降溫水簾_三菱變頻器選型指南五坐標銑制窄流道三元流葉輪的工藝

三菱變頻器選型
變頻器的正確選擇對于控制工程的正常運行是非常關鍵的.選擇變頻器時必須要充分了解變頻器所驅動的負載特性.人們在實踐中常將生產機械分為三種類型: 恒轉矩負載、恒功率負載和風機、水泵負載.
恒轉矩負載:
負載轉矩ＴＬ與轉速ｎ無關,任何轉速下ＴＬ總保持恒定或基本恒定.例如傳送帶、攪拌機,擠壓機等摩擦類負載以及吊車、提升機等位能負載都屬于恒轉矩負載.
變頻器拖動恒轉矩性質的負載時,低速下的轉矩要足夠大,并且有足夠的過載能力.如果需要在低速下穩速運行,應該考慮標準異步電動機的排熱能力,避免電動機的溫升過高.
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恒功率負載:
機床主軸和軋機、造紙機、塑料薄膜生產線中的卷取機、開卷機等要求的轉矩,大體與轉速成反比,這就是所謂的恒功率負載.負載的恒功率性質應該是就一定的速度變化范圍而言的.當速度很低時,受機械強度的限制,ＴＬ不可能無限增大,在低速下轉變為恒轉矩性質.負載的恒功率區和恒轉矩區對傳動方案的選擇有很大的影響.電動機在恒磁通調速時,最大容許輸出轉矩不變,屬于恒轉矩調速;而在弱磁調速時,最大容許輸出轉矩與速度成反比,屬于恒功率調速.如果電動機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時,即所謂“匹配”的情況下,電動機的容量和變頻器的容量均最小.
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風機、泵類負載:
在各種風機、水泵、油泵中,隨葉輪的轉動,空氣或液體在一定的速度范圍內所產生的阻力大致與速度ｎ的２次方成正比.隨著轉速的減小,轉速按轉速的２次方減小.這種負載所需的功率與速度的３次方成正比.當所需風量、流量減小時,利用變頻器通過調速的
方式來調節風量、流量,可以大幅度地節約電能.由于高速時所需功率隨轉速增長過快,與速度的三次方成正比,所以通常不應使風機、泵類負載超工頻運行.
我公司可以提供不同類型的變頻器,用戶可以根據自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類型的變頻器.在選擇變頻器時因注意以下幾點注意事項:
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１. 根據負載特性選擇變頻器,如負載為恒轉矩負載需選擇FR-A700系列 變頻器,如負載為風機、泵類負載應選擇FR-F700系列變頻器.
２. 選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據,電機的額定功率只能作為參考.另外應充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波,會造成電動機的功率因數和效率都會變壞.因此,用變頻器給電動機供電與用工頻電網供電相比較,電動機的電流增加１０％而溫升增加２０％左右.所以在選擇電動機和變頻器時,應考慮到這中情況,適當留有裕量,以防止溫升過高,影響電動機的使用壽命.
３. 變頻器若要長電纜運行時,降溫水簾,此時應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響,避免變頻器出力不夠.所以變頻器應放大一檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器.
４. 當變頻器用于控制并聯的幾臺電機時,一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內.如果超過規定值,要放大一檔或兩檔來選擇變頻器.另外在此種情況下,變頻器的控制方式只能為Ｖ／Ｆ控制方式,負壓風機機殼,并且變頻器無法保護電動機的過流、過載保護,此時需在每臺電動機上加熔斷器來實現保護.
５. 對于一些特殊的應用場合,如高環境溫度、高開關頻率、高海拔高度等,此時會引起變頻器的降容,變頻器需放大一檔選擇.
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６. 使用變頻器控制高速電機時,由于高速電動機的電抗小,高次諧波亦增加輸出電流值.因此,選擇用于高速電動機的變頻器時,應比普通電動機的變頻器稍大一些.
７. 變頻器用于變極電動機時,應充分注意選擇變頻器的容量,使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下.另外,在運行中進行極數轉換時,應先停止電動機工作,否則會造成電動機空轉,惡劣時會造成變頻器損壞.
８. 驅動防爆電動機時,變頻器沒有防爆構造,應將變頻器設置在危險場所之外.
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９. 使用變頻器驅動齒輪減速電動機時,使用范圍受到齒輪轉動部分潤滑方式的制約.潤滑油潤滑時,在低速范圍內沒有限制;在超過額定轉速以上的高速范圍內,有可能發生潤滑油用光的危險.因此,不要超過最高轉速容許值.
１０.變頻器驅動繞線轉子異步電動機時,大多是利用已有的電動機.
繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比,繞線電動機繞組的阻抗小.因此,容易發生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現象,所以應選擇比通常容量稍大的變頻器.一般繞線電動機多用于飛輪力矩ＧＤ２較大的場合,在設定加減速時間時應多注意.
１１.變頻器驅動同步電動機時,與工頻電源相比,降低輸出容量１０％～２０％,變頻器的連續輸出電流要大于同步電動機額定電流與同步牽入電流的標幺值的乘積.
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１２.對于壓縮機、振動機等轉矩波動大的負載和油壓泵等有峰值負載情況下,如果按照電動機的額定電流或功率值選擇變頻器的話,有可能發生因峰值電流使過電流保護動作現象.因此,應了解工頻運行情況,選擇比其最大電流更大的額定輸出電流的變頻器.變頻器驅動潛水泵電動機時,因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流大,所以選擇變頻器時,其額定電流要大于潛水泵電動機的額定電流.
１３.當變頻器控制羅茨風機時,由于其起動電流很大,所以選擇變頻器時一定要注意變頻器的容量是否足夠大.
１４.選擇變頻器時,一定要注意其防護等級是否與現場的情況相匹配.否則現場的灰塵、水汽會影響變頻器的長久運行.
１５.單相電動機不適用變頻器驅動.
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五坐標銑制窄流道三元流葉輪的工藝方法

楊小毅　霍海燕 /陜西鼓風機(集團)有限公司

Technical Method of Five Axle Coordinate Milling 3D Impeller with Narrow Channel
摘要：介紹了一種較難加工的三元流銑制葉輪的特征 , 提出了加工方法。對加工過程中的幾個關鍵難題 , 提出了解決辦法,為進一步提高加工效率提出了建議。
Abstract: The feature of milling 3D impeller is introduced and machining method is put forward. Solving method of several key problems during machining are set forth , recommendation for further improving machining efficiency is put forward.

1引言

　　三元流銑制葉輪的五坐標聯動數控加工 , 目前在我公司的制造技術方面尚屬于高難度的新數控加工技術。隨著我公司三元流產品的不斷增多 , 在數控加工技術方面逐漸積累了一些經驗 , 使該項技術在我公司逐漸趨于成熟 , 并產生了良好的社會和經濟效益。由于受編程軟件功能的限制 , 目前還只能加工一些直紋面 ( Ruled Surface) 的三元流銑制葉輪。最近 , 隨著我公司三元流風機設計技術的不斷提高 , 出現了一些較難加工的三元流銑制葉輪。如長短葉片相間、且葉片數量較多 ( 長短各 12 枚 ) 、窄流道 (最窄處11mm左右) 并且葉片很寬 (80mm以上) 的三元流葉輪的五軸聯動數控加工。下面就這類三元流葉輪的數控銑制工藝方法、加工難點及工藝措施等予以簡要論述。

2 葉輪的特征

　　我公司 2653a 產品的三元流葉輪 , 就是這種難加工葉輪的一個典型。其流道最窄處只有11mm( 葉片表面留有 0.3mm 左右的余量 ) , 葉片最寬處 ( 沿直紋曲面母線方向 ) 寬度達 87mm 左右,長短葉片相間,各有12 枚,而且葉片的扭曲程度較大,見圖 1 。
3 加工方法

　　銑制葉輪的加工總體上分粗加工和精加工。首先 , 由于流道很窄 , 而出口處較寬 , 為了提高工作效率 , 將流道長度方向上分成兩段 : 較寬處用直徑較大的刀 , 較窄處用直徑較小的刀 ( 流道底面為三維空間曲面 , 用球頭刀 ) 。其次 , 由于流道很深 , 故需分若干層來銑制 ,每層走一定的深度。為了提高切削的平穩性 , 走刀方向:出口處由外向里 ( 由出口邊向進口邊 , 即 Trailing to Leading) , 而進口處則由里向外走 (Leading to Trailing),并在中部相接處有一定的重疊量。

4 數控編程軟件

　　數控編程軟件采用 NREC 公司的透平葉輪加工編程軟件 Max5 模塊。該模塊只能編制直紋面葉輪加工程序 ( 要加工非直紋面葉輪 ,必須購買其他模塊,如 MaxAB 等,但成本較高 ) 。程序編制完后 , 可采用 P3MAX 軟件進行刀具軌跡模擬,或用 VeriCUT進行三維實體模擬。

5 幾個關鍵難題

5.1 刀具選型

(1) 刀具切削效率:為提高工效,盡可能選用大直徑球頭銑刀 , 并優先選擇多刃銑刀 , 這樣可以提高切削速度。
(2) 刀具結構型式 : 為提高刀具剛性 , 除盡可能用大直徑的刀外 , 還要優先選多刃刀 , 在窄流道處 , 選擇錐度球頭銑刀。對于較寬的葉片,葉型精加工時還可以分段 (分層) 精加工(如圖2) , 雖有加工刀痕 , 但接刀處手感尚可。
(3) 刀具材料 : 依據不同的工件材料 , 選用不同材料的刀具。如不銹鋼工件 , 粗加工用刀 ,玻璃鋼負壓風機,優先選用高速鋼銑刀或高速鋼帶涂層銑刀 , 這種刀的韌性較好。精加工時 , 優先選用硬質合金銑刀 (可帶涂層) 。硬質合金刀較脆而硬度高、耐磨性好 , 可以加工出表面質量較好的工件。

5.2 頻繁斷刀問題

　　在刀具選型正確的基礎上,要解決此問題,可以從以下幾個方面入手:(1) 盡量避免扎刀現象。在輪盤型面曲率較大的情況下 , 可以適當地增加拖刀角度;(2) 減小切深和吃刀量,適當提高刀具轉速,以減小刀具所受抗力;(3) 盡量避免走刀時的小圓弧轉角;(4) 改變走刀方向,使刀具切入時平穩。

5.3 干涉問題

　　在多軸加工中,由于運動合成很復雜 , 很容易產生干涉而造成多種機床故障。如若很好地避免 , 可以對加工過程進行精確模擬(可以使用CGTECH 公司的 VeriCUT 等軟件進行空間三維實體加工過程模擬 )。要模擬準確,必須進行精確的工件和刀具造型。經模擬后如仍有干涉現象,可返過來再修改程序的各種加工參數。如可改變進刀方向、減少切深、增加拖刀角度或選用點銑削方式(Point mill,只對粗加工而言)等。也可以增加刀具長度,改變走刀路線(Tool path) 等。改變參數生成新的程序后再模擬,若仍有干涉則再修改參數,直至做出成功的加工程序后,方可用于實際工件切削加工。

6 結論

　　在以上各種方法措施使用得當的情況下,既可提高加工效率,又可保證加工質量,同時又盡可能地減少了刀具等的消耗。經過幾個葉輪加工的實際驗證 , 以上各種方法措施還是很有效的。

7 存在的問題和建議

　　在目前條件下 , 復雜型面工件的數控加工效率還有待于進一步提高。以后可以逐漸嘗試用高質量的刀具 ( 如某些進口刀具 ) 來進行高速銑制。也可以采用專業化的 CAM 軟件 , 并輔以高精度的三維加工模擬軟件或數控程序優化軟件。模擬軟件可以將機床的各運動部件都進行造型 ,使模擬更加真實,從而可保證更高的加工可靠性。程序優化軟件可以適當提高機床的加工效率并減少刀具消耗 ,降低加工成本,提高加工質量。

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