Macchine utensili CNC

Applicazione dell'inverter KERUN nelle macchine utensili CNC
-- Esempio di serie ACD320

1. Requisiti delle macchine utensili CNC per la tecnologia applicativa

1.1. Requisiti del motore
In genere, per soddisfare le esigenze di dissipazione del calore del motore alle basse frequenze, è necessario l'uso di motori per servizio inverter- o di motori standard con ventole di raffreddamento aggiuntive. È inoltre richiesto un ampio intervallo di regolazione della velocità del motore.

1.2. Requisiti tecnici dell'inverter

Coppia di frequenza-alta e bassa
Selezionare un inverter vettoriale in grado di produrre il 150% della coppia nominale a basse frequenze (1–10 Hz).

Risposta dinamica della coppia rapida, precisione di stabilità ad alta velocità
Scegli un inverter vettoriale per ottenere un'eccellente risposta dinamica. Risponde rapidamente alle variazioni di carico attraverso la regolazione della coppia di uscita, stabilizzando così la velocità del mandrino.

Decelerazione e arresto rapidi
I tempi di accelerazione e decelerazione per le macchine utensili CNC sono generalmente brevi. Il tempo di accelerazione dipende dalle prestazioni dell'inverter, mentre il tempo di decelerazione dipende dalle resistenze o dalle unità di frenatura aggiunte esternamente.

Esegui la regolazione automatica dei parametri del motore-
Dopo aver selezionato un inverter vettoriale, per ottenere prestazioni di controllo ottimali in genere è necessario l'auto-regolazione dei parametri del motore. Lo scopo è ottenere parametri interni accurati del motore per i calcoli del controllo vettoriale. I parametri di targa del motore necessari per l'auto-tuning sono: potenza nominale del motore, frequenza nominale del motore, velocità nominale del motore, tensione nominale del motore, corrente nominale del motore. Alcune targhette dei motori per servizio inverter potrebbero non elencare la velocità nominale; può essere stimato in base all'esperienza. Assicurati che l'auto-tuning venga eseguito in assenza di-condizioni di carico (albero motore scollegato dal carico) per garantire la precisione dei parametri appresi.
Se le condizioni del sito-impediscono il funzionamento senza-carico, prendere in considerazione un funzionamento di prova utilizzando i parametri del motore-predefiniti in fabbrica dell'inverter.

Comando di frequenza e comando di marcia
Per gli inverter utilizzati su macchine utensili CNC, sia il comando di frequenza che il comando di marcia provengono dal controller CNC. Generalmente, sono presenti due canali di comando: ingresso analogico e impostazione della velocità a più-passi, oppure entrambi contemporaneamente con priorità alla velocità a più-passi. L'ingresso analogico è principalmente di tipo-tensione, sebbene esista anche il tipo-corrente. L'inverter può accettare entrambi i tipi.

1.3. Problemi di anti-interferenza
Gli inverter vengono sottoposti a rigorosi test anti-interferenze in fabbrica e possiedono forti capacità anti-interferenze. Tuttavia, anche gli inverter stessi sono fonte di interferenze ed è difficile evitare di interferire con altre apparecchiature durante l'uso. Sulle macchine utensili CNC, il controller CNC è il più suscettibile. Una volta interferita con il controller CNC, il sistema potrebbe non funzionare correttamente. In particolare, il comando di frequenza e il comando di funzionamento dell'inverter potrebbero essere influenzati, causando potenzialmente comandi di frequenza instabili o un funzionamento errato dell'inverter nei casi più gravi. Una soluzione consiste nell'aggiungere nuclei di ferrite sui cavi di uscita dell'inverter per ridurre le radiazioni ad alta-frequenza. In generale, i sistemi CNC importati hanno capacità anti-interferenze più forti.

2. Debug della serie ACD320 su macchine utensili:

1) Cablaggio

Figura 1-1 Posizione dell'inverter nell'armadio e schema di cablaggio semplificato

2) Parametri

3. Diversi fenomeni di guasto causati da fattori di qualità diversi dall'-inverter:

Discrepanza tra la velocità effettiva del mandrino e la velocità impostata.
Poiché il comando di frequenza dell'inverter proviene dal segnale analogico 0-10 V o 4-20 mA del sistema, se c'è una deviazione tra la velocità impostata e la velocità visualizzata, è possibile correggerla regolando la corrispondenza tra la frequenza massima e il valore dell'ingresso analogico. In genere, calibrare prima l'alta velocità, quindi regolare la bassa velocità.

Precisione della velocità del mandrino insufficiente.
Solitamente causato da grandi errori nei parametri del motore. Per ottenere parametri accurati è necessaria l'autotuning dinamico-del motore.

Potenza di taglio insufficiente durante la lavorazione.
Causato da grandi errori nei parametri del motore. Per ottenere parametri accurati è necessaria l'autotuning dinamico-del motore.

Guasto da sovracorrente durante l'accelerazione o il funzionamento.
La sovracorrente in accelerazione è spesso dovuta a un tempo di accelerazione troppo breve. Può anche essere causato da deviazioni significative dei parametri del motore, che richiedono la regolazione automatica-dinamica per parametri accurati.

Guasto di sovratensione durante la decelerazione/arresto.
Uno dei motivi è il tempo di decelerazione troppo breve. Un'altra possibilità è la configurazione errata del resistore di frenatura o un circuito aperto nel circuito del resistore di frenatura. Regolare il tempo di decelerazione o configurare una resistenza di frenatura adeguata.

Rumore anomalo proveniente dal mandrino entro un intervallo di frequenza specifico durante il funzionamento?
Questo di solito è causato dalla risonanza meccanica. Può essere eliminato impostando una banda di salto di frequenza o modificando la struttura meccanica.

Il sistema CNC non è in grado di controllare normalmente l'inverter?
Innanzitutto determinare se la causa risiede nell'inverter stesso o nell'impianto. Questo può essere valutato tentando il controllo tramite la tastiera o applicando direttamente i segnali ai terminali di controllo.

4. Conclusione
Per il motore mandrino dei torni CNC, l'utilizzo del controllo vettoriale sensorless con un azionamento a frequenza variabile offre i seguenti vantaggi significativi: riduce sostanzialmente i costi di manutenzione, consentendo anche un funzionamento esente da manutenzione-; consente un taglio altamente efficiente e un'elevata precisione di lavorazione; fornisce una coppia robusta sia alle basse che alle alte velocità. L'inverter della serie ACD320, con le sue caratteristiche uniche (bassa corrente di avviamento, regolazione uniforme della velocità, ampio intervallo di velocità, risparmio energetico e protezione ambientale, funzionamento stabile, alta precisione, coppia a bassa-frequenza elevata, funzioni di protezione complete, elevata affidabilità, facilità di utilizzo e manutenzione, ecc.) e un rapporto costi-prestazioni superiore, sta rapidamente guadagnando importanza nelle applicazioni di macchine utensili CNC.

Dopo aver implementato l'inverter sulle macchine utensili CNC, vengono eliminati componenti meccanici come frizioni e ingranaggi per il cambio di velocità, rendendo più conveniente la manutenzione. L'uso di un inverter consente il controllo della velocità a più-passi e la lavorazione a velocità superficiale costante. La macchina utensile può avanzare in base ai segnali di comando, accorciando i cicli di lavorazione e migliorando l'efficienza produttiva. La macchina utensile presenta una buona riproducibilità della velocità, garantendo una qualità del prodotto stabile. Inoltre, raggiunge facilmente un funzionamento ad alta-velocità, consentendo una lavorazione efficiente di materiali morbidi come l'alluminio.

Precauzioni:

A causa dell'ampio intervallo di velocità regolabile dell'inverter, considerare l'abbinamento con componenti meccanici per evitare risonanze. Le misure possono includere la modifica delle proprietà meccaniche o l'uso del salto di frequenza per evitare punti di risonanza.

È necessario installare unità di frenatura e resistori di frenatura per ridurre il tempo di decelerazione durante la commutazione da alta-a-bassa velocità e prevenire guasti da sovracorrente di decelerazione (non correlati alla qualità dell'inverter).

La potenza nominale della resistenza di frenatura è determinata dalla frequenza di decelerazione e deve essere selezionata in base alla modalità operativa più impegnativa.