CNC-verktygsmaskiner

Tillämpning av KERUN inverter i CNC-verktygsmaskiner
-- Exempel på ACD320-serien

1. Krav på CNC-verktygsmaskiner för applikationsteknik

1.1. Motorkrav
Vanligtvis krävs användning av inverter-driftsmotorer eller standardmotorer med extra kylfläktar för att tillgodose motorns värmeavledningsbehov vid låga frekvenser. Ett brett motorvarvtalsregleringsområde krävs också.

1.2. Tekniska krav för växelriktaren

Högt Låg-frekvent vridmoment
Välj en vektorväxelriktare som kan mata ut 150 % nominellt vridmoment vid låga frekvenser (1–10 Hz).

Snabb vridmoment dynamisk respons, hög hastighet stabilitet Precision
Välj en vektorinverterare för att uppnå utmärkt dynamiskt svar. Den reagerar snabbt på belastningsförändringar genom justeringar av utgående vridmoment och stabiliserar därigenom spindelhastigheten.

Snabb retardation och stopp
Accelerations- och retardationstider för CNC-verktygsmaskiner är vanligtvis korta. Accelerationstiden beror på växelriktarens prestanda, medan retardationstiden beror på externt tillagda bromsmotstånd eller bromsenheter.

Utför motorparameter automatisk-inställning
Efter att ha valt en vektorväxelriktare krävs vanligtvis automatisk-inställning av motorparametrarna för att uppnå optimal styrprestanda. Syftet är att få exakta interna motorparametrar för vektorstyrningsberäkningar. Motorns märkskyltsparametrar som behövs för automatisk-inställning är: Motorns märkeffekt, Motorns märkfrekvens, Motorns märkhastighet, Motorns märkspänning, Motorns märkström. Vissa märkskyltar för inverter-driftmotorer kanske inte visar den nominella hastigheten; det kan uppskattas baserat på erfarenhet. Se till att automatisk-inställning utförs under förhållanden utan-belastning (motoraxeln frånkopplad från lasten) för att garantera noggrannheten hos de inlärda parametrarna.
Om förhållanden på-platsen förhindrar drift utan-belastning, överväg att testa driften med växelriktarens -fabriksstandardmotorparametrar.

Frekvenskommando och Körkommando
För växelriktare som används på CNC-verktygsmaskiner kommer både frekvenskommandot och körkommandot från CNC-styrenheten. Generellt finns det två kommandokanaler: analog ingång och fler-hastighetsinställning, eller båda samtidigt med fler-hastighet som har prioritet. Analog ingång är i första hand spännings-typ, även om ström-typ också existerar. Växelriktaren kan acceptera båda typerna.

1.3. Anti-störningsproblem
Växelriktare genomgår rigorösa anti-störningstester på fabriken och har starka anti-förmåga. Men växelriktare i sig är också störningskällor, och det är svårt att undvika att störa annan utrustning under användning. På CNC-verktygsmaskiner är CNC-styrenheten mest mottaglig. När CNC-styrenheten störs kan systemet inte fungera. Speciellt kan växelriktarens frekvenskommando och körkommando påverkas, vilket potentiellt kan orsaka instabila frekvenskommandon eller felaktig växelriktarfunktion i allvarliga fall. En lösning är att lägga till ferritkärnor på växelriktarens utgångskablar för att minska hög-strålning. I allmänhet har importerade CNC-system starkare anti-interferensförmåga.

2. Felsökning av ACD320-serien på verktygsmaskiner:

1) Kabeldragning

Figur 1-1 Växelriktarens placering i skåpet och förenklat kopplingsschema

2) Parametrar

3. Flera felfenomen orsakade av icke-växelriktarkvalitetsfaktorer:

Avvikelse mellan verkligt spindelvarvtal och inställt varvtal.
Eftersom växelriktarens frekvenskommando kommer från systemets 0-10V eller 4-20mA analoga signal, om det finns en avvikelse mellan den inställda hastigheten och den visade hastigheten, kan den korrigeras genom att justera överensstämmelsen mellan maxfrekvensen och det analoga ingångsvärdet. I allmänhet kalibrerar du den höga hastigheten först och justerar sedan den låga hastigheten.

Otillräcklig noggrannhet i spindelhastigheten.
Orsakas vanligtvis av stora fel i motorparametrar. Dynamisk automatisk-inställning av motorn krävs för att få exakta parametrar.

Otillräcklig skärkraft under bearbetning.
Orsakas av stora fel i motorparametrar. Dynamisk automatisk-inställning av motorn krävs för att få exakta parametrar.

Överströmsfel under acceleration eller drift.
Accelererande överström beror ofta på för kort accelerationstid. Det kan också orsakas av betydande motorparameteravvikelser, vilket kräver dynamisk automatisk-inställning för korrekta parametrar.

Överspänningsfel vid retardation/stopp.
En orsak är för kort retardationstid. En annan möjlighet är felaktig bromsmotståndskonfiguration eller en öppen krets i bromsmotståndsslingan. Justera retardationstiden eller konfigurera ett lämpligt bromsmotstånd.

Onormalt ljud från spindeln inom ett specifikt frekvensområde under drift?
Detta orsakas vanligtvis av mekanisk resonans. Det kan elimineras genom att ställa in ett frekvenshoppband eller modifiera den mekaniska strukturen.

CNC-system kan inte styra växelriktaren normalt?
Bestäm först om orsaken ligger hos själva växelriktaren eller systemet. Detta kan bedömas genom att försöka styra via knappsatsen eller genom att direkt tillföra signaler till styrterminalerna.

4. Slutsats
För spindelmotorn i CNC-svarvar ger användning av sensorlös vektorstyrning med en frekvensomriktare följande betydande fördelar: Reducerar avsevärt underhållskostnaderna, vilket till och med möjliggör underhållsfri-drift; möjliggör högeffektiv skärning och hög bearbetningsnoggrannhet; ger robust vridmoment vid både låga och höga hastigheter. ACD320-seriens växelriktare, med sina unika egenskaper (låg startström, jämn hastighetsreglering, brett hastighetsområde, energibesparing och miljöskydd, stabil drift, hög precision, högt låg-frekvent vridmoment, omfattande skyddsfunktioner, hög tillförlitlighet, enkel drift och underhåll, etc.) och överlägsen kostnad-prestandaförhållande för maskinverktyg, ökar snabbt i CNC-verktygets prestanda.

Efter implementering av växelriktaren på CNC-verktygsmaskiner elimineras mekaniska komponenter som kopplingar och växlar för hastighetsväxling, vilket gör underhållet enklare. Användningen av en växelriktare möjliggör fler-hastighetskontroll och bearbetning med konstant ythastighet. Verktygsmaskinen kan mata enligt kommandosignaler, förkorta bearbetningscykler och förbättra produktionseffektiviteten. Verktygsmaskinen uppvisar god hastighetsreproducerbarhet, vilket säkerställer stabil produktkvalitet. Den uppnår också lätt drift med hög-hastighet, vilket möjliggör effektiv bearbetning av mjuka material som aluminium.

Försiktighetsåtgärder:

På grund av växelriktarens breda justerbara hastighetsområde, överväg att matcha med mekaniska komponenter för att förhindra resonans. Åtgärder kan innefatta att ändra mekaniska egenskaper eller använda frekvenshopp för att undvika resonanspunkter.

Bromsenheter och bromsmotstånd måste installeras för att förkorta retardationstiden under hög-till-låg hastighetsväxling och förhindra överströmsfel i retardation (orelaterade till växelriktarens kvalitet).

Bromsmotståndets effekt bestäms av retardationsfrekvensen och bör väljas baserat på det mest krävande driftläget.