Motorul axului CNC

Ce este un motor CNC pentru ax? Diferențele cheie față de motoarele industriale standard

Un motor cu ax CNC este un motor cu frecvență variabilă, de mare viteză, conceput special pentru aplicații de prelucrare. Spre deosebire de motoarele industriale convenționale de 50/60 Hz, acesta utilizează o unitate de frecvență variabilă (VFD) pentru a obține un control continuu al vitezei de frezare, gravare, crestare, găurire, șlefuire și alte operațiuni de prelucrare CNC.

Motoarele industriale standard funcționează în general în jurul frecvenței rețelei și se concentrează pe ieșire cu viteză constantă. Motoarele cu ax CNC, totuși, trebuie să se ocupe atât de prelucrare de precizie de mare viteză, cât și de tăiere grea la viteză medie până la mică. Prin urmare, ele necesită standarde mai înalte pentru ieșirea cu cuplu constant, precizia de echilibrare dinamică și rigiditatea rulmentului.

Caracteristici tipice de funcționare ale motoarelor cu ax CNC

1. Gamă largă de viteze

Majoritatea motoarelor cu ax CNC utilizează o frecvență de bază de 400 Hz și au o viteză nominală de 24.000 RPM. Unele modele pot atinge mai mult de 60.000 RPM. Vitezele mari sunt folosite pentru gravare și lustruire de precizie, în timp ce vitezele medii și mici asigură un cuplu de tăiere mai mare pentru prelucrari mai grele.

2. Sarcini de impact alternativ

În timpul tăierii, unealta intră și iese continuu din piesa de prelucrat, generând sarcini de impact instantanee. Acest lucru impune solicitări continue asupra rulmenților, înfășurărilor și capacității de suprasarcină a VFD.

3. Funcționare continuă

Echipamentele CNC industriale funcționează în mod obișnuit timp de 8-24 de ore continuu. Prin urmare, motoarele cu ax necesită disipare eficientă a căldurii, performanță ridicată de izolație și creștere controlată a temperaturii în timpul funcționării prelungite.

4. Integrarea sistemului CNC

Axul primește un semnal analogic de 0-10 V de la sistemul de control CNC și își ajustează viteza în funcție de programele de prelucrare în timp real, ajutând la menținerea performanței constante în timpul producției în lot.

Diferite aplicații de prelucrare CNC au cerințe diferite pentru ax

Prelucrarea lemnului și fabricarea semnelor:
Încărcăturile de impact ridicate sunt frecvente. Viteza mare și vibrațiile scăzute sunt importante, în timp ce răcirea eficientă și protecția împotriva prafului sunt, de asemenea, esențiale.

Centre de prelucrare a metalelor:
Performanța la viteză mică, la cuplu ridicat și rigiditate puternică sunt esențiale pentru frezarea grea a oțelului și aliajelor de aluminiu.

Prelucrarea pietrei:
Praful greu și fluctuațiile semnificative ale sarcinii necesită etanșare, protecție și durabilitate excelentă.

Gravare și frezare de precizie:
sunt necesare o curățare extrem de scăzută și un echilibru dinamic excelent pentru a obține un finisaj superior al suprafeței și o precizie dimensională.

Utilizarea aceluiași design de arbore în diferite aplicații poate duce fie la performanță excesivă, fie la performanță insuficientă, ceea ce face ca nepotrivirea aplicației să fie una dintre cauzele comune ale defecțiunilor în proiecte CNC de peste mări.

Principalele tipuri de motoare axului CNC: sisteme de răcire și de schimbare a sculelor

Motoarele cu ax CNC pot fi, în general, clasificate prin metoda de răcire în motoare cu ax răcite cu aer și răcite cu apă și prin metoda de schimbare a sculelor în sisteme de schimbare manuală a sculelor MTC și sisteme automate de schimbare a sculelor ATC.

Diferite combinații sunt potrivite pentru diferite modele de mașini, cerințe de producție și piețe de peste mări.

Motoare CNC pentru ax răcite cu aer

Motoarele cu ax răcite cu aer folosesc un ventilator montat în spate pentru a forța circulația aerului și a disipa căldura. Nu necesită rezervor de apă, pompă de apă sau conducte de răcire, făcând instalarea și întreținerea relativ simple.

Avantaje:

• Fără risc de scurgere de apă

• Instalare simplă

• Cerințe reduse de întreținere

• Potrivit pentru ateliere cu temperaturi ridicate, cu apă redusă și cu praf

• Structură simplă a mașinii și sarcină redusă de întreținere

• Potrivit pentru piețele de peste mări, cu suport tehnic limitat

Limitări:

• Capacitate de răcire mai mică decât modelele răcite cu apă la aceeași putere nominală

• Creștere mai mare a temperaturii în timpul funcționării grele la sarcină completă continuă

• Funcționarea ventilatorului generează un zgomot suplimentar

Aplicații tipice:

Gravura în lemn, tăierea plăcilor publicitare, rutarea ușoară și alte aplicații. Modelele răcite cu aer sunt potrivite în special pentru piețele din Asia de Sud-Est, Orientul Mijlociu, Africa și America de Sud, cu puteri tipice de la 0,8 la 7,5 kW.

Motoare CNC pentru ax răcite cu apă

Motoarele cu ax răcite cu apă utilizează un sistem intern de circulație a apei sigilat pentru a elimina căldura din motor. Acestea oferă o răcire foarte eficientă și un control excelent al temperaturii.

Avantaje:

• Creștere scăzută a temperaturii în timpul funcționării continue la încărcare completă

• Zgomot redus de operare

• Finisaj mai bun al suprafeței

• Durată de viață mai lungă a rulmentului

• Excelent pentru producția grea pe termen lung

Limitări:

• Necesită un sistem complet de răcire cu apă, crescând costul mașinii

• Antigelul poate fi necesar în climatele reci

• Scurgeri potențiale de apă în timpul transportului sau exploatării

• Apa de răcire necesită inspecție și întreținere regulată

Aplicații tipice:

Gravura și frezarea metalelor, prelucrarea pietrei, frezarea grea a plăcilor groase și echipamente de producție continuă de 24 de ore.

Fusoarele răcite cu apă sunt potrivite în special pentru piețe precum Europa, America de Nord și Australia, unde sistemele de întreținere din fabrică sunt în general bine stabilite. Puterea nominală tipică variază de la 1,5 la 11 kW.

Schimbarea manuală a sculei MTC vs. Schimbarea automată a sculei ATC

Axul de schimbare manuală a sculei MTC

Motoarele cu ax MTC folosesc cleme ER și necesită ca operatorul să schimbe manual sculele de tăiere cu o cheie. Structura lor este simplă, rentabilă și fiabilă.

Sunt utilizate pe scară largă pe mașinile CNC de dimensiuni mici și mijlocii și sunt ideale pentru producția de volum mic și amestec mare.

Schimbare automată a sculei ATC

Motoarele cu ax ATC dispun de un mecanism pneumatic de strângere a sculelor care permite mașinii CNC să schimbe automat sculele.

Acestea reduc intervenția manuală și îmbunătățesc eficiența liniei de producție. Cu toate acestea, structura lor este mai complexă, necesitând standarde mai ridicate de asamblare și punere în funcțiune și un VFD dedicat capabil să suporte secvențe automate de schimbare a sculelor.

Fusele ATC sunt utilizate în mod obișnuit în centrele de prelucrare de vârf și liniile de producție automate.

Cinci criterii cheie de selecție a motorului arborelui CNC pentru cumpărătorii de peste mări

Alegerea axului nu ar trebui să se bazeze niciodată numai pe puterea nominală. Pe baza a 10 ani de experiență pe piețele internaționale de automatizare industrială, cinci factori critici ar trebui evaluați împreună pentru a se potrivi cu condițiile reale de lucru și pentru a preveni instabilitatea după ce mașina ajunge la fabrica clientului.

Rezervă de putere adecvată

0,8–2,2 kW:
Mașini de gravură mici, prelucrare cu plăci subțiri, gravare pe plăcuță de identificare și tăiere ușoară.

3,0–4,5 kW:
aplicații generale de uz general, rutare pentru prelucrarea lemnului și gravare și frezare standard, echilibrând productivitatea și costul.

6,0–7,5 kW:
Prelucrare grea, scanare cu plăci groase, prelucrare a pietrei și frezarea aluminiului cu sarcină medie.

8,0–11 kW și peste:
centre industriale de prelucrare grele și frezare a metalelor cu înlăturare ridicată a materialului.

Sfat de selecție: pentru aplicații care implică sarcini de impact semnificative, se recomandă să selectați o clasă de putere mai mare și să evitați funcționarea continuă la puterea nominală maximă. Acest lucru poate ajuta la reducerea stresului termic și la prelungirea duratei de viață a axului.

Nivelul rulmentului și echilibrul dinamic

Rulmenții sunt printre cele mai importante componente de uzură dintr-un motor cu ax CNC.

Motoarele cu ax de vârf pot folosi rulmenți de calitate standard, ceea ce duce la vibrații excesive în timpul tăierii la viteză mare. Acest lucru poate duce la deformare excesivă, zgomot crescut de operare și semne periodice de prelucrare.

Motoarele cu ax CNC de calitate industrială folosesc în mod obișnuit rulmenți de înaltă precizie din clasa P4 și sunt supuse echilibrării dinamice de mare viteză înainte de expediere. Acest lucru reduce vibrațiile cauzate de operarea la viteză mare și sarcinile de impact, prelungește durata de viață a mașinii și susține producția continuă pe termen lung.

Frecvența de bază și curba de cuplu

Majoritatea motoarelor cu ax CNC utilizează o frecvență de bază de 400 Hz și o viteză nominală de 24.000 RPM.

De la 0 la 400 Hz, motorul funcționează în general în intervalul de cuplu constant. Cu cât cuplul de ieșire este mai fin în acest interval, cu atât capacitatea de tăiere la viteză mică a axului este mai puternică.

Peste frecvența de bază, axul intră în domeniul de putere constantă. Pe măsură ce viteza continuă să crească, cuplul scade treptat.

Prin urmare, cumpărătorii ar trebui să verifice întotdeauna curba de cuplu a arborelui, mai degrabă decât să se uite doar la puterea nominală. În caz contrar, axul poate să nu aibă un cuplu suficient în timpul tăierii grele la viteză mică și să experimenteze scăderi de viteză.

Frecvența de bază și curba de cuplu

Majoritatea motoarelor cu ax CNC utilizează o frecvență de bază de 400 Hz și o viteză nominală de 24.000 RPM.

De la 0 la 400 Hz, motorul funcționează în general în intervalul de cuplu constant. Cu cât cuplul de ieșire este mai fin în acest interval, cu atât capacitatea de tăiere la viteză mică a axului este mai puternică.

Peste frecvența de bază, axul intră în domeniul de putere constantă. Pe măsură ce viteza continuă să crească, cuplul scade treptat.

Prin urmare, cumpărătorii ar trebui să verifice întotdeauna curba de cuplu a arborelui, mai degrabă decât să se uite doar la puterea nominală. În caz contrar, axul poate să nu aibă un cuplu suficient în timpul tăierii grele la viteză mică și să experimenteze scăderi de viteză.

Protecție și rezistență a mediului

Atelierele de prelucrare a lemnului și de prelucrare a pietrei pot conține cantități semnificative de praf. Fabricile de peste mări pot funcționa și în condiții de temperatură ridicată și umiditate ridicată.

Prin urmare, motorul axului ar trebui să ofere performanțe eficiente de etanșare și izolație pentru a reduce probleme precum pătrunderea prafului, defecțiunile izolației legate de umiditate și arderea înfășurării.

Potrivirea motorului axului CNC și VFD: puncte cheie pentru a preveni defecțiunile comune

Experiența din numeroase proiecte CNC de peste mări arată că o mare parte a problemelor cu axul nu sunt cauzate de defecte de fabricație a motorului, ci de selecția incorectă a VFD-ului sau de punerea în funcțiune a parametrilor necorespunzătoare.

Motoarele cu ax CNC sunt motoare de înaltă frecvență cu frecvență variabilă și nu ar trebui pur și simplu conduse de un VFD industrial standard.

Cerințe cheie pentru VFD

1. Ieșire de înaltă frecvență

VFD-ul ar trebui să accepte frecvențe de ieșire de până la cel puțin 400 Hz pentru a îndeplini cerințele de control de mare viteză ale motoarelor cu ax CNC.

2. Capacitate de suprasarcină suficientă

VFD-ul are nevoie de o capacitate adecvată de suprasarcină pentru a face față sarcinilor de tăiere instantanee. Pentru aplicații grele, se recomandă selectarea unui VFD cu o clasă de putere mai mare.

3. Funcții complete de protecție

VFD-ul ar trebui să ofere protecție împotriva supracurentului, supratensiunii, supraîncălzirii și pierderii de fază, în special atunci când funcționează în regiuni cu rețele electrice instabile.

4. Compatibilitate ATC

Pentru motoarele cu ax cu schimbare automată a sculei ATC, VFD trebuie să suporte secvența necesară de schimbare a sculei și logica de control.

Referință de bază a parametrilor de punere în funcțiune

1. Introduceți cu precizie tensiunea nominală și curentul axului de pe plăcuța de identificare și setați frecvența de bază la 400 Hz.

2. Pentru aplicațiile cu sarcină de impact, setați timpii de accelerare și decelerare la aproximativ 3–6 secunde pentru a evita alarmele instantanee de curent ridicat.

3. Activați toate funcțiile de protecție electrică necesare.

4. Conectați semnalul analogic 0-10 V la sistemul de control CNC pentru a obține controlul vitezei conform programului de prelucrare.

HOLRY furnizează pachete complete cu motor ax + VFD cu parametri specifici aplicației preconfigurați înainte de expediere. Clienții de peste mări pot conecta sistemul și pot începe punerea în funcțiune cu mult mai puține dificultăți tehnice.

Probleme comune ale motorului axului CNC și depanare

Problema 1: Scăderea vitezei în timpul tăierii și apar bavuri excesive

Cauzele posibile includ un cuplu VFD insuficient, o rezervă de putere insuficientă a axului sau parametri V/F incorecți. Mandele uzate și sculele de tăiere tocite pot contribui, de asemenea.

Abordare recomandată:
verificați mai întâi parametrii VFD, apoi inspectați starea colțului și a sculelor de tăiere.

Problema 2: Zgomot de funcționare crescut și semne de prelucrare periodică

Acest lucru este cauzat de obicei de uzura rulmentului sau pierderea echilibrului dinamic.

Sarcinile de impact pot accelera uzura rulmentului. Prin urmare, sunt importante selecția corectă a arborelui și evitarea funcționării continue la suprasarcină.

Problema 3: Alarme frecvente de supracurent în timpul tăierii grele

Curenții mari de impact de tăiere combinați cu o capacitate insuficientă de suprasarcină a VFD pot declanșa protecție la supracurent.

Setările de suprasarcină pot fi ajustate corespunzător sau mașina poate fi actualizată la un VFD de putere mai mare, specific pentru ax.

Problema 4: Scurgeri de apă sau deteriorare în condiții de temperatură scăzută

Vibrațiile de transport pot slăbi conexiunile de apă de răcire. În climatele reci, neutilizarea antigelului adecvat poate cauza înghețarea și crăparea circuitului de răcire.

Înainte de expediere, conexiunile de răcire trebuie bine asigurate și sigilate, iar clienții din străinătate trebuie să primească instrucțiuni complete de instalare și operare.

Sfaturi practice de cumpărare a motorului arborelui CNC pentru cumpărătorii internaționali

Pe baza experienței de 10 ani pe piața globală de automatizare industrială, producătorii de echipamente ar trebui să ia în considerare următoarele cinci principii de achiziție:

1. Utilizați condițiile reale de funcționare ca criteriu principal de selecție.

Pentru piețele cu disponibilitate limitată a apei sau capacități de întreținere slabe, axurile răcite cu aer sunt, în general, de preferat. Pentru o producție continuă grea și o precizie de prelucrare pretențioasă, modelele răcite cu apă sunt mai potrivite. Liniile de producție automate ar trebui să evalueze soluțiile de schimbare automată a sculelor ATC.

2. Mențineți o rezervă de putere suficientă pentru tăierea prin impact.

Evitați să rulați axul continuu la puterea sa nominală maximă. Un spațiu de putere adecvat poate ajuta la reducerea uzurii și la prelungirea duratei de viață.

3. Preferați ax complet + pachete VFD dedicate.

Achiziționarea axului și VFD ca un sistem potrivit reduce riscul de incompatibilitate a parametrilor și responsabilitatea neclară post-vânzare între diferiți furnizori.

4. Confirmați capacitățile de asistență tehnică în străinătate.

Furnizorul ar trebui să fie capabil să furnizeze manuale complete în limba engleză și diagrame de cablare. Piesele de uzură, cum ar fi clemele, ar trebui să fie, de asemenea, disponibile pentru comenzile independente de înlocuire, pentru a simplifica întreținerea pe termen lung în străinătate.

5. Testați mostre înainte de a plasa comenzi de volum mare.

Pentru clienții noi, se recomandă să achiziționeze mostre și să efectueze testarea mașinii în condiții reale de lucru locale înainte de a continua cu containerul complet sau comenzile de volum mare. Acest lucru poate reduce semnificativ riscurile de achiziție în loturi.

FAQ

Î1: Un motor cu ax CNC necesită întotdeauna un sistem de răcire cu apă?

Nu.

Motoarele cu ax răcite cu aer sunt ușor de întreținut și sunt utilizate pe scară largă în echipamentele de prelucrare a lemnului și de fabricare a semnelor.

Fusoarele răcite cu apă își arată avantajele majore în principal în aplicații de producție grea, de lungă durată și continuă.

Î2: Poate un VFD industrial standard să conducă un motor cu ax CNC?

Nu este recomandat.

Multe VFD-uri industriale standard nu oferă o frecvență de ieșire suficient de mare pentru aplicațiile de ax CNC și este posibil să nu suporte controlul necesar al vitezei de înaltă frecvență de 0-400 Hz.

Utilizarea unui VFD nepotrivit poate duce la scăderi de viteză, supraîncălzire sau deteriorarea înfășurării. Ar trebui selectat un VFD cu ax de înaltă frecvență dedicat.

Î3: Cum ar trebui să aleg între motoarele cu ax MTC și ATC?

Pentru mașinile standard de sine stătătoare și producția în loturi mici, arborele de schimbare manuală a sculelor MTC oferă un echilibru mai bun între cost și fiabilitate.

Pentru liniile de producție automate cu mai multe procese, unde eficiența schimbării sculelor este importantă, axurile automate de schimbare a sculelor ATC sunt alegerea mai bună.

Î4: Ce ar trebui să iau în considerare atunci când exportăm motoare cu ax CNC în diferite țări?

Considerațiile cheie includ:

• Tensiune și compatibilitate monofazată/trifazată cu rețeaua electrică locală

• Performanță de etanșare și izolare în medii calde și umede

• Cerințe antigel și instrucțiuni de operare pentru modelele răcite cu apă în climă rece

Î5: Pot achiziționa mostre de motoare axului CNC pentru testarea în loturi mici?

Da.

HOLRY acceptă atât comenzile de mostre, cât și personalizarea OEM în volum mare . Clienții noi pot testa mai întâi o probă pe echipamentul lor pentru a verifica compatibilitatea cu condițiile lor reale de prelucrare înainte de a plasa o comandă mai mare.

Concluzie

Un motor cu ax CNC este un sistem de putere complet, mai degrabă decât o componentă care poate fi selectată pur și simplu prin compararea puterii nominale.

Metoda de răcire, gradul rulmentului, curba cuplului, structura de schimbare a sculelor, configurația VFD, tensiunea pieței țintă, clima și mediul de lucru influențează toate performanța prelucrarii, ratele de eșec și costurile totale de operare.

Multe defecte de prelucrare și probleme de oprire a mașinii cu care se confruntă producătorii de echipamente din străinătate sunt cauzate în cele din urmă de selectarea produselor pe baza specificațiilor de pe plăcuța de identificare, trecând cu vederea condițiile reale de lucru.

Cu 25 de ani de experiență în cercetare și dezvoltare și producție pentru ax CNC , combinat cu 15 ani de experiență în punerea în funcțiune a controlului electric și 10 ani de experiență internațională în proiecte , HOLRY oferă o gamă completă de soluții de motoare CNC pentru ax, inclusiv modele răcite cu aer, răcite cu apă, MTC și ATC.

Motoarele noastre cu ax sunt potrivite pentru prelucrarea lemnului, gravarea și frezarea metalelor, prelucrarea pietrei și alte aplicații industriale. Adaptările de tensiune și de mediu pot fi, de asemenea, optimizate pentru diferite piețe internaționale.

Pachetele complete cu ax + VFD pot fi preconfigurate înainte de expediere și sunt furnizate cu documentație tehnică cuprinzătoare în limba engleză. HOLRY acceptă, de asemenea, comenzile de mostre și personalizarea OEM pentru producția de volum mare.

Scopul nostru este să ajutăm producătorii de echipamente CNC din străinătate să obțină o soluție de alimentare stabilă și fiabilă, să reducem presiunea transfrontalieră post-vânzare și să îmbunătățim competitivitatea mașinilor lor pe piețele globale.

Dacă aveți nevoie de evaluarea selecției motorului arborelui CNC, potrivirea aplicației sau prețul FOB , vă rugăm să contactați echipa tehnică de vânzări HOLRY.