1. 引言
目前國內(nèi)數(shù)控機(jī)床主軸伺服系統(tǒng)主要采用直流伺服系統(tǒng)，而部分采用交流調(diào)速的主軸伺服系統(tǒng)則全部依賴進(jìn)口，價格昂貴，其它異步機(jī)交流傳動系統(tǒng)絕大多數(shù)也采用進(jìn)口變頻器，這不但使國家損失大量外匯，而且嚴(yán)重制約了我國電力電子領(lǐng)域高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。國產(chǎn)變頻器大多采用V/F控制，由于轉(zhuǎn)速精度受轉(zhuǎn)差率及負(fù)載的影響，無法精確控制電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，存在著控制精度低、動態(tài)性能差、故障率高、控制功能少等缺點(diǎn)，而且提高定子電壓的補(bǔ)償難以完全與負(fù)載匹配，低速轉(zhuǎn)矩不足。因此V/F控制變頻器尤其不適用于諸如數(shù)控機(jī)床主軸、伺服等要求高精度、快響應(yīng)的傳動機(jī)械。
本文主要介紹 歐科 PT200矢量變頻器獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價比，以及在數(shù)控機(jī)床上的成功應(yīng)用。
2. 數(shù)控機(jī)床簡介
數(shù)控機(jī)床是三十年來綜合應(yīng)用集機(jī)械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在機(jī)械制造設(shè)備中具有靈活、通用、高精度、高效率的“柔性”自動化生產(chǎn)設(shè)備，它將加工過程所需各種操作和步驟以及工件的形狀尺寸，用數(shù)字化代碼，通過控制介質(zhì)送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，指令控制機(jī)床系統(tǒng)與驅(qū)動元件，自動加工出所需要的工件。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。近年來我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。
3. 歐科 PT200矢量變頻器特點(diǎn)的介紹
歐科 PT200系列變頻器采用先進(jìn)的無傳感器矢量控制技術(shù)，電機(jī)在低速時轉(zhuǎn)矩大，具有零伺服功能，運(yùn)行頻率在0Hz時具有100%的轉(zhuǎn)矩輸出，且速度精度高，價格合理，功能齊全，能夠自動偵測電機(jī)動態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的參數(shù)并做出相應(yīng)調(diào)整，以保證電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài)，因此，矢量變頻器可以代替交流伺服系統(tǒng)，是機(jī)床行業(yè)最佳的選擇。對客戶來說由于變頻器的高性價比，所以變頻器在車床上使用非常普遍。
1) 工藝先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)品外觀美麗大方;
2) 控制方式為無感矢量控制，控制性能較以前的VF控制方式有很大幅度的改善，特別是在低速轉(zhuǎn)矩上滿足機(jī)床主軸的需求，0.5HZ時起動轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到100%以上;
3) 載波頻率范圍0～16KHz，確保電機(jī)高靜音運(yùn)行;
4) 功率范圍0.75kw～500kw，輸出頻率范圍0.0～800.0Hz，適合高速數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域;
5) 提供標(biāo)準(zhǔn)的0～10V，4~20MA模擬量接口;
4. 調(diào)試環(huán)境以及接線、調(diào)試方法
1) 3.7kW數(shù)控車床
電動機(jī)參數(shù)：
額定功率：3.7kW，額定頻率：50Hz, 額定電壓：380V，額定電流：8.6A，額定轉(zhuǎn)速：1450r/min
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：450r/min(變頻器運(yùn)行頻率15Hz左右)，進(jìn)刀速度：50mm/min，單邊進(jìn)刀量：2.5mm，運(yùn)行的效果很好，實(shí)際的進(jìn)刀速度和單邊進(jìn)刀量還可以加大。
2) 5.5kW數(shù)控車床
電動機(jī)參數(shù)：額定功率：5.5kW，額定頻率：50Hz, 額定電壓：380V，額定電流：13A，額定轉(zhuǎn)速：1450r/min
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：450r/min(變頻器運(yùn)行頻率14～15Hz), 進(jìn)刀速度：60mm/min, 單邊進(jìn)刀量：2mm;
主軸轉(zhuǎn)速：600r/min(變頻器運(yùn)行頻率20Hz左右), 進(jìn)刀速度：60mm/min, 單邊進(jìn)刀量：4mm，運(yùn)行的效果很好，實(shí)際的進(jìn)刀速度和單邊進(jìn)刀量還可以加大。
客戶選配電機(jī)為3.7KW/50Hz/380V，選用變頻器型號為PT200-004G-3B，制動電阻1000瓦/100歐姆。
變頻器AI1\GND端子提供與數(shù)控系統(tǒng)速度模擬量，AI1接數(shù)控系統(tǒng)模擬量接口正信號，GND接負(fù)信號，信號為0～10V模擬電壓信號，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DI1或者反轉(zhuǎn)DI2，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/ COM或者DI2/COM，從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。
參數(shù)設(shè)置如下：
1) P01.11和P01.12為加速時間和減速時間，根據(jù)客戶的要求，P01.11 =2S，P01.12 =1S;
2) P03參數(shù)組按照電機(jī)銘牌設(shè)置，也可自動檢測。
3) P01.08上限操作頻率選擇，對應(yīng)于模擬信號10V輸入時變頻器的輸出頻率，由于是在0～3000rpm范圍內(nèi)調(diào)速，將機(jī)械減速比這算進(jìn)去以后，此參數(shù)需要設(shè)置為100Hz;
4) P01.03參數(shù)為運(yùn)轉(zhuǎn)信號來源設(shè)定，設(shè)置為外部端子信號控制;
5) P01.03參數(shù)為選擇主頻率輸入設(shè)定來源，設(shè)置為模擬信號0～10V輸入，P01.03=1，即AI1模擬輸出信號;
6) P01.00為控制方式的選擇，需要選擇矢量控制，P01.00=1，即變頻器運(yùn)行于無傳感器矢量控制演算系統(tǒng)，提供額外的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償電壓，除了增加電機(jī)低速運(yùn)行轉(zhuǎn)矩之外，并且可以補(bǔ)償負(fù)載增加造成的滑差。
5. 結(jié)束語
數(shù)控機(jī)床主軸一般交流伺服系統(tǒng)、進(jìn)口品牌矢量控制變頻器以及變頻專用電機(jī)組成，購置費(fèi)用很高;歐科 PT 200系列變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價比，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，為機(jī)床行業(yè)的客戶降低約一倍的成本費(fèi)用，而且信賴度高,為客戶創(chuàng)造更多的效益。
