1引言
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)大多采用無級(jí)變速。無級(jí)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(jī)。通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),或通過皮帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣,又可無級(jí)調(diào)速,使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。本文主要介紹易驅(qū)ED3800系列變頻器在數(shù)控機(jī)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(duì)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(shí)間根據(jù)客戶要求,一般0.4-3S,需要制動(dòng)單元變頻器;
6.需要故障信號(hào)輸出。
主要的參數(shù)和性能指標(biāo):
(1)3.0kW數(shù)控車床
電動(dòng)機(jī)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(jī)械傳動(dòng)比:1:1.5
加工材料:45#鋼
實(shí)際測(cè)試性能指標(biāo):主軸轉(zhuǎn)速:200r/min(變頻器運(yùn)行頻率15Hz左右)的進(jìn)刀性能及速度
(2)5.5kW數(shù)控車床
電動(dòng)機(jī)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(jī)械傳動(dòng)比:1:1.5
加工材料:45#鋼
實(shí)際測(cè)試性能指標(biāo):主軸轉(zhuǎn)速:200r/min(變頻器運(yùn)行頻率9~10Hz)和主軸轉(zhuǎn)速:450r/min(變頻器運(yùn)行頻率22Hz左右)的進(jìn)刀性能及速度
3 ED3800系列變頻器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用
ED3800系列變頻器采用先進(jìn)磁通控制技術(shù),電機(jī)在低速時(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ED3800高性能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。
(1)ED3800變頻器特點(diǎn)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(yuǎn)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(hào))、遠(yuǎn)程通訊給定、多段速給定、PID閉環(huán)給定等
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大:0.5Hz/150% (SVC) 滿足機(jī)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(dòng)電壓調(diào)整(AVR):當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí),能自動(dòng)保持輸出電壓恒定
自動(dòng)限流:能限制電機(jī)電流的最大值,從而可靠地保護(hù)變頻器和電機(jī)
擺頻控制:多種三角波頻率曲線,滿足紡織行業(yè)的個(gè)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(shí)現(xiàn)真正的張力控制
全系列獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)
(2)調(diào)試環(huán)境以及接線、調(diào)試方法
客戶選配電機(jī)為3.0kW/50Hz/380V,選用變頻器型號(hào)為ED3800-4T0040M,制動(dòng)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(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。X1/X2/COM可以設(shè)定為變頻器的正轉(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)或者反轉(zhuǎn)信號(hào),來驅(qū)動(dòng)中間繼電器,中間繼電器的常開接點(diǎn)接入變頻器的正反轉(zhuǎn)。參數(shù)設(shè)置如下:
F1.14和F1.15為加速時(shí)間和減速時(shí)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(jī)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(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0~2000rpm范圍內(nèi)調(diào)速,將機(jī)械減速比折算進(jìn)去以后,此參數(shù)需要設(shè)置66.7Hz;
F1.01參數(shù)為運(yùn)行命令通道選擇設(shè)置為2端子運(yùn)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(hào)控制;
(3)調(diào)試結(jié)果
主軸電機(jī)采用ED3800高性能變頻器驅(qū)動(dòng),滿足加工要求,延長(zhǎng)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(yùn)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(dòng)軸承主軸結(jié)構(gòu),并且此主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、可以實(shí)現(xiàn)真正的無級(jí)調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號(hào)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(shí)可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號(hào)給變頻器,實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速,同時(shí)啟停信號(hào)也由數(shù)控系統(tǒng)控制,提高自動(dòng)化程度!
(4)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
1.最大頻率加、減速時(shí)間可達(dá)到0.1s;
2.采用電流矢量控制技術(shù)0.5Hz運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)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(jī)參數(shù)自動(dòng)辨識(shí)功能,靜態(tài)識(shí)別電機(jī)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(dòng)跟蹤負(fù)載的變化自動(dòng)限定輸出電流,使其不超過允許的最電流值。即使負(fù)載突變、快速加減速,變頻器也不發(fā)生過流、短路等故障,實(shí)現(xiàn)變頻器配置的高性能、高可靠性;
6.高速停機(jī)時(shí)響應(yīng)快速穩(wěn)定;
7.變頻器與電機(jī)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(jī)床主軸一般交流伺服系統(tǒng)、進(jìn)口品牌矢量控制變頻器以及變頻專用電機(jī),購(gòu)置費(fèi)用很高;易驅(qū)ED3800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,為機(jī)床行業(yè)的客戶降低約一倍的成本費(fèi)用,而且可靠性高,為客戶創(chuàng)造更多的效益。
參考文獻(xiàn)
[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(jī)床使用說明書.