1 引言

    數(shù)字控制機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床（NC，Numerical Control）,是三十年來(lái)綜合應(yīng)用集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)。本文主要介紹安邦信G9系列變頻器在數(shù)控機(jī)床上的優(yōu)越性。

2 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介

    數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。主軸是車床構(gòu)成中一個(gè)重要的部分，對(duì)于提高加工效率，擴(kuò)大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量都有著很重要的作用。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動(dòng)變速的，需要變速時(shí)，只能把機(jī)床停止，然后手動(dòng)變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無(wú)級(jí)變速。無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)主要有伺服主軸系統(tǒng)和直流主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)。通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過(guò)皮帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪（以獲得更大的轉(zhuǎn)矩）帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無(wú)級(jí)調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。

3 數(shù)控車床的主要參數(shù)及對(duì)變頻器功能需求 

    主要的參數(shù)和性能指標(biāo): 
    （1） 3.0kW數(shù)控車床
    電動(dòng)機(jī)參數(shù):
    額定功率:3.0kW;
    額定頻率:50Hz; 
    額定電壓:380V;
    額定電流:7.8A;
    額定轉(zhuǎn)速:970r/min;
    機(jī)械傳動(dòng)比:1:1.5;
    加工材料:45#鋼;
    實(shí)際測(cè)試性能指標(biāo):
    主軸轉(zhuǎn)速:200r/min（變頻器運(yùn)行頻率15Hz左右）的進(jìn)刀性能及速度。 

    （2） 5.5kW數(shù)控車床
    電動(dòng)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:13A;
    額定轉(zhuǎn)速:1400r/min;
    機(jī)械傳動(dòng)比:1:1.5;
    加工材料:45#鋼;
    實(shí)際測(cè)試性能指標(biāo):
    主軸轉(zhuǎn)速:200r/min（變頻器運(yùn)行頻率9～10Hz）;
    主軸轉(zhuǎn)速:450r/min（變頻器運(yùn)行頻率22Hz左右）的進(jìn)刀性能及速度。 
    
4 G9系列變頻器

    G9系列變頻器采用先進(jìn)磁通控制技術(shù)，電機(jī)在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大，速度精度高，價(jià)格合理，功能齊全，具有瞬停電處理及速度跟蹤再啟動(dòng)功能，確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行機(jī)制，以保證電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài)，因此，采用G9高性能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。如圖1所示。

圖1 數(shù)控系統(tǒng)示意圖

 （1） G9變頻器的特點(diǎn)介紹
    ?體積小，屬于迷你型產(chǎn)品，占用控制柜空間較小;
    ?控制方式為正弦波SPWM，控制性能較以前的VF控制方式有很大性能上的改善，特別是在低速轉(zhuǎn)矩上滿足機(jī)床主軸的需求，5Hz時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到100%以上;
    ?載波頻率范圍0～16kHz，減小電機(jī)的電磁噪音;
    ?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);
    ?過(guò)負(fù)載能力強(qiáng)，150%以上額定輸出電流超過(guò)一分鐘;
    ?提供多功能的輸出端子信號(hào)，例如異常信號(hào)，運(yùn)轉(zhuǎn)中信號(hào)，速度到達(dá)信號(hào)，故障指示，滿足系統(tǒng)對(duì)于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控;
    ?自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，滿足機(jī)床主軸在低速情況下的加工需求。

    （2） 調(diào)試環(huán)境以及接線、調(diào)試方法
    客戶選配電機(jī)為3.0kW/50Hz/380V，選用變頻器型號(hào)AMB-G9-3R7-T3B，制動(dòng)電阻400W/150Ω，見圖2。

圖2 變頻器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

    變頻器VS/GND端子提供與數(shù)控系統(tǒng)速度模擬量，VS接數(shù)控系統(tǒng)模擬量接口正信號(hào)，GND接負(fù)信號(hào)，信號(hào)為0～10V模擬電壓信號(hào)，控制主軸轉(zhuǎn)速。S1/S2/COM為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號(hào)端子，通常由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號(hào)或者反轉(zhuǎn)信號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)中間繼電器，中間繼電器的常開接點(diǎn)接入變頻器S1/S2/COM，從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。參數(shù)設(shè)置如下:
    l F005和F006為加速時(shí)間和減速時(shí)間，根據(jù)客戶的要求，F(xiàn)001=5S，F(xiàn)002=1S;
    l F030和F031按照電機(jī)銘牌設(shè)置，F(xiàn)010=9A，F(xiàn)031=1; 
    l F012上限操作頻率選擇，對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)10V輸入時(shí)變頻器的輸出頻率，由于是在0～2000rpm范圍內(nèi)調(diào)速，將機(jī)械減速比這算進(jìn)去以后，此參數(shù)需要設(shè)置66.7Hz;
    l F002參數(shù)為運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)和頻率來(lái)源設(shè)定，設(shè)置為外部端子信號(hào)控制（3）。

    （3） 調(diào)試結(jié)果
    主軸電機(jī)采用G9高性能變頻器驅(qū)動(dòng)，滿足加工要求，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。由于采用的領(lǐng)先的磁通算法，即使在低轉(zhuǎn)速（低頻）運(yùn)行下也能平穩(wěn)輸出100%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(dòng)軸承主軸結(jié)構(gòu)，并且此主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、可以實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)級(jí)調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號(hào)來(lái)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(shí)可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號(hào)給變頻器，實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，同時(shí)啟停信號(hào)也由數(shù)控系統(tǒng)控制，提高自動(dòng)化程度！
    
5 結(jié)束語(yǔ)

    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(gòu)置費(fèi)用很高;安邦信G9系列變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價(jià)比，在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用上迅速崛起，為機(jī)床行業(yè)的客戶降低約一倍的成本費(fèi)用，而且可靠性高,為客戶創(chuàng)造更多的效益。