一.引言
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，制造業(yè)對數(shù)控機床的高精度、智能化的需求日益凸顯。主軸電機作為數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，對數(shù)控機床性能的提升起著至關(guān)重要的作用。由于現(xiàn)代數(shù)控機床加工生產(chǎn)過程復(fù)雜，不同的工藝和切削速度，使傳統(tǒng)驅(qū)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(diào)速控制后，既可實現(xiàn)調(diào)速范圍廣，又可無極調(diào)速，極大簡化了主軸箱的結(jié)構(gòu)，滿足了數(shù)控機床高精度、高效率的使用需求。
二.HID600A矢量變頻器在數(shù)控機床上的成功應(yīng)用
2.1 項目簡介
應(yīng)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(shù)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(zhuǎn)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(shù)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(zhuǎn)矩;由于數(shù)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(zhuǎn)矩，完全滿足數(shù)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(shù)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(zhuǎn)矩以完成加工。超基頻運行使用單一的矢量控制參數(shù)，容易造成變頻器在高頻運行振蕩，針對這一運行情況，HID600A數(shù)控專用軟件能自主根據(jù)運行轉(zhuǎn)速自動調(diào)整矢量控制參數(shù)，既能保證低頻的切削力，又能穩(wěn)定高頻轉(zhuǎn)速。
4)抗干擾能力強，輸出諧波小。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(jù)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(diào)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(zhuǎn)速控制信號，變頻器迅速響應(yīng)輸出相應(yīng)的電壓和頻率驅(qū)動主軸電機運轉(zhuǎn)，主軸電機通過皮帶傳動帶動機床主軸運轉(zhuǎn)。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(shù)表：
表1：參數(shù)表
2.4 調(diào)試結(jié)果：
HID600A采用優(yōu)異的轉(zhuǎn)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(diào)整矢量控制參數(shù)，在0.2S的加速時間內(nèi)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(zhuǎn)切換電流波形。
此數(shù)控機床根據(jù)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(zhuǎn)矩來加工零件。主軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，同時啟停信號也由數(shù)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(zhuǎn)切換電流波形
圖3：現(xiàn)場調(diào)試圖片(1)
圖4：現(xiàn)場調(diào)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(fù)雜及高難度要求。HID600A在此數(shù)控機床運行至今，效果良好，極大促進了公司的生產(chǎn)效益。
三. 總結(jié)
HID600A系列矢量變頻器配合現(xiàn)場以其突出的性能(低頻轉(zhuǎn)矩大、啟動快速、運行穩(wěn)定、超頻運行可靠、調(diào)速范圍大、操作維護簡便等)和優(yōu)越的性價比，在數(shù)控機床應(yīng)用得以認可，備受客戶一致青睞。
（轉(zhuǎn)載）
