易驱变频器在数控机床主轴上的应用

　　1引言

　　数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视，并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中一个重要的部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量都有着很重要的作用。经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。无级变速系统主要有伺服主轴系统和直流主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机。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。本文主要介绍易驱ED3800系列变频器在数控机床上的优越性。

　　2数控车床的功能要求、主要参数及对变频器功能需求

　　数控车床的功能需求：

　　1.控制方式选用开环矢量控制；

　　2.外部端子两线控制，正转X1、反转X2；

　　3.频率给定为0~10V模拟量给定AI1；

　　4.能保证300r／min速度下正常切削，低速力矩要求较大；

　　5.加减时间根据客户要求，一般0.4－3S,需要制动单元变频器；

　　6.需要故障信号输出。

　　主要的参数和性能指标：

　　（1）3.0kW数控车床

　　电动机参数：额定功率：3.0kW，额定频率：50Hz，额定电压：380V，额定电流：7.8A，额定转速：970r/min

　　机械传动比：1：1.5

　　加工材料：45#钢

　　实际测试性能指标：主轴转速：200r/min（变频器运行频率15Hz左右）的进刀性能及速度

　　（2）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：13A，额定转速：1400r/min

　　机械传动比：1：1.5

　　加工材料：45#钢

　　实际测试性能指标：主轴转速：200r/min（变频器运行频率9～10Hz）和主轴转速：450r/min（变频器运行频率22Hz左右）的进刀性能及速度

　　3 ED3800系列变频器在数控机床上的应用

　　ED3800系列变频器采用先进磁通控制技术，电机在低速时转矩大，速度精度高，价格合理，功能齐全，具有瞬停电处理及速度跟踪再启动功能，确保系统实现连续运行机制，以保证电机运转在最高效率状态，因此，采用ED3800高性能变频器代替主轴交流伺服系统，是机床行业最佳的选择。

　　（1）ED3800变频器特点的介绍

　　输出频率范围:0-600HZ

　　速度控制方式；无PG矢量控制，V/F控制

　　指令通道方式：操作控制、端子控制、远程操作控制

　　频率给定方式：数字键盘给定、模拟量给定（电流、电压信号）、远程通讯给定、多段速给定、PID闭环给定等

　　起动转矩大：0.5Hz/150% (SVC) 满足机床主轴在低速情况下的加工需求；

　　载波频率范围：1.0K～15.0KHz

　　速度控制精度：±0.5%最高速度 (SVC)

　　自动电压调整（AVR）：当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定

　　自动限流：能限制电机电流的最大值，从而可靠地保护变频器和电机

　　摆频控制：多种三角波频率曲线，满足纺织行业的个性化需求

　　所有的输入、输出端子皆为可编程的，方便用户的使用开环转矩控制：可实现真正的张力控制全系列独立风道设计

　　（2）调试环境以及接线、调试方法

　　客户选配电机为3.0kW/50Hz/380V，选用变频器型号为ED3800-4T0040M，制动电阻400W/150欧姆。

　　变频器AI1/GND端子提供与数控系统速度模拟量，AI1接数控系统模拟量接口正信号，GND接负信号，信号为0～10V模拟电压信号，控制主轴转速。X1/X2/COM可以设定为变频器的正转/反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号或者反转信号，来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器的正反转。参数设置如下：

　　F1.14和F1.15为加速时间和减速时间，根据客户的要求，F1.14=2S，F1.15=0.4S；

　　F7.00设定为1正转，F7.02设定为2反转；

　　F3.01到F3.05按照电机铭牌设置，F3.11选2参数自学习。

　　F1.12上限操作频率选择，对应于模拟信号10V输入时变频器的输出频率，由于是在0～2000rpm范围内调速，将机械减速比折算进去以后，此参数需要设置66.7Hz；

　　F1.01参数为运行命令通道选择设置为2端子运行。

　　F1.02参数为频率来源设定，设置为3外部端子0-10V信号控制；

　　（3）调试结果

　　主轴电机采用ED3800高性能变频器驱动，满足加工要求，延长刀具的使用寿命。由于采用的领先的磁通算法，即使在低转速（低频）运行下也能平稳输出100%的转矩，以满足不同零件的加工需要，完全可以取代传统的滚动轴承主轴结构，并且此主轴结构简单、紧凑、可以实现真正的无级调速。此主轴的转速由外部模拟量信号来控制输出频率，在不同的加工工艺（如；粗加工、精加工等）需要不同的转速，此时可由数控系统输出不同的模拟量电压信号给变频器，实现不同的转速，同时启停信号也由数控系统控制，提高自动化程度！

　　（4）系统优势

　　1.最大频率加、减速时间可达到0.1s；

　　2.采用电流矢量控制技术0.5Hz运行时启动转矩能够达到150%额定力矩平稳输出，完全满足数控车床的低；

　　3.电机参数自动辨识功能，静态识别电机参数，保证系统的稳定性和精确性；

　　4.调速范围0～600Hz完全满足数控车床的高频要求；

　　5.自动跟踪负载的变化自动限定输出电流，使其不超过允许的最电流值。即使负载突变、快速加减速，变频器也不发生过流、短路等故障，实现变频器配置的高性能、高可靠性；

　　6.高速停机时响应快速稳定；

　　7.变频器与电机同功率使用，一般无需放大变频器的容量。

　　4结束语

　　数控机床主轴一般交流伺服系统、进口品牌矢量控制变频器以及变频专用电机，购置费用很高；易驱ED3800系列变频器以其独特的性能和优越的性价比，在数控机床的应用上迅速崛起，为机床行业的客户降低约一倍的成本费用，而且可靠性高,为客户创造更多的效益。

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