服务热线: 400-831-0755

VD300A变频器在数控车床上的应用V1.0

日期: 2015-02-28
浏览次数: 55

 

一、概述:

数字控制机床,简称数控机床(NC  Numerical Control,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。主驱动电机通过皮带传动带动主轴旋转,或通过皮带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广,又可无级调速,使得主轴箱的结构大为简化。

系统构成:

 

 

二、数控机床对应用技术的要求

1)   电机要求

通常要求用变频电机,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。主要的参数和性能指标: 
    5.5kW数控车床,电动机参数:

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:11.5
加工材料:45#

实际测试性能指标:(进刀性能及速度)

1、主轴转速:200r/min(变频器运行频率910Hz

2、主轴转速:450r/min(变频器运行频率22Hz左右) 

2)   变频器的技术要求

a)   要求低频力矩大

选用矢量变频器,低频时(1~10Hz)能出来150%额定转矩。

b)   转矩动态响应速度快,稳速精度高

选用矢量变频器,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。

c)   减速停车速度快

通常数控机床的加减速时间都是比较短的,加速时间靠变频器的性能保证,减速时间则依靠外加制动电阻或制动单元。

d)   进行电机参数自学习

选用矢量变频器后,要达到很好的控制性能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,可以进行变频器静态自学习。

e)   频率指令和运行指令

数控机床上使用的变频器其频率指令和运行指令都来源于CNC控制器,一般给定的的通道有两种,一种是模拟量给定,另一种是多段速给定,或者两者同时给定,以多段速优先。模拟量给定以电压型模拟量为主,也有电流型的。变频器对这两种类型的模拟量都可以采集。

3)   漏电及抗干扰问题

a)   漏电:用户在使用数控机床时,因没有给该设备进行标准接地,导致用户在接触机床外壳时有时偶尔被感应电“电击”的情况,用户觉得不放心。使用沃森VD300A系列变频器,在不接地的情况下,变频器内部已加装滤波电路,大大降低了漏电的程度(电压低到30VAC),但是建议用户在使用带电设备时,将设备可靠接地,以防因其它原因导致设备外壳带电造成人身安全隐患。

b)   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在变频器的输出线上加磁环以减少高频辐射。一般进口的CNC的抗干扰能力较强,另外一方面则将接地做好。

下面以VD300A系列高性能矢量变频器在无锡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。

三、变频器简易接线图:

                

 

四、VD300A系列变频器的特点

VD300A系列高性能矢量变频器采用先进磁通控制技术,电机在低速时转矩大,速度精度高,价格合理,功能齐全,具有瞬停电处理及速度跟踪再启动功能,确保系统实现连续运行机制,以保证电机运转在最高效率状态,因此,采用VD300A系列高性能矢量变频器代替主轴交流伺服系统,是机床行业最佳的选择。VD300A系列变频器具有以下特点

1)   采用真正的无速度传感器矢量控制,在控制性能上比传统的V/F控制方式有很大的改善。

2)   起动转矩大,0.5Hz/150%SVC),0Hz/180%VC),快速启停;

3)   载波频率范围016KHz;可根据温度和负载的特性自适应调整;

4)   提供标准的010V模拟量接口,能够与大多数数控系统接口兼容,通用性强;

5)   过负载能力强,150%额定输出电流一分钟;

6)   提供多功能的输出端子信号,例如故障输出信号,运行中信号,速度到达等输出信号,能够很好的满足系统对于主轴速度状态的监控;

7)   最大程序的降低设备外壳带电对人体的电击;

五、现场图片          

 

 

六、调试结果

事实证明采用VD300A系列高性能矢量变频器完全能够满足机床主轴控制的要求。VD300A采用领先的无PG矢量控制模式,即使在低转速(低频)运行下也能平稳输出150%的转矩,以满足不同零件的加工需要,完全可以取代传统的滚动轴承主轴结构,并且此主轴结构简单、紧凑、可以实现真正的无级调速。此主轴的转速由外部模拟量信号来控制输出频率,在不同的加工工艺(如;粗加工、精加工等)需要不同的转速,此时可由数控系统输出不同的模拟量电压信号给变频器,实现不同的转速,同时启停信号也由数控系统控制,提高了自动化程度、延长了刀具的使用寿命。

 

地址:中国·深圳·南山区·西丽新光路117号25栋
电话:+86 0755-2663 8560
传真:+86 0755-2663 9560
邮编:330520
Copyright ©2005 - 2013 沃森电气
犀牛云提供云计算服务