Современные фрезерные станки с ЧПУ изначально рассчитаны на сравнительно «форсированные» режимы обработки. Для этого у станка есть все «козыри»: жёсткая станина, качественные направляющие с низким коэффициентом трения, инструментальный портал из облегченного сплава, производительная электроника системы ЧПУ, твёрдосплавный режущий инструмент с большим ресурсом, широкий диапазон режимов обработки. Высокооборотный шпиндель играет при этом немаловажную роль. За счёт применения современных материалов и отлаженных технологий производства, шпиндели станков с ЧПУ запросто справляются с длительной, напряжённой работой при частотах вращения свыше 20-30 тыс. об/мин.
Как известно, шпиндель представляет собой асинхронный электродвигатель переменного тока, вал которого устанавливается в упорных подшипниках для компенсации осевой и радиальной нагрузки от движения режущего инструмента вдоль плоскости обрабатываемой заготовки. Излишки тепла, выделяемые электродвигателем при работе, отводятся встроенной воздушной или жидкостной системой охлаждения шпинделя. А для гибкого управления электродвигателем шпинделя служит специальное устройство — частотный преобразователь (иначе называемый «инвертором»).
Что такое инвертор?
Инвертор представляет собой специальное электрическое устройство-преобразователь для гибкого управления электродвигателем переменного тока. За счёт изменение частоты питающего напряжения, инвертор позволяет изменять скорость вращения электродвигателя шпинделя в нужных пределах. Так частота переменного тока 50 Гц (для «бытового» или «промышленного» напряжения в 220 В/380 В) может быть преобразована до значения 0-400 Гц и более. Соответственно этому и скорость вращения шпинделя может изменяться от 0 до номинального значения (18 тыс., 24 тыс., 36 тыс. — в зависимости от конкретной модели).
Помимо этого, инвертор должен обеспечивать постоянство электрических параметров «на выходе», несмотря на быстропеременный характер нагрузки на шпиндель. При выборе инвертора следует ориентировать на его диапазон мощности и частоты (характеристики шпинделя должны «укладываться» в эти диапазоны), наличие защиты электродвигателя, а также на дополнительные функции для облегчения работы (к примеру, входы/выходы для дистанционного управления).
Подбор инвертора
При выборе инвертора важно не «срезать» скоростные параметры электродвигателя. Ведь если инвертор выдаёт ограниченный диапазон значений по частоте, то шпиндель станка не разовьёт номинальную мощность/частоту вращения со всеми вытекающими отсюда последствиями (ограничением производительности фрезерного станка с ЧПУ).
Современные инверторы имеют функцию «автораспознавания» характеристик подключаемого электродвигателя. Данная функция будет полезной, когда точные параметры шпинделя неизвестны (такое встречается при эксплуатации китайской продукции «no name»). Однако данная функция может применяться лишь в качестве ориентира. Окончательные значения характеристик электродвигателя шпинделя следует всё-таки получать из технической документации. Их можно разыскать в сети — по серийному номеру/маркировке на шпинделе.
Проблемы работы/подключения инвертора
Распространённой проблемой при работе связки «шпиндель-инвертор» является внезапная остановка шпинделя (или переход на вращение с очень низкой частотой). Часто такая проблема сопровождается нагревом шпинделя и даже появлением «неприятного дымка» (что не может не испугать).
В общем случае причиной данной проблемы является недостаточная мощность питания шпинделя. А вот причина самой «недостачи» (инвертор не выдаёт требуемую мощность) может быть подсыхание конденсаторов (электролитических) внутри инвертора, или остановившейся (к примеру, от пыли) вентилятор охлаждения внутреннего радиатора.
Если проблема не в «железе» (инвертор исправен), решить ситуацию поможет восстановление/обновление «прошивки» инвертора. «Прошивка» отвечает за согласование настроек инвертора под характеристики конкретного электродвигателя шпинделя. Таких как диапазон рабочей частоты, номинальные значения тока и напряжения, предельное время разгона/торможения двигателя, корректировка мощности по питающей частоте и т. д. «Прошивка» также отвечает за параметры работы самого инвертора и его интерфейс — управление частотой с пульта, или с потенциометра на передней панели, или же от внешнего источника (программно). «Прошивка» также «ведает» способом включения шпинделя — с пульта или от подачи внешнего сигнала.
Таким образом, «прошивка» является важнейшей составляющей инвертора. Солидные производителя идут даже на персональную «перепрошивку» своих продуктов — под особенности оборудования конкретного потребителя (правда для этого требуется предоставить производителю шпиндель).
Настройка инвертора
Вне зависимости от того, исправен ли инвертор, или «глючит», всегда следует иметь набор базовых настроек. Ведь даже при смене «проблемного» инвертора, его придётся вновь программировать под свой электродвигатель. К счастью, процедура настройки инвертора не так сложна — следует освоить её и сохранить на будущее «свои» значения параметров.
Пример настройки рассмотрен для инвертора «Holip-C». Для внесения изменений, а также «перелистывания» ячеек, следует воспользоваться клавишей PROG. На экране появится С0ХХ (где вместо «ХХ» могут присутствовать любые цифры). При помощи однократного нажатия EDIT следует выбрать нужную цифру, и курсорными клавишами указать требуемое значение для этой ячейки. Удерживая нажатой клавишу EDIT, осуществляется переход в меню выбора параметров — их также следует менять курсорными клавишами и подтверждать нажатием EDIT (или PROG).
Список параметров включает 135 ячеек. Но перед настройкой инвертора нужно снять встроенную блокировку. Для этого следует изменить значение ячейки 120 с единицы (1 — «заблокировано») на ноль (0 — «разблокировано»). В заводской конфигурации настройки инвертора разблокированы. А вот после проведения собственных настроек, рекомендуется активировать блокировку (чтобы избежать случайного сбоя настроек в процессе работы с фрезерным станком).
Прежде всего, необходимо настроить следующие параметры:
- CD10 — максимальная граница частоты (установить 400 Гц для шпинделя с предельной скоростью 24 тыс. об/мин, или 300 Гц — для шпинделя с частотой до 18 тыс. об/мин);
- CD00 — основная рабочая частота (как указано выше — 400 Гц или 300 Гц соответственно);
- CD01 — ускорение электродвигателя (установить значение 5 — для «малых» шпинделей, или 7-10 для мощных моделей);
- CD02 — замедление электродвигателя (аналогично — 5 для «малых» шпинделей, 7-10 — для мощных);
- CD04 — величина предельного напряжения (должна совпадать со значением, рекомендованным для шпинделя — см. маркировку на корпусе);
- CD13 — выбор метода регулировки (установить «1» для изменения частоты вращением потенциометра на передней панели инвертора).
В остальных ячейках рекомендуется оставить заводские параметры.