普传变频器在数控车床主轴上的应用

　　1 引言

　　数控机床的发展水平和在金属切削机床中所占的百分比，是衡量一个国家工业发展水平和制造水平的一个重要标志。数控车床是数控机床中的重要一种。经过多年的发展，国内数控车床已经发展出平床身，斜床身等多种规格，并且在制造业中广泛应用。目前数控车床的主轴已经广泛采用变频调速控制，甚至异步伺服控制，大大提高了加工效率。本文主要阐述普传变频器在平床身数控车床上的应用。

　　2 平床身数控车床主轴的要求简介

　　主轴是车床上的重要组成部分，主轴的转速以及转矩对于加工效率，加工工件的范围以及工件的加工精度，都起着至关重要的作用。普通车床采用普通交流异步电机以及齿轮箱传动，实现多档有级变速，切换转速时，一般需要停止主轴通过换挡来实现。为提高效率，数控车床采用变频调速技术，大大简化了齿轮箱，实现了无级调速。
　　6136 型数控车床主轴电动机参数如下：
　　选用电机型号：VFG132A-50-5.5
　　额定功率:5.5kW;
　　额定频率:50Hz;
　　额定电压:380V;
　　额定电流:13A;
　　额定转速:1400r/min;
　　机械传动比:2:3;
　　加工材料:45#钢;
　　实际测试性能指标:
　　主轴转速:200r/min(变频器运行频率9～10Hz);
　　主轴转速:450r/min(变频器运行频率22Hz左右)的进刀性能及速度。

　　3 普传变频器特点

　　选用普传变频器PI7600,具有如下特点：
　　⑴ 控制系统为基于DSP 的高性能矢量控制变频器，波形产生方式为异步空间矢量PWM，
　　⑵ 提供标准的DC0～10V范围可调整，DC0～20mA范围可调整，能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强;
　　⑶ 电压允许波动范围：±15%；频率允许波动范围：±5%
　　⑷ 过载能力：额定电流150%－1 分钟，额定电流200%－0.1 秒
　　⑸ 转差补偿：0～10%，自动转差补偿
　　⑹ 提供多功能的输出端子信号，多达6路输出信号，每路有32种信号可供选择

　　4 变频器的连接与参数调整

　　客户选配电机为5.5KW/50Hz/380V，选用变频器型号为PI76005R5G3，制动电阻780W/75Ω；变频器V2/V3端子提供与数控系统速度模拟量，V2接数控系统模拟量接口正信号，V3接负信号，信号为0-10V模拟电压信号，控制主轴转速。FWD/REV/COM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REV，来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器FWD/COM 或者REV/COM，从而控制变频器的正反转。

　　调试参数：

　　1、电机参数调整（按照电机铭牌设置）
　　电机参数调整应该在设置电流环参数之前。
　　b00＝2，4 极电机
　　b01＝13，电机额定电流13A，该参数设定后，电流环参数和电机参数会自动设置为Y系列4极电机的参数，所以设定后如需更改，请相应修改电流环参数和电机参数。
　　b02＝380V，电机额定电压380V
　　b03＝1400rpm，电机额定转速1400rpm
　　b04＝50Hz，电机额定频率
　　b10＝2500，PG 脉冲数（按照编码器铭牌设置）
　　b12，PG 旋转方向，需要手动测试确定。
　　特别需要注意，由于矢量控制需要提供电机参数（阻抗），变频器提供电机参数自整定功能b13，选择b13=1，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，这几个参数对于矢量控制能够表现出较高的性能非常重要，这个过程会持续十几秒钟时间。在执行自整定功能前，一定要确认电机侧是否没有任何连接，包括减速皮带。

　　2、PG 方向确定和电机方向确定
　　PG 的方向需要手动测量
　　F01＝2，带PG 矢量控制模式
　　F02＝5Hz，给定频率5Hz
　　F09＝5S，加速时间5S
　　F10＝5S，减速时间5S
　　手动运行，如果电机可以正常运行到5Hz，表示b12PG 旋转方向设定正确。
　　如果电机只能运行在1Hz 以下，表示PG旋转方向需要更改。
　　电机方向确定给定正转运行命令
　　如果电机正转，表示电机方向设定正确。
　　如果电机反转，表示电机方向与命令方向相反，需要更改端子的命令，将FWD 和REV 的
　　接线端子对调。

　　3、矢量参数调整
　　F01＝2，带PG 矢量控制模式
　　F04＝1，V2 给定
　　F05＝3，端子台控制
　　F09＝0.5S，加速时间（根据客户的要求）
　　F10＝0.1S，减速时间（根据客户的要求）
　　F13＝175Hz，对应于模拟信号10V 输入时变频器的输出频率，由于是在0-3500rpm范围内
　　调速，将机械减速比折算进去以后，此参数需要设置为175HZ
　　F14＝50Hz，基本频率
　　F15＝8KHz，载波频率
　　F17＝175Hz，上限频率
　　F18＝10％，S曲线加速起始段
　　F19＝5％，S曲线减速起始段
　　F27＝1，自由停车模式
　　F42＝1，有过压失速保护功能
　　F43＝1，有电流限幅功能
　　F48＝3，故障重复次数3次
　　F49＝0.5S，故障恢复时间

　　5 测试结论

　　变频器的转速由外部模拟量信号来控制，根据加工工艺(如;粗加工、精加工等)需要不同的转速，可由数控系统输出不同的模拟量电压信号，调节不同的转速。启停信号以及报警信号处理等均由数控系统控制，提高自动化程度。自动转矩提升功能，即使在低转速（低频）运行下也能平稳输出100%的转矩，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。较宽的电压波动范围和转速追踪功能，可适应用户电网波动。主轴电机采用普传变频器驱动，完全能够满足加工要求，提高了机床的加工效率。