【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。
　　
　　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
　　　　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。