艾默生變頻器MEV2000系列在數控機床上的應用

一、引言

       隨著我國工業的持續發展，金屬加工行業已儼然成為制造業的重中之重，因此數控機床的技術水平的發展便成為衡量其整體水平的重要標志。數控機床是用數字信號對機床的運動及加工過程進行控制，集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等技術于一身，憑借高精度、高質量、高效率，加工范圍廣，自動化集成度高，易于操作的優勢，在金屬切削加工領域早已占據主導優勢。

       二、數控機床特點

       數控機床是具有兩軸聯動、半閉環控制的機床。主軸是車床構成中的一個重要部分。高精度的切削、寬范圍的加工，主軸對其有著重要的影響。對于機床的主軸，必須使其具備高速、高剛性的特點，并且具有快速的啟停特性和低噪音的設計，這樣可以使零件的切削加工效率大大提升。另一方面，傳統的齒輪箱式分級調速方式整體效率低下，操作復雜，故采用變頻調速方式來控制主軸電機不僅可使其主軸箱結構簡化，而且可實現無極調速，加工范圍拓寬。

       主軸電機的控制，可采用交流變頻和交流伺服兩種方式，區別在于交流變頻主軸能夠無級變速但不能準停，需要另外裝設主軸位置傳感器，配合CNC系統的邏輯程序來完成準停速度控制和定位停止，而交流伺服主軸本身即具有準停功能，且精度高于前者。

       三、艾默生變頻器MEV2000系列在數控機床上的應用

 1、現場要求

    臺州某某機械廠，采用主軸電機功率4KW的數控車床，加工材料為45#不銹鋼，Z軸進刀速度130mm/min，棒徑50mm，主軸速度6000rpm，單邊進刀量6mm，輸出將達到電機額定電流的兩倍；現場要求正反轉切換頻繁，CNC控制器0-10V模擬電壓量給定，可實現瞬時啟動和快速停機；為了具有較大的切削力，需使其低頻達到150%額定轉矩，在任意頻率段機械特性較高；現場工況復雜，電磁干擾較大，所采用變頻器必須具備較強的抗干擾能力且本身的電磁騷擾能力較低。

    2、艾默生變頻器MEV2000系列的控制原理及實施方案

    參照實際工況，配備艾默生變頻器MEV2000系列變頻器對其主軸電機實現控制。對于CNC控制器發出的0-10V電壓信號輸入至變頻器模擬量AI1端子，以此來對主軸電機實現無極調速，S1、S2端子實現電機的正反轉功能，多功能繼電器輸出電機作為變頻器的故障輸出。

 通過實際的應用效果來看，該機械廠配備的MEV2000、3.7KW變頻器可實現0.1s的瞬時加速和依靠外部制動電阻達到0.1s的減速停機，并且在低頻0.5Hz達到150%額定轉矩，整體切削能力可完全滿足實際要求。

    四、MEV2000的應用優勢

    1、穩速精度高：開環控制精度±0.5%（SVC）；閉環控制精度可達±0.02%（FVC），可實現數控機床的高精度要求；

    2、高性能矢量算法控制，啟動轉矩大，在MEV2000系列可達到0.5Hz輸出150%力矩，0Hz/180%力矩，且在重切時速度穩定，整體機械特性硬；

    3、內置直流制動功能，加上可外接能耗電阻，可達到高速啟停，穩定可靠；

    4、調速范圍寬，可適應不同的工藝要求；

    5、自動跟蹤負載變化并快速限定輸出電流，150%額定電流50s，180%額定電流3s，過載能力強；

    6、完善的故障診斷、報警和保護功能最大限度的保證機床工作的可靠性。

    五、結束語

    MEV2000高性能數控機床專用變頻器對于數控機床的主軸調節，既可實現寬調速范圍和高精度加工，也可完成低頻大力矩及無極調速中的電流穩定輸出，整體模塊化的軟硬件功能完全滿足數控機床的高端控制要求。