偉創AC80變頻器在數控機床上的應用
2016-12-15
一、前言
數控機床是三十年來綜合應用集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品，在現代機床生產中，一般采用多電機拖動，主軸和各進給系統分別由各自的電機來拖動。由于機床加工范圍較廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機床執行部件具有不同的運動速度，因此機床的主運動應能進行調速，主軸調速系統一般采用交流主軸系統，隨著變頻調速技術的發展，數控機床的主軸的交流拖動，同樣能夠很好滿足需要。
二、數控機床對變頻器的要求
數控機床通常要求采用變頻電機，或者普通電機加風扇以滿足電機在低頻的散熱要求，并且要求電機調速范圍廣，對變頻器的要求主要有如下幾點：
1）要求低頻力矩大
選用AC80矢量變頻器，低頻時能出來180%額定轉矩。
2）轉矩動態響應速度快，穩速精度高
選用AC80矢量變頻器，能實現很好的動態響應效果，依據負載的變化，通過輸出轉矩的變化很快做出響應，從而實現轉軸速度的穩定。
3）主軸轉速高
隨著機床行業的發展與競爭，要求主軸的旋轉速度越來越高，選用AC80矢量變頻器，能使主軸輕松達到5000R/min，變頻器頻率為170Hz。
4）加減速時間短
通常數控機床的加減速時間都是比較短的，偉創AC80變頻器依靠其強勁的性能使加速時間得到可靠保證，減速時間則依靠外加制動電阻或制動單元。
5）電機參數自學習
為了達到很好的控制性能變頻器通常都需要對電機進行參數自學習，其目的是獲取準確的電機內部參數，以用于矢量控制計算。參數自學習所需要的電機銘牌參數有：電機額定功率、電機額定頻率、電機額定轉速、電機額定電壓、電機額定電流。有的變頻電機的銘牌上可能沒標額定轉速值，可以根據經驗值估計一下額定轉速。在進行參數自學習時，務必要在空載（電機軸上不接負載）的時候進行。只有在空載的時候才能保證自學習出來的電機參數的準確性。
如果現場條件沒辦法進行空載運行，請使用變頻器出廠的電機參數試運行。
6)抗干擾能力強
偉創AC80變頻器在出廠的時候作了很好的抗干擾試驗，具有很強的抗干擾能力，但變頻器同時也是一個干擾源，在使用中很難避免不對其它設備進行干擾，在數控機床上最容易被干擾的設備是CNC控制器。一旦CNC控制器受干擾后，系統將不能正常工作。特別是變頻器的頻率指令和運行指令也可能會受到干擾，干擾嚴重的會造成頻率指令不穩定，變頻器誤動作等。解決此類問題的辦法是可在變頻器的輸出線或者信號線上加磁環，同時選用優質的CNC的抗干擾能力較強。
三、數控機床的變頻控制
下面以AC80系列高性能矢量變頻器在杭州某數控機床廠的應用為例，講述數控機床的變頻調速控制技術。
AC80 變頻器參數設定：
系統參數
變頻器AC80-T3-5R5G， 制動電阻75Ω/500W，凱恩帝數控系統。主要的電機參數和性能指標：額定功率：5.5kW， 額定頻率：50Hz, 額定電壓：380V， 額定電流：11A， 額定轉速：1440r/min 機械傳動比：1：2，加工材料：45#鋼，實際測試性能指標：（進刀性能及速度）
變頻器AC80-T3-5R5G， 制動電阻75Ω/500W，凱恩帝數控系統。主要的電機參數和性能指標：額定功率：5.5kW， 額定頻率：50Hz, 額定電壓：380V， 額定電流：11A， 額定轉速：1440r/min 機械傳動比：1：2，加工材料：45#鋼，實際測試性能指標：（進刀性能及速度）
1、主軸轉速：100r/min，變頻器運行頻率5Hz左右
2、主軸轉速：2000r/min，變頻器運行頻率150Hz左右
2、主軸轉速：2000r/min，變頻器運行頻率150Hz左右
AC80 變頻器參數設定：
功能代碼 | 設定值 | 功能代碼 | 設定值 | 功能代碼 | 設定值 |
F0.00 | 0 | F0.17 | 10 | F5.07 | 通過參數自學習獲取 |
F0.03 | 2 | F5.02 | 5.5 | F5.08 | |
F0.09 | 170.0Hz | F5.03 | 50.00 | F5.09 | |
F0.11 | 170.0Hz | F5.04 | 1440 | F5.10 | |
F0.14 | 3.0 | F5.05 | 380 | F5.11 | |
F0.15 | 3.0 | F5.06 | 11.0 | FA.04 | 125% |
調試結果
實際效果顯示采用AC80系列機床專用高性能矢量變頻器完全能夠滿足機床主軸控制的要求，在100R/MIN時單邊進刀量為7個絲(倍率150%)，變頻器能在段時間內輕松到達150Hz，且參數設置簡單調試簡便。AC80采用的領先的磁通算法，即使在低轉速（低頻）運行下也能平穩輸出180%的轉矩，以滿足不同零件的加工需要。AC80變頻器以其強大的性能和穩定性取得了客戶的信任，獲得了廣泛的使用和好評。