一.引言
隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，制造業(yè)對數控機床的高精度、智能化的需求日益凸顯。主軸電機作為數控機床執(zhí)行機構的驅動部件，對數控機床性能的提升起著至關重要的作用。由于現(xiàn)代數控機床加工生產過程復雜，不同的工藝和切削速度，使傳統(tǒng)驅動的方式而無法滿足現(xiàn)在的加工要求。采用HID600A矢量變頻器對主軸電機進行調速控制后，既可實現(xiàn)調速范圍廣，又可無極調速，極大簡化了主軸箱的結構，滿足了數控機床高精度、高效率的使用需求。
二.HID600A矢量變頻器在數控機床上的成功應用
2.1 項目簡介
應用地點：臺州楚門鎮(zhèn)碩瑞機械廠
變頻器型號：HID600A-T4-3.7G
系統(tǒng)名稱：數控車床，電機額定功率4KW
加工：材料45#不銹鋼，Z軸進刀速度130mm/分鐘,棒徑50mm，主軸速度600rpm，單邊進刀量可以達到6.0mm，輸出電流達到電機兩倍額定。
2.2 現(xiàn)場要求
1)正反轉切換頻繁，CNC控制器0-10V電壓模擬量給定;0.2S加速，0.2S減速的快速加減速時間;通常數控機床的加減速時間都比較短，加速時間依靠變頻器的高性能，合康變頻HID600A加速時間可實現(xiàn)0.2S加速時間;減速時間則依靠外加制動單元做能耗制動，合康HID600A可實現(xiàn)0.2S的減速時間。
2)低頻1Hz 200%額定轉矩;由于數控機床具有較硬的機械特性，在低速重切削時很難獲得強勁的切削力。合康HID600A在低頻時(1~10Hz)能達到200%的額定轉矩，完全滿足數控機床低速運行需求。
3)超頻運行，最高頻率100Hz。因加工需要，數控機床常需要在50Hz-100Hz之間恒功率運行，在恒功率運行的狀態(tài)下還需要較大的轉矩以完成加工。超基頻運行使用單一的矢量控制參數，容易造成變頻器在高頻運行振蕩，針對這一運行情況，HID600A數控專用軟件能自主根據運行轉速自動調整矢量控制參數，既能保證低頻的切削力，又能穩(wěn)定高頻轉速。
4)抗干擾能力強，輸出諧波小。數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。
2.3 實施方案：
根據現(xiàn)場需求分析，合康變頻量身定制解決方案，并采用HID600A高性能矢量變頻器，此變頻器采用高性能矢量算法控制，具有調速范圍寬，低頻帶載能力強，負載在各個段速下保持電流穩(wěn)定無振蕩。其優(yōu)異的防過壓/過流功能，可在極短的加減速時間以及負載波動時，不會發(fā)生過流過壓，最大限度保證無跳閘運行。采用能耗制動，可實現(xiàn)快速啟動快速停車。
圖1：機床變頻控制原理圖
機床變頻控制原理：
CNC控制器發(fā)出0-10V的轉速控制信號，變頻器迅速響應輸出相應的電壓和頻率驅動主軸電機運轉，主軸電機通過皮帶傳動帶動機床主軸運轉。由于加工需要，主軸電機的啟停要求非常迅速，因此必須要接制動電阻。
矢量控制主要參數表：
表1：參數表
2.4 調試結果：
HID600A采用優(yōu)異的轉矩、磁通控制算法，并能以機床的加工特性自動跟隨輸出頻率來調整矢量控制參數，在0.2S的加速時間內即可達到額定頻率，滿足加工性能的需要，下圖2為0.2S的正反轉切換電流波形。
此數控機床根據加工工藝需求，會有超基頻運行(50HZ-100HZ之間運行)，在超基頻運行時，主軸也能提供較大的轉矩來加工零件。主軸轉速由CNC控制器發(fā)出的模擬量信號來控制輸出頻率，實現(xiàn)各種加工工藝下的需求轉速，同時啟停信號也由數控系統(tǒng)控制，提高了自動化程度、延長了刀具的使用壽命。
圖2：0.2S正反轉切換電流波形
圖3：現(xiàn)場調試圖片(1)
圖4：現(xiàn)場調試圖片(2)
可見，采用合康變頻HID600A系列高性能矢量變頻器完全能夠滿足機床主軸控制復雜及高難度要求。HID600A在此數控機床運行至今，效果良好，極大促進了公司的生產效益。
三. 總結
HID600A系列矢量變頻器配合現(xiàn)場以其突出的性能(低頻轉矩大、啟動快速、運行穩(wěn)定、超頻運行可靠、調速范圍大、操作維護簡便等)和優(yōu)越的性價比，在數控機床應用得以認可，備受客戶一致青睞。
（轉載）
