艾默生變頻器MEV2000系列在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

一、引言

       隨著我國工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，金屬加工行業(yè)已儼然成為制造業(yè)的重中之重，因此數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平的發(fā)展便成為衡量其整體水平的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字信號對機(jī)床的運動及加工過程進(jìn)行控制，集機(jī)械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等技術(shù)于一身，憑借高精度、高質(zhì)量、高效率，加工范圍廣，自動化集成度高，易于操作的優(yōu)勢，在金屬切削加工領(lǐng)域早已占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢。

       二、數(shù)控機(jī)床特點

       數(shù)控機(jī)床是具有兩軸聯(lián)動、半閉環(huán)控制的機(jī)床。主軸是車床構(gòu)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(jī)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(shè)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(tǒng)的齒輪箱式分級調(diào)速方式整體效率低下，操作復(fù)雜，故采用變頻調(diào)速方式來控制主軸電機(jī)不僅可使其主軸箱結(jié)構(gòu)簡化，而且可實現(xiàn)無極調(diào)速，加工范圍拓寬。

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

       三、艾默生變頻器MEV2000系列在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

 1、現(xiàn)場要求

    臺州某某機(jī)械廠，采用主軸電機(jī)功率4KW的數(shù)控車床，加工材料為45#不銹鋼，Z軸進(jìn)刀速度130mm/min，棒徑50mm，主軸速度6000rpm，單邊進(jìn)刀量6mm，輸出將達(dá)到電機(jī)額定電流的兩倍；現(xiàn)場要求正反轉(zhuǎn)切換頻繁，CNC控制器0-10V模擬電壓量給定，可實現(xiàn)瞬時啟動和快速停機(jī)；為了具有較大的切削力，需使其低頻達(dá)到150%額定轉(zhuǎn)矩，在任意頻率段機(jī)械特性較高；現(xiàn)場工況復(fù)雜，電磁干擾較大，所采用變頻器必須具備較強(qiáng)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(jī)實現(xiàn)控制。對于CNC控制器發(fā)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(jī)實現(xiàn)無極調(diào)速，S1、S2端子實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能，多功能繼電器輸出電機(jī)作為變頻器的故障輸出。

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

    四、MEV2000的應(yīng)用優(yōu)勢

    1、穩(wěn)速精度高：開環(huán)控制精度±0.5%（SVC）；閉環(huán)控制精度可達(dá)±0.02%（FVC），可實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高精度要求；

    2、高性能矢量算法控制，啟動轉(zhuǎn)矩大，在MEV2000系列可達(dá)到0.5Hz輸出150%力矩，0Hz/180%力矩，且在重切時速度穩(wěn)定，整體機(jī)械特性硬；

    3、內(nèi)置直流制動功能，加上可外接能耗電阻，可達(dá)到高速啟停，穩(wěn)定可靠；

    4、調(diào)速范圍寬，可適應(yīng)不同的工藝要求；

    5、自動跟蹤負(fù)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(qiáng)；

    6、完善的故障診斷、報警和保護(hù)功能最大限度的保證機(jī)床工作的可靠性。

    五、結(jié)束語

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