摘要：本文針對大連普傳科技PI9000系列變頻器在數(shù)控車床主軸上的應(yīng)用作了簡單的介紹?，F(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。

1、引言

   數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。主軸是車床構(gòu)成中一個(gè)重要的部分，對于提高加工效率，擴(kuò)大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量都有著很重要的作用。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動變速的，需要變速時(shí)，只能把機(jī)床停止，然后手動變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)大多采用無級變速。目前，無級變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)，通過帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，或通過帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化。目前對客戶來說由于變頻器的高性價(jià)比，所以變頻器在車床上使用非常普遍。普傳科技PI9000系列變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價(jià)比，在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用上迅速崛起，成為目前市場上一支強(qiáng)大的生力軍。

2、PI9000變頻器特點(diǎn)

   PI9000系列變頻器采用先進(jìn)矢量控制技術(shù)，電機(jī)在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大，速度精度高，價(jià)格合理，功能齊全，具有瞬時(shí)停電處理及速度跟蹤再啟動功能，確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行機(jī)制，以保證電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài)，因此，采用PI9000高性能變頻器代替主軸交流伺服系統(tǒng)，是機(jī)床行業(yè)最佳的選擇。

   (1)體積小，屬于迷你型產(chǎn)品，占用控制柜空間較??；

   (2)控制方式為正弦波SPWM(提供無速度反饋矢量控制)，控制性能較以前的V/F控制方式有很大的改善，特別是在低速轉(zhuǎn)矩上能夠滿足機(jī)床主軸的需求，0.5Hz時(shí)起動轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到l50％以上，保證開坯加工時(shí)有強(qiáng)勁的切削力；

   (3)載波頻率范圍0-l5kHz可調(diào)，減小電機(jī)的電磁噪音；

   (4)提供標(biāo)準(zhǔn)的0～10V模擬量接口，能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容，通用性強(qiáng)；

   (5)過載能力強(qiáng)，150％以上額定輸出電流超過一分鐘；

   (6)提供多功能的輸出端子信號，例如零速信號、運(yùn)轉(zhuǎn)中信號、速度到達(dá)信號、故障指示等，滿足系統(tǒng)對于主軸性能的要求；

   (7)自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，滿足機(jī)床主軸在低速情況下的加工需求；

   (8)提供三組異常紀(jì)錄，供維修人員從側(cè)面了解機(jī)床主軸實(shí)際的運(yùn)行狀況；

   (9)電機(jī)參數(shù)自動整定功能，在線識別電機(jī)參數(shù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

3、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)：

   機(jī)械傳動比：1：1.5；

   加工材料：45#鋼；

   實(shí)際測試性能指標(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，選用變頻器型號為PI91007R5G3。車床主軸應(yīng)用，加減速都要求快速，一定要使用能耗制動功能。PI91007R5G3變頻器內(nèi)置制動單元，無需再外配制動單元。根據(jù)選型手冊推薦，選擇780w/75歐姆的制動電阻即可。

圖1數(shù)控機(jī)床電氣控制圖

圖2PI9000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接收來自于數(shù)控系統(tǒng)的模擬量信號（0-10V），AI1接信號正端，GND接信號負(fù)端，來控制主軸轉(zhuǎn)速。DI1/DI2/COM為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號端子，通常由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號或者反轉(zhuǎn)信號，來驅(qū)動中間繼電器，中間繼電器的常開接點(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，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。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：

4、調(diào)試結(jié)果

   主軸電機(jī)采用PI9000高性能變頻器驅(qū)動，可以滿足加工要求，延長刀具的使用壽命。由于采用的領(lǐng)先的矢量控制算法，即使在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行下也能平穩(wěn)輸出100%的轉(zhuǎn)矩，以滿足不同零件的加工需要，完全可以取代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結(jié)構(gòu)，并且此主軸結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可以實(shí)現(xiàn)真正的無級調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的模擬量信號來控制變頻器的輸出頻率，對不同的加工工藝(粗加工、精加工等)需要不同的轉(zhuǎn)速情況下，可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的速度指令，實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，調(diào)整非常方便。同時(shí)啟停信號也由數(shù)控系統(tǒng)控制，提高了自動化控制程度。

    數(shù)控機(jī)床主軸若采用交流伺服系統(tǒng)、進(jìn)口品牌矢量變頻器以及變頻專用電機(jī)，購置費(fèi)用很高；而普傳科技的PI9000系列變頻器因其較高的性價(jià)比，在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用上得到普及與推廣，為機(jī)床行業(yè)的客戶降低約一倍的成本費(fèi)用，而且便于維護(hù)和操作，得到用戶的認(rèn)可，并為客戶帶來更多的效益。