時間:2010-01-27 11:21:30來源:ronggang
引言
數(shù)字控制機床,簡稱數(shù)控機床(NC , Numerical Control),是三十年來綜合應用集機械、電氣、液壓、氣動、微電子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,主軸和各進給系統(tǒng)分別由各自的電機來拖動。由于機床加工范圍較廣,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)控機床的主軸的交流拖動,同樣能夠很好滿足需要。主驅(qū)動電機通過皮帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn),或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)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。
數(shù)控機床對應用技術的要求
1、電機要求
通常要求用變頻電機,或者普通電機加風扇以滿足電機在低頻的散熱要求、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
選用矢量變頻器,低頻時(1~10Hz)能出來150%額定轉(zhuǎn)矩。
2)轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應速度快,穩(wěn)速精度高
選用矢量變頻器,能實現(xiàn)很好的動態(tài)響應效果,依據(jù)負載的變化,通過輸出轉(zhuǎn)矩的變化很快做出響應,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定。
3)減速停車速度快
通常數(shù)控機床的加減速時間都是比較短的,加速時間靠變頻器的性能保證,減速時間則依靠外加制動電阻或制動單元。
4)進行電機參數(shù)自學習
選用矢量變頻器后,要達到很好的控制性能通常都需要對電機進行參數(shù)自學習,其目的是獲取準確的電機內(nèi)部參數(shù),以用于矢量控制計算。參數(shù)自學習所需要的電機銘牌參數(shù)有:電機額定功率、電機額定頻率、電機額定轉(zhuǎn)速、電機額定電壓、電機額定電流。有的變頻電機的銘牌上可能沒標額定轉(zhuǎn)速值,可以根據(jù)經(jīng)驗值估計一下額定轉(zhuǎn)速。在進行參數(shù)自學習時,務必要在空載(電機軸上不接負載)的時候進行。只有在空載的時候才能保證自學習出來的電機參數(shù)的準確性。如果現(xiàn)場條件沒辦法進行空載運行,可以考慮用變頻器出廠的電機參數(shù)試運行。
5)頻率指令和運行指令
數(shù)控機床上使用的變頻器其頻率指令和運行指令都來源于CNC控制器,一般給定的的通道有兩種,一種是模擬量給定,另一種是多段速給定,或者兩者同時給定,以多段速優(yōu)先。模擬量給定以電壓型模擬量為主,也有電流型的。變頻器對這兩種類型的模擬量都可以采集。
3、抗干擾問題
變頻器在出廠的時候作了很好的抗干擾試驗,具有很強的抗干擾能力,但變頻器同時也是一個干擾源,在使用中很難避免不對其它設備進行干擾,在數(shù)控機床上最容易被干擾的設備是CNC控制器。一旦CNC控制器受干擾后,系統(tǒng)將不能正常工作。特別是變頻器的頻率指令和運行指令也可能會受到干擾,干擾嚴重的會造成頻率指令不穩(wěn)定,變頻器誤動作等。解決此類問題的辦法是在變頻器的輸出線上加磁環(huán)以減少高頻輻射。一般進口的CNC的抗干擾能力較強。
下面以CHV100系列高性能矢量變頻器在沈陽某數(shù)控機床廠的應用為例,講述數(shù)控機床的變頻調(diào)速控制技術。
系統(tǒng)構成
變頻器 CHV100-5R5-4SL 制動電阻100Ω/520W 5.5KW調(diào)速電機 CNC數(shù)控系統(tǒng)
變頻器及數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)
主要的參數(shù)和性能指標:
5.5kW數(shù)控車床,電動機參數(shù):
額定功率:5.5kW, 額定頻率:50Hz,
額定電壓:380V, 額定電流:11A,
額定轉(zhuǎn)速:1440r/min 機械傳動比:1:1.5
加工材料:45#鋼
實際測試性能指標:(進刀性能及速度)
1、主軸轉(zhuǎn)速:200r/min(變頻器運行頻率9~10Hz)
2、主軸轉(zhuǎn)速:450r/min(變頻器運行頻率22Hz左右)
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