变频器在经济型数控机床上的应用

摘要：本文介绍了惠丰变频器在改造经济型数控机床中的应用情况、改造方案和应用效果等。
关键词：机床 数控系统 变频器
1 引言
近年来，随着经济的快速发展，机床工业也有了飞跃的发展：体现在新技术的广泛应用和企业效益的明显改善。目前机床行业的消费主流是数控机床。从国内外市场对数控机床的需求来看，以后数控机床市场具有以下特征：一是经济型数控机床是以后的主流产品；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。下面我们以机床拖动方面采用变频调速来说说变频器在该行业的应用情况。
2 原机床的主轴传动特点
一般情况下机床的拖动系统是由电机带动齿轮箱来传动和调速的。它具有以下特点。
2.1 原系统概况
这种负载为恒功率性质。齿轮箱变速时，转矩的变化与转速的变化成反比。若不计齿轮箱的损耗，则在全功率范围内，都具有恒功率的特点。
(1) 转速档次
调速箱有8档转速：75、120、200、300、800、1200、1500，2000r/min。
(2) 电动机的主要额定参数
额定容量：3.7kW
　　额定转速：1440r/min
　　负载特性：恒功率
(3) 控制方式
由手柄组合的8个位置来控制四个离合器的分与合，得到齿轮的8种组合，从而得到8档转速。
2.2 原系统特点
低速时的过载能力强。低速时，拖动系统经齿轮箱降速后的额定转矩将远大于负载的最大工作转矩，有很强的过载能力。
3 应用变频器调速时的基本考虑
(1) 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；
　　(2) 考虑到机床要求具有较硬的机械特性。符合变频器+普通电机(或变频电机)传动具有机械特性硬的特点。一般在低频下都可以提供150%负载转矩的能力；
　　(3) 考虑到机床需要在低速时具有强大过载能力。变频器可以提供150%的过载保护(60s)，能够满足设备的要求；
　　(4) 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；
　　(5) 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。
4 惠丰变频器在该行业的具体应用情况
浙江坎门机床厂主要生产各类经济型简易数控机床，由于调速用的电磁离合器损坏率较高，了解到变频调速系统具有以上优点，故改用惠丰变频器实现变频调速。具体情况如下。
4.1 改造后系统构成
改造后系统构成如附图所示。

附图 改造后系统构成
(1) 在该系统中，变频器采用外部端子控制，数控系统发出的DC 0-10V信号通过变频器的AN1—GND 端子送入变频器，实现数字量设定转速对模拟量变频器输出的控制。电机转速的高低由数控系统输出的电压信号的大小来控制；
　　(2) 电机的正反向运行由外围通过变频器的OP6，OP7与CM端子实现控制；
　　(3) 各种保护信号通过变频器的TC TA常开触点来控制，可以实现过流，过压，过载，过热，负压，缺相等保护。
4.2 相关参数的设置
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，参数的设置如附表所示。