《電子技術(shù)應(yīng)用》
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臺(tái)達(dá)變頻器在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用

2008-07-23
作者:臺(tái)達(dá)

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一、簡(jiǎn)介

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????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)量都有著很重要的作用。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,所以變頻器在車床上使用非常普遍。臺(tái)達(dá)" title="臺(tái)達(dá)">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)用上迅速崛起,成為目前市場(chǎng)上一支強(qiáng)大的生力軍。?

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二、變頻器特點(diǎn)的介紹?

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??? 1.體積小,屬于迷你型產(chǎn)品,占用控制柜空間較?。?

??? 2.控制方式" title="控制方式">控制方式為正弦波SPWM(提供無(wú)速度反饋矢量控制" title="矢量控制">矢量控制),控制性能較以前的VF控制方式有很大性能上的改善,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;?

??? 3.載波頻率范圍0-15KHz,減小電機(jī)的電磁噪音;?

??? 4.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);?

??? 5.過(guò)負(fù)載能力強(qiáng),150%以上額定輸出電流超過(guò)一分鐘;?

??? 6.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;?

??? 7.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;?

??? 8.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;?

??? 9.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。?

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三、調(diào)試環(huán)境以及接線、調(diào)試方法?

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?? ?客戶選配電機(jī)為3.0KW/50Hz/380V,選用變頻器型號(hào)為VFD037M43,制動(dòng)電阻400W/150ohm。?

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?? ?變頻器AVI/GND端子提供與數(shù)控系統(tǒng)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(kāi)接點(diǎn)接入變頻器M0/GND或者M(jìn)1/GND,從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。?

在參數(shù)調(diào)整過(guò)程中,需要注意:?

??? 1.P00參數(shù)為選擇主頻率輸入設(shè)定來(lái)源,設(shè)置為模擬信號(hào)" title="模擬信號(hào)">模擬信號(hào)0-10V輸入(1);?

??? 2.P01參數(shù)為運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)來(lái)源設(shè)定,設(shè)置為外部端子信號(hào)控制(2);?

??? 3.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,由于是在0-3500rpm范圍內(nèi)調(diào)速,將機(jī)械減速比這算進(jìn)去以后,此參數(shù)需要設(shè)置為184HZ;?

??? 4.P04和P05按照電機(jī)銘牌設(shè)置,P04=50Hz,P05=380V;?

??? 5.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;?

??? 6.P105為控制方式的選擇,需要選擇矢量控制,P105=1;?

????特別需要注意,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)對(duì)于矢量控制能夠表現(xiàn)出較高的性能非常重要,這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)十幾秒鐘時(shí)間。在執(zhí)行自整定功能前,一定要確認(rèn)電機(jī)側(cè)是否沒(méi)有任何連接,包括減速皮帶。?

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四、調(diào)試結(jié)果?

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測(cè)試結(jié)果" title="測(cè)試結(jié)果">測(cè)試結(jié)果如下


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

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??? 從上表可以看出在恒轉(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,相比較原來(lái)的VF控制,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。

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