Elektrische Ausrüstung für CNC-Drehmaschinen

CNC-Drehmaschinen dienen der Bearbeitung von Werkstücken wie Drehkörpern. Wir betrachten die elektrische Ausrüstung von CNC-Drehmaschinen am Beispiel eines Maschinenmodells 16K20F3. Die Drehmaschine Modell 16K20F3 wird häufig zur Bearbeitung zylindrischer Außenflächen (mit Stufen- und Kurvenprofilen unterschiedlicher Komplexität) und zum Gewindeschneiden eingesetzt.

Die Gesamtansicht der Maschine ist in Abb. dargestellt

Für Metallschneidemaschinen wird das folgende Bezeichnungssystem übernommen (zusätzlich zu der Gruppe von Buchstaben und Zahlen, die die Maschine selbst kennzeichnen): F1 – Maschinen mit digitaler Anzeige und voreingestellten Koordinaten, F2 – mit CNC-Positionierungssystemen, F3 – mit Kontur-CNC-Systemen, F4 – Multifunktionsmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel.

Reis. 1. Gesamtansicht des Maschinenmodells 16K20F3: 1 – Bett, 2 – Automatikgetriebe, 3,5 – Programmsteuertafeln, 4 – Schaltschrank, 6 – Spindelkopf, 7 – Schutzgitter, 8 – Rückenband, 9 – Hydraulik Verstärker, 10 – Wasserkraftwerk. Unter einem CNC-System versteht man eine Reihe spezialisierter Geräte, Methoden und Werkzeuge, die zur Steuerung der Ausrüstung erforderlich sind. Tatsächlich ist ein CNC-Gerät Teil dieses Systems und baulich als separater Schrank implementiert. In letzter Zeit werden im Zusammenhang mit der Verbesserung der Mikroprozessortechnologie teilweise darauf basierende CNC-Geräte direkt in die Maschine eingebaut.

Die Drehmaschine Modell 16K20F3 verfügt über ein CNC-Kontursystem. Kontursysteme gewährleisten die Bewegung von Arbeitskörpern von einem Punkt zum anderen entlang einer vorgegebenen Flugbahn (Gerade, Kreis, Kurve höherer Ordnung usw.). Als Sonderfall ermöglicht das Kontursystem die Bearbeitung entlang einer der Koordinatenachsen.

Die Basis der Maschine ist ein monolithischer Guss, auf dem sich das Bett befindet. Der Hauptantriebsmotor befindet sich im Inneren der Basis. Der Stützwagen und die hintere Flüssigkeit laufen auf Bettführungen. Auf dem Armaturenbrett befindet sich ein Automatikgetriebe (AKS). Auf dem rotierenden Werkzeughalter im Werkzeugkopf können sechs Werkzeuge – Fräser – gleichzeitig montiert werden.

Spannfutter – ein Teil einer Metallschneide- oder Holzbearbeitungsmaschine, der als Träger für die Spindel (Vorderkopf), die Drehmaschine oder das Werkzeug (Schleifbett) oder für eine das Werkstück tragende Vorrichtung (Drehmaschinenheck) dient.

Die CNC-Drehmaschine Modell 16K20F3 bietet:

• Bewegung des Bremssattels in zwei Koordinaten Z und X, automatische Umschaltung

• Spindelumdrehungen durch Schalten von AKS-Getrieben, Werkzeugwechsel durch Drehen des Werkzeughalters um die Z-Achse.

Maschinensteuerungsobjekte sind: 1 – Hauptantrieb, 2 – Vorschubantriebe, 3 – Werkzeughalterantrieb, 4 – Kühlsystemantrieb, 5 – Hydraulikaggregatantrieb, 6 – Schmiersystemantrieb, 7 – Antrieb der Förderpumpe.

Die technischen Eigenschaften der Antriebsmotoren sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Der Hauptantrieb besteht aus einem ungeregelten Asynchron-Elektromotor und einem Automatikgetriebe, das neun Spindelgeschwindigkeiten bereitstellt. Die Kraftantriebe werden von einer separaten Einheit gesteuert, die für den Betrieb der Schrittmotoren des Bremssattels und des Schraubenmechanismus sorgt. Die übrigen Antriebe sind Hilfsantriebe und nicht verstellbar.

Tabelle 1. Technische Eigenschaften der Elektromotoren der CNC-Drehmaschinenantriebe der Modelle 16K20F3

Das Maschinensteuerungssystem umfasst (Abb. 2): CNC-Gerät Modell N22-1M – 1, Relaisgerät – 2, Aktoren – 3.

Reis. 2. Blockdiagramm

Die Aufnahme eines beliebigen Objekts in die Maschine kann über das Bedienfeld der Maschine oder über das CNC-Gerät erfolgen.

Steuerbefehle werden durch Coderelais im Relaisfeld dekodiert. Die enthaltenen Relais erzeugen Signale, die den elektromagnetischen Kupplungen eines Automatikgetriebes oder Magnetstartern zugeführt werden, die den Betrieb elektrischer Antriebe steuern.

Auswahl der Spindelgeschwindigkeit

Das Einschalten des Elektromotors des Hauptwerks erfolgt durch Senden eines Befehls an die Zwischenrelais mit Einschalten des entsprechenden Schützes.

Zur Aktivierung der erforderlichen Drehzahl werden Signale an die Drehzahlgeber-Relais gesendet.Die Verbindung der Kontakte dieser Relais erfolgt über einen Relaisdecoder, der die Aktivierung der elektromagnetischen Kupplung AKS steuert.

Werkzeugauswahl

Die Maschine ist mit einem Werkzeughalter ausgestattet, der die Aufnahme von sechs Werkzeugen ermöglicht. Der Werkzeugwechsel erfolgt durch Drehen des Werkzeughalters in die vorgesehene Position.

Bei eingeschaltetem Motor werden Steuersignale an die Werkzeugwechselrelais und Werkzeugpositions-Encoder-Relais gesendet. Der Elektromotor dreht den Werkzeughalter. Wenn die angegebene Position mit der Werkzeugposition übereinstimmt, wird das Übereinstimmungsrelais aktiviert und gibt einen Befehl zum Umkehren des Werkzeughalters. Das Rückmelderelais schaltet sich dann ein und signalisiert der CNC, die Programmausführung fortzusetzen.

Aktivierung der Kühlung und Betrieb des Schmiersystems

Im Automatikbetrieb schaltet sich der Kühlmotor ein, wenn am Zwischenrelais ein Signal anliegt, das das entsprechende Schütz aktiviert. Während des Schneidvorgangs besteht die Möglichkeit, die Kühlung über einen Schalter am Bedienfeld bei laufendem Hauptantrieb zu starten.

Der Schmierstoffmotor schaltet sich bei jedem ersten Start der Maschine ein und bleibt für die für die Schmierung erforderliche Zeit eingeschaltet. Im Dauerbetrieb der Maschine wird der Schmierzyklus über ein Zeitrelais mit der erforderlichen Schmierverzögerung und -pause eingestellt. Es ist möglich, die Schmierung während einer Pause manuell über einen Knopf einzuschalten. Der Schmierzyklus wird dadurch nicht unterbrochen.

Siehe auch: Elektrischer Antrieb von Drehmaschinen