一．引言

數(shù)字控制機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床（NC ， Numerical Control）,是三十年來綜合應(yīng)用集機(jī)械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在現(xiàn)代機(jī)床生產(chǎn)中，一般采用多電機(jī)拖動，主軸和各進(jìn)給系統(tǒng)分別由各自的電機(jī)來拖動。由于機(jī)床加工范圍較廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機(jī)床執(zhí)行部件具有不同的運(yùn)動速度，因此機(jī)床的主運(yùn)動應(yīng)能進(jìn)行無極調(diào)速，主軸調(diào)速系統(tǒng)一般采用交流主軸系統(tǒng)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的主軸的交流拖動，同樣能夠很好滿足需要。主驅(qū)動電機(jī)通過皮帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，或通過皮帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化。

二． 數(shù)控機(jī)床的技術(shù)要求

1、對電機(jī)要求

通常要求用變頻電機(jī)，或者普通電機(jī)加風(fēng)扇以滿足電機(jī)在低頻的散熱要求、并且要求電機(jī)調(diào)速范圍廣。

2、對變頻器的技術(shù)要求

1）要求低頻力矩大

低頻時（1~10Hz）能出來150%額定轉(zhuǎn)矩。

2）轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)速精度高

能實(shí)現(xiàn)很好的動態(tài)響應(yīng)效果，依據(jù)負(fù)載的變化，通過輸出轉(zhuǎn)矩的變化很快做出響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定。

3）減速停車速度快

通常數(shù)控機(jī)床的加減速時間都是比較短的，加速時間靠變頻器的性能保證，減速時間則依靠外加制動電阻或制動單元。

4）可靠性高

變頻器故障率低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠

3、電磁兼容問題

數(shù)控機(jī)床為工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，不但要求變頻器自身抗干擾能力強(qiáng)，而且不能干擾外圍控制設(shè)備。由變頻器工作原理可知，變頻器輸出含有一定的諧波成份，在使用中如果處理不當(dāng)會對其它設(shè)備產(chǎn)生干擾，在數(shù)控機(jī)床上最容易被干擾的設(shè)備是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(yùn)行指令也可能會受到干擾，干擾嚴(yán)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出廠時須經(jīng)過嚴(yán)格的EMC測試，采用EMC測試合格的變頻器產(chǎn)品。

三．系統(tǒng)構(gòu)成

CNC數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成如下圖：

 

配置：

變頻器： ALPHA6000-37R5GB  

制動電阻：80Ω/750W   

7.5KW調(diào)速電機(jī)

四． 接線及變頻器系統(tǒng)設(shè)定

1．變頻器接線原理圖

 

 

2．變頻器參數(shù)設(shè)定：

P0.01 =2  端子AI1為模擬輸入

P0.04=1  外部端子控制

P0.07=150（最高輸出頻率）

P3.03=14（外部故障停機(jī)）

P3.17=2 （速度到達(dá)）

P3.14=19（故障輸出）

P2.06=6 （載波頻率）

P9.00=100 （轉(zhuǎn)差頻率補(bǔ)償增益）

P3.01=1   （X1正轉(zhuǎn)）

P3.02=2   （X2反轉(zhuǎn)）

P3.04=6  （X4復(fù)位）

五．ALPHA6000系列變頻器的特點(diǎn)

ALPHA6000系列變頻器.低率輸出轉(zhuǎn)矩大，速度精度高，價格合理，功能齊全，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，是機(jī)床設(shè)備配套的理想選擇。ALPHA6000系列變頻器具有以下特點(diǎn)
（1）電機(jī)控制專用CPU，空間矢量PWM控制，超靜音穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）低頻力矩特性好，低速額定轉(zhuǎn)矩輸出運(yùn)行穩(wěn)定。.

（3）通過EMC測試，抗干擾能力強(qiáng)。

（4）先進(jìn)的自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能設(shè)計，負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)。

（5）對輸出電流實(shí)時檢控，具有很好的動態(tài)響應(yīng)能力。

（6）功能完善，多達(dá)40種保護(hù)及報警功能。

六．使用效果

經(jīng)過沈陽機(jī)床廠批量試用ALPHA6000系列變頻器，經(jīng)其質(zhì)檢部門全面測試，用戶使用證明配用ALPHA6000變頻器能完全能夠滿足機(jī)床主軸控制的要求，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，能滿足不同零件的加工需要，完全可以取代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結(jié)構(gòu)，并且此主軸結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可以實(shí)現(xiàn)真正的無級調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號來控制輸出頻率，在不同的加工工藝（如；粗加工、精加工等）需要不同的轉(zhuǎn)速，此時可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號給變頻器，實(shí)現(xiàn)不同的轉(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。目前ALPHA6000變頻器已大量在沈陽機(jī)床配用，用戶反映極佳，故障率幾乎為零。

七.  結(jié)束語

  通過ALPHA6000系列變頻在數(shù)控機(jī)床主軸上的成功應(yīng)用，改變了以往依賴進(jìn)口產(chǎn)品的局面，大大地降低了產(chǎn)品成本。ALPHA6000系列變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價比，在數(shù)控機(jī)床上得以迅速推廣使用。