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一．引言

數字控制機床，簡稱數控機床（NC ， Numerical Control）,是三十年來綜合應用集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品，在現代機床生產中，一般采用多電機拖動，主軸和各進給系統分別由各自的電機來拖動。由于機床加工范圍較廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機床執行部件具有不同的運動速度，因此機床的主運動應能進行無極調速，主軸調速系統一般采用交流主軸系統，隨著變頻調速技術的發展，數控機床的主軸的交流拖動，同樣能夠很好滿足需要。主驅動電機通過皮帶傳動帶動主軸旋轉，或通過皮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。

二． 數控機床的技術要求

1、對電機要求

通常要求用變頻電機，或者普通電機加風扇以滿足電機在低頻的散熱要求、并且要求電機調速范圍廣。

2、對變頻器的技術要求

1）要求低頻力矩大

低頻時（1~10Hz）能出來150%額定轉矩。

2）轉矩動態響應速度快，穩速精度高

能實現很好的動態響應效果，依據負載的變化，通過輸出轉矩的變化很快做出響應，從而實現轉軸速度的穩定。

3）減速停車速度快

通常數控機床的加減速時間都是比較短的，加速時間靠變頻器的性能保證，減速時間則依靠外加制動電阻或制動單元。

4）可靠性高

變頻器故障率低，運行穩定可靠

3、電磁兼容問題

數控機床為工業應用環境，不但要求變頻器自身抗干擾能力強，而且不能干擾外圍控制設備。由變頻器工作原理可知，變頻器輸出含有一定的諧波成份，在使用中如果處理不當會對其它設備產生干擾，在數控機床上最容易被干擾的設備是CNC控制器。一旦CNC控制器受干擾后，系統將不能正常工作。特別是變頻器的頻率指令和運行指令也可能會受到干擾，干擾嚴重的會造成頻率指令不穩定，變頻器誤動作等。解決此類問題的辦法是在變頻器出廠時須經過嚴格的EMC測試，采用EMC測試合格的變頻器產品。

三．系統構成

CNC數控系統構成如下圖：

 

配置：

變頻器： ALPHA6000-37R5GB  

制動電阻：80Ω/750W   

7.5KW調速電機

四． 接線及變頻器系統設定

1．變頻器接線原理圖

 

 

2．變頻器參數設定：

P0.01 =2  端子AI1為模擬輸入

P0.04=1  外部端子控制

P0.07=150（最高輸出頻率）

P3.03=14（外部故障停機）

P3.17=2 （速度到達）

P3.14=19（故障輸出）

P2.06=6 （載波頻率）

P9.00=100 （轉差頻率補償增益）

P3.01=1   （X1正轉）

P3.02=2   （X2反轉）

P3.04=6  （X4復位）

五．ALPHA6000系列變頻器的特點

ALPHA6000系列變頻器.低率輸出轉矩大，速度精度高，價格合理，功能齊全，質量穩定可靠，是機床設備配套的理想選擇。ALPHA6000系列變頻器具有以下特點
（1）電機控制專用CPU，空間矢量PWM控制，超靜音穩定運行。

（2）低頻力矩特性好，低速額定轉矩輸出運行穩定。.

（3）通過EMC測試，抗干擾能力強。

（4）先進的自動轉矩補償功能設計，負載適應能力強。

（5）對輸出電流實時檢控，具有很好的動態響應能力。

（6）功能完善，多達40種保護及報警功能。

六．使用效果

經過沈陽機床廠批量試用ALPHA6000系列變頻器，經其質檢部門全面測試，用戶使用證明配用ALPHA6000變頻器能完全能夠滿足機床主軸控制的要求，低轉速運行輸出轉矩平穩，能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。此主軸的轉速由外部模擬量信號來控制輸出頻率，在不同的加工工藝（如；粗加工、精加工等）需要不同的轉速，此時可由數控系統輸出不同的模擬量電壓信號給變頻器，實現不同的轉速，同時啟停信號也由數控系統控制，提高了自動化程度、延長了刀具的使用壽命。目前ALPHA6000變頻器已大量在沈陽機床配用，用戶反映極佳，故障率幾乎為零。

七.  結束語

  通過ALPHA6000系列變頻在數控機床主軸上的成功應用，改變了以往依賴進口產品的局面，大大地降低了產品成本。ALPHA6000系列變頻器以其獨特的性能和優越的性價比，在數控機床上得以迅速推廣使用。