Aplicación del variador de frecuencia de la máquina CNC

1. Descripción de la máquina CNC
El principal movimiento de la máquina CNC es la rotación de la pieza de trabajo manejada por un husillo a través de un fragmento o ápice, así como también la transmisión y la regulación de la velocidad alcanzada por la caja de cambios del motor.

En el proceso de mecanizado, el husillo siempre tiene que girar con diferentes velocidades. Para asegurarse las múltiples velocidades de rotación, los operadores necesitan controlar la conexión y la ruptura del embrague y obtener diferentes combinaciones de engranajes mediante la creación de múltiples posiciones mediante palancas manuales. Este tipo de operación no es conveniente y requiere de mucho mantenimiento. También se ha demostrado que la tasa de fallo de embrague electromagnético utilizado para la regulación de la velocidad es bastante alto. El estilo de husillo impulsado ya no puede satisfacer las demandas que el rápido desarrollo de la economía tiene para las máquinas CNC.

Hoy en día, los variadores de frecuencia VFD se han utilizado cada vez más para el control de la velocidad del husillo.

2. Introducción al sistema
Todo el sistema eléctrico consiste en una máquina CNC, un variador de velocidad, relés y un paquete de frenos. A continuación se muestra un diagrama del cableado.

a. La fuente de alimentación AC está conectada a los terminales de alimentación (R, S, T) del circuito principal a través de los interruptores. Los puertos de salida (U, V, W) del variador de frecuencia están relacionados con el motor de accionamiento del husillo en el orden correcto. Cuando hay una diferencia entre el comando de la marcha y la dirección de giro real del motor, los operadores pueden cambiar aleatoriamente el cableado de dos fases de salida de las fases U, V, W o los terminales del circuito del interruptor FWD y REV.

b. Las señales de comando de frecuencia de la máquina CNC y la frecuencia dada están conectados respectivamente a los terminales AI1 y GND del inversor. La frecuencia dada por lo general es en forma de señales de 0 a 10 V o -10 a 10V.

c. La dirección de la rotación y el control del motor son decididos por el estado del puerto de entrada digital D1 del inversor. Cuando el terminal digital D1 está conectado al terminal COM, la tensión en D1 está en nivel alto y el motor gira hacia delante. Cuando el terminal digital D2 está conectada al terminal COM, la tensión en D2 está en nivel alto y el motor gira en sentido inverso. Cuando ni D1 o D2 están vinculados al terminal COM, las tensiones en D1 y D2 son bajas y el motor se detendrá. La conexión y desconexión entre D1 o D2 y COM están controlados por dos pares de contactos de relé. Estos dos relés trabajan bajo órdenes del motor hacia delante y rotación hacia atrás y estos comandos son enviados por el sistema de control numérico. Mientras tanto, dos conjuntos de puertos de salida digitales del inversor son establecidos respectivamente, como TIA y TIC ( ajuste de la función: funcionamiento de salida) y T2A y T2C ( ajuste de la función: fallo de salida ) .

3. Ventajas
a. En el sistema, la velocidad del husillo tiene un rango muy amplio. El variador de frecuencia VFD KE300 utilizado es capaz de lograr la regulación de velocidad continua con la frecuencia que va desde 0 a 300Hz. Por lo tanto, los requisitos de rango de velocidad del husillo pueden estar plenamente satisfechos.

b. Mediante la combinación de la máquina CNC y el inversor, el sistema simplifica la compleja estructura original del mecanismo de transmisión mecánica, incluida la caja de cambios. Además, la operación se hace más fácil y el mantenimiento es más conveniente.

c. Cuando la frecuencia de trabajo es baja, el variador de velocidad VSD tiene una capacidad de carga de torque del 150%, la cual está de acuerdo con características mecánicas del motor de giro. El inversor también proporciona protección contra sobrecarga del 150% durante 60 segundos para que la máquina posea gran capacidad de sobrecarga.

d. Gracias a la tensión y a los puertos de entrada analógicos actuales del variador de frecuencia variable, las señales de control de la máquina CNC cooperan bien con el inversor correspondiente.

e. Tanto la precisión de mecanizado y la eficiencia de la producción están muy mejoradas. El empleo del inversor también contribuye mucho en la mejora de la calidad del producto, el aumento del rendimiento, la reducción de costes y mantenimiento, así como también la mejora del grado de automatización.