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EV100矢量變頻器在數(shù)控雕刻機床上的應用
數(shù)控雕刻機床的主傳動系統(tǒng)大多采用無級變速。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，一般采用直流或交流主軸電機。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)。由于主軸電機調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結構大為簡化。目前對客戶來說由于變頻器的高性價比，所以變頻器在機床上使用非常普遍。歐陸EV100系列矢量變頻器以其獨特的性能和優(yōu)越的性價比，逐漸在數(shù)控機床的應用上迅速崛起。
數(shù)控系統(tǒng)如圖1所示：
系統(tǒng)主要性能要求
（1）全速度范圍內(nèi)速度波動小；
（2）低速力矩大，可以保證低轉(zhuǎn)速切削；
（3）加減速的時間盡量短。系統(tǒng)主要功能需求
（1）控制方式選擇為V/F控制；
（2）需要端子控制作為命令源，兩線式端子控制： FWD為正轉(zhuǎn)運行（S1輸入），REV反轉(zhuǎn)運行（S2輸入）；
（3）頻率源為模擬量設定（電腦控制板輸出0～10VDC），只需要從AI1口輸入頻率指令；
（4）運行轉(zhuǎn)速一般在0～21000r/min，換算變頻器的運行頻率為0～350Hz（二級高速電機）；（5）加速和減速時間根據(jù)客戶自身需求，一般在3~5s，因運行的轉(zhuǎn)速比較高，所以需要帶制動單元的變頻器；
（6）需要故障輸出信號（Y輸出）和故障復位信號（S3輸入）。系統(tǒng)說明
變頻器電氣接線如圖2所示。
變頻器AI1/GND端子提供與數(shù)控系統(tǒng)速度模擬量，AI1接數(shù)控系統(tǒng)模擬量接口正信號，GND接負信號，信號為0～10V模擬電壓信號，控制主軸轉(zhuǎn)速。S1/S2/COM為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號端子，由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號或者反轉(zhuǎn)信號，來驅(qū)動中間繼電器，中間繼電器的常開接點接入變頻器S1/ S2/ COM，從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。
變頻器主要功能參數(shù)設置
P0.00：0 V/F控制；
P0.01：1 端子指令通道；
P0.07：1 模擬量AI1設定；
P0.03：350HZ（最大輸出頻率）；
P0.04：350HZ（運行頻率上限）；
P0.11：5s 加速時間（依實際情況設定）；
P0.12：3s 減速時間（依實際情況設定）；
P2組根據(jù)電機銘牌參數(shù)設置；
P4組V/F控制組根據(jù)實際情況進行設定；
P5.00：1 正轉(zhuǎn)運行；
P5.01：2 反轉(zhuǎn)運行；
P5.02：7 故障復位；
P6.00：4 故障輸出。
其他功能參數(shù)設置請參考《EV100系列矢量變頻器說明書》。
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變頻器在數(shù)控機床上的應用
案例說明：
EV100系列變頻器在數(shù)控機床上的應用
一、 引言
數(shù)字控制機床，簡稱數(shù)控機床（NC。Numerical Control）,是幾十年來綜合應用及機械、電氣、液壓、傳動和信息等多項技術為一體的機電一體化產(chǎn)品，在現(xiàn)代機床生產(chǎn)中，一般采用多電機拖動，主軸和各個給進系統(tǒng)分別由各自的電機來拖動，由于機床加工范圍廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機床執(zhí)行部件具有不同的運動速度，因此機床的主運動應能進行調(diào)速，主軸的調(diào)速系統(tǒng)一般采用交流主軸系統(tǒng)，隨著變頻調(diào)速技術的發(fā)展，數(shù)控機床的主軸交流拖動，同樣能夠很好的滿足需求。主驅(qū)動電機通過皮帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，或者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)矩來帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機調(diào)速范圍廣，又可無極調(diào)速。使得主軸的結構大為簡化。
二、數(shù)控機床對應用技術的要求
1、電機的要求
通常使用變頻電機，或者普通電機加風扇以滿足電機在低頻時的散熱要求，并且要求電機調(diào)速范圍廣
2.變頻器的技術要求
1）要求低頻力矩大
選用EV100矢量變頻器，低頻時（1~10HZ）能輸出150%額定轉(zhuǎn)矩
2）減速停車速度快
數(shù)控機床的加減速時間比較短，加速時間靠變頻器的性能保證，減速時間依靠外加制動單元和制動電阻
3）進行電機參數(shù)自學習
使用矢量變頻器后，為了達到很好的控制性能則需要對電機進行參數(shù)自學習，以獲得準確的電機內(nèi)部參數(shù)，參數(shù)自學習需要電機銘牌參數(shù)有，電機的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定頻率、額定電壓、額定電流。在進行參數(shù)自學習時，務必要在空載的時候進行，才能保證自學習出來的電機參數(shù)準確性。如果現(xiàn)場不允許空載運行，則可以通過靜態(tài)參數(shù)自學習
4）頻率指令和運行指令
數(shù)控機床應用對變頻器頻率指令和運行指令來源于CNC控制器，一種是模擬量給定、一種是多段數(shù)給定，兩者同時給定時，以多段數(shù)優(yōu)先。
5）轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應速度快，穩(wěn)定精度高
EV100矢量變頻器，能很好實現(xiàn)動態(tài)響應效果，根據(jù)負載的變化，通過輸出轉(zhuǎn)矩很快做出響應，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定
三、EV100系列變頻器的特點
EV100系列高性能矢量變頻器在電機低速時轉(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)運行機制，以保證電機運轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài)，因此，采用EV100系列高性能矢量變頻器代替主軸交流伺服系統(tǒng)，是機床行業(yè)最佳的選擇。EV100系列變頻器具有以下特點
1）采用先進的控制算法，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)溫度和負載的特性自適應調(diào)整
4）提供標準的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
5）過負載能力強，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
四、變頻器及數(shù)控系統(tǒng)的應用案例和參數(shù)
主要的參數(shù)和性能指示
5.5KW數(shù)控機床。電機參數(shù)
額定功率：5.5KW 額定頻率：50HZ
額定電壓：380V 額定轉(zhuǎn)速：1440r/min
額定電流：11A 機械傳動比：1：1.5
加工工件：45#鋼
實際檢測性能指標：主軸轉(zhuǎn)速：200r/min （變頻器運行頻率9～10HZ）
主軸轉(zhuǎn)速：450r/min （變頻器運行頻率22HZ）
變頻器接線原理圖：
五、變頻器主要參數(shù)調(diào)節(jié)
P0.00-1 無PG矢量控制 P0.12-1s 減速時間
P0.01-1 運行命令由段子控制 P5.01-1正轉(zhuǎn)運行
P0.03-150HZ最大輸出頻率 P5.02-2反轉(zhuǎn)運行
P0.04-150HZ P5.03-7 故障復位
P0.07-1模擬量輸入AI1 P5.04-9 外部故障輸入
P0.11-1s 加速時間 P6.02-4故障輸出
P6.03-1 變頻運行中
六、調(diào)試結果
事實證明采用歐陸EV100系列高性能矢量變頻器能夠完全滿足機床主軸控制的要求，EV100系列即使在低頻低轉(zhuǎn)速的情況下也能平穩(wěn)輸出150%的轉(zhuǎn)矩，以滿足不同零件的加工需求完全可以取代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結構并且此主軸結構簡單、緊湊，真正能實現(xiàn)無極調(diào)速。通過外部模擬量信號來控制輸出頻率，在不同的加工工藝中需要不同的轉(zhuǎn)速時可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，提高了自動化程度，延長了刀具的試用壽命。
七、結束語
數(shù)控機床主軸一般采用交流伺服系統(tǒng)，進口矢量變頻器和變頻電機，購置費用很高；歐陸EV100系列變頻器以其獨特的性能和優(yōu)越的性價比，在數(shù)控機床上應用迅速崛起！
