伟创AC80变频器在数控机床上的应用

2016-12-15

一、前言

数控机床是三十年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在现代机床生产中，一般采用多电机拖动，主轴和各进给系统分别由各自的电机来拖动。由于机床加工范围较广，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求机床执行部件具有不同的运动速度，因此机床的主运动应能进行调速，主轴调速系统一般采用交流主轴系统，随着变频调速技术的发展，数控机床的主轴的交流拖动，同样能够很好满足需要。

二、数控机床对变频器的要求

数控机床通常要求采用变频电机，或者普通电机加风扇以满足电机在低频的散热要求，并且要求电机调速范围广，对变频器的要求主要有如下几点：

1）要求低频力矩大

选用AC80矢量变频器，低频时能出来180%额定转矩。

2）转矩动态响应速度快，稳速精度高

选用AC80矢量变频器，能实现很好的动态响应效果，依据负载的变化，通过输出转矩的变化很快做出响应，从而实现转轴速度的稳定。

3）主轴转速高

随着机床行业的发展与竞争，要求主轴的旋转速度越来越高，选用AC80矢量变频器，能使主轴轻松达到5000R/min，变频器频率为170Hz。

4）加减速时间短

通常数控机床的加减速时间都是比较短的，伟创AC80变频器依靠其强劲的性能使加速时间得到可靠保证，减速时间则依靠外加制动电阻或制动单元。

5）电机参数自学习

为了达到很好的控制性能变频器通常都需要对电机进行参数自学习，其目的是获取准确的电机内部参数，以用于矢量控制计算。参数自学习所需要的电机铭牌参数有：电机额定功率、电机额定频率、电机额定转速、电机额定电压、电机额定电流。有的变频电机的铭牌上可能没标额定转速值，可以根据经验值估计一下额定转速。在进行参数自学习时，务必要在空载（电机轴上不接负载）的时候进行。只有在空载的时候才能保证自学习出来的电机参数的准确性。

如果现场条件没办法进行空载运行，请使用变频器出厂的电机参数试运行。

6)抗干扰能力强

伟创AC80变频器在出厂的时候作了很好的抗干扰试验，具有很强的抗干扰能力，但变频器同时也是一个干扰源，在使用中很难避免不对其它设备进行干扰，在数控机床上最容易被干扰的设备是CNC控制器。一旦CNC控制器受干扰后，系统将不能正常工作。特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰，干扰严重的会造成频率指令不稳定，变频器误动作等。解决此类问题的办法是可在变频器的输出线或者信号线上加磁环，同时选用优质的CNC的抗干扰能力较强。

三、数控机床的变频控制

下面以AC80系列高性能矢量变频器在杭州某数控机床厂的应用为例，讲述数控机床的变频调速控制技术。

系统参数

变频器AC80-T3-5R5G，制动电阻75Ω/500W，凯恩帝数控系统。主要的电机参数和性能指标：额定功率：5.5kW，额定频率：50Hz, 额定电压：380V，额定电流：11A，额定转速：1440r/min 机械传动比：1：2，加工材料：45#钢，实际测试性能指标：（进刀性能及速度）

1、主轴转速：100r/min，变频器运行频率5Hz左右
2、主轴转速：2000r/min，变频器运行频率150Hz左右

AC80 变频器参数设定：

功能代码	设定值	功能代码	设定值	功能代码	设定值
F0.00	0	F0.17	10	F5.07	通过参数自学习获取
F0.03	2	F5.02	5.5	F5.08
F0.09	170.0Hz	F5.03	50.00	F5.09
F0.11	170.0Hz	F5.04	1440	F5.10
F0.14	3.0	F5.05	380	F5.11
F0.15	3.0	F5.06	11.0	FA.04	125%

调试结果

实际效果显示采用AC80系列机床专用高性能矢量变频器完全能够满足机床主轴控制的要求，在100R/MIN时单边进刀量为7个丝(倍率150%)，变频器能在段时间内轻松到达150Hz，且参数设置简单调试简便。AC80采用的领先的磁通算法，即使在低转速（低频）运行下也能平稳输出180%的转矩，以满足不同零件的加工需要。AC80变频器以其强大的性能和稳定性取得了客户的信任，获得了广泛的使用和好评。