1 引言

　　數(shù)控機(jī)床的發(fā)展水平和在金屬切削機(jī)床中所占的百分比，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平和制造水平的一個(gè)重要標(biāo)志。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床中的重要一種。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)數(shù)控車床已經(jīng)發(fā)展出平床身，斜床身等多種規(guī)格，并且在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用。目前數(shù)控車床的主軸已經(jīng)廣泛采用變頻調(diào)速控制，甚至異步伺服控制，大大提高了加工效率。本文主要闡述普傳變頻器在平床身數(shù)控車床上的應(yīng)用。

　　2 平床身數(shù)控車床主軸的要求簡(jiǎn)介

　　主軸是車床上的重要組成部分，主軸的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩對(duì)于加工效率，加工工件的范圍以及工件的加工精度，都起著至關(guān)重要的作用。普通車床采用普通交流異步電機(jī)以及齒輪箱傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多檔有級(jí)變速，切換轉(zhuǎn)速時(shí)，一般需要停止主軸通過(guò)換擋來(lái)實(shí)現(xiàn)。為提高效率，數(shù)控車床采用變頻調(diào)速技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了齒輪箱，實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速。
　　6136 型數(shù)控車床主軸電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下：
　　選用電機(jī)型號(hào)：VFG132A-50-5.5
　　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:2:3;
　　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);
　　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 普傳變頻器特點(diǎn)

　　選用普傳變頻器PI7600,具有如下特點(diǎn)：
　　⑴ 控制系統(tǒng)為基于DSP 的高性能矢量控制變頻器，波形產(chǎn)生方式為異步空間矢量PWM，
　　⑵ 提供標(biāo)準(zhǔn)的DC0～10V范圍可調(diào)整，DC0～20mA范圍可調(diào)整，能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容，通用性強(qiáng);
　　⑶ 電壓允許波動(dòng)范圍：±15%；頻率允許波動(dòng)范圍：±5%
　　⑷ 過(guò)載能力：額定電流150%－1 分鐘，額定電流200%－0.1 秒
　　⑸ 轉(zhuǎn)差補(bǔ)償：0～10%，自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償
　　⑹ 提供多功能的輸出端子信號(hào)，多達(dá)6路輸出信號(hào)，每路有32種信號(hào)可供選擇

　　4 變頻器的連接與參數(shù)調(diào)整

　　客戶選配電機(jī)為5.5KW/50Hz/380V，選用變頻器型號(hào)為PI76005R5G3，制動(dòng)電阻780W/75Ω；變頻器V2/V3端子提供與數(shù)控系統(tǒng)速度模擬量，V2接數(shù)控系統(tǒng)模擬量接口正信號(hào)，V3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。FWD/REV/COM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FWD/COM 或者REV/COM，從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。

　　調(diào)試參數(shù)：

　　1、電機(jī)參數(shù)調(diào)整（按照電機(jī)銘牌設(shè)置）
　　電機(jī)參數(shù)調(diào)整應(yīng)該在設(shè)置電流環(huán)參數(shù)之前。
　　b00＝2，4 極電機(jī)
　　b01＝13，電機(jī)額定電流13A，該參數(shù)設(shè)定后，電流環(huán)參數(shù)和電機(jī)參數(shù)會(huì)自動(dòng)設(shè)置為Y系列4極電機(jī)的參數(shù)，所以設(shè)定后如需更改，請(qǐng)相應(yīng)修改電流環(huán)參數(shù)和電機(jī)參數(shù)。
　　b02＝380V，電機(jī)額定電壓380V
　　b03＝1400rpm，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1400rpm
　　b04＝50Hz，電機(jī)額定頻率
　　b10＝2500，PG 脈沖數(shù)（按照編碼器銘牌設(shè)置）
　　b12，PG 旋轉(zhuǎn)方向，需要手動(dòng)測(cè)試確定。
　　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b13，選擇b13=1，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。

　　2、PG 方向確定和電機(jī)方向確定
　　PG 的方向需要手動(dòng)測(cè)量
　　F01＝2，帶PG 矢量控制模式
　　F02＝5Hz，給定頻率5Hz
　　F09＝5S，加速時(shí)間5S
　　F10＝5S，減速時(shí)間5S
　　手動(dòng)運(yùn)行，如果電機(jī)可以正常運(yùn)行到5Hz，表示b12PG 旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定正確。
　　如果電機(jī)只能運(yùn)行在1Hz 以下，表示PG旋轉(zhuǎn)方向需要更改。
　　電機(jī)方向確定給定正轉(zhuǎn)運(yùn)行命令
　　如果電機(jī)正轉(zhuǎn)，表示電機(jī)方向設(shè)定正確。
　　如果電機(jī)反轉(zhuǎn)，表示電機(jī)方向與命令方向相反，需要更改端子的命令，將FWD 和REV 的
　　接線端子對(duì)調(diào)。

　　3、矢量參數(shù)調(diào)整
　　F01＝2，帶PG 矢量控制模式
　　F04＝1，V2 給定
　　F05＝3，端子臺(tái)控制
　　F09＝0.5S，加速時(shí)間（根據(jù)客戶的要求）
　　F10＝0.1S，減速時(shí)間（根據(jù)客戶的要求）
　　F13＝175Hz，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)械減速比折算進(jìn)去以后，此參數(shù)需要設(shè)置為175HZ
　　F14＝50Hz，基本頻率
　　F15＝8KHz，載波頻率
　　F17＝175Hz，上限頻率
　　F18＝10％，S曲線加速起始段
　　F19＝5％，S曲線減速起始段
　　F27＝1，自由停車模式
　　F42＝1，有過(guò)壓失速保護(hù)功能
　　F43＝1，有電流限幅功能
　　F48＝3，故障重復(fù)次數(shù)3次
　　F49＝0.5S，故障恢復(fù)時(shí)間

　　5 測(cè)試結(jié)論

　　變頻器的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號(hào)來(lái)控制，根據(jù)加工工藝(如;粗加工、精加工等)需要不同的轉(zhuǎn)速，可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)不同的轉(zhuǎn)速。啟停信號(hào)以及報(bào)警信號(hào)處理等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，提高自動(dòng)化程度。自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能，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，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(wú)級(jí)調(diào)速。較寬的電壓波動(dòng)范圍和轉(zhuǎn)速追蹤功能，可適應(yīng)用戶電網(wǎng)波動(dòng)。主軸電機(jī)采用普傳變頻器驅(qū)動(dòng)，完全能夠滿足加工要求，提高了機(jī)床的加工效率。