionais severos.