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  •  EV100矢量變頻器在數控雕刻機床上的應用 

    數控雕刻機床的主傳動系統大多采用無級變速。目前,無級變速系統主要有變頻主軸系統和伺服主軸系統兩種,一般采用直流或交流主軸電機。通過帶傳動帶動主軸旋轉,或通過帶傳動和主軸箱內的減速齒輪(以獲得更大的轉矩)帶動主軸旋轉。由于主軸電機調速范圍廣,又可無級調速,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越的性價比,逐漸在數控機床的應用上迅速崛起。

    數控系統如圖1所示:

    sky1.png 

     

    系統主要性能要求

    1全速度范圍內速度波動小
    2低速力矩大,可以保證低轉速切削 
    3加減速的時間盡量短

     

    系統主要功能需求

    1控制方式選擇V/F控制; 
    2需要端子控制作為命令源,線式端子控制: FWD為正轉運行S1輸入)REV反轉運行(S2輸入); 
    3頻率源為模擬量設定(電腦控制板輸出010VDC),只需要從AI1口輸入頻率指令 
    4運行轉速一般在021000r/min,換算變頻器的運行頻率為0350Hz(二級高速電機);

    5加速和減速時間根據客戶自身需求,一般在3~5s,因運行的轉速比較高,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)。

     

    系統說明 

    變頻器電氣接線如圖2所示。

    sky2.png 

    變頻器AI1/GND端子提供與數控系統速度模擬量,AI1接數控系統模擬量接口正信號,GND接負信號,信號為010V模擬電壓信號,控制主軸轉速。S1/S2/COM為變頻器的正轉/反轉信號端子,由數控系統發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S1/ S2/ COM,從而控制變頻器的正反轉。

     

    變頻器主要功能參數設置

    P0.000   V/F控制;

    P0.011 端子指令通道;

    P0.071 模擬量AI1設定;

    P0.03350HZ(最大輸出頻率);

    P0.04350HZ(運行頻率上限);

    P0.115s 加速時間(依實際情況設定);

    P0.123s 減速時間(依實際情況設定);

    P2組根據電機銘牌參數設置;

    P4V/F控制組根據實際情況進行設定;

    P5.001 正轉運行;

    P5.012 反轉運行;

    P5.027 故障復位;

    P6.004 故障輸出。

    其他功能參數設置請參考《EV100系列矢量變頻器說明書》。

  •  變頻器在數控機床上的應用

    sky21.png 

     

    案例說明:

    EV100系列變頻器在數控機床上的應用

    一、 引言

    數字控制機床,簡稱數控機床(NCNumerical 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品,在現代機床生產中,一般采用多電機拖動,主軸和各個給進系統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速,主軸的調速系統一般采用交流主軸系統,隨著變頻調速技術的發展,數控機床的主軸交流拖動,同樣能夠很好的滿足需求。主驅動電機通過皮帶傳動帶動主軸旋轉,或者通過皮帶傳動和主軸箱內的減速齒輪,以獲得更大的轉矩來帶動主軸旋轉。由于主軸電機調速范圍廣,又可無極調速。使得主軸的結構大為簡化。

    二、數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%額定轉矩

    2)減速停車速度快

    數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自學習,以獲得準確的電機內部參數,參數自學習需要電機銘牌參數有,電機的額定功率、額定轉速、額定頻率、額定電壓、額定電流。在進行參數自學習時,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準確性。如果現場不允許空載運行,則可以通過靜態參數自學習

    4)頻率指令和運行指令

    數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、一種是多段數給定,兩者同時給定時,以多段數優先。

    5)轉矩動態響應速度快,穩定精度高

    EV100矢量變頻器,能很好實現動態響應效果,根據負載的變化,通過輸出轉矩很快做出響應,從而實現轉軸速度的穩定

    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,確保系統實現連續運行機制,以保證電機運轉在最高效率狀態,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,是機床行業最佳的選擇。EV100系列變頻器具有以下特點

    1)采用先進的控制算法,實現了真正的無速度傳感器矢量控制,在控制性能上比傳統的V/F控制方式有很大的改善。

    2)起動轉矩大,0.5Hz/150%,0Hz/180%

    3)載波頻率范圍015KHz;可根據溫度和負載的特性自適應調整

    4)提供標準的010V模擬量接口,能夠與大多數數控系統接口兼容,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對于主軸速度狀態的監控

    四、變頻器及數控系統的應用案例和參數

    主要的參數和性能指示

    5.5KW數控機床。電機參數

    額定功率:5.5KW        額定頻率:50HZ

    額定電壓:380V         額定轉速: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:主軸轉速:200r/min  (變頻器運行頻率910HZ

                主軸轉速:450r/min (變頻器運行頻率22HZ)

     

    變頻器接線原理圖:

    sky22.png

    五、變頻器主要參數調節

    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正轉運行

    P0.03-150HZ最大輸出頻率            P5.02-2反轉運行

    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速的情況下也能平穩輸出150%的轉矩,以滿足不同零件的加工需求完全可以取代傳統的滾動軸承主軸結構并且此主軸結構簡單、緊湊,真正能實現無極調速。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速時可由數控系統輸出不同的模擬量實現不同的轉速,提高了自動化程度,延長了刀具的試用壽命。

     

    七、結束語

       數控機床主軸一般采用交流伺服系統,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越的性價比,在數控機床上應用迅速崛起!

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