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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！
