您现在的位置是:首页 > 变频技术 > 变频技术
台达M系列变频器在经济型数控机床上的应用
来源:艾特贸易2017-06-04
简介数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比,是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。从国内外市场对数控机床的需求来看,
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比,是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。从国内外市场对数控机床的需求来看,将来数控机床市场将具有以下特征:一是经济型数控机床是主流产品;二是采用新技术,降低成本,提高产品稳定性是企业生存的关键。 (1)应用变频器调速 由于变频器高性价比的特点,变频器在车床上使用非常普遍,应用变频器调速是数控机床的一个发展趋势,它具有以下特点: a.变频调速的调节范围很广,一般通用型变频器都可以实现0~400Hz范围内无级调速; b.变频器+普通电机(或变频电机)传动具有较硬的机械特性,一般在低频下都可以提供150%负载转矩的能力; c.变频器可以提供150%的过载保护(60s),能够满足设备的要求; d.使用变频调速后,可以简化齿轮变速箱等原有复杂的机械拖动机构,自动化程度高,操作简单,维修方便; e.变频器具有电压(DC0-5V,DC0-10V)、电流模拟输入接口,可以与数控系统的控制信号很好的匹配。 (2)台达M系列变频器在数控机床中的应用举例 a.台达M系列变频器简介 M系列变频器能满足数控机床对主传动系统无级变速的需求,其主要特点是:控制方式为正弦波SPWM,控制性能较U/f控制方式有很大改善,特别是在低速转矩上满足机床主轴的需求;载波频率范围0~15kHz,噪声小;提供标准的0~10V模拟量接口,能够与大多数数控系统接口兼容,通用性强;过载能力强,可以承受150%以上额定输出电流超过1分钟;提供多功能的输出端子信号,满足系统对于主轴速度状态的监控;自动转矩补偿,满足机床主轴在低速情况下的加工需求;提供三组异常纪录,供维修人员从侧面了解机床主轴实际的运行状况;电机参数自动整定功能,在线识别电机参数,保证系统的稳定性和精确性。 b.车床主轴控制系统原理 控制系统接线图如图5-4所示。选配电机为3.0kW/50Hz/380V,选用变频器型号为VFD037M43,制动电阻400W/150Ω。 变频器AVI/GND端子给数控系统提供速度模拟量,AVI接数控系统模拟量接口正信号,GND接负信号,信号为0~10V模拟电压信号,控制主轴转速。M0/M1/GND为变频器的正转/反转信号端子,通常由数控系统发出正转信号FWD或者反转信号REV来驱动中间继电器,中间继电器的常开接点接入变频器M0/GND或者M1/GND.从而控制车床主轴的正反转。 c.控制系统参数调试 根据数控系统和机床设计的要求,参数的合适设置能够提高原有产品性能,参数的设置如表5-1所示。 图5-4 控制系统接线图 表5-1 参数的设置
其中:P00参数,选择主频率输入;P01参数,运转信号,设置为外部端子信号控制;P03,最高操作频率选择;P04和P05按照电机铭牌设置,P04=50Hz,P05=380V;根据客户的要求,P10=5s,P11=5s;P105为控制方式的选择,选择矢量控制,P105=1。由于矢量控制需要提供电机参数(阻抗),变频器提供了电机参数自整定功能P103,选择P103=2,通过面板运行键,变频器会自动运行。自动运行过程中,除了计算出电机参数以外,还能够检测出空载电流,这几个参数可使矢量控制表现出较高的性能,这个过程会持续十几秒钟。 d.测试与运行 系统实际测试结果如表5-2和表5-3所示。 表5-2 空载电流测试结果
表5-3 负载电流测试结果
从表5-2和表5-3可以看出在恒转矩输出的频率段(0~50Hz),矢量控制的空载电流几乎只有U/f控制的一半,负载时电流也比U/f小一些;而且负载切削时,U/f控制在初期有很明显的速度下降,而且空载速度和负载速度有比较大的差值。而相对于矢量控制,主轴转速初期虽然也会有下降,但是下降值较小,并且速度会很快回升,最终空载速度和负载速度相差不是很明显。经过上面的调试,与U/f控制比较,性能有了很大的改善,无论从空载电流,低速力矩,还是速度的变化,效果都是非常明显的,完全能够满足数控机床的需求。投入运行后,使用效果令人满意,说明台达M系列变频器在车床主轴控制系统中的应用是成功的。