本文針對(duì)杭州三科SKI610系列數(shù)控機(jī)床變頻器在數(shù)控車床主軸上的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單的介紹。現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域中,變頻器的應(yīng)用較為廣泛。變頻器在數(shù)控機(jī)床的主軸變速控制中占有極大的比例,變頻器的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制，寬調(diào)速范圍，低速大扭矩等特性提高了數(shù)控機(jī)床的整體性能。
一、引言
數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平及其在金屬切削機(jī)床生產(chǎn)總量中所占的比例，是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工業(yè)制造水平的重要標(biāo)志之一。作為數(shù)控機(jī)床的主要品種之一的數(shù)控車床，在整個(gè)數(shù)控機(jī)床類型中占有非常重要的地位。在過(guò)去的幾十年中，它受到了世界各國(guó)的廣泛重視，并得到了迅速發(fā)展。軸頭是車床的重要部件，它對(duì)提高加工效率，擴(kuò)大加工材料范圍，提高加工質(zhì)量具有重要作用。
并且因?yàn)榇蠖鄶?shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速，需要調(diào)速時(shí)，只能停車，然后手動(dòng)調(diào)速。但功能齊全的數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)多采用無(wú)級(jí)變速。當(dāng)前，無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)主要有頻率變換主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流電機(jī)或交流主軸電機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)或帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也可通過(guò)主軸箱內(nèi)的帶傳動(dòng)裝置和減速齒輪驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而獲得較大的扭矩。因主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，大大簡(jiǎn)化了主軸箱結(jié)構(gòu)。
二、SKI610變頻器特點(diǎn)
SKI610是三科推出的數(shù)控車床專用變頻器，產(chǎn)品采用先進(jìn)的無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)和轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，不僅具備高端變頻器同樣優(yōu)異的控制性能，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)應(yīng)用特點(diǎn)，具備低頻大扭矩，過(guò)載能力強(qiáng)，良好的抗干擾能力，進(jìn)一步強(qiáng)化了環(huán)境和產(chǎn)品的可靠性，能夠更好滿足數(shù)控車床系統(tǒng)中的要求。
技術(shù)特點(diǎn)
⊙三種控制方式：無(wú)PG矢量控制(SVC)、V/F控制、轉(zhuǎn)矩控制;
⊙過(guò)載能力：110%額定電流長(zhǎng)期運(yùn)行，150%額定電流1分鐘，180%額定電流5秒鐘。
⊙輸出赫茲：0-3oooHZ
⊙抗干擾能力強(qiáng);
⊙減速停車速度快;
⊙轉(zhuǎn)矩速度響應(yīng)快，穩(wěn)速精度高
⊙自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，滿足各種加工要求
⊙啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：無(wú)PG矢量控制：0.5Hz/150%(SVC);
⊙0.75KW～15kW各規(guī)格內(nèi)置制動(dòng)單元，如需快速停車，可直接連接制動(dòng)電阻;
⊙16段簡(jiǎn)易PLC、多段速控制及PID控制;
⊙支持多種頻率設(shè)定方式：數(shù)字設(shè)定、模擬量設(shè)定、PID設(shè)定、通訊設(shè)定等;
⊙支持啟動(dòng)、停機(jī)直流制動(dòng);
⊙輸入、輸出端子均自由編程，用戶可根據(jù)需要組合出多種工作模式;
⊙具備跳躍頻率控制功能，避免機(jī)械共振，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠;
⊙具備瞬時(shí)掉電不停機(jī)功能;
⊙具備休眠喚醒延時(shí)設(shè)置功能;
⊙具備過(guò)轉(zhuǎn)矩檢測(cè)功能;
⊙低噪音、自動(dòng)穩(wěn)壓、低頻大扭矩
⊙多種上限頻率設(shè)定源選擇;
⊙可以通過(guò)具備雙向移位功能的移位鍵 查看實(shí)時(shí)參數(shù);
⊙具備轉(zhuǎn)速追蹤再啟動(dòng)功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)的無(wú)沖擊平滑啟動(dòng);
⊙QulCK/JOG功能：用戶可自由定義多功能快捷鍵,通過(guò)設(shè)定此參數(shù)可以快速瀏覽修改后與出廠缺省值不同的相關(guān)功能代碼;
⊙具備自動(dòng)電壓調(diào)整功能：當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，自動(dòng)保持輸出電壓恒定;
⊙具備振蕩抑制功能：有效解決大功率電機(jī)低頻振蕩問(wèn)題;
⊙提供多種故障保護(hù)功能：過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)溫、缺相、過(guò)載等保護(hù)功能
三、系統(tǒng)接線及調(diào)試方法
1）CK6140數(shù)控車床主要性能指標(biāo)
主軸電機(jī)參數(shù)：
額定功率 5.5kW
額定頻率 50Hz
額定電壓 380V
額定電流 11.6A
額定轉(zhuǎn)速 1460r/min
機(jī)械傳動(dòng)比：1：1.5；
加工材料：45#鋼；
實(shí)際測(cè)試性能指標(biāo)：
主軸轉(zhuǎn)速：200r/min(變頻器運(yùn)行頻率9～10Hz)
主軸轉(zhuǎn)速：450r/min(變頻器運(yùn)行頻率22Hz左右)，測(cè)試進(jìn)刀性能及速度滿足要求。
2）調(diào)試環(huán)境以及接線、調(diào)試方法
為了滿足該數(shù)控車床重切的需要，選用變頻器型號(hào)為SKI610A5G3。車床主軸應(yīng)用，加減速都要求快速，一定要使用能耗制動(dòng)功能。SKI610A5G3變頻器內(nèi)置制動(dòng)單元，無(wú)需再外配制動(dòng)單元。根據(jù)選型手冊(cè)推薦，選擇780w/75歐姆的制動(dòng)電阻即可。
圖1數(shù)控機(jī)床電氣控制圖
圖2SKI610變頻器與數(shù)控系統(tǒng)的接線圖
變頻器的模擬量輸入端子AI1/GND接收來(lái)自于數(shù)控系統(tǒng)的模擬量信號(hào)（0-10V），AI1接信號(hào)正端，GND接信號(hào)負(fù)端，來(lái)控制主軸轉(zhuǎn)速。DI1/DI2/COM為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號(hào)端子，通常由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號(hào)或者反轉(zhuǎn)信號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)中間繼電器，中間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)接入變頻器DI1/DI2/COM，從而控制主軸的正/反轉(zhuǎn)。DI3負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)發(fā)出的故障信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，變頻器立即停止輸出。DI4為變頻器故障復(fù)位信號(hào)。正確設(shè)置電機(jī)參數(shù)并進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)。
參數(shù)設(shè)置如下：
四、調(diào)試結(jié)果
主軸電機(jī)采用杭州三科SKI610系列數(shù)控機(jī)床變頻器驅(qū)動(dòng)，能夠滿足加工要求，延長(zhǎng)工具的使用壽命。由于采用的領(lǐng)先矢量控制算法，即使在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行下，也能夠順利輸出100%的扭矩，滿足不同部件的加工需求，完全可以替代傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承主軸結(jié)構(gòu)，這種主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)級(jí)調(diào)速。
利用數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的模擬轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制變頻器的輸出頻率，在不同的加工工藝(粗、精等)要求不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，可以輸出不同的轉(zhuǎn)速指令，從而實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，調(diào)整十分方便。通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)啟停信號(hào)進(jìn)行控制，提高了自動(dòng)控制水平。
如果數(shù)控機(jī)床的主軸采用交流伺服系統(tǒng)，進(jìn)口品牌矢量變頻器和變頻專用電機(jī)，采購(gòu)成本很高；杭州三科SKI610系列
數(shù)控機(jī)床變頻器因其性價(jià)比高，在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用中得到了推廣和推廣，為機(jī)床行業(yè)的客戶降低了一倍左右的成本，維護(hù)和操作方便，得到了用戶的認(rèn)可，為客戶帶來(lái)了更多的利益。
