1 引言

    數控機床的發(fā)展水平和在金屬切削機床中所占的百分比，是衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平 和制造水平的一個(gè)重要標志。數控車(chē)床是數控機床中的重要一種。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國內數 控車(chē)床已經(jīng)發(fā)展出平床身，斜床身等多種規格，并且在制造業(yè)中廣泛應用。目前數控車(chē)床的 主軸已經(jīng)廣泛采用變頻調速控制，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控車(chē)床上的應用。 

    2 平床身數控車(chē)床主軸的要求簡(jiǎn)介

    主軸是車(chē)床上的重要組成部分，主軸的轉速以及轉矩對于加工效率，加工工件的范圍以 及工件的加工精度，都起著(zhù)至關(guān)重要的作用。普通車(chē)床采用普通交流異步電機以及齒輪箱傳 動(dòng)，實(shí)現多檔有級變速，切換轉速時(shí)，一般需要停止主軸通過(guò)換擋來(lái)實(shí)現。為提高效率，數 控車(chē)床采用變頻調速技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了齒輪箱，實(shí)現了無(wú)級調速。

    6136 型數控車(chē)床主軸電動(dòng)機參數如下：

    選用電機型號：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;

    額定轉速:1400r/min;

    機械傳動(dòng)比:2:3

    加工材料:45#鋼;

    實(shí)際測試性能指標: 

    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 提供標準的DC 0～10V范圍可調整，DC 0～20mA范圍可調整，能夠與大多數數控系統接 口兼容，通用性強;

    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 轉差補償：0～10%，自動(dòng)轉差補償

    ⑹ 提供多功能的輸出端子信號，多達6路輸出信號，每路有32種信號可供選擇 

    4 變頻器的連接與參數調整

    客戶(hù)選配電機為5.5KW/50Hz/380V，選用變頻器型號為PI76005R5G3，制動(dòng)電阻 780W/75Ω。

    變頻器V2/V3 端子提供與數控系統速度模擬量，V2接數控系統模擬量接口正信號，V3 接
負信號，信號為0-10V模擬電壓信號，控制主軸轉速。FWD/REV/COM 為變頻器的正轉/反轉
信號端子，通常由數控系統發(fā)出正轉信號FWD 或者反轉REV，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FWD/COM 或者REV/COM，從而控制變頻器的正反轉。

    調試參數： 

    1、電機參數調整（按照電機銘牌設置） 

    電機參數調整應該在設置電流環(huán)參數之前。

    b00＝2，4 極電機

    b01＝13，電機額定電流13A，該參數設定后，電流環(huán)參數和電機參數會(huì )自動(dòng)設置為Y 系列 4 極電機的參數，所以設定后如需更改，請相應修改電流環(huán)參數和電機參數。

    b02＝380V，電機額定電壓380V

    b03＝1400rpm，電機額定轉速1400rpm

    b04＝50Hz，電機額定頻率

    b10＝2500，PG 脈沖數（按照編碼器銘牌設置）

    b12，PG 旋轉方向，需要手動(dòng)測試確定。

    特別需要注意，由于矢量控制需要提供電機參數（阻抗），變頻器提供電機參數自整定功能 b13，選擇b13=1，通過(guò)面板運行鍵，變頻器會(huì )自動(dòng)運行。自動(dòng)運行過(guò)程中，除了計算出電機參數以外，還能夠檢測出空載電流，這幾個(gè)參數對于矢量控制能夠表現出較高的性能非常重要，這個(gè)過(guò)程會(huì )持續十幾秒鐘時(shí)間。在執行自整定功能前，一定要確認電機側是否沒(méi)有任何連接，包括減速皮帶。 

    2、PG 方向確定和電機方向確定 
 
    PG 的方向需要手動(dòng)測量

    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)運行，如果電機可以正常運行到5Hz，表示b12 PG 旋轉方向設定正確。

    如果電機只能運行在1Hz 以下，表示PG旋轉方向需要更改。 電機方向確定 給定正轉運行命令。如果電機正轉，表示電機方向設定正確。如果電機反轉，表示電機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(xiàn)端子對調。 

    3、矢量參數調整 

    F01＝2，帶PG 矢量控制模式 

    F04＝1，V2 給定

    F05＝3，端子臺控制

    F09＝0.5S，加速時(shí)間（根據客戶(hù)的要求）

    F10＝0.1S，減速時(shí)間（根據客戶(hù)的要求）

    F13＝175Hz，對應于模擬信號10V 輸入時(shí)變頻器的輸出頻率，由于是在0-3500rpm范圍內 調速，將機械減速比折算進(jìn)去以后，此參數需要設置為175HZ

    F14＝50Hz，基本頻率

    F15＝8KHz，載波頻率 

    F17＝175Hz，上限頻率

    F18＝10％，S曲線(xiàn)加速起始段

    F19＝5％，S曲線(xiàn)減速起始段

    F27＝1，自由停車(chē)模式

    F42＝1，有過(guò)壓失速保護功能

    F43＝1，有電流限幅功能 

    F48＝3，故障重復次數3次

    F49＝0.5S，故障恢復時(shí)間

    4 測試結論

    變頻器的轉速由外部模擬量信號來(lái)控制，根據加工工藝(如;粗加工、精加工等)需要不同 的轉速，可由數控系統輸出不同的模擬量電壓信號，調節不同的轉速。啟停信號以及報警信 號處理等均由數控系統控制，提高自動(dòng)化程度。

    自動(dòng)轉矩提升功能，即使在低轉速（低頻）運行下也能平穩輸出100%的轉矩，滿(mǎn)足 不同零件的加工需要，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、 可以實(shí)現真正的無(wú)級調速。 較寬的電壓波動(dòng)范圍和轉速追蹤功能，可適應用戶(hù)電網(wǎng)波動(dòng)。 主軸電機采用普傳變頻器驅動(dòng)，完全能夠滿(mǎn)足加工要求，提高了機床的加工效率。