本文針對杭州三科SKI610系列數控機床變頻器在數控車床主軸上的應用作了簡單的介紹。現在工業(yè)領域中,變頻器的應用較為廣泛。變頻器在數控機床的主軸變速控制中占有極大的比例,變頻器的矢量控制、直接轉矩控制,寬調速范圍,低速大扭矩等特性提高了數控機床的整體性能。
一、引言
數控機床的技術水平及其在金屬切削機床生產總量中所占的比例,是衡量一個國家經濟發(fā)展水平和工業(yè)制造水平的重要標志之一。作為數控機床的主要品種之一的數控車床,在整個數控機床類型中占有非常重要的地位。在過去的幾十年中,它受到了世界各國的廣泛重視,并得到了迅速發(fā)展。軸頭是車床的重要部件,它對提高加工效率,擴大加工材料范圍,提高加工質量具有重要作用。
并且因為大多數經濟型數控車床不能實現自動調速,需要調速時,只能停車,然后手動調速。但功能齊全的數控車床的主傳動系統(tǒng)多采用無級變速。當前,無級變速系統(tǒng)主要有頻率變換主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種,一般采用直流電機或交流主軸電機,通過帶傳動或帶傳動驅動主軸轉動,也可通過主軸箱內的帶傳動裝置和減速齒輪驅動主軸轉動,從而獲得較大的扭矩。因主軸電機調速范圍廣,可實現無級調速,大大簡化了主軸箱結構。
二、SKI610變頻器特點
SKI610是三科推出的數控車床專用變頻器,產品采用先進的無速度傳感器矢量控制技術和轉矩控制技術,不僅具備高端變頻器同樣優(yōu)異的控制性能,同時結合國內應用特點,具備低頻大扭矩,過載能力強,良好的抗干擾能力,進一步強化了環(huán)境和產品的可靠性,能夠更好滿足數控車床系統(tǒng)中的要求。
技術特點
⊙三種控制方式:無PG矢量控制(SVC)、V/F控制、轉矩控制;
⊙過載能力:110%額定電流長期運行,150%額定電流1分鐘,180%額定電流5秒鐘。
⊙輸出赫茲:0-3oooHZ
⊙抗干擾能力強;
⊙減速停車速度快;
⊙轉矩速度響應快,穩(wěn)速精度高
⊙自動轉矩補償,滿足各種加工要求
⊙啟動轉矩:無PG矢量控制:0.5Hz/150%(SVC);
⊙0.75KW~15kW各規(guī)格內置制動單元,如需快速停車,可直接連接制動電阻;
⊙16段簡易PLC、多段速控制及PID控制;
⊙支持多種頻率設定方式:數字設定、模擬量設定、PID設定、通訊設定等;
⊙支持啟動、停機直流制動;
⊙輸入、輸出端子均自由編程,用戶可根據需要組合出多種工作模式;
⊙具備跳躍頻率控制功能,避免機械共振,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠;
⊙具備瞬時掉電不停機功能;
⊙具備休眠喚醒延時設置功能;
⊙具備過轉矩檢測功能;
⊙低噪音、自動穩(wěn)壓、低頻大扭矩
⊙多種上限頻率設定源選擇;
⊙可以通過具備雙向移位功能的移位鍵 查看實時參數;
⊙具備轉速追蹤再啟動功能:實現對旋轉中的電機的無沖擊平滑啟動;
⊙QulCK/JOG功能:用戶可自由定義多功能快捷鍵,通過設定此參數可以快速瀏覽修改后與出廠缺省值不同的相關功能代碼;
⊙具備自動電壓調整功能:當電網電壓變化時,自動保持輸出電壓恒定;
⊙具備振蕩抑制功能:有效解決大功率電機低頻振蕩問題;
⊙提供多種故障保護功能:過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護功能
三、系統(tǒng)接線及調試方法
1)CK6140數控車床主要性能指標
主軸電機參數:
額定功率 5.5kW
額定頻率 50Hz
額定電壓 380V
額定電流 11.6A
額定轉速 1460r/min
機械傳動比:1:1.5;
加工材料:45#鋼;
實際測試性能指標:
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),測試進刀性能及速度滿足要求。
2)調試環(huán)境以及接線、調試方法
為了滿足該數控車床重切的需要,選用變頻器型號為SKI610A5G3。車床主軸應用,加減速都要求快速,一定要使用能耗制動功能。SKI610A5G3變頻器內置制動單元,無需再外配制動單元。根據選型手冊推薦,選擇780w/75歐姆的制動電阻即可。
圖1數控機床電氣控制圖
圖2SKI610變頻器與數控系統(tǒng)的接線圖
變頻器的模擬量輸入端子AI1/GND接收來自于數控系統(tǒng)的模擬量信號(0-10V),AI1接信號正端,GND接信號負端,來控制主軸轉速。DI1/DI2/COM為變頻器的正轉/反轉信號端子,通常由數控系統(tǒng)發(fā)出正轉信號或者反轉信號,來驅動中間繼電器,中間繼電器的常開接點接入變頻器DI1/DI2/COM,從而控制主軸的正/反轉。DI3負責接收系統(tǒng)發(fā)出的故障信號,數控系統(tǒng)發(fā)生故障時,變頻器立即停止輸出。DI4為變頻器故障復位信號。正確設置電機參數并進行參數自學習。
參數設置如下:
四、調試結果
主軸電機采用杭州三科SKI610系列數控機床變頻器驅動,能夠滿足加工要求,延長工具的使用壽命。由于采用的領先矢量控制算法,即使在低轉速運行下,也能夠順利輸出100%的扭矩,滿足不同部件的加工需求,完全可以替代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結構,這種主軸結構簡單緊湊,實現真正的無級調速。
利用數控系統(tǒng)發(fā)出的模擬轉速信號,控制變頻器的輸出頻率,在不同的加工工藝(粗、精等)要求不同的轉速時,可以輸出不同的轉速指令,從而實現不同的轉速,調整十分方便。通過數控系統(tǒng)對啟停信號進行控制,提高了自動控制水平。
如果數控機床的主軸采用交流伺服系統(tǒng),進口品牌矢量變頻器和變頻專用電機,采購成本很高;杭州三科SKI610系列
數控機床變頻器因其性價比高,在數控機床的應用中得到了推廣和推廣,為機床行業(yè)的客戶降低了一倍左右的成本,維護和操作方便,得到了用戶的認可,為客戶帶來了更多的利益。