数控机床上的应用.doc

Q9000系列变频器在数控机床上的应用 数字控制机床，简称数控机床（NC ， Numerical Control）,是三十年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在现代机床生产中，一般采用多电机拖动，主轴和各进给系统分别由各自的电机来拖动。由于机床加工范围较广，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求机床执行部件具有不同的运动速度，因此机床的主运动应能进行调速，主轴调速系统一般采用交流主轴系统，随着变频调速技术的发展，数控机床的主轴的交流拖动，同样能够很好满足需要。主驱动电机通过皮带传动带动主轴旋转，或通过皮带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。 █ 数控机床对应用技术的要求 1、电机要求 通常要求用变频电机，异步感应伺服或者普通电机加风扇以满足电机在低频的散热要求、并且要求电机调速范围广。 2、变频器的技术要求 1）要求低频力矩大 选用矢量变频器，低频时0.5HZ能出来150%额定转矩。 2）转矩动态响应速度快，稳速精度高 选用矢量变频器，能实现很好的动态响应效果，依据负载的变化，通过输出转矩的变化很快做出响应，从而实现转轴速度的稳定。 3）减速停车速度快 通常数控机床的加减速时间都是比较短的，加速时间靠变频器的性能保证，减速时间则依靠外加制动电阻或制动单元。 4）进行电机参数自学习 选用酷马Q9000高性能矢量变频器后，要达到很好的控制性能通常都需要对电机进行参数自学习，其目的是获取准确的电机内部参数，以用于矢量控制计算。参数自学习所需要的电机铭牌参数有：电机额定电压、电机额定电流、电机额定频率、电机额定转速、电机极数。在进行参数自学习时，务必要在空载（电机轴上不接负载）的时候进行。只有在空载的时候才能保证自学习出来的电机参数的准确性。 如果现场条件没办法进行空载运行，可以考虑用变频器出厂的电机参数试运行。 5）频率指令和运行指令 数控机床上使用的变频器其频率指令和运行指令都来源于CNC控制器，一般给定的的通道有两种，一种是模拟量给定，另一种是多段速给定，或者两者同时给定，以多段速优先。模拟量给定以电压型模拟量为主，也有电流型的。变频器对这两种类型的模拟量都可以采集。 3、抗干扰问题 酷马Q9000系列高性能矢量变频器在出厂的时候作了很好的抗干扰试验，具有很强的抗干扰能力，但变频器同时也是一个干扰源，在使用中很难避免不对其它设备进行干扰，在数控机床上最容易被干扰的设备是CNC控制器。一旦CNC控制器受干扰后，系统将不能正常工作。特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰，干扰严重的会造成频率指令不稳定，变频器误动作等。解决此类问题的办法是在变频器的输出线上加磁环以减少高频辐射。 下面以酷马Q9000系列高性能矢量变频器在沈阳某数控机床厂的应用为例，讲述数控机床的变频调速控制技术。 █ 系统构成 酷马Q9000-C-0544系列高性能矢量变频器 制动电阻75Ω/1000W 5.5KW电机 CNC数控系统和性能指标： 5.5kW数控车床，电动机参数： 额定功率：5.5kW， 额定频率：50Hz, 额定电压：380V， 额定电流：11A， 额定转速：1440r/min 机械传动比：1：1.5 加工材料：45#钢 实际测试性能指标：（进刀性能及速度） 1、主轴转速：200r/min（变频器运行频率9～10Hz） 2、主轴转速：450r/min（变频器运行频率22Hz左右） 变频器接线原理图 功能参数设定 参数 名称 出厂设定 设定 22-01 零速级别 0.5 0.1 22-04 停止时直流制动时间 0.50 1.5 31-01 加速时间1 10.0 6 31-02 减速时间2 10.0 6 31-07 加速时间4 10.0 6 31-08 减速时间4 10.0 1.5 31-11 加减速时间的切换频率 0.0 20 51-04 最高输出频率 60.0 276 51-05 最大电压 200.0 380 51-09 最低输出频率 0.5 0.3 52-01 电机额定电流 1.90 24 52-02 电机额定滑差 2.90 1.61 52-03 电机空载电流 1.20 9.5 52-05 电机的线间电阻 9.842 0.995 52-07 电机的铁心饱和系数1 0.50 0.32 52-08 电机的铁心饱和系数2 0.75 0.57 T1-03 端子MSI的功能选择 3 1 T3-01 端子FIV的信号级别选择 0 1 T3-12 滤波常数 0.00 0.03 P3-04 减速中失速防止功能选择 1 0