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  • BD1000矢量变频器在数控机床的应用

    采用BD1000矢量变频器对主轴电机进行调速控制后,既可实现调速范围广,又可无极调速,极大简化了主轴箱的结构,满足了数控机床高精度、高效率的使用需求。

    引言
        随着现代科学技术的不断发展,制造业对数控机床的高精度、智能化的需求日益凸显。主轴电机作为数控机床执行机构的驱动部件,对数控机床性能的提升起着至关重要的作用。由于现代数控机床加工生产过程复杂,不同的工艺和切削速度,使传统驱动的方式而无法满足现在的加工要求。采用BD1000矢量变频器对主轴电机进行调速控制后,既可实现调速范围广,又可无极调速,极大简化了主轴箱的结构,满足了数控机床高精度、高效率的使用需求。

     

    BD1000矢量变频器在数控机床上的成功应用
    l 项目简介
    ◆ 应用地点:台州楚门镇某某机械厂
    ◆ 变频器型号:BD1000~3R7G/5R5P~4
    ◆ 系统名称:数控车床,电机额定功率4KW
    ◆ 加工:材料45#不锈钢,Z轴进刀速度130mm/分钟,棒径50mm,主轴速度600rpm,单边进刀量可以达到6.0mm,输出电流达到电机两倍额定

    现场要求
    ◆ 正反转切换频繁,CNC控制器0~10V电压模拟量给定;0.2S加速,0.2S减速的快速加减速时间

        通常数控机床的加减速时间都比较短,加速时间依靠变频器的高性能,BD1000加速时间可实现0.2S加速时间;减速时间则依靠外加制动单元做能耗制动,BD1000可实现0.2S的减速时间。
    ◆ 低频1Hz 200%额定转矩

        由于数控机床具有较硬的机械特性,在低速重切削时很难获得强劲的切削力。BD1000在低频时(1~10Hz)能达到200%的额定转矩,完全满足数控机床低速运行需求。
    ◆ 超频运行,最高频率100Hz

        因加工需要,数控机床常需要在50Hz~100Hz之间恒功率运行,在恒功率运行的状态下还需要较大的转矩以完成加工。超基频运行使用单一的矢量控制参数,容易造成变频器在高频运行振荡,针对这一运行情况,BD1000数控专用软件能自主根据运行转速自动调整矢量控制参数,既能保证低频的切削力,又能稳定高频转速。
    ◆ 抗干扰能力强,输出谐波小

        数控机床上使用的变频器其频率指令和运行指令都来源于CNC控制器,一旦CNC控制器受干扰后,系统将不能正常工作。特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰,干扰严重的会造成频率指令不稳定,变频器误动作等。解决此类问题的办法是在变频器的输出线上加磁环以减少高频辐射。
    l 实施方案:
        根据现场需求分析,富凌变频量身定制解决方案,并采用BD1000高性能矢量变频器,此变频器采用高性能矢量算法控制,具有调速范围宽,低频带载能力强,负载在各个段速下保持电流稳定无振荡。其优异的防过压/过流功能,可在极短的加减速时间以及负载波动时,不会发生过流过压,最大限度保证无跳闸运行。采用能耗制动,可实现快速启动快速停车。

    1.jpg

                             机床变频控制原理图

    l 机床变频控制原理

        CNC控制器发出0-10V的转速控制信号,变频器迅速响应输出相应的电压和频率驱动主轴电机运转,主轴电机通过皮带传动带动机床主轴运转。由于加工需要,主轴电机的启停要求非常迅速,因此必须要接制动电阻。

    l 参数设定

    功能码
    数值
    描述
    F0.03
    4
    速度控制方式,无PG矢量控制
    F0.04
    1
    主频率来源
    F0.06
    1
    运行指令来源
    F0.08
    120
    最大输出频率
    F0.10
    120
    上限频率
    F0.12
    0.1
    加速时间0.1S
    F0.13
    0.2
    减速时间0.2S
    F9.01
    电机极数
    电机极数
    F9.02
    电机转速
    F9.03
    额定功率
    F9.04
    额定电流
    F9.15
    电机自学习
    1:静态自学习  2:旋转自学习
    Fd.01
    1
    低频时,速度环比例系数
    Fd.02
    0.5
    低频时,速度环积分时间
    Fd.03
    1
    高频时,速度环比例系数
    Fd.04
    1
    高频时,速度环积分时间
    F5.02
    40
    主轴定位1
    F5.03
    41
    主轴定位2
    b0.01
    定向位置1
    b0.03
    1.5
    定位时的运行频率
    b0.07
    定向位置2

     

    总结
        BD1000系列矢量变频器配合现场以其突出的性能(低频转矩大、启动快速、运行稳定、超频运行可靠、调速范围大、操作维护简便等)和优越的性价比,在数控机床应用得以广泛认可,备受客户一致青睐。