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易控變頻器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

時間:2007-07-14 14:28:00來源:lijuan

導(dǎo)語:?通常要求用變頻電機(jī),或者普通電機(jī)加風(fēng)扇以滿足電機(jī)在低頻的散熱要求、并且要求電機(jī)調(diào)速范圍廣
引言 數(shù)字控制機(jī)床,簡稱數(shù)控機(jī)床(NC , Numerical Control),是三十年來綜合應(yīng)用集機(jī)械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品,在現(xiàn)代機(jī)床生產(chǎn)中,一般采用多電機(jī)拖動,主軸和各進(jìn)給系統(tǒng)分別由各自的電機(jī)來拖動。由于機(jī)床加工范圍較廣,不同的工件,不同的工序,使用不同的刀具,要求機(jī)床執(zhí)行部件具有不同的運動速度,因此機(jī)床的主運動應(yīng)能進(jìn)行調(diào)速,主軸調(diào)速系統(tǒng)一般采用交流主軸系統(tǒng),隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的主軸的交流拖動,同樣能夠很好滿足需要。主驅(qū)動電機(jī)通過皮帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn),或通過皮帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣,又可無級調(diào)速,使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化。 █ 數(shù)控機(jī)床對應(yīng)用技術(shù)的要求 1、電機(jī)要求 通常要求用變頻電機(jī),或者普通電機(jī)加風(fēng)扇以滿足電機(jī)在低頻的散熱要求、并且要求電機(jī)調(diào)速范圍廣。 2、變頻器的技術(shù)要求 1)要求低頻力矩大 選用矢量變頻器,低頻時(1~10Hz)能出來150%額定轉(zhuǎn)矩。 2)轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)速度快,穩(wěn)速精度高 選用矢量變頻器,能實現(xiàn)很好的動態(tài)響應(yīng)效果,依據(jù)負(fù)載的變化,通過輸出轉(zhuǎn)矩的變化很快做出響應(yīng),從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定。 3)減速停車速度快 通常數(shù)控機(jī)床的加減速時間都是比較短的,加速時間靠變頻器的性能保證,減速時間則依靠外加制動電阻或制動單元。 4)進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí) 選用矢量變頻器后,要達(dá)到很好的控制性能通常都需要對電機(jī)進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí),其目的是獲取準(zhǔn)確的電機(jī)內(nèi)部參數(shù),以用于矢量控制計算。參數(shù)自學(xué)習(xí)所需要的電機(jī)銘牌參數(shù)有:電機(jī)額定功率、電機(jī)額定頻率、電機(jī)額定轉(zhuǎn)速、電機(jī)額定電壓、電機(jī)額定電流。有的變頻電機(jī)的銘牌上可能沒標(biāo)額定轉(zhuǎn)速值,可以根據(jù)經(jīng)驗值估計一下額定轉(zhuǎn)速。在進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)時,務(wù)必要在空載(電機(jī)軸上不接負(fù)載)的時候進(jìn)行。只有在空載的時候才能保證自學(xué)習(xí)出來的電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確性。 如果現(xiàn)場條件沒辦法進(jìn)行空載運行,可以考慮用變頻器出廠的電機(jī)參數(shù)試運行。 5)頻率指令和運行指令 數(shù)控機(jī)床上使用的變頻器其頻率指令和運行指令都來源于CNC控制器,一般給定的的通道有兩種,一種是模擬量給定,另一種是多段速給定,或者兩者同時給定,以多段速優(yōu)先。模擬量給定以電壓型模擬量為主,也有電流型的。變頻器對這兩種類型的模擬量都可以采集。 3、抗干擾問題 變頻器在出廠的時候作了很好的抗干擾試驗,具有很強(qiáng)的抗干擾能力,但變頻器同時也是一個干擾源,在使用中很難避免不對其它設(shè)備進(jìn)行干擾,在數(shù)控機(jī)床上最容易被干擾的設(shè)備是CNC控制器。一旦CNC控制器受干擾后,系統(tǒng)將不能正常工作。特別是變頻器的頻率指令和運行指令也可能會受到干擾,干擾嚴(yán)重的會造成頻率指令不穩(wěn)定,變頻器誤動作等。解決此類問題的辦法是在變頻器的輸出線上加磁環(huán)以減少高頻輻射。一般進(jìn)口的CNC的抗干擾能力較強(qiáng)。 下面以ECOM系列高性能矢量變頻器在沈陽某數(shù)控機(jī)床廠的應(yīng)用為例,講述數(shù)控機(jī)床的變頻調(diào)速控制技術(shù)。 █ 系統(tǒng)構(gòu)成 EACON變頻器 制動電阻100Ω/520W 5.5KW調(diào)速電機(jī) CNC數(shù)控系統(tǒng)和性能指標(biāo): 5.5kW數(shù)控車床,電動機(jī)參數(shù): 額定功率:5.5kW, 額定頻率:50Hz, 額定電壓:380V, 額定電流:11A, 額定轉(zhuǎn)速:1440r/min 機(jī)械傳動比:1:1.5 加工材料:45#鋼 實際測試性能指標(biāo):(進(jìn)刀性能及速度) 1、主軸轉(zhuǎn)速:200r/min(變頻器運行頻率9~10Hz) 2、主軸轉(zhuǎn)速:450r/min(變頻器運行頻率22Hz左右) █ EC3000系列變頻器的特點 EC3000系列高性能矢量變頻器采用先進(jìn)磁通控制技術(shù),電機(jī)在低速時轉(zhuǎn)矩大,速度精度高,價格合理,功能齊全,具有瞬停電處理及速度跟蹤再啟動功能,確保系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)運行機(jī)制,以保證電機(jī)運轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài),因此,采用EC3000系列高性能矢量變頻器代替主軸交流伺服系統(tǒng),是機(jī)床行業(yè)最佳的選擇。EC3000系列變頻器具有以下特點 (1)采用先進(jìn)的磁通控制算法,實現(xiàn)了真正的無速度傳感器矢量控制,在控制性能上比傳統(tǒng)的V/F控制方式有很大的改善。 (2)起動轉(zhuǎn)矩大,0.5Hz/150%,0Hz/180% (3)載波頻率范圍0~15KHz;可根據(jù)溫度和負(fù)載的特性自適應(yīng)調(diào)整 (4)提供標(biāo)準(zhǔn)的0~10V模擬量接口,能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容,通用性強(qiáng) (5)過負(fù)載能力強(qiáng),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(dá)等輸出信號,能夠很好的滿足系統(tǒng)對于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控; █ 調(diào)試結(jié)果 事實證明采用EC3000系列高性能矢量變頻器完全能夠滿足機(jī)床主軸控制的要求。ECOM采用的領(lǐng)先的磁通算法,即使在低轉(zhuǎn)速(低頻)運行下也能平穩(wěn)輸出150%的轉(zhuǎn)矩,以滿足不同零件的加工需要,完全可以取代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結(jié)構(gòu),并且此主軸結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可以實現(xiàn)真正的無級調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號來控制輸出頻率,在不同的加工工藝(如;粗加工、精加工等)需要不同的轉(zhuǎn)速,此時可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號給變頻器,實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速,同時啟停信號也由數(shù)控系統(tǒng)控制,提高了自動化程度、延長了刀具的使用壽命。 █ 結(jié)束語 數(shù)控機(jī)床主軸一般交流伺服系統(tǒng)、進(jìn)口品牌矢量控制變頻器以及變頻專用電機(jī),購置費用很高;EC3000系列變頻器以其獨特的性能(啟動電流小、調(diào)速平滑、調(diào)速范圍大、節(jié)能環(huán)保、運行穩(wěn)定、精度高、低頻轉(zhuǎn)矩大、保護(hù)功能齊全、可靠性高、操作維護(hù)簡便等)和優(yōu)越的性價比,在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用上迅速崛起。 █ 參考文獻(xiàn) 1.《實用數(shù)控技術(shù)叢書》 2.《EC3000系列矢量變頻器操作手冊》

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