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南京歐陸電氣股份有限公司
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  •  EV100矢量變頻器在數(shù)控雕刻機(jī)床上的應(yīng)用 

    數(shù)控雕刻機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無(wú)級(jí)變速。目前,無(wú)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(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),或通過(guò)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(wú)級(jí)調(diào)速,使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。目前對(duì)客戶來(lái)說(shuō)由于變頻器的高性價(jià)比,所以變頻器在機(jī)床上使用非常普遍。歐陸EV100系列矢量變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價(jià)比,逐漸在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用上迅速崛起。

    數(shù)控系統(tǒng)如圖1所示:

    sky1.png 

     

    系統(tǒng)主要性能要求

    1全速度范圍內(nèi)速度波動(dòng)小
    2低速力矩大,可以保證低轉(zhuǎn)速切削 
    3加減速的時(shí)間盡量短

     

    系統(tǒng)主要功能需求

    1控制方式選擇V/F控制; 
    2需要端子控制作為命令源,線式端子控制: FWD為正轉(zhuǎn)運(yùn)行S1輸入)REV反轉(zhuǎn)運(yùn)行(S2輸入); 
    3頻率源為模擬量設(shè)定(電腦控制板輸出010VDC),只需要從AI1口輸入頻率指令 
    4運(yùn)行轉(zhuǎn)速一般在021000r/min,換算變頻器的運(yùn)行頻率為0350Hz(二級(jí)高速電機(jī));

    5加速和減速時(shí)間根據(jù)客戶自身需求,一般在3~5s,因運(yùn)行的轉(zhuǎn)速比較高,所以需要帶制動(dòng)單元的變頻器
    6需要故障輸出信號(hào)Y輸出)和故障復(fù)位信號(hào)(S3輸入)。

     

    系統(tǒng)說(shuō)明 

    變頻器電氣接線如圖2所示。

    sky2.png 

    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010V模擬電壓信號(hào),控制主軸轉(zhuǎn)速。S1/S2/COM為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號(hào)端子,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(lái)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S1/ S2/ COM,從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。

     

    變頻器主要功能參數(shù)設(shè)置

    P0.000   V/F控制;

    P0.011 端子指令通道;

    P0.071 模擬量AI1設(shè)定;

    P0.03350HZ(最大輸出頻率);

    P0.04350HZ(運(yùn)行頻率上限);

    P0.115s 加速時(shí)間(依實(shí)際情況設(shè)定);

    P0.123s 減速時(shí)間(依實(shí)際情況設(shè)定);

    P2組根據(jù)電機(jī)銘牌參數(shù)設(shè)置;

    P4V/F控制組根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定;

    P5.001 正轉(zhuǎn)運(yùn)行;

    P5.012 反轉(zhuǎn)運(yùn)行;

    P5.027 故障復(fù)位;

    P6.004 故障輸出。

    其他功能參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參考《EV100系列矢量變頻器說(shuō)明書》。

  •  變頻器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

    sky21.png 

     

    案例說(shuō)明:

    EV100系列變頻器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

    一、 引言

    數(shù)字控制機(jī)床,簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床(NCNumerical Control,是幾十年來(lái)綜合應(yīng)用及機(jī)械、電氣、液壓、傳動(dòng)和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品,在現(xiàn)代機(jī)床生產(chǎn)中,一般采用多電機(jī)拖動(dòng),主軸和各個(gè)給進(jìn)系統(tǒng)分別由各自的電機(jī)來(lái)拖動(dòng),由于機(jī)床加工范圍廣,不同的工件,不同的工序,使用不同的刀具,要求機(jī)床執(zhí)行部件具有不同的運(yùn)動(dòng)速度,因此機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)應(yīng)能進(jìn)行調(diào)速,主軸的調(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(jī)床的主軸交流拖動(dòng),同樣能夠很好的滿足需求。主驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),或者通過(guò)皮帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪,以獲得更大的轉(zhuǎn)矩來(lái)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣,又可無(wú)極調(diào)速。使得主軸的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。

    二、數(shù)控機(jī)床對(duì)應(yīng)用技術(shù)的要求

    1、電機(jī)的要求

    通常使用變頻電機(jī),或者普通電機(jī)加風(fēng)扇以滿足電機(jī)在低頻時(shí)的散熱要求,并且要求電機(jī)調(diào)速范圍廣

    2.變頻器的技術(shù)要求

    1)要求低頻力矩大

    選用EV100矢量變頻器,低頻時(shí)(1~10HZ)能輸出150%額定轉(zhuǎn)矩

    2)減速停車速度快

    數(shù)控機(jī)床的加減速時(shí)間比較短,加速時(shí)間靠變頻器的性能保證,減速時(shí)間依靠外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻

    3)進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)

    使用矢量變頻器后,為了達(dá)到很好的控制性能則需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí),以獲得準(zhǔn)確的電機(jī)內(nèi)部參數(shù),參數(shù)自學(xué)習(xí)需要電機(jī)銘牌參數(shù)有,電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定頻率、額定電壓、額定電流。在進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)時(shí),務(wù)必要在空載的時(shí)候進(jìn)行,才能保證自學(xué)習(xí)出來(lái)的電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確性。如果現(xiàn)場(chǎng)不允許空載運(yùn)行,則可以通過(guò)靜態(tài)參數(shù)自學(xué)習(xí)

    4)頻率指令和運(yùn)行指令

    數(shù)控機(jī)床應(yīng)用對(duì)變頻器頻率指令和運(yùn)行指令來(lái)源于CNC控制器,一種是模擬量給定、一種是多段數(shù)給定,兩者同時(shí)給定時(shí),以多段數(shù)優(yōu)先。

    5)轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快,穩(wěn)定精度高

    EV100矢量變頻器,能很好實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果,根據(jù)負(fù)載的變化,通過(guò)輸出轉(zhuǎn)矩很快做出響應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定

    三、EV100系列變頻器的特點(diǎn)

    EV100系列高性能矢量變頻器在電機(jī)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EV100系列高性能矢量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。EV100系列變頻器具有以下特點(diǎn)

    1)采用先進(jìn)的控制算法,實(shí)現(xiàn)了真正的無(wú)速度傳感器矢量控制,在控制性能上比傳統(tǒng)的V/F控制方式有很大的改善。

    2)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,0.5Hz/150%,0Hz/180%

    3)載波頻率范圍015KHz;可根據(jù)溫度和負(fù)載的特性自適應(yīng)調(diào)整

    4)提供標(biāo)準(zhǔn)的010V模擬量接口,能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容,通用性強(qiáng)

    5)過(guò)負(fù)載能力強(qiáng),150%額定輸出電流一分鐘

    6)提供多功能的輸出端子信號(hào),例如故障輸出信號(hào),運(yùn)行中信號(hào),速度到達(dá)等輸出信號(hào),能夠很好的滿足系統(tǒng)對(duì)于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控

    四、變頻器及數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用案例和參數(shù)

    主要的參數(shù)和性能指示

    5.5KW數(shù)控機(jī)床。電機(jī)參數(shù)

    額定功率:5.5KW        額定頻率:50HZ

    額定電壓:380V         額定轉(zhuǎn)速:1440r/min

    額定電流:11A          機(jī)械傳動(dòng)比:1:1.5

     

    加工工件:45#鋼

     

    實(shí)際檢測(cè)性能指標(biāo):主軸轉(zhuǎn)速:200r/min  (變頻器運(yùn)行頻率910HZ

                主軸轉(zhuǎn)速:450r/min (變頻器運(yùn)行頻率22HZ)

     

    變頻器接線原理圖:

    sky22.png

    五、變頻器主要參數(shù)調(diào)節(jié)

    P0.00-1 無(wú)PG矢量控制              P0.12-1s 減速時(shí)間

    P0.01-1 運(yùn)行命令由段子控制        P5.01-1正轉(zhuǎn)運(yùn)行

    P0.03-150HZ最大輸出頻率            P5.02-2反轉(zhuǎn)運(yùn)行

    P0.04-150HZ                    P5.03-7 故障復(fù)位

    P0.07-1模擬量輸入AI1              P5.04-9 外部故障輸入

    P0.11-1s 加速時(shí)間                P6.02-4故障輸出  

                               P6.03-1 變頻運(yùn)行中        

     

    六、調(diào)試結(jié)果

        事實(shí)證明采用歐陸EV100系列高性能矢量變頻器能夠完全滿足機(jī)床主軸控制的要求,EV100系列即使在低頻低轉(zhuǎn)速的情況下也能平穩(wěn)輸出150%的轉(zhuǎn)矩,以滿足不同零件的加工需求完全可以取代傳統(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,真正能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。通過(guò)外部模擬量信號(hào)來(lái)控制輸出頻率,在不同的加工工藝中需要不同的轉(zhuǎn)速時(shí)可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速,提高了自動(dòng)化程度,延長(zhǎng)了刀具的試用壽命。

     

    七、結(jié)束語(yǔ)

       數(shù)控機(jī)床主軸一般采用交流伺服系統(tǒng),進(jìn)口矢量變頻器和變頻電機(jī),購(gòu)置費(fèi)用很高;歐陸EV100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)床上應(yīng)用迅速崛起!