Частотные преобразователи для оборудования с ЧПУ

1. Описание устройства ЧПУ
Одной их основных функций устройства ЧПУ является вращение обрабатываемого изделия на присоединенном элементе, передаваемом шпинделем, а также передача и управление скоростью и вращением шпинделя при помощи приводного двигателя.

Во время работы станка с ЧПУ, шпиндель осуществляет обороты на различной скорости. Чтобы варьировать скорость оборотов, оператор должен осуществлять контроль над муфтой сцепления и при помощи изменения позиции рычага управления задавать различные комбинации зубчатых колес. Данный принцип управления является неудобным и осложнен многочисленными операциями. Кроме того, в ходе практического использования было доказано, что частота отказов электромагнитной муфты, используемой для регулирования скорости, весьма велика. Таким образом, с развитием оборудования с ЧПУ, использование шпиндельного привода перестает соответствовать быстро растущим требованиям данного направления. Однако, на сегодняшний день появилась достойная альтернатива, которая активно набирает популярность и заключается в использовании частотных преобразователей для осуществления контроля над скоростью вращения шпинделя.

2. Рабочий принцип системы управления с частотным преобразователем
Система электроуправления состоит из оборудования с ЧПУ, частотного преобразователя, реле времени и тормозного блока. Порядок подключения указан на схеме:

a. Источник переменного тока подсоединен к разъемам (R, S, T) главной цепи посредством выключателей. Выводные зажимы преобразователя (U, V, W) подсоединены в необходимой последовательности к шпиндельному двигателю. В случае отсутствия координации между заданным и фактическим направлением вращения шпинделя, оператор может самостоятельно менять провода любых двух зажимов U, V, W , поменять фазы или разомкнуть контакты терминалов FWD и REV.

b. Сигналы команды изменения частоты от ЧПУ устройства и сигналы о заданной частоте соединены с клеммами AI1 и GND. Частота задается в виде сигналов с диапазоном от 0 до 10В или от-10 до 10В.

c. Направление вращения и управление двигателем осуществляются через цифровой порт ввода D1. Когда цифровой порт D1 соединен с портом COM, напряжение в порте D1 достигает высокого уровня, что заставляет мотор вращаться вперед. При соединении цифрового порта D2 с портом COM, напряжение в D2 достигает высокого уровня, мотор вращается в обратном направлении. Если оба порта D1 и D2 не соединены с портом COM,напряжение в обоих портах падает и мотор останавливается. Соединение и разъединение между D1 или D2 и COM регулируется двумя парами контактов реле, управляемых системой ЧПУ посредством команд о движении мотора вперед или назад. На инверторе находятся два порта вывода: TIA и TIC (функция: вывод запуска) и T2A и T2C (функция: вывод ошибки).

3. Преимущества
a. Скорость шпинделя варьируется в широком диапазоне. Частотный преобразователь KE300 используется для осуществления бесступенчатого регулирования скорости в частотном диапазоне от 0 до 300Гц, что целиком удовлетворяет требования данной операции.

b. Использование частотного преобразователя для оборудования с ЧПУ позволяет существенно упростить схему сложного механизма передачи, включая саму коробку передач. Данное преимущество делает процесс управления и обслуживания оборудования проще и удобнее..

c. При низкой рабочей частоте крутящий момент преобразователя достигает 150%, что соответствует физическим свойствам шпиндельного мотора ( особая жесткость). Кроме того, инвертор обеспечивает защиту от перегрузки на 150% в течение 60 секунд, существенно увеличивая перегрузочные возможности оборудования.

d. Благодаря наличию аналоговых входов напряжения и тока у частотного преобразователя, контрольные сигналы от ЧПУ точно координируются с действиями инвертора.

e. Использование частотного преобразователя повышает точность и эффективность работы оборудования, совершенствует систему автоматизации производства, облегчает процесс технического обслуживания, а также существенно сокращает себестоимость производства и , в целом, способствует повышению экономической эффективности предприятия.