本文針對杭州三科SKI610系列數(shù)控機床變頻器在數(shù)控車床主軸上的應(yīng)用作了簡單的介紹。現(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)控機床的整體性能。
一、引言
數(shù)控機床的技術(shù)水平及其在金屬切削機床生產(chǎn)總量中所占的比例，是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平和工業(yè)制造水平的重要標(biāo)志之一。作為數(shù)控機床的主要品種之一的數(shù)控車床，在整個數(shù)控機床類型中占有非常重要的地位。在過去的幾十年中，它受到了世界各國的廣泛重視，并得到了迅速發(fā)展。軸頭是車床的重要部件，它對提高加工效率，擴大加工材料范圍，提高加工質(zhì)量具有重要作用。
并且因為大多數(shù)經(jīng)濟型數(shù)控車床不能實現(xiàn)自動調(diào)速，需要調(diào)速時，只能停車，然后手動調(diào)速。但功能齊全的數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)多采用無級變速。當(dāng)前，無級變速系統(tǒng)主要有頻率變換主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流電機或交流主軸電機，通過帶傳動或帶傳動驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動，也可通過主軸箱內(nèi)的帶傳動裝置和減速齒輪驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動，從而獲得較大的扭矩。因主軸電機調(diào)速范圍廣，可實現(xiàn)無級調(diào)速，大大簡化了主軸箱結(jié)構(gòu)。
二、SKI610變頻器特點
SKI610是三科推出的數(shù)控車床專用變頻器，產(chǎn)品采用先進的無速度傳感器矢量控制技術(shù)和轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，不僅具備高端變頻器同樣優(yōu)異的控制性能，同時結(jié)合國內(nèi)應(yīng)用特點，具備低頻大扭矩，過載能力強，良好的抗干擾能力，進一步強化了環(huán)境和產(chǎn)品的可靠性，能夠更好滿足數(shù)控車床系統(tǒng)中的要求。
技術(shù)特點
⊙三種控制方式：無PG矢量控制(SVC)、V/F控制、轉(zhuǎn)矩控制;
⊙過載能力：110%額定電流長期運行，150%額定電流1分鐘，180%額定電流5秒鐘。
⊙輸出赫茲：0-3oooHZ
⊙抗干擾能力強;
⊙減速停車速度快;
⊙轉(zhuǎn)矩速度響應(yīng)快，穩(wěn)速精度高
⊙自動轉(zhuǎn)矩補償，滿足各種加工要求
⊙啟動轉(zhuǎn)矩：無PG矢量控制：0.5Hz/150%(SVC);
⊙0.75KW～15kW各規(guī)格內(nèi)置制動單元，如需快速停車，可直接連接制動電阻;
⊙16段簡易PLC、多段速控制及PID控制;
⊙支持多種頻率設(shè)定方式：數(shù)字設(shè)定、模擬量設(shè)定、PID設(shè)定、通訊設(shè)定等;
⊙支持啟動、停機直流制動;
⊙輸入、輸出端子均自由編程，用戶可根據(jù)需要組合出多種工作模式;
⊙具備跳躍頻率控制功能，避免機械共振，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠;
⊙具備瞬時掉電不停機功能;
⊙具備休眠喚醒延時設(shè)置功能;
⊙具備過轉(zhuǎn)矩檢測功能;
⊙低噪音、自動穩(wěn)壓、低頻大扭矩
⊙多種上限頻率設(shè)定源選擇;
⊙可以通過具備雙向移位功能的移位鍵 查看實時參數(shù);
⊙具備轉(zhuǎn)速追蹤再啟動功能：實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)中的電機的無沖擊平滑啟動;
⊙QulCK/JOG功能：用戶可自由定義多功能快捷鍵,通過設(shè)定此參數(shù)可以快速瀏覽修改后與出廠缺省值不同的相關(guān)功能代碼;
⊙具備自動電壓調(diào)整功能：當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時，自動保持輸出電壓恒定;
⊙具備振蕩抑制功能：有效解決大功率電機低頻振蕩問題;
⊙提供多種故障保護功能：過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護功能
三、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)
主軸電機參數(shù)：
額定功率 5.5kW
額定頻率 50Hz
額定電壓 380V
額定電流 11.6A
額定轉(zhuǎn)速 1460r/min
機械傳動比：1：1.5；
加工材料：45#鋼；
實際測試性能指標(biāo)：
主軸轉(zhuǎn)速：200r/min(變頻器運行頻率9～10Hz)
主軸轉(zhuǎn)速：450r/min(變頻器運行頻率22Hz左右)，測試進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SKI610A5G3。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。SKI610A5G3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)控機床電氣控制圖
圖2SKI610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，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)置電機參數(shù)并進行參數(shù)自學(xué)習(xí)。
參數(shù)設(shè)置如下：
四、調(diào)試結(jié)果
主軸電機采用杭州三科SKI610系列數(shù)控機床變頻器驅(qū)動，能夠滿足加工要求，延長工具的使用壽命。由于采用的領(lǐng)先矢量控制算法，即使在低轉(zhuǎn)速運行下，也能夠順利輸出100%的扭矩，滿足不同部件的加工需求，完全可以替代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結(jié)構(gòu)，這種主軸結(jié)構(gòu)簡單緊湊，實現(xiàn)真正的無級調(diào)速。
利用數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的模擬轉(zhuǎn)速信號，控制變頻器的輸出頻率，在不同的加工工藝(粗、精等)要求不同的轉(zhuǎn)速時，可以輸出不同的轉(zhuǎn)速指令，從而實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，調(diào)整十分方便。通過數(shù)控系統(tǒng)對啟停信號進行控制，提高了自動控制水平。
如果數(shù)控機床的主軸采用交流伺服系統(tǒng)，進口品牌矢量變頻器和變頻專用電機，采購成本很高；杭州三科SKI610系列
數(shù)控機床變頻器因其性價比高，在數(shù)控機床的應(yīng)用中得到了推廣和推廣，為機床行業(yè)的客戶降低了一倍左右的成本，維護和操作方便，得到了用戶的認(rèn)可，為客戶帶來了更多的利益。
