一、數(shù)控車床簡(jiǎn)介
數(shù)控車床又稱為CNC（Computer numerical control）車床，是一種由程序控制的自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控車床主要用于加工軸類和回轉(zhuǎn)體零件，能自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，適合于加工形狀復(fù)雜、精度要求高的軸類或盤類零件。數(shù)控車床主要由主機(jī)、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置以及輔助裝置等幾大部分組成。
主機(jī)，它是數(shù)控車床的主體，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。數(shù)控裝置，它是數(shù)控車床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。驅(qū)動(dòng)裝置，它是數(shù)控車床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。輔助裝置，是指數(shù)控車床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。
二、現(xiàn)場(chǎng)工況
1、主軸電機(jī)參數(shù)
2、實(shí)景圖片
三、工藝要求及變頻器配置
數(shù)控車床主軸電機(jī)需要變頻器在起停時(shí)要快且平穩(wěn)，電機(jī)無尖叫聲，無明顯抖動(dòng)。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)要快，穩(wěn)速精度要高；抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)維修要方便。電機(jī)最大轉(zhuǎn)速要求達(dá)到3000r/min，現(xiàn)場(chǎng)速度脈沖編碼器安裝在車床主軸上面，車床主軸和主軸電機(jī)之間通過異步皮帶連接，且皮帶輸入輸出帶輪直徑比值為1：1。由于是異步皮帶，當(dāng)主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，車床主軸和主軸電機(jī)之間會(huì)存在速度滑差。同時(shí)，車床主軸要求實(shí)現(xiàn)定位控制，當(dāng)一個(gè)工件加工好后，車床主軸要回到初始位置，此時(shí)，將加工好的工件取下，重新裝上一個(gè)待加工工件。
針對(duì)上述工藝要求，我司特選用高性能閉環(huán)矢量主軸定位專用變頻器Goodrive35，功率等級(jí)為4KW，型號(hào)為GD35-004G-4。
四、調(diào)試過程及實(shí)際效果
1、現(xiàn)場(chǎng)接線示意圖
調(diào)試過程及使用效果
2
（1）編碼器參數(shù)及方向設(shè)定
CNC數(shù)控系統(tǒng)、變頻器和速度脈沖編碼器之間的連線接好后，然后測(cè)試編碼器。設(shè)置編碼器線數(shù)P20.01，設(shè)置P00.00=2，P00.10=20Hz，運(yùn)行電機(jī)，此時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)為20Hz，觀察P18.00的測(cè)速值應(yīng)接近20Hz，如果測(cè)速值為負(fù)，則表明編碼器方向反向了，設(shè)置P20.02=1即可，如果測(cè)速值偏差較大，則表明P20.01設(shè)置錯(cuò)誤。觀察P18.02 Z脈沖計(jì)數(shù)值是否波動(dòng)，如果波動(dòng)，表明編碼器有干擾或者P20.01設(shè)置錯(cuò)誤，檢查接線及屏蔽線是否良好接地。
（2）電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)
記錄電機(jī)銘牌參數(shù)，然后設(shè)置參數(shù)P02.00~P02.05。設(shè)置P00.00=1，開環(huán)矢量運(yùn)行模式，并設(shè)置參數(shù)P00.15=1（旋轉(zhuǎn)參數(shù)自學(xué)習(xí)），同時(shí)給運(yùn)行命令，電機(jī)會(huì)先靜止然后再旋轉(zhuǎn)到2/3的額定轉(zhuǎn)速，自學(xué)習(xí)完成后，自動(dòng)停機(jī)，鍵盤顯示-END-，并且將學(xué)習(xí)得到的參數(shù)保存在P2組電機(jī)參數(shù)P02.06~P02.10中。
（3）試運(yùn)行電機(jī)
設(shè)置P00.00=3，閉環(huán)矢量運(yùn)行模式，同時(shí)設(shè)置運(yùn)行指令通道及頻率給定源。調(diào)整加減速時(shí)間及P3組速度環(huán)及電流環(huán)PI參數(shù)，使之在整個(gè)范圍內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)。
（4）端子功能設(shè)定
參考說明書P5,P6組輸入輸出端子功能進(jìn)行端子功能的設(shè)定。
車床主軸加工工件時(shí)，轉(zhuǎn)速要求設(shè)定為850r/min，采用閉環(huán)矢量運(yùn)行模式，轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，穩(wěn)速精度高。電機(jī)無異常噪音，無明顯抖動(dòng)。當(dāng)一個(gè)工件加工完成后，切換到定位模式，主軸可以精準(zhǔn)地回到最始位置。Goodrive35主軸定位專用變頻器在數(shù)控車床上的應(yīng)用，完全可以滿足客戶需求。
3、變頻器典型參數(shù)設(shè)置
| 序號(hào) | 功能代碼 | 名稱 | 設(shè)定值 | 說明 |
| 1 | P00.00 | 速度控制模式 | 3 | 閉環(huán)矢量模式 |
| 2 | P00.01 | 運(yùn)行指令通道 | 1 | 端子運(yùn)行通道 |
| 3 | P00.03 | 最大輸出頻率 | 100HZ | |
| 4 | P00.04 | 運(yùn)行頻率上限 | 100HZ | |
| 5 | P00.06 | A頻率指令選擇 | 1 | 模擬量AI1 |
| 6 | P00.11 | 加速時(shí)間1 | 1S | |
| 7 | P00.12 | 減速時(shí)間1 | 2S | |
| 8 | P01.13 | 正反轉(zhuǎn)死區(qū)時(shí)間 | 1S | |
| 9 | P05.01 | S1端子功能選擇 | 1 | 正轉(zhuǎn)運(yùn)行 |
| 10 | P05.02 | S2端子功能選擇 | 2 | 反轉(zhuǎn)運(yùn)行 |
| 11 | P05.03 | S3端子功能選擇 | 45 | 主軸回零 |
| 12 | P06.04 | 繼電器RO2輸出選擇 | 5 | 變頻器故障 |
| 13 | P22.00 | 主軸定位模式選擇 | 41 | |
| 14 | P22.01 | 主軸準(zhǔn)停速度 | 5HZ | |
| 15 | P20.02 | 編碼器方向 | 0或1 | 調(diào)整編碼器方向 |
| 16 | P22.03 | 主軸零點(diǎn)位置 | 0～4096 | 調(diào)整零點(diǎn)位置 |
五、結(jié)論
之前，數(shù)控車床主軸定位功能是由伺服驅(qū)動(dòng)器來完成，英威騰主軸定位專用變頻器Goodrive35完全可以替代伺服驅(qū)動(dòng)器的作用，大大降低了數(shù)控車床的成本。此次機(jī)床配套商根據(jù)客戶需求，共生產(chǎn)了12套同型號(hào)的數(shù)控車床，目前已投入到生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，并運(yùn)轉(zhuǎn)良好，后續(xù)還有8套同型號(hào)的數(shù)控車床正在訂購(gòu)當(dāng)中。
| 電機(jī)類型 | 變頻異步電機(jī) | 額定功率 | 2.2KW | 額定轉(zhuǎn)速 | 1430r/min |
| 額定電壓 | 380V | 額定電流 | 6.0A | 額定頻率 | 50HZ |
| 控制方式 | 端子控制 | 頻率給定方式 | 模擬量給定(0-10V) | 運(yùn)行模式 | 閉環(huán)速度模式 |
關(guān)于英威騰：
英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動(dòng)、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，總部員工1100多人，國(guó)內(nèi)、外辦事處30余個(gè)，控股子公司9家，業(yè)務(wù)涉及電氣傳動(dòng)、工業(yè)自動(dòng)化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領(lǐng)域。在基礎(chǔ)業(yè)務(wù)變頻器領(lǐng)域，英威騰占據(jù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業(yè)專用豐富的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機(jī)床、礦山等行業(yè)廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品銷售遍布全球60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
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