一使兔、引言
數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比晚沙，是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一漫试。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一怒随，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置团甲，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視散苦，并得到了迅速的發(fā)展肥爵。主軸是車床構(gòu)成中一個重要的部分，對于提高加工效率注欧，擴(kuò)大加工材料范圍祈岔，提升加工質(zhì)量有著重要的作用。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動變速的瘪巡，需要變速時欠住，只能把機(jī)床停止，然后手動變速佳珊。而全功能數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)大多采用無級變速揉民。目前，無級變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種听公，一般采用直流或交流主軸電機(jī)鼎嫉。通過帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，或通過帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動主軸旋轉(zhuǎn)周伦。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣夕春，又可無級調(diào)速，使主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化专挪。由于變頻器的高性價比及志，所以變頻器在車床上使用非常普遍。臺達(dá)M系列變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價比寨腔，在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用方面迅速崛起速侈，已經(jīng)成為目前市場上一支強(qiáng)大的生力軍。
二迫卢、臺達(dá)M系列變頻器性能簡介
M系列變頻器能滿足數(shù)控機(jī)床對主傳動系統(tǒng)無級變速的需求倚搬，其主要特點(diǎn)是：體積小，屬于“迷你”型產(chǎn)品乾蛤，占用控制柜空間較忻拷纭；控制方式為正弦波SPWM（提供速度反饋矢量控制）家卖，控制性能較VF控制方式有很大改善眨层，特別是在低速轉(zhuǎn)矩上滿足機(jī)床主軸的需求，5HZ時起動轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到150%以上度堤；載波頻率范圍0-15kHz蘸腾，噪音小又蝌；提供標(biāo)準(zhǔn)的0-10V模擬量接口（輸入阻抗47Kohm鸟焊，輸出阻抗250Kohm），能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容场致，通用性強(qiáng)藕龄；過負(fù)載能力強(qiáng)，150%以上額定輸出電流超過一分鐘籍投；提供多功能的輸出端子信號削蕊，例如零速信號，運(yùn)轉(zhuǎn)中信號圣烤，速度到達(dá)信號元丈，故障指示坤乌，滿足系統(tǒng)對于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控；自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償显驼，滿足機(jī)床主軸在低速情況下的加工需求哼御；提供三組異常紀(jì)錄，供維修人員從側(cè)面了解機(jī)床主軸實(shí)際的運(yùn)行狀況焊唬；電機(jī)參數(shù)自動整定功能恋昼，在線識別電機(jī)參數(shù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性赶促。
三液肌、車床主軸控制系統(tǒng)
車床主軸控制系統(tǒng)原理
控制系統(tǒng)接線圖如圖1所示。選配電機(jī)為3.0KW/50Hz/380V鸥滨，選用變頻器型號為VFD037M43嗦哆，制動電阻400W/150ohm。
變頻器AVI/GND端子給數(shù)控系統(tǒng)提供速度模擬量婿滓，AVI接數(shù)控系統(tǒng)模擬量接口正信號吝秕，GND接負(fù)信號，信號為0-10V模擬電壓信號空幻，控制主軸轉(zhuǎn)速烁峭。M0/M1/GND為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號端子，通常由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號FWD或者反轉(zhuǎn)REV來驅(qū)動中間繼電器秕铛，中間繼電器的常開接點(diǎn)接入變頻器M0/GND或者M(jìn)1/GND挤毯，從而控制車床主軸的正反轉(zhuǎn)。
控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)試
在參數(shù)調(diào)整過程中讯完，應(yīng)當(dāng)注意：P00參數(shù)两漫，選擇主頻率輸入，設(shè)置為模擬信號0-10V輸入（1）于扳；P01參數(shù)宅集，運(yùn)轉(zhuǎn)信號，設(shè)置為外部端子信號控制（2）炸穿；P03拔灾，最高操作頻率選擇，對應(yīng)于模擬信號10V輸入時變頻器的輸出頻率暖鬓，由于在0-3500rpm范圍內(nèi)調(diào)速继锰，考慮機(jī)械減速比，該此參數(shù)可設(shè)置為184HZ麸档；P04和P05按照電機(jī)銘牌設(shè)置及窃，P04=50Hz，P05=380V乃沙；P10和P11為加速時間和減速時間起趾，根據(jù)客戶的要求诗舰，P10=5S，P11=5S训裆；P105為控制方式的選擇眶根，選擇矢量控制，P105=1缭保。
特別需要注意的是，由于矢量控制需要提供電機(jī)參數(shù)（阻抗）蝙茶，變頻器提供電機(jī)參數(shù)自整定功能P103艺骂，選擇P103=2，通過面板運(yùn)行鍵隆夯，變頻器會自動運(yùn)行钳恕。自動運(yùn)行過程中，除了計算出電機(jī)參數(shù)以外蹄衷，還能夠檢測出空載電流忧额，這幾個參數(shù)可使矢量控制表現(xiàn)出較高的性能，其這個過程會持續(xù)十幾秒鐘時間愧口。
四武帚、測試與運(yùn)行
系統(tǒng)實(shí)際測試結(jié)果如表1和表2所示：
表1 空載電流測試結(jié)果
表2 負(fù)載電流測試結(jié)果
從表1和表2可以看出在恒轉(zhuǎn)矩輸出的頻率段（0-50Hz），矢量控制的空載電流幾乎只有VF控制的一半幌瓦，負(fù)載時電流也比VF小一些称海；而且負(fù)載切削時，VF控制在初期有很明顯的速度下降苫担，而且空載速度和負(fù)載速度有比較大的差值脓甘。而相對于矢量控制，主軸轉(zhuǎn)速初期雖然也會有下降滓层，但是下降值較小茅祠，并且速度會很快回升，最終空載速度和負(fù)載速度相差不是很明顯禁糖。經(jīng)過上面的調(diào)試舒跌，與VF控制比較，性能有了很大的改善狞穗，無論從空載電流疏菩，低速力矩，還是速度的變化刨仑，效果都是非常明顯的郑诺，完全能夠滿足數(shù)控機(jī)床的需求。投入運(yùn)行后杉武，使用效果令人滿意辙诞，說明臺達(dá)M系列變頻器在車床主軸控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是成功的辙售。
