EV100矢量變頻器在數(shù)控雕刻機(jī)床上的應(yīng)用 

數(shù)控雕刻機(jī)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，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。目前對(duì)客戶來(lái)說(shuō)由于變頻器的高性價(jià)比，所以變頻器在機(jī)床上使用非常普遍。歐陸EV100系列矢量變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價(jià)比，逐漸在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用上迅速崛起。

數(shù)控系統(tǒng)如圖1所示：

系統(tǒng)主要性能要求

（1）全速度范圍內(nèi)速度波動(dòng)小；
（2）低速力矩大，可以保證低轉(zhuǎn)速切削； 
（3）加減速的時(shí)間盡量短。

系統(tǒng)主要功能需求

（1）控制方式選擇為V/F控制； 
（2）需要端子控制作為命令源，兩線式端子控制： FWD為正轉(zhuǎn)運(yùn)行（S1輸入），REV反轉(zhuǎn)運(yùn)行（S2輸入）； 
（3）頻率源為模擬量設(shè)定（電腦控制板輸出0～10VDC），只需要從AI1口輸入頻率指令； 
（4）運(yùn)行轉(zhuǎn)速一般在0～21000r/min，換算變頻器的運(yùn)行頻率為0～350Hz（二級(jí)高速電機(jī)）；

（5）加速和減速時(shí)間根據(jù)客戶自身需求，一般在3~5s，因運(yùn)行的轉(zhuǎn)速比較高，所以需要帶制動(dòng)單元的變頻器；
（6）需要故障輸出信號(hào)（Y輸出）和故障復(fù)位信號(hào)（S3輸入）。

系統(tǒng)說(shuō)明 

變頻器電氣接線如圖2所示。

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(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。S1/S2/COM為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號(hào)端子，由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號(hào)或者反轉(zhuǎn)信號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)中間繼電器，中間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)接入變頻器S1/ S2/ COM，從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。

變頻器主要功能參數(shù)設(shè)置

P0.00：0   V/F控制；

P0.01：1 端子指令通道；

P0.07：1 模擬量AI1設(shè)定；

P0.03：350HZ（最大輸出頻率）；

P0.04：350HZ（運(yùn)行頻率上限）；

P0.11：5s 加速時(shí)間（依實(shí)際情況設(shè)定）；

P0.12：3s 減速時(shí)間（依實(shí)際情況設(shè)定）；

P2組根據(jù)電機(jī)銘牌參數(shù)設(shè)置；

P4組V/F控制組根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定；

P5.00：1 正轉(zhuǎn)運(yùn)行；

P5.01：2 反轉(zhuǎn)運(yùn)行；

P5.02：7 故障復(fù)位；

P6.00：4 故障輸出。

其他功能參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參考《EV100系列矢量變頻器說(shuō)明書(shū)》。

 變頻器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

案例說(shuō)明：

EV100系列變頻器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

一、 引言

數(shù)字控制機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床（NC。Numerical Control）,是幾十年來(lái)綜合應(yīng)用及機(jī)械、電氣、液壓、傳動(dòng)和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在現(xiàn)代機(jī)床生產(chǎn)中，一般采用多電機(jī)拖動(dòng)，主軸和各個(gè)給進(jìn)系統(tǒng)分別由各自的電機(jī)來(lái)拖動(dòng)，由于機(jī)床加工范圍廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機(jī)床執(zhí)行部件具有不同的運(yùn)動(dòng)速度，因此機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)應(yīng)能進(jìn)行調(diào)速，主軸的調(diào)速系統(tǒng)一般采用交流主軸系統(tǒng)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的主軸交流拖動(dòng)，同樣能夠很好的滿足需求。主驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或者通過(guò)皮帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪，以獲得更大的轉(zhuǎn)矩來(lái)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)極調(diào)速。使得主軸的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。

二、數(shù)控機(jī)床對(duì)應(yīng)用技術(shù)的要求

1、電機(jī)的要求

通常使用變頻電機(jī)，或者普通電機(jī)加風(fēng)扇以滿足電機(jī)在低頻時(shí)的散熱要求，并且要求電機(jī)調(diào)速范圍廣

2.變頻器的技術(shù)要求

1）要求低頻力矩大

選用EV100矢量變頻器，低頻時(shí)（1~10HZ）能輸出150%額定轉(zhuǎn)矩

2）減速停車(chē)速度快

數(shù)控機(jī)床的加減速時(shí)間比較短，加速時(shí)間靠變頻器的性能保證，減速時(shí)間依靠外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻

3）進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)

使用矢量變頻器后，為了達(dá)到很好的控制性能則需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)，以獲得準(zhǔn)確的電機(jī)內(nèi)部參數(shù)，參數(shù)自學(xué)習(xí)需要電機(jī)銘牌參數(shù)有，電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定頻率、額定電壓、額定電流。在進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)時(shí)，務(wù)必要在空載的時(shí)候進(jìn)行，才能保證自學(xué)習(xí)出來(lái)的電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確性。如果現(xiàn)場(chǎng)不允許空載運(yùn)行，則可以通過(guò)靜態(tài)參數(shù)自學(xué)習(xí)

4）頻率指令和運(yùn)行指令

數(shù)控機(jī)床應(yīng)用對(duì)變頻器頻率指令和運(yùn)行指令來(lái)源于CNC控制器，一種是模擬量給定、一種是多段數(shù)給定，兩者同時(shí)給定時(shí)，以多段數(shù)優(yōu)先。

5）轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)定精度高

EV100矢量變頻器，能很好實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果，根據(jù)負(fù)載的變化，通過(guò)輸出轉(zhuǎn)矩很快做出響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定

三、EV100系列變頻器的特點(diǎn)

EV100系列高性能矢量變頻器在電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大，速度精度高，價(jià)格合理，功能齊全，具有瞬停電處理及速度跟蹤再啟動(dòng)功能，確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行機(jī)制，以保證電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài)，因此，采用EV100系列高性能矢量變頻器代替主軸交流伺服系統(tǒng)，是機(jī)床行業(yè)最佳的選擇。EV100系列變頻器具有以下特點(diǎn)

1）采用先進(jìn)的控制算法，實(shí)現(xiàn)了真正的無(wú)速度傳感器矢量控制，在控制性能上比傳統(tǒng)的V/F控制方式有很大的改善。

2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，0.5Hz/150%,0Hz/180%

3）載波頻率范圍0～15KHz；可根據(jù)溫度和負(fù)載的特性自適應(yīng)調(diào)整

4）提供標(biāo)準(zhǔn)的0～10V模擬量接口，能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容，通用性強(qiáng)

5）過(guò)負(fù)載能力強(qiáng)，150%額定輸出電流一分鐘

6）提供多功能的輸出端子信號(hào)，例如故障輸出信號(hào)，運(yùn)行中信號(hào)，速度到達(dá)等輸出信號(hào)，能夠很好的滿足系統(tǒng)對(duì)于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控

四、變頻器及數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用案例和參數(shù)

主要的參數(shù)和性能指示

5.5KW數(shù)控機(jī)床。電機(jī)參數(shù)

額定功率：5.5KW        額定頻率：50HZ

額定電壓：380V         額定轉(zhuǎn)速：1440r/min

額定電流：11A          機(jī)械傳動(dòng)比：1：1.5

加工工件：45#鋼

實(shí)際檢測(cè)性能指標(biāo)：主軸轉(zhuǎn)速：200r/min  （變頻器運(yùn)行頻率9～10HZ）

            主軸轉(zhuǎn)速：450r/min （變頻器運(yùn)行頻率22HZ）

變頻器接線原理圖：

五、變頻器主要參數(shù)調(diào)節(jié)

P0.00-1 無(wú)PG矢量控制              P0.12-1s 減速時(shí)間

P0.01-1 運(yùn)行命令由段子控制        P5.01-1正轉(zhuǎn)運(yùn)行

P0.03-150HZ最大輸出頻率            P5.02-2反轉(zhuǎn)運(yùn)行

P0.04-150HZ                    P5.03-7 故障復(fù)位

P0.07-1模擬量輸入AI1              P5.04-9 外部故障輸入

P0.11-1s 加速時(shí)間                P6.02-4故障輸出  

                           P6.03-1 變頻運(yùn)行中        

六、調(diào)試結(jié)果

    事實(shí)證明采用歐陸EV100系列高性能矢量變頻器能夠完全滿足機(jī)床主軸控制的要求，EV100系列即使在低頻低轉(zhuǎn)速的情況下也能平穩(wěn)輸出150%的轉(zhuǎn)矩，以滿足不同零件的加工需求完全可以取代傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承主軸結(jié)構(gòu)并且此主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，真正能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。通過(guò)外部模擬量信號(hào)來(lái)控制輸出頻率，在不同的加工工藝中需要不同的轉(zhuǎn)速時(shí)可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，提高了自動(dòng)化程度，延長(zhǎng)了刀具的試用壽命。

七、結(jié)束語(yǔ)

   數(shù)控機(jī)床主軸一般采用交流伺服系統(tǒng)，進(jìn)口矢量變頻器和變頻電機(jī)，購(gòu)置費(fèi)用很高；歐陸EV100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)床上應(yīng)用迅速崛起！