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國(guó)產(chǎn)變頻器在數(shù)控車(chē)床上的應(yīng)用

2015年09月18日 14:10點(diǎn)擊:5848作者: 廣州七喜智能設(shè)備有限公司來(lái)源:>>進(jìn)入該公司展臺(tái)

  【中國(guó)機(jī)床商務(wù)網(wǎng) 應(yīng)用案例】數(shù)控車(chē)床在加工一些工件時(shí),特別是低速粗加工的重切削情況下,要求能在低速運(yùn)行下輸出較大的力矩,對(duì)變頻器的要求就是低頻力矩大。下面介紹一下變頻器在數(shù)控車(chē)床上的應(yīng)用。
  
  一、概述:
  
  數(shù)控車(chē)床又稱CNC車(chē)床,是一種高精度、率的自動(dòng)化機(jī)床。配備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔,具有廣泛的加工工藝性能;可按照事先編制好的加工程序,自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工,能加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復(fù)雜工件,是目前國(guó)內(nèi)使用量zui大,覆蓋面zui廣的一種機(jī)床。
  

 

  現(xiàn)代機(jī)床多采用多電機(jī)拖動(dòng),主軸和各進(jìn)給系統(tǒng)分別由各自電機(jī)拖動(dòng)。由于機(jī)床可加工不同產(chǎn)品,材質(zhì)、刀具、工序、工位各個(gè)不同,要求機(jī)床的執(zhí)行部件有不同的運(yùn)動(dòng)速度和作用力,因此,機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)應(yīng)能進(jìn)行調(diào)速。
  
  傳統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床主軸調(diào)速,一般采用電機(jī)帶動(dòng)減速箱來(lái)傳動(dòng)和調(diào)速,即所謂機(jī)械調(diào)速,這種傳動(dòng)方式有以下三種特點(diǎn):
  
  1、負(fù)載具有恒功率特性,由于齒輪箱的轉(zhuǎn)矩跟速度成反比變化,所以,在齒輪箱變速時(shí),如果不計(jì)齒輪箱的摩擦等因素造成的功率損耗,減速箱處于恒功率狀態(tài)。
  
  2、主軸速度變化一般是有級(jí)調(diào)速。齒輪箱的齒輪齒數(shù)固定,通過(guò)機(jī)械變換,只能產(chǎn)生有限幾種速度,這些速度是跳躍、非連續(xù)的。
  
  3、低速時(shí)過(guò)載能力強(qiáng)。傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)的速度高于低速,由于齒輪箱的轉(zhuǎn)矩跟速度成反比,造成低速時(shí)轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)大于工作轉(zhuǎn)矩,給傳動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)很強(qiáng)的低速過(guò)載能力。
  

圖例一


圖例二

  一般的機(jī)械傳動(dòng)基本結(jié)構(gòu)如上圖,這種傳動(dòng)的局限性很明顯:
  
  機(jī)械傳動(dòng)一般情況下不夠平穩(wěn),制造精度不高時(shí),振動(dòng)和噪聲較大;實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的機(jī)構(gòu)較復(fù)雜,成本高。從上圖也可看到,傳動(dòng)鏈較長(zhǎng),機(jī)構(gòu)復(fù)雜、維修不方便。
  
  隨著電氣傳動(dòng)技術(shù),如變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨完善,高速數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)得到極大的簡(jiǎn)化,基本上取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”。變頻器通過(guò)調(diào)整頻率和電壓,簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸無(wú)級(jí)調(diào)速,還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作,很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
  
  二、數(shù)控車(chē)床對(duì)變頻器的要求:
  
  數(shù)控車(chē)床在加工一些工件時(shí),特別是低速粗加工的重切削情況下,要求能在低速運(yùn)行下輸出較大的力矩,對(duì)變頻器的要求就是低頻力矩大。
  
  機(jī)床加工工件,大多數(shù)要求選擇的加工速度,在此速度下加工時(shí),才能發(fā)揮機(jī)床和刀具的zui大效益。一方面,隨著工件的大小、材料性質(zhì)、要求的尺寸精度、表面粗糙度以及所用刀具的不同,的切削速度亦不相同,另一方面,機(jī)床的快速進(jìn)刀、快速退刀和對(duì)刀調(diào)整等輔助工作的調(diào)整也需要不同的運(yùn)動(dòng)速度,因此就必須保證機(jī)床能在不同的速度下工作,以適應(yīng)不同的加工工藝,這就要求變頻器有較寬的調(diào)速范圍。一般較低的要求為:1:100,高的要求為1:1000或以上。速度精度的要求一般要求靜差度小于5%,更高的要求為1%以下,如果速降過(guò)大,則加工的質(zhì)量就會(huì)受到影響,如光潔度就不好。
  
  保證機(jī)床運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的前提下,實(shí)現(xiàn)以過(guò)渡過(guò)程時(shí)間zui短為目標(biāo)的*加減速控制規(guī)律能使機(jī)床更好地滿足高精度加工要求,特別是在高速加工中,加減速功能顯得尤為重要。數(shù)控系統(tǒng)加減速控制功能是指數(shù)控系統(tǒng)有程序預(yù)讀功能——能“預(yù)測(cè)”加工方向的未來(lái)變化并調(diào)整運(yùn)動(dòng)速度使之符合編程表面要求;在被加工表面形狀(曲率)發(fā)生變化時(shí)及時(shí)采取改變進(jìn)給速度等措施以避免過(guò)切;當(dāng)?shù)毒咔腥牍ぜr(shí),數(shù)控系統(tǒng)可以根據(jù)需要自動(dòng)降低進(jìn)給速率,因此,數(shù)控系統(tǒng)加減速控制功能可使工程師在編程進(jìn)給速率時(shí)只需用zui高加工速度,數(shù)控系統(tǒng)能自動(dòng)根據(jù)工件輪廓調(diào)整實(shí)際速度,可大大節(jié)省加工時(shí)間。在cnc裝置中,為了保證機(jī)床在起動(dòng)或停止時(shí)不產(chǎn)生沖擊、失步、超程或振蕩,必須對(duì)進(jìn)給電機(jī)的頻率或電壓進(jìn)行加減速控制,即在機(jī)床加速起動(dòng)時(shí)保證加在電機(jī)上的頻率或電壓逐漸增加,而當(dāng)機(jī)床減速停止時(shí)保證加在電機(jī)上的頻率或電壓逐漸減小。這些應(yīng)用要求變頻器的加減速快,以應(yīng)對(duì)速度的迅速變化。
  
  綜上撰述,數(shù)控機(jī)床對(duì)變頻器要求:
  
  1、調(diào)速范圍寬,低頻力矩大;
  
  2、速度控制精度高;
  
  3、加減速快,剎車(chē)效果好;
  
  4、適應(yīng)金屬加工金屬粉塵多、油霧大的環(huán)境。
  
  三.某品牌變頻器機(jī)床系列在數(shù)控車(chē)床上的應(yīng)用
  
  某品牌變頻器用于驅(qū)動(dòng)機(jī)床主軸,主軸轉(zhuǎn)速一般工作在0~6000RPM,根據(jù)工藝要求實(shí)時(shí)改變轉(zhuǎn)速。
  

 

  HD700變頻器接線圖
  


 

參數(shù)代碼

參數(shù)名稱

參數(shù)值

備注

P00.01

電機(jī)額定電流

 

電機(jī)參數(shù),請(qǐng)按電機(jī)銘牌設(shè)置

P00.02

電機(jī)額定頻率

 

P00.03

電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

 

P00.06

zui大運(yùn)行頻率

150

請(qǐng)按實(shí)際需要設(shè)定

P00.07

加速時(shí)間

請(qǐng)按實(shí)際需要設(shè)定,默認(rèn)為2

P00.08

減速時(shí)間

2

請(qǐng)按實(shí)際需要設(shè)定,默認(rèn)為2

P00.11

用戶操作方式

1

端子控制

P00.12

設(shè)定頻率源選擇

3

模擬信號(hào)AI1給定頻率

P00.13

停機(jī)方式選擇

2

減速停機(jī)+直流制動(dòng)

P00.14

停機(jī)直流制動(dòng)起始頻率

1.5

根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整

P00.15

停機(jī)直流制動(dòng)電流

70

根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整

P00.16

停機(jī)直流制動(dòng)時(shí)間

0.10

根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整

P00.17

能耗制動(dòng)直流電壓點(diǎn)

730

根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整

   
 
  四、某品牌變頻器應(yīng)用特點(diǎn)
  
  1、機(jī)床型變頻器,機(jī)床常用參數(shù)默認(rèn),只需要改變zui大轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的zui大運(yùn)行頻率便可以使用,調(diào)試簡(jiǎn)單;
  
  2、模擬量處理方法,速度穩(wěn)定,誤差??;
  
  3、變頻器采用矢量控制方式,在低頻啟動(dòng)時(shí),有較大轉(zhuǎn)矩,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在0.5Hz時(shí),為100%,在1Hz時(shí),為150%額定轉(zhuǎn)矩,保證全程切削能力強(qiáng)。調(diào)速范圍為0~2000Hz,按不同機(jī)型,從1:100(開(kāi)環(huán)矢量)到1:1000(閉環(huán)矢量)。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)速精度為1%n0。
  
  4、雙CPU控制,動(dòng)態(tài)性能好;加減速快,提高生產(chǎn)效率;
  
  5、*的防護(hù)設(shè)計(jì),電路板噴上三防漆,保護(hù)電路板不受普通油氣的影響,更好適應(yīng)金屬加工環(huán)境。

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