英威騰電氣股份有限公司    李遠遠

 

摘   要：數控車床又稱為CNC車床，即計算機數字控製車床，是目前國內使用量最大，覆蓋麵最廣的一種數控機床
，約占數控機床總數的25%。數控車床主要用於加工軸類和回轉體零件
，能自動完成內外圓柱麵、圓弧麵

、端麵、螺紋等工序的切削加工
，適合於加工形狀複雜、精度要求高的軸類或盤類零件。本文以某公司數控車床主軸電機采用英威騰Goodrive35變頻器控製為例，詳細講述數控車床的結構、工藝特性，以及Goodrive35變頻器應用在數控車床上的優越性。

關鍵詞：Goodrive35  數控車床  變頻器   閉環矢量   主軸定位

 

 

數控車床又稱為CNC（Computer numerical control）車床，是一種由程序控製的自動化機床。數控車床主要用於加工軸類和回轉體零件，能自動完成內外圓柱麵
、圓弧麵
、端麵、螺紋等工序的切削加工，適合於加工形狀複雜、精度要求高的軸類或盤類零件。數控車床主要由主機
、數控裝置、驅動裝置以及輔助裝置等幾大部分組成。

 

    主機，它是數控車床的主體，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。數控裝置
，它是數控車床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒

、紙帶閱讀機等）以及相應的軟件，用於輸入數字化的零件程序，並完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控製功能。驅動裝置，它是數控車床執行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進給單元


、主軸電機及進給電機等。輔助裝置，是指數控車床的一些必要的配套部件，用以保證數控機床的運行
，如冷卻、排屑
、潤滑、照明、監測等。

 

 

 

 

數控車床主軸電機需要變頻器在起停時要快且平穩，電機無尖叫聲，無明顯抖動。轉矩響應要快，穩速精度要高
；抗幹擾能力強，同時維修要方便。電機最大轉速要求達到3000r/min，現場速度脈衝編碼器安裝在車床主軸上麵
，車床主軸和主軸電機之間通過同步皮帶連接，且皮帶輸入輸出帶輪直徑比值為1：1。tongshi，chechuangzhuzhouyaoqiushixiandingweikongzhi
，dangyigegongjianjiagonghaohou，chechuangzhuzhouyaohuidaochushiweizhi，cishi
，jiangjiagonghaodegongjianquxia，zhongxinzhuangshangyigedaijiagonggongjian。

針對上述工藝要求，我司特選用高性能閉環矢量主軸定位專用變頻器Goodrive35，功率等級為4KW，型號為GD35-004G-4-A1。

 

 

 

圖（3）CNC數控係統與Goodrive35接線示意圖

 

 

（1）編碼器參數及方向設定

CNC數控係統、變頻器和速度脈衝編碼器之間的連線接好後，然後測試編碼器。設置編碼器線數P20.01，設置P00.00=2，P00.10=20Hz，運行電機，此時電機旋轉為20Hz
，觀察P18.00的測速值應接近20Hz
，如果測速值為負
，則表明編碼器方向反向了，設置P20.02=1即可，如果測速值偏差較大，則表明P20.01設置錯誤。觀察P18.02  Z脈衝計數值是否波動
，如果波動，表明編碼器有幹擾或者P20.01設置錯誤，檢查接線及屏蔽線是否良好接地。

（2）電機參數自學習

記錄電機銘牌參數，然後設置參數P02.00~P02.05。設置P00.00=1，開環矢量運行模式，並設置參數P00.15=1（旋轉參數自學習），同時給運行命令
，電機會先靜止然後再旋轉到2/3的額定轉速
，自學習完成後，自動停機，鍵盤顯示-END-
，並且將學習得到的參數保存在P2組電機參數P02.06~P02.10中。

注：進行上述動態自學習時需要把電機軸與機械負載脫開，而進行靜態自學習則不需要脫開機械負載。

（3）試運行電機

設置P00.00=3，閉環矢量控製模式
，同時設置運行指令通道及頻率給定源。調整加減速時間及P3組速度環及電流環PI參數，使之在整個範圍內運行平穩。

（4）端子功能設定

參考說明書P5,P6組輸入輸出端子功能進行端子功能的設定。注：Goodrive35說明文檔由Goodrive300產品說明書和Goodrive35附加說明書共同組成。

車床主軸加工工件時
，轉速要求設定為850r/min
，采(cai)用(yong)閉(bi)環(huan)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)，轉(zhuan)速(su)波(bo)動(dong)小(xiao)，穩(wen)速(su)精(jing)度(du)高(gao)。電(dian)機(ji)無(wu)異(yi)常(chang)噪(zao)音(yin)，無(wu)明(ming)顯(xian)抖(dou)動(dong)。當(dang)一(yi)個(ge)工(gong)件(jian)加(jia)工(gong)完(wan)成(cheng)後(hou)，切(qie)換(huan)到(dao)定(ding)位(wei)模(mo)式(shi)，主(zhu)軸(zhou)可(ke)以(yi)精(jing)準(zhun)地(di)回(hui)到(dao)最(zui)始(shi)位(wei)置(zhi)。Goodrive35主軸定位專用變頻器在數控車床上的應用，完全可以滿足客戶需求。

 

序號	功能代碼	名稱	設定值	說明
1	P00.00	速度控製模式	3	閉環矢量模式
2	P00.01	運行指令通道	1	端子運行通道
3	P00.03	最大輸出頻率	100HZ
4	P00.04	運行頻率上限	100HZ
5	P00.06	A頻率指令選擇	1	模擬量AI1
6	P00.11	加速時間1	1S
7	P00.12	減速時間1	2S
8	P01.13	正反轉死區時間	1S
9	P05.01	S1端子功能選擇	1	正轉運行
10	P05.02	S2端子功能選擇	2	反轉運行
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	主軸定位使能 ；脈衝有效
14	P22.01	主軸準停速度	5HZ
15	P20.02	編碼器方向	0或1	調整編碼器方向
16	P22.03	主軸零點位置	0～4096	調整零點位置

 

 

之前，數控車床主軸定位功能是由伺服驅動器來完成。采用英威騰主軸定位專用變頻器Goodrive35替代伺服驅動器後，性能優良，具有伺服驅動器主軸定位控製的同樣效果，並能大大降低數控車床的成本。