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)國家國民經(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。

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。

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,從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。

在參數(shù)調(diào)整過程中,需要注意:

1.P00參數(shù)為選擇主頻率輸入設(shè)定來源,設(shè)置為模擬信號(hào)0-10V輸入(1);

2.P01參數(shù)為運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)來源設(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,通過面板運(yùn)行鍵,變頻器會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)運(yùn)行過程中,除了計(jì)算出電機(jī)參數(shù)以外,還能夠檢測出空載電流,這幾個(gè)參數(shù)對于矢量控制能夠表現(xiàn)出較高的性能非常重要,這個(gè)過程會(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)是否沒有任何連接,包括減速皮帶。

調(diào)試結(jié)果

測試結(jié)果如下:

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)過上面的調(diào)試,相比較原來的VF控制,性能有了很大的改善,無論從空載電流,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。

目前,無級(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)。通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),或通過帶傳動(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)大為簡化。目前對客戶來說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)用上迅速崛起,成為目前市場上一支強(qiáng)大的生力軍。