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減速機(jī)網(wǎng) 變頻器在車床主軸控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 減速機(jī)網(wǎng)
來(lái)源:減速機(jī)信息網(wǎng)    時(shí)間:2007-1-26 15:40:19  責(zé)任編輯:gaoyuan4332068  
數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比,是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jī)床的主要品種之一,它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置,幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)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(gè)重要的部分,對(duì)于提高加工效率,擴(kuò)大加工材料范圍,提升加工質(zhì)量有著重要的作用。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動(dòng)變速的,需要變速時(shí),只能把機(jī)床停止,然后手動(dòng)變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無(wú)級(jí)變速。目前,無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種,一般采用直流或交流主軸電機(jī)。通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),或通過(guò)帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣,又可無(wú)級(jí)調(diào)速,使主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。由于變頻器的高性價(jià)比,所以變頻器在車床上使用非常普遍。臺(tái)達(dá)M系列變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價(jià)比,在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用方面迅速崛起,已經(jīng)成為目前市場(chǎng)上一支強(qiáng)大的生力軍。

    臺(tái)達(dá)M系列變頻器性能簡(jiǎn)介
  
  M系列變頻器能滿足數(shù)控機(jī)床對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)級(jí)變速的需求,其主要特點(diǎn)是:體積小,屬于“迷你”型產(chǎn)品,占用控制柜空間較小;控制方式為正弦波SPWM(提供速度反饋矢量控制),控制性能較VF控制方式有很大改善,特別是在低速轉(zhuǎn)矩上滿足機(jī)床主軸的需求,5HZ時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到150%以上;載波頻率范圍0-15kHz,噪音;提供標(biāo)準(zhǔn)的0-10V模擬量接口(輸入阻抗47Kohm,輸出阻抗250Kohm),能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容,通用性強(qiáng);過(guò)負(fù)載能力強(qiáng),150%以上額定輸出電流超過(guò)一分鐘;提供多功能的輸出端子信號(hào),例如零速信號(hào),運(yùn)轉(zhuǎn)中信號(hào),速度到達(dá)信號(hào),故障指示,滿足系統(tǒng)對(duì)于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控;自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償,滿足機(jī)床主軸在低速情況下的加工需求;提供三組異常紀(jì)錄,供維修人員從側(cè)面了解機(jī)床主軸實(shí)際的運(yùn)行狀況;電機(jī)參數(shù)自動(dòng)整定功能,在線識(shí)別電機(jī)參數(shù),保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。

    車床主軸控制系統(tǒng)

    車床主軸控制系統(tǒng)原理
  
  控制系統(tǒng)接線圖如圖1所示。選配電機(jī)為3.0KW/50Hz/380V,選用變頻器型號(hào)為VFD037M43,制動(dòng)電阻400W/150ohm。  

    

  變頻器AVI/GND端子給數(shù)控系統(tǒng)提供速度模擬量,AVI接數(shù)控系統(tǒng)模擬量接口正信號(hào),GND接負(fù)信號(hào),信號(hào)為0-10V模擬電壓信號(hào),控制主軸轉(zhuǎn)速。M0/M1/GND為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號(hào)端子,通常由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號(hào)FWD或者反轉(zhuǎn)REV來(lái)驅(qū)動(dòng)中間繼電器,中間繼電器的常開接點(diǎn)接入變頻器M0/GND或者M(jìn)1/GND,從而控制車床主軸的正反轉(zhuǎn)。

    控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)試
  
  在參數(shù)調(diào)整過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)注意:P00參數(shù),選擇主頻率輸入,設(shè)置為模擬信號(hào)0-10V輸入(1);P01參數(shù),運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào),設(shè)置為外部端子信號(hào)控制(2);P03,最高操作頻率選擇,對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)10V輸入時(shí)變頻器的輸出頻率,由于在0-3500rpm范圍內(nèi)調(diào)速,考慮機(jī)械減速比,該此參數(shù)可設(shè)置為184HZ;P04和P05按照電機(jī)銘牌設(shè)置,P04=50Hz,P05=380V;P10和P11為加速時(shí)間和減速時(shí)間,根據(jù)客戶的要求,P10=5S,P11=5S;P105為控制方式的選擇,選擇矢量控制,P105=1。
  
  特別需要注意的是,由于矢量控制需要提供電機(jī)參數(shù)(阻抗),變頻器提供電機(jī)參數(shù)自整定功能P103,選擇P103=2,通過(guò)面板運(yùn)行鍵,變頻器會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中,除了計(jì)算出電機(jī)參數(shù)以外,還能夠檢測(cè)出空載電流,這幾個(gè)參數(shù)可使矢量控制表現(xiàn)出較高的性能,其這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)十幾秒鐘時(shí)間。

    測(cè)試與運(yùn)行
  
  系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試結(jié)果如表1和表2所示:

表1:空載電流測(cè)試結(jié)果

表2:負(fù)載電流測(cè)試結(jié)果

  從表1和表2可以看出在恒轉(zhuǎn)矩輸出的頻率段(0-50Hz),矢量控制的空載電流幾乎只有VF控制的一半,負(fù)載時(shí)電流也比VF小一些;而且負(fù)載切削時(shí),VF控制在初期有很明顯的速度下降,而且空載速度和負(fù)載速度有比較大的差值。而相對(duì)于矢量控制,主軸轉(zhuǎn)速初期雖然也會(huì)有下降,但是下降值較小,并且速度會(huì)很快回升,最終空載速度和負(fù)載速度相差不是很明顯。經(jīng)過(guò)上面的調(diào)試,與VF控制比較,性能有了很大的改善,無(wú)論從空載電流,低速力矩,還是速度的變化,效果都是非常明顯的,完全能夠滿足數(shù)控機(jī)床的需求。投入運(yùn)行后,使用效果令人滿意,說(shuō)明臺(tái)達(dá)M系列變頻器在車床主軸控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是成功的。


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