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金盛娱乐城HD50系列高性能变频器在数控系统主轴定位上的应用
日期:2014-11-17   浏览次数:1962

  

摘要:主要介绍了金盛娱乐城HD50系列高性能变频器在数控系统主轴精确定位上的应用,并介绍了数控机床主轴定位系统组成、调试方法及应用特点。

 

1 概述

  通常数控系统上主轴精确定位,主要采用伺服控制系统来实现,这就使得机床成本较高,而一些经济型机床,就较难得到普遍应用;本系统主要由数控系统、闭环变频器系统、主轴异步电机系统组成,这就降低了数控系统的成本,并且在市场上得到了广泛的应用。

  在数控机床上,不仅需要主轴在低频启动时力矩大,速度响应快、能进行精确的速度控制,同时还需要对主轴进行精确的位置控制,定位过程中需要变频器快速启停、力矩平稳、定位平滑流畅干净利落,这就对变频器提出了较高的要求。

 

数控系统主轴定位系统介绍

  系统主要由数控操作系统、高性能变频器、主轴电机和主轴组成。

  基本控制过程:数控系统可采用通讯或I/O指令控制变频器,驱动采用HD50系列高性能变频器,主轴电机可使用异步或同步电机,无需使用伺服系统,即可达到精确的定位效果,最多可设定4个任意角度的定位控制。如图1,数控系统主要对用户各种指令进行处理,闭环变频器系统控制主轴异步电机,完成数控系统正转、反转、主轴定位等指令。

图1  控制原理图

3 HD50变频器特点

  金盛娱乐城HD50系列高性能变频器,是一款闭环矢量高性能变频器,能实现各种场合简易伺服功能,伺服定位模式、主轴定向模式等。

  过载能力:150%额定输出电流2分钟;180%额定输出电流10秒

  驱动电机类型:交流异步电机、同步电机

  控制方式:V/f控制;开环矢量控制(SVC);闭环矢量控制(VC)

  运行命令设定方式:操作面板设定;外部端子设定;通过SCI通讯口由上位机设定

  速度设定方式:数字设定、模拟设定、SCI通讯设定

  速度设定分辨率:数字设定:0.01Hz

  模拟设定:0.1%×最大频率

  速度控制精度:±0.5%(SVC);±0.05%(VC)

  速度控制范围:1:100(SVC);1:1000(VC)

  转矩控制响应:<200ms(SVC);<50ms(VC)

  起动转矩:180%额定转矩/0.5Hz(SVC);180%额定转矩/0Hz(VC)

  转矩控制精度:±5%

 

4 系统接线及调试

  本系统可以完成主轴定位和切削模式的双重功能,切换主轴定位和切削模式功能时,只需数控系统一键切换即可;

  主轴定向模式,主要由数控系统两个定向停机端子的选择来完成4个不同角度的定位,当数控系统发出主轴定向指令、方向指令及定向停机位置后,变频器便可以按照指令的角度完成定向任务。

  切削模式时,只需数控系统发出指定转速及运行方向,变频器就可以按照数控系统的速度给定,来完成不同高、低速的切削任务。

  (1)变频器接线如图2所示。


图2  控制接线图

  (2)电机参数自整定:参照电机铭牌设定电机组参数,设定完毕后按“RUN”键,进入自整定状态,过程约1分钟。

  

  (3)设定编码器参数及端子功能实现闭环矢量运行

  

  (4)设定主轴定位参数实现主轴定向控制

  

 

5 结语

  注意调试时变频器需安装刹车电阻。

  调试切削模式时,只需调整好主轴转速与变频器模拟量给定的对应关系;调试主轴定向模式时,变频器先运行到定位频率再执行定位过程,若出现超调可适当减小定位频率,或延长定位时间或者调整比例增益,目标是在不出现超调的情况下尽量减小定位时间,达到满意效果。

  经过现场调试,该数控系统无论在低频进刀切削旋转时的力矩方面,停机定位时的精准度方面都能达到用户满意的效果。

  切削模式时,无论在正转、反转切削,低频7Hz(转速约300转/分),进刀量为4mm,主轴转速精度都能保持平稳流畅,无顿挫感,切削完成后的工件表面平滑,无凹凸不平或沙粒感;主轴定向模式时,能按照指令进行不同角度定位,均能精准的停机定位,整个过程主轴响应迅速,平滑流畅、干净利落。

  事实证明HD50系列高性能变频器完全能满足主轴定位的高精度要求,在数控系统主轴定位场合,可替代伺服大量节省数控机床成本。

 

 

已发表于《伺服与运动控制》2014年第五期   金盛娱乐城HD50系列高性能变频器在数控系统主轴定位上的应用