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   摘要：本文針對大連普傳科技PI9000系列變頻器在數控車床主軸上的應用作了簡單的介紹。現在工業領域中,變頻器的應用較為廣泛。變頻器在數控機床的主軸變速控制中占有極大的比例,變頻器的矢量控制、直接轉矩控制，寬調速范圍，低速大扭矩等特性提高了數控機床的整體性能。

1、引言

   數控機床的技術水平高低及其在金屬切削加工機床產量和總擁有量的百分比，是衡量一個國家國民經濟發展和工業制造整體水平的重要標志之一。數控車床是數控機床的主要品種之一，它在數控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發展。主軸是車床構成中一個重要的部分，對于提高加工效率，擴大加工材料范圍，提升加工質量都有著很重要的作用。經濟型數控車床大多數是不能自動變速的，需要變速時，只能把機床停止，然后手動變速。而全功能數控車床的主傳動系統大多采用無級變速。目前，無級變速系統主要有變頻主軸系統和伺服主軸系統兩種，一般采用直流或交流主軸電機，通過帶傳動帶動主軸旋轉，或通過帶傳動和主軸箱內的減速齒輪(以獲得更大的轉矩)帶動主軸旋轉。由于主軸電機調速范圍廣，又可無級調速，使得主軸箱的結構大為簡化。目前對客戶來說由于變頻器的高性價比，所以變頻器在車床上使用非常普遍。普傳科技PI9000系列變頻器以其獨特的性能和優越的性價比，在數控機床的應用上迅速崛起，成為目前市場上一支強大的生力軍。

2、PI9000變頻器特點

   PI9000系列變頻器采用先進矢量控制技術，電機在低速時轉矩大，速度精度高，價格合理，功能齊全，具有瞬時停電處理及速度跟蹤再啟動功能，確保系統實現連續運行機制，以保證電機運轉在最高效率狀態，因此，采用PI9000高性能變頻器代替主軸交流伺服系統，是機床行業最佳的選擇。

   (1)體積小，屬于迷你型產品，占用控制柜空間較小；

   (2)控制方式為正弦波SPWM(提供無速度反饋矢量控制)，控制性能較以前的V/F控制方式有很大的改善，特別是在低速轉矩上能夠滿足機床主軸的需求，0.5Hz時起動轉矩能夠達到l50％以上，保證開坯加工時有強勁的切削力；

   (3)載波頻率范圍0-l5kHz可調，減小電機的電磁噪音；

   (4)提供標準的0～10V模擬量接口，能夠與大多數數控系統接口兼容，通用性強；

   (5)過載能力強，150％以上額定輸出電流超過一分鐘；

   (6)提供多功能的輸出端子信號，例如零速信號、運轉中信號、速度到達信號、故障指示等，滿足系統對于主軸性能的要求；

   (7)自動轉矩補償，滿足機床主軸在低速情況下的加工需求；

   (8)提供三組異常紀錄，供維修人員從側面了解機床主軸實際的運行狀況；

   (9)電機參數自動整定功能，在線識別電機參數，保證系統的穩定性和準確性。

3、系統接線及調試方法

1）CK6140數控車床主要性能指標

   主軸電機參數：

   機械傳動比：1：1.5；

   加工材料：45#鋼；

   實際測試性能指標：

   主軸轉速：200r/min(變頻器運行頻率9～10Hz)

   主軸轉速：450r/min(變頻器運行頻率22Hz左右)，測試進刀性能及速度滿足要求。

2）調試環境以及接線、調試方法

   為了滿足該數控車床重切的需要，選用變頻器型號為PI91007R5G3。車床主軸應用，加減速都要求快速，一定要使用能耗制動功能。PI91007R5G3變頻器內置制動單元，無需再外配制動單元。根據選型手冊推薦，選擇780w/75歐姆的制動電阻即可。

圖1數控機床電氣控制圖

圖2PI9000變頻器與數控系統的接線圖

   變頻器的模擬量輸入端子AI1/GND接收來自于數控系統的模擬量信號（0-10V），AI1接信號正端，GND接信號負端，來控制主軸轉速。DI1/DI2/COM為變頻器的正轉/反轉信號端子，通常由數控系統發出正轉信號或者反轉信號，來驅動中間繼電器，中間繼電器的常開接點接入變頻器DI1/DI2/COM，從而控制主軸的正/反轉。DI3負責接收系統發出的故障信號，數控系統發生故障時，變頻器立即停止輸出。DI4為變頻器故障復位信號。正確設置電機參數并進行參數自學習。

   參數設置如下：

4、調試結果

   主軸電機采用PI9000高性能變頻器驅動，可以滿足加工要求，延長刀具的使用壽命。由于采用的領先的矢量控制算法，即使在低轉速運行下也能平穩輸出100%的轉矩，以滿足不同零件的加工需要，完全可以取代傳統的滾動軸承主軸結構，并且此主軸結構簡單、緊湊、可以實現真正的無級調速。此主軸的轉速由數控系統發出的模擬量信號來控制變頻器的輸出頻率，對不同的加工工藝(粗加工、精加工等)需要不同的轉速情況下，可由數控系統輸出不同的速度指令，實現不同的轉速，調整非常方便。同時啟停信號也由數控系統控制，提高了自動化控制程度。

    數控機床主軸若采用交流伺服系統、進口品牌矢量變頻器以及變頻專用電機，購置費用很高；而普傳科技的PI9000系列變頻器因其較高的性價比，在數控機床應用上得到普及與推廣，為機床行業的客戶降低約一倍的成本費用，而且便于維護和操作，得到用戶的認可，并為客戶帶來更多的效益。