Abstract: In this paper, applications of EASY DRIVE inverter in main shaft of CNC machines are introduced. The control system and function requirements for CNC Machine, and the advanced performance of ED3000 series inverters applied to the CNC machine are discussed.
Key words: EASY DRIVER Inverter; CNC Machines
1. 引言
數(shù)字控制機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床（NC ， Numerical Control）,是三十年來綜合應(yīng)用集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、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)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)。本文主要介紹易驅(qū)ED3000系列變頻器在數(shù)控機(jī)床上的優(yōu)越性。
2. 數(shù)控機(jī)床簡介
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(dòng)變速的，需要變速時(shí)，只能把機(jī)床停止，然后手動(dòng)變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無級變速。無級變速系統(tǒng)主要有伺服主軸系統(tǒng)和直流主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)。通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過皮帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動(dòng)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。
3、數(shù)控車床的主要參數(shù)及對變頻器功能需求
主要的參數(shù)和性能指標(biāo)：
1）3.0kW數(shù)控車床
電動(dòng)機(jī)參數(shù)：額定功率：3.0kW，額定頻率：50Hz, 額定電壓：380V，額定電流：7.8A，額定轉(zhuǎn)速：970r/min
機(jī)械傳動(dòng)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15Hz左右）的進(jìn)刀性能及速度
2）5.5kW數(shù)控車床
電動(dòng)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：1400r/min
機(jī)械傳動(dòng)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）和 主軸轉(zhuǎn)速：450r/min（變頻器運(yùn)行頻率22Hz左右）的進(jìn)刀性能及速度
4、ED3000系列變頻器
ED3000系列變頻器采用先進(jìn)磁通控制技術(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，具有瞬停電處理及速度跟蹤再啟動(dòng)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ED3000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。如下圖所示：
1）、ED3000變頻器特點(diǎn)的介紹
? 體積小，屬于迷你型產(chǎn)品，占用控制柜空間較??；
? 控制方式為正弦波SPWM，控制性能較以前的VF控制方式有很大性能上的改善，特別是在低速轉(zhuǎn)矩上滿足機(jī)床主軸的需求，5HZ時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到100%以上；
? 載波頻率范圍0～16KHz，減小電機(jī)的電磁噪音；
? 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)；
? 過負(fù)載能力強(qiáng)，150%以上額定輸出電流超過一分鐘；
? 提供多功能的輸出端子信號，例如異常信號，運(yùn)轉(zhuǎn)中信號，速度到達(dá)信號，故障指示， 滿足系統(tǒng)對于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控；
? 自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，滿足機(jī)床主軸在低速情況下的加工需求；
2）、調(diào)試環(huán)境以及接線、調(diào)試方法
客戶選配電機(jī)為3.0KW/50Hz/380V，選用變頻器型號為AMB-ED3000-3R7-T3B，制動(dòng)電阻400瓦/150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。FWD/REV/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(dòng)中間繼電器，中間繼電器的常開接點(diǎn)接入變頻器FWD/ REV/ COM，從而控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。參數(shù)設(shè)置如下：
1) F005和F006為加速時(shí)間和減速時(shí)間，根據(jù)客戶的要求，F(xiàn)001=5S，F(xiàn)002=1S；
2) F030和F031按照電機(jī)銘牌設(shè)置，F(xiàn)010=9A，F(xiàn)031=1；
3) F012上限操作頻率選擇，對應(yīng)于模擬信號10V輸入時(shí)變頻器的輸出頻率，由于是在0～2000rpm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66。7Hz；
4) F002參數(shù)為運(yùn)轉(zhuǎn)信號和頻率來源設(shè)定，設(shè)置為外部端子信號控制（3）；
3）、調(diào)試結(jié)果
主軸電機(jī)采用ED3000高性能變頻器驅(qū)動(dòng)，滿足加工要求，延長刀具的使用壽命。由于采用的領(lǐng)先的磁通算法，即使在低轉(zhuǎn)速（低頻）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(dòng)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)速由外部模擬量信號來控制輸出頻率，在不同的加工工藝（如；粗加工、精加工等）需要不同的轉(zhuǎn)速，此時(shí)可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號給變頻器，實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，同時(shí)啟停信號也由數(shù)控系統(tǒng)控制，提高自動(dòng)化程度！
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)，購置費(fèi)用很高；
易驅(qū)ED3000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，為機(jī)床
行業(yè)的客戶降低約一倍的成本費(fèi)用，而且可靠性高,為客戶創(chuàng)造更多的效益。
參考文獻(xiàn)：1、易驅(qū)變頻器ED3000系列使用說明書 深圳市易驅(qū)變頻技術(shù)有限公司
2、數(shù)控機(jī)床使用說明書
