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在数控车床主轴上应用SKI610变频器的可行方案

发布时间:2020-09-28

本文针对三科SKI610系列数控机床变频器在数控车床主轴上的应用作了简单的介绍。现在工业领域中,变频器的应用较为广泛。变频器在数控机床的主轴变速控制中占有极大的比例,变频器的矢量控制、直接转矩控制,宽调速范围,低速大扭矩等特性提高了数控机床的整体性能。


一、引言

数控机床的技术水平及其在金属切削机床生产总量中所占的比例,是衡量一个国家经济发展水平和工业制造水平的重要标志之一。作为数控机床的主要品种之一的数控车床,在整个数控机床类型中占有非常重要的地位。在过去的几十年中,它受到了世界各国的广泛重视,并得到了迅速发展。轴头是车床的重要部件,它对提高加工效率,扩大加工材料范围,提高加工质量具有重要作用。
“三科变频器”
并且因为大多数经济型数控车床不能实现自动调速,需要调速时,只能停车,然后手动调速。但功能齐全的数控车床的主传动系统多采用无级变速。当前,无级变速系统主要有频率变换主轴系统和伺服主轴系统两种,一般采用直流电机或交流主轴电机,通过带传动或带传动驱动主轴转动,也可通过主轴箱内的带传动装置和减速齿轮驱动主轴转动,从而获得较大的扭矩。因主轴电机调速范围广,可实现无级调速,大大简化了主轴箱结构。

二、SKI610变频器特点
SKI610是三科推出的数控车床专用变频器,产品采用先进的无速度传感器矢量控制技术和转矩控制技术,不仅具备高端变频器同样优异的控制性能,同时结合国内应用特点,具备低频大扭矩,过载能力强,良好的抗干扰能力,进一步强化了环境和产品的可靠性,能够更好满足数控车床系统中的要求。
“三科变频器”
技术特点

⊙三种控制方式:无PG矢量控制(SVC)、V/F控制、转矩控制;

⊙过载能力:110%额定电流长期运行,150%额定电流1分钟,180%额定电流5秒钟。

⊙输出赫兹:0-3oooHZ

⊙抗干扰能力强;

⊙减速停车速度快;

⊙转矩速度响应快,稳速精度高

⊙自动转矩补偿,满足各种加工要求

⊙启动转矩:无PG矢量控制:0.5Hz/150%(SVC);

⊙0.75KW~15kW各规格内置制动单元,如需快速停车,可直接连接制动电阻;

⊙16段简易PLC、多段速控制及PID控制;

⊙支持多种频率设定方式:数字设定、模拟量设定、PID设定、通讯设定等;

⊙支持启动、停机直流制动;

⊙输入、输出端子均自由编程,用户可根据需要组合出多种工作模式;

⊙具备跳跃频率控制功能,避免机械共振,使系统更加稳定可靠;

⊙具备瞬时掉电不停机功能;

⊙具备休眠唤醒延时设置功能;

⊙具备过转矩检测功能;

⊙低噪音、自动稳压、低频大扭矩

⊙多种上限频率设定源选择;

⊙可以通过具备双向移位功能的移位键 查看实时参数;

⊙具备转速追踪再启动功能:实现对旋转中的电机的无冲击平滑启动;

⊙QulCK/JOG功能:用户可自由定义多功能快捷键,通过设定此参数可以快速浏览修改后与出厂缺省值不同的相关功能代码;

⊙具备自动电压调整功能:当电网电压变化时,自动保持输出电压恒定;

⊙具备振荡抑制功能:有效解决大功率电机低频振荡问题;

⊙提供多种故障保护功能:过流、过压、欠压、过温、缺相、过载等保护功能

三、系统接线及调试方法
1)CK6140数控车床主要性能指标
主轴电机参数:
“三科变频器”
额定功率 5.5kW
额定频率 50Hz
额定电压 380V
额定电流 11.6A
额定转速 1460r/min
机械传动比:1:1.5;
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),测试进刀性能及速度满足要求。

2)调试环境以及接线、调试方法
为了满足该数控车床重切的需要,选用变频器型号为SKI610A5G3。车床主轴应用,加减速都要求快速,一定要使用能耗制动功能。SKI610A5G3变频器内置制动单元,无需再外配制动单元。根据选型手册推荐,选择780w/75欧姆的制动电阻即可。

图1数控机床电气控制图

“三科变频器”

“三科变频器”

图2SKI610变频器与数控系统的接线图

变频器的模拟量输入端子AI1/GND接收来自于数控系统的模拟量信号(0-10V),AI1接信号正端,GND接信号负端,来控制主轴转速。DI1/DI2/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或者反转信号,来驱动中间继电器,中间继电器的常开接点接入变频器DI1/DI2/COM,从而控制主轴的正/反转。DI3负责接收系统发出的故障信号,数控系统发生故障时,变频器立即停止输出。DI4为变频器故障复位信号。正确设置电机参数并进行参数自学习。


参数设置如下:
“三科变频器”
四、调试结果
主轴电机采用三科SKI610系列数控机床变频器驱动,能够满足加工要求,延长工具的使用寿命。由于采用的领先矢量控制算法,即使在低转速运行下,也能够顺利输出100%的扭矩,满足不同部件的加工需求,完全可以替代传统的滚动轴承主轴结构,这种主轴结构简单紧凑,实现真正的无级调速。

利用数控系统发出的模拟转速信号,控制变频器的输出频率,在不同的加工工艺(粗、精等)要求不同的转速时,可以输出不同的转速指令,从而实现不同的转速,调整十分方便。通过数控系统对启停信号进行控制,提高了自动控制水平。

如果数控机床的主轴采用交流伺服系统,进口品牌矢量变频器和变频专用电机,采购成本很高;杭州三科SKI610系列数控机床变频器因其性价比高,在数控机床的应用中得到了推广和推广,为机床行业的客户降低了一倍左右的成本,维护和操作方便,得到了用户的认可,为客户带来了更多的利益。

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