易驅(qū)變頻器在數(shù)控機床主軸上的應(yīng)用

摘要：本文介紹了易驅(qū)變頻器在數(shù)控機床上的應(yīng)用，討論了數(shù)控機床的控制系統(tǒng)和功能要求及易驅(qū)ED3800系列變頻器的在數(shù)控機床上的優(yōu)越性能。

關(guān)鍵詞：EASY DRIVE變頻器　數(shù)控機床

1引言

　　數(shù)控機床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機床的主要品種之一，它在數(shù)控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。主軸是車床構(gòu)成中一個重要的部分，對于提高加工效率，擴大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量都有著很重要的作用。經(jīng)濟型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動變速的，需要變速時，只能把機床停止，然后手動變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)大多采用無級變速。無級變速系統(tǒng)主要有伺服主軸系統(tǒng)和直流主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機。通過皮帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，或通過皮帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化。本文主要介紹易驅(qū)ED3800系列變頻器在數(shù)控機床上的優(yōu)越性。

2數(shù)控車床的功能要求、主要參數(shù)及對變頻器功能需求

數(shù)控車床的功能需求：

1.控制方式選用開環(huán)矢量控制；

2.外部端子兩線控制，正轉(zhuǎn)X1、反轉(zhuǎn)X2；

3.頻率給定為0~10V模擬量給定AI1；

4.能保證300r／min速度下正常切削，低速力矩要求較大；

5.加減時間根據(jù)客戶要求，一般0.4－3S,需要制動單元變頻器；

6.需要故障信號輸出。

主要的參數(shù)和性能指標(biāo)：

（1）3.0kW數(shù)控車床

電動機參數(shù)：額定功率：3.0kW，額定頻率：50Hz，額定電壓：380V，額定電流：7.8A，額定轉(zhuǎn)速：970r/min

機械傳動比：1：1.5

加工材料：45#鋼

實際測試性能指標(biāo)：主軸轉(zhuǎn)速：200r/min（變頻器運行頻率15Hz左右）的進刀性能及速度

（2）5.5kW數(shù)控車床

電動機參數(shù)：額定功率：5.5kW，額定頻率：50Hz, 額定電壓：380V，額定電流：13A，額定轉(zhuǎn)速：1400r/min

機械傳動比：1：1.5

加工材料：45#鋼

實際測試性能指標(biāo)：主軸轉(zhuǎn)速：200r/min（變頻器運行頻率9～10Hz）和主軸轉(zhuǎn)速：450r/min（變頻器運行頻率22Hz左右）的進刀性能及速度

3 ED3800系列變頻器在數(shù)控機床上的應(yīng)用

ED3800系列變頻器采用先進磁通控制技術(shù)，電機在低速時轉(zhuǎn)矩大，速度精度高，價格合理，功能齊全，具有瞬停電處理及速度跟蹤再啟動功能，確保系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)運行機制，以保證電機運轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài)，因此，采用ED3800高性能變頻器代替主軸交流伺服系統(tǒng)，是機床行業(yè)最佳的選擇。

（1）ED3800變頻器特點的介紹

輸出頻率范圍:0-600HZ

速度控制方式；無PG矢量控制，V/F控制

指令通道方式：操作控制、端子控制、遠程操作控制

頻率給定方式：數(shù)字鍵盤給定、模擬量給定（電流、電壓信號）、遠程通訊給定、多段速給定、PID閉環(huán)給定等

起動轉(zhuǎn)矩大：0.5Hz/150% (SVC) 滿足機床主軸在低速情況下的加工需求；

載波頻率范圍：1.0K～15.0KHz

速度控制精度：±0.5%最高速度 (SVC)

自動電壓調(diào)整（AVR）：當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時，能自動保持輸出電壓恒定

自動限流：能限制電機電流的最大值，從而可靠地保護變頻器和電機

擺頻控制：多種三角波頻率曲線，滿足紡織行業(yè)的個性化需求

所有的輸入、輸出端子皆為可編程的，方便用戶的使用開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制：可實現(xiàn)真正的張力控制

全系列獨立風(fēng)道設(shè)計

（2）調(diào)試環(huán)境以及接線、調(diào)試方法

客戶選配電機為3.0kW/50Hz/380V，選用變頻器型號為ED3800-4T0040M，制動電阻400W/150歐姆。

變頻器AI1/GND端子提供與數(shù)控系統(tǒng)速度模擬量，AI1接數(shù)控系統(tǒng)模擬量接口正信號，GND接負信號，信號為0～10V模擬電壓信號，控制主軸轉(zhuǎn)速。X1/X2/COM可以設(shè)定為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號端子，通常由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號或者反轉(zhuǎn)信號，來驅(qū)動中間繼電器，中間繼電器的常開接點接入變頻器的正反轉(zhuǎn)。參數(shù)設(shè)置如下：

F1.14和F1.15為加速時間和減速時間，根據(jù)客戶的要求，F(xiàn)1.14=2S，F(xiàn)1.15=0.4S；

F7.00設(shè)定為1正轉(zhuǎn)，F(xiàn)7.02設(shè)定為2反轉(zhuǎn)；

F3.01到F3.05按照電機銘牌設(shè)置，F(xiàn)3.11選2參數(shù)自學(xué)習(xí)。

F1.12上限操作頻率選擇，對應(yīng)于模擬信號10V輸入時變頻器的輸出頻率，由于是在0～2000rpm范圍內(nèi)調(diào)速，將機械減速比折算進去以后，此參數(shù)需要設(shè)置66.7Hz；

F1.01參數(shù)為運行命令通道選擇設(shè)置為2端子運行。

F1.02參數(shù)為頻率來源設(shè)定，設(shè)置為3外部端子0-10V信號控制；

（3）調(diào)試結(jié)果

主軸電機采用ED3800高性能變頻器驅(qū)動，滿足加工要求，延長刀具的使用壽命。由于采用的領(lǐng)先的磁通算法，即使在低轉(zhuǎn)速（低頻）運行下也能平穩(wěn)輸出100%的轉(zhuǎn)矩，以滿足不同零件的加工需要，完全可以取代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結(jié)構(gòu)，并且此主軸結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可以實現(xiàn)真正的無級調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號來控制輸出頻率，在不同的加工工藝（如；粗加工、精加工等）需要不同的轉(zhuǎn)速，此時可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號給變頻器，實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，同時啟停信號也由數(shù)控系統(tǒng)控制，提高自動化程度！

（4）系統(tǒng)優(yōu)勢

1.最大頻率加、減速時間可達到0.1s；

2.采用電流矢量控制技術(shù)0.5Hz運行時啟動轉(zhuǎn)矩能夠達到150%額定力矩平穩(wěn)輸出，完全滿足數(shù)控車床的低；

3.電機參數(shù)自動辨識功能，靜態(tài)識別電機參數(shù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性；

4.調(diào)速范圍0～600Hz完全滿足數(shù)控車床的高頻要求；

5.自動跟蹤負載的變化自動限定輸出電流，使其不超過允許的最電流值。即使負載突變、快速加減速，變頻器也不發(fā)生過流、短路等故障，實現(xiàn)變頻器配置的高性能、高可靠性；

6.高速停機時響應(yīng)快速穩(wěn)定；

7.變頻器與電機同功率使用，一般無需放大變頻器的容量。

4結(jié)束語

數(shù)控機床主軸一般交流伺服系統(tǒng)、進口品牌矢量控制變頻器以及變頻專用電機，購置費用很高；易驅(qū)ED3800系列變頻器以其獨特的性能和優(yōu)越的性價比，在數(shù)控機床的應(yīng)用上迅速崛起，為機床行業(yè)的客戶降低約一倍的成本費用，而且可靠性高,為客戶創(chuàng)造更多的效益。

參考文獻

[1]易驅(qū)變頻器ED3800系列使用說明書．深圳市易驅(qū)電氣有限公司．

[2]數(shù)控機床使用說明書．