ALPHA變頻器在CNC數(shù)控機床上的應(yīng)用

　　一、引言

　　數(shù)字控制機床，簡稱數(shù)控機床(NC，NumericalControl),是三十年來綜合應(yīng)用集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品，在現(xiàn)代機床生產(chǎn)中，一般采用多電機拖動，主軸和各進給系統(tǒng)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(zhí)行部件具有不同的運動速度，因此機床的主運動應(yīng)能進行無極調(diào)速，主軸調(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)控機床的主軸的交流拖動，同樣能夠很好滿足需要。主驅(qū)動電機通過皮帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，或通過皮帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化。

　　二、數(shù)控機床的技術(shù)要求

　　1對電機要求

　　通常要求用變頻電機，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(diào)速范圍廣。

　　2對變頻器的技術(shù)要求

　　a要求低頻力矩大

　　低頻時(1~10Hz)能出來150%額定轉(zhuǎn)矩。

　　b轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)速精度高

　　能實現(xiàn)很好的動態(tài)響應(yīng)效果，依據(jù)負載的變化，通過輸出轉(zhuǎn)矩的變化很快做出響應(yīng)，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定。

　　c減速停車速度快

　　通常數(shù)控機床的加減速時間都是比較短的，加速時間靠變頻器的性能保證，減速時間則依靠外加制動電阻或制動單元。

　　d可靠性高

　　變頻器故障率低，運行穩(wěn)定可靠

　　e電磁兼容問題

　　數(shù)控機床為工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，不但要求變頻器自身抗干擾能力強，而且不能干擾外圍控制設(shè)備。

　　由變頻器工作原理可知，變頻器輸出含有一定的諧波成份，在使用中如果處理不當會對其它設(shè)備產(chǎn)生干擾，在數(shù)控機床上最容易被干擾的設(shè)備是CNC控制器。一旦CNC控制器受干擾后，系統(tǒng)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(wěn)定，變頻器誤動作等。解決此類問題的辦法是在變頻器出廠時須經(jīng)過嚴格的EMC測試，采用EMC測試合格的變頻器產(chǎn)品。

　　三、系統(tǒng)構(gòu)成

　　1CNC數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成如下圖：

　　CNC數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成

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　　2配置：

　　變頻器：ALPHA6000-37R5GB

　　制動電阻：80Ω/750W

　　7.5KW調(diào)速電機

　　四、接線及變頻器系統(tǒng)設(shè)定

　　1變頻器接線原理圖

　　變頻器接線原理圖

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　　2變頻器參數(shù)設(shè)定：

　　P0.01=2端子AI1為模擬輸入

　　P0.04=1外部端子控制

　　P0.07=150(最高輸出頻率)

　　P3.03=14(外部故障停機)

　　P3.17=2(速度到達)

　　P3.14=19(故障輸出)

　　P2.06=6(載波頻率)

　　P9.00=100(轉(zhuǎn)差頻率補償增益)

　　P3.01=1(X1正轉(zhuǎn))

　　P3.02=2(X2反轉(zhuǎn))

　　P3.04=6(X4復位)

　　五、ALPHA6000系列變頻器的特點

　　ALPHA6000系列變頻器.低率輸出轉(zhuǎn)矩大，速度精度高，價格合理，功能齊全，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，是機床設(shè)備配套的理想選擇。ALPHA6000系列變頻器具有以下特點

　　1電機控制專用CPU，空間矢量PWM控制，超靜音穩(wěn)定運行。

　　2低頻力矩特性好，低速額定轉(zhuǎn)矩輸出運行穩(wěn)定。.

　　3通過EMC測試，抗干擾能力強。

　　4先進的自動轉(zhuǎn)矩補償功能設(shè)計，負載適應(yīng)能力強。

　　5對輸出電流實時檢控，具有很好的動態(tài)響應(yīng)能力。

　　6功能完善，多達40種保護及報警功能。

　　六、使用效果

　　經(jīng)過沈陽機床廠批量試用ALPHA6000系列變頻器，經(jīng)其質(zhì)檢部門全面測試，用戶使用證明配用ALPHA6000變頻器能完全能夠滿足機床主軸控制的要求，低轉(zhuǎn)速運行輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，能滿足不同零件的加工需要，完全可以取代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結(jié)構(gòu)，并且此主軸結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可以實現(xiàn)真正的無級調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號來控制輸出頻率，在不同的加工工藝(如;粗加工、精加工等)需要不同的轉(zhuǎn)速，此時可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號給變頻器，實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，同時啟停信號也由數(shù)控系統(tǒng)控制，提高了自動化程度、延長了刀具的使用壽命。目前ALPHA6000變頻器已大量在沈陽機床配用，用戶反映極佳，故障率幾乎為零。

　　七、結(jié)束語

　　通過ALPHA6000系列變頻在數(shù)控機床主軸上的成功應(yīng)用，改變了以往依賴進

　　口產(chǎn)品的局面，大大地降低了產(chǎn)品成本。ALPHA6000系列變頻器以其獨特的

　　性能和優(yōu)越的性價比，在數(shù)控機床上得以迅速推廣使用。