För närvarande har snidningsmaskiner gradvis blivit viktiga professionella verktyg för olika industrier. Med utvecklingen och tillämpningen av CNC-teknik i kombination med högpresterande variabelfrekvensregulatorer och servodrivutrustning i olika produktionsindustrier har CNC-snidningsmaskiner blivit den vanligaste konfigurationen i dagens snidningsindustri. Det huvudsakliga transmissionssystemet för CNC-graveringsmaskiner använder mestadels steglös variabel hastighet. Oorganiska system med variabel hastighet inkluderar huvudsakligen två typer: spindelsystem med variabel frekvens och servosystem med servospindel. På grund av den höga kostnadseffektiviteten hos variabelfrekvensdrivare används de i stor utsträckning i verktygsmaskiner. Spindelsystemet är en viktig komponent i en CNC-graveringsmaskin, och dess prestanda har en avgörande inverkan på CNC-graveringsmaskinens totala prestanda. Som hjärtat i spindelsystemet är frekvensomvandlaren en oumbärlig nyckelkomponent. Denna artikel introducerar tillämpningen av Dongli Kechuang CT100-seriens frekvensomvandlare i spindeldrivsystemet för CNC-graveringsmaskiner.
Introduktion till den elektriska styrprincipen för CNC-snideri
Sammansättning av det elektriska styrsystemet för CNC-graveringsmaskin
Det elektriska styrsystemet i en CNC-graveringsmaskin består huvudsakligen av tre delar: CNC:s numeriska styrsystem, spindelpositioneringssystem och spindelrotationssystem. Funktionerna för varje del är följande:
CNC numeriskt styrsystem: Mönsterdesign och layout utförs med hjälp av specialiserad snidningsprogramvara som är konfigurerad i datorn. Design- och layoutinformationen överförs till snidningsmaskinens styrenhet via datorn, och sedan omvandlar styrenheten denna information till pulssignaler som kan driva stegmotorer eller servomotorer. Positioneringssystemet kompletterar design- och layoutmönstermodellen genom att ta emot pulssignalerna för positionering.
Servopositioneringssystem: Tre axlar vinkelräta mot varandra kan användas för att slutföra treaxlig positionering i tredimensionellt rum. Därför tar de tre uppsättningarna servopositioneringssystem emot pulssignaler från CNC:s numeriska styrsystem för att utföra snidning och verktygspositionering på X-, Y- och Z-axlarna, och därmed slutföra vilken provmodell som helst i tredimensionellt rum.
Spindelbearbetningssystem: Servopositioneringssystemet slutför mönstermodellprovtagningen, och motsvarande snidningsarbete måste utföras vid motsvarande provtagningsposition för att slutföra CNC:s numeriska styrsystems layout av de snidade föremålen. Därför krävs höghastighetsrotation av spindeln för att slutföra snidningsarbetet. Olika snidningsmaterial och differentierad snidningsnoggrannhet kräver att det roterande systemet har en flexibel hastighetsregleringsfunktion.
Kontrollkrav för frekvensomvandlare för spindelbearbetningssystem för snidmaskiner
Systemets prestandakrav för frekvensomvandlare
(1) Hastighetsområdet är brett och driftshastigheten ligger generellt mellan 0-24000 r/min.
(2) Små hastighetsfluktuationer inom hela hastighetsområdet;
(3) Vridmomentet vid låg hastighet är stort, vilket kan säkerställa skärning vid låg hastighet;
(4) Försök att hålla accelerations- och retardationstiden så kort som möjligt.
Funktionella krav för systemet för frekvensomvandlaren
(1) Styrläget är valt som V/F-styrning för att anpassa sig till styrkraven för brett hastighetsområde, svaga magnetiska egenskaper, god körstabilitet etc.
(2) Terminalstyrning startstopp, vilket möjliggör fjärrstartstopp och framåt/bakåt-omkoppling;
(3) Analog inställning av driftsfrekvens, kapabel att acceptera 0–10 VDC spänningsutgång;
(4) Hastighetsområdet är 0-2400r/min, och frekvensomvandlarens driftsfrekvens omvandlas till 0-400Hz (sekundär höghastighetsmotor);
(5) Accelerations- och retardationstiden är kort, vanligtvis inom 3–5 sekunder. På grund av den höga driftshastigheten krävs en frekvensomvandlare med bromsenhet;
(6) Behöver en felutgångssignal för att säkerställa att systemet skyddas i tid vid spindelfel; en felåterställningssignal krävs för att säkerställa fjärråterställning och omstart när felet är åtgärdat.
Frekvensomvandlarens start-stopp-metod är terminalstart-stopp, vilket innebär att de digitala ingångsterminalerna på CNC:s numeriska styrsystem används för att ge DI1/DI2-kommandon till frekvensomvandlaren för att uppnå start-stopp och framåt/bakåt-växling av spindelmotorn. Med tanke på att snabb bromsning kan krävas vid nödsystemfel för att undvika mekanisk skada, implementeras nödstoppfunktionen via DI3 som terminal. Frekvensomvandlarens felsignal matas ut via den programmerbara reläterminalen, och systemet tar emot felsignalen för att undvika mekanisk skada orsakad av felaktig användning när frekvensomvandlaren går sönder. Efter att felet har åtgärdats kan fellåset upphävas via återställningsterminalen. Systemets hastighetsregleringsmetod är digital-till-analog-omvandling av det numeriska styrsystemet. Frekvensomvandlaren tar emot en 0-10V spänningssignal från det numeriska styrsystemet som en frekvenssignal och justerar automatiskt snidningshastigheten.
Tekniska funktioner
◆ Noggrann självinlärning av motorparametrar: Noggrann självinlärning av roterande eller stationära motorparametrar, enkel felsökning, enkel användning, vilket ger högre styrnoggrannhet och svarshastighet
Vektoriserad V/F-styrning: automatisk statorspänningsfallskompensation och slirkompensation, vilket säkerställer utmärkt lågfrekvent högt vridmoment och dynamiskt vridmomentsvar även i VF-styrläge
◆ Programvarubaserad ström- och spänningsbegränsning: Bra spännings- och strömbegränsning, vilket effektivt begränsar viktiga styrparametrar för att minska risken för växelriktarfel
◆ Flera bromslägen: Ger flera bromslägen för att säkerställa stabil, exakt och snabb systemavstängning
◆ Stark miljöanpassningsförmåga: hög övergripande överhettningspunkt, oberoende luftkanaldesign, förtjockad tretålig lackbehandling, mer lämplig för tillfällen med hög metallpulver- och tungoljeförorening inom maskinverktygsindustrin
◆ Omstartsfunktion för hastighetsmätning: uppnå mjuk start av roterande motorer utan stötar
◆ Automatisk spänningsjusteringsfunktion: När nätspänningen ändras kan den automatiskt bibehålla en konstant utspänning
Omfattande felskydd: överström, överspänning, underspänning, övertemperatur, fasförlust, överbelastning och andra skyddsfunktioner
Slutsats
Spindeldrivningen i en CNC-graveringsmaskin kan verka enkel, men i verkligheten testas frekvensomvandlarens prestanda och stabilitet noggrant på grund av hög högfrekvenshastighet, stor lågfrekvensutgång och tuffa driftsmiljöer.