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- 解決方案二
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EV100矢量變頻器在數控雕刻機床上的應用
數控雕刻機床的主傳動(dòng)系統大多采用無(wú)級變速。目前,無(wú)級變速系統主要有變頻主軸系統和伺服主軸系統兩種,一般采用直流或交流主軸電機。通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉,或通過(guò)帶傳動(dòng)和主軸箱內的減速齒輪(以獲得更大的轉矩)帶動(dòng)主軸旋轉。由于主軸電機調速范圍廣,又可無(wú)級調速,使得主軸箱的結構大為簡(jiǎn)化。目前對客戶(hù)來(lái)說(shuō)由于變頻器的高性?xún)r(jià)比,所以變頻器在機床上使用非常普遍。歐陸EV100系列矢量變頻器以其獨特的性能和優(yōu)越的性?xún)r(jià)比,逐漸在數控機床的應用上迅速崛起。
數控系統如圖1所示:
系統主要性能要求
(1)全速度范圍內速度波動(dòng)小;
(2)低速力矩大,可以保證低轉速切削;
(3)加減速的時(shí)間盡量短。系統主要功能需求
(1)控制方式選擇為V/F控制;
(2)需要端子控制作為命令源,兩線(xiàn)式端子控制: FWD為正轉運行(S1輸入),REV反轉運行(S2輸入);
(3)頻率源為模擬量設定(電腦控制板輸出0~10VDC),只需要從AI1口輸入頻率指令;
(4)運行轉速一般在0~21000r/min,換算變頻器的運行頻率為0~350Hz(二級高速電機);(5)加速和減速時(shí)間根據客戶(hù)自身需求,一般在3~5s,因運行的轉速比較高,所以需要帶制動(dòng)單元的變頻器;
(6)需要故障輸出信號(Y輸出)和故障復位信號(S3輸入)。系統說(shuō)明
變頻器電氣接線(xiàn)如圖2所示。
變頻器AI1/GND端子提供與數控系統速度模擬量,AI1接數控系統模擬量接口正信號,GND接負信號,信號為0~10V模擬電壓信號,控制主軸轉速。S1/S2/COM為變頻器的正轉/反轉信號端子,由數控系統發(fā)出正轉信號或者反轉信號,來(lái)驅動(dòng)中間繼電器,中間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)接入變頻器S1/ S2/ COM,從而控制變頻器的正反轉。
變頻器主要功能參數設置
P0.00:0 V/F控制;
P0.01:1 端子指令通道;
P0.07:1 模擬量AI1設定;
P0.03:350HZ(最大輸出頻率);
P0.04:350HZ(運行頻率上限);
P0.11:5s 加速時(shí)間(依實(shí)際情況設定);
P0.12:3s 減速時(shí)間(依實(shí)際情況設定);
P2組根據電機銘牌參數設置;
P4組V/F控制組根據實(shí)際情況進(jìn)行設定;
P5.00:1 正轉運行;
P5.01:2 反轉運行;
P5.02:7 故障復位;
P6.00:4 故障輸出。
其他功能參數設置請參考《EV100系列矢量變頻器說(shuō)明書(shū)》。
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變頻器在數控機床上的應用
案例說(shuō)明:
EV100系列變頻器在數控機床上的應用
一、 引言
數字控制機床,簡(jiǎn)稱(chēng)數控機床(NC。Numerical Control),是幾十年來(lái)綜合應用及機械、電氣、液壓、傳動(dòng)和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品,在現代機床生產(chǎn)中,一般采用多電機拖動(dòng),主軸和各個(gè)給進(jìn)系統分別由各自的電機來(lái)拖動(dòng),由于機床加工范圍廣,不同的工件,不同的工序,使用不同的刀具,要求機床執行部件具有不同的運動(dòng)速度,因此機床的主運動(dòng)應能進(jìn)行調速,主軸的調速系統一般采用交流主軸系統,隨著(zhù)變頻調速技術(shù)的發(fā)展,數控機床的主軸交流拖動(dòng),同樣能夠很好的滿(mǎn)足需求。主驅動(dòng)電機通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉,或者通過(guò)皮帶傳動(dòng)和主軸箱內的減速齒輪,以獲得更大的轉矩來(lái)帶動(dòng)主軸旋轉。由于主軸電機調速范圍廣,又可無(wú)極調速。使得主軸的結構大為簡(jiǎn)化。
二、數控機床對應用技術(shù)的要求
1、電機的要求
通常使用變頻電機,或者普通電機加風(fēng)扇以滿(mǎn)足電機在低頻時(shí)的散熱要求,并且要求電機調速范圍廣
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%額定轉矩
2)減速停車(chē)速度快
數控機床的加減速時(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)行電機參數自學(xué)習
使用矢量變頻器后,為了達到很好的控制性能則需要對電機進(jìn)行參數自學(xué)習,以獲得準確的電機內部參數,參數自學(xué)習需要電機銘牌參數有,電機的額定功率、額定轉速、額定頻率、額定電壓、額定電流。在進(jìn)行參數自學(xué)習時(shí),務(wù)必要在空載的時(shí)候進(jìn)行,才能保證自學(xué)習出來(lái)的電機參數準確性。如果現場(chǎng)不允許空載運行,則可以通過(guò)靜態(tài)參數自學(xué)習
4)頻率指令和運行指令
數控機床應用對變頻器頻率指令和運行指令來(lái)源于CNC控制器,一種是模擬量給定、一種是多段數給定,兩者同時(shí)給定時(shí),以多段數優(yōu)先。
5)轉矩動(dòng)態(tài)響應速度快,穩定精度高
EV100矢量變頻器,能很好實(shí)現動(dòng)態(tài)響應效果,根據負載的變化,通過(guò)輸出轉矩很快做出響應,從而實(shí)現轉軸速度的穩定
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低速時(shí)轉矩大,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,確保系統實(shí)現連續運行機制,以保證電機運轉在最高效率狀態(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,是機床行業(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)現了真正的無(wú)速度傳感器矢量控制,在控制性能上比傳統的V/F控制方式有很大的改善。
2)起動(dòng)轉矩大,0.5Hz/150%,0Hz/180%
3)載波頻率范圍0~15KHz;可根據溫度和負載的特性自適應調整
4)提供標準的0~10V模擬量接口,能夠與大多數數控系統接口兼容,通用性強
5)過(guò)負載能力強,150%額定輸出電流一分鐘
6)提供多功能的輸出端子信號,例如故障輸出信號,運行中信號,速度到達等輸出信號,能夠很好的滿(mǎn)足系統對于主軸速度狀態(tài)的監控
四、變頻器及數控系統的應用案例和參數
主要的參數和性能指示
5.5KW數控機床。電機參數
額定功率:5.5KW 額定頻率:50HZ
額定電壓:380V 額定轉速:1440r/min
額定電流:11A 機械傳動(dòng)比:1:1.5
加工工件:45#鋼
實(shí)際檢測性能指標:主軸轉速:200r/min (變頻器運行頻率9~10HZ)
主軸轉速:450r/min (變頻器運行頻率22HZ)
變頻器接線(xiàn)原理圖:
五、變頻器主要參數調節
P0.00-1 無(wú)PG矢量控制 P0.12-1s 減速時(shí)間
P0.01-1 運行命令由段子控制 P5.01-1正轉運行
P0.03-150HZ最大輸出頻率 P5.02-2反轉運行
P0.04-150HZ P5.03-7 故障復位
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 變頻運行中
六、調試結果
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(mǎn)足機床主軸控制的要求,EV100系列即使在低頻低轉速的情況下也能平穩輸出150%的轉矩,以滿(mǎn)足不同零件的加工需求完全可以取代傳統的滾動(dòng)軸承主軸結構并且此主軸結構簡(jiǎn)單、緊湊,真正能實(shí)現無(wú)極調速。通過(guò)外部模擬量信號來(lái)控制輸出頻率,在不同的加工工藝中需要不同的轉速時(shí)可由數控系統輸出不同的模擬量實(shí)現不同的轉速,提高了自動(dòng)化程度,延長(cháng)了刀具的試用壽命。
七、結束語(yǔ)
數控機床主軸一般采用交流伺服系統,進(jìn)口矢量變頻器和變頻電機,購置費用很高;歐陸EV100系列變頻器以其獨特的性能和優(yōu)越的性?xún)r(jià)比,在數控機床上應用迅速崛起!