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关于易驱变频器在数控机床主轴上的应用

数控车床的功能需求：

1.控制方式选用开环矢量控制；

2.外部端子两线控制，正转X1、反转X2；

3.频率给定为0~10V模拟量给定AI1；

4.能保证300r／min速度下正常切削，低速力矩要求较大；

5.加减时间根据客户要求，一般0.4－3S，需要制动单元变频器；

6.需要故障信号输出。

主要的参数和性能指标：

（1）3.0kW数控车床

电动机参数：额定功率：3.0kW，额定频率：50Hz，额定电压：380V，额定电流：7.8A，额定转速：970r/min

机械传动比：1：1.5

加工材料：45#钢

实际测试性能指标：主轴转速：200r/min（变频器运行频率15Hz左右）的进刀性能及速度

（2）5.5kW数控车床

电动机参数：额定功率：5.5kW，额定频率：50Hz，？额定电压：380V，额定电流：13A，额定转速：1400r/min

机械传动比：1：1.5

加工材料：45#钢

实际测试性能指标：主轴转速：200r/min（变频器运行频率9～10Hz）和主轴转速：450r/min（变频器运行频率22Hz左右）的进刀性能及速度

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变频器在数控机床上的应用

数控机床变频改造解决方案一数控机床说明数控机床的主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动，是电动机带动齿轮箱来传动和调速的。在机械加工过程中，需要经常对主轴的旋转有不同的运行速度要求，操作人员通过手柄组合的多个位置来控制离合器的分与合，得到齿轮的多种组合，从而得到多档的转速，操作不方便，维修量也比较大，实践证明，调速用的电磁离合器损坏率较高。原有机床的主轴传动的这一特点已经不能适应经济的快速发展对数控机床的需求，目前，数控机床配套使用变频器对主轴进行调速控制越来越普遍和实用。二系统简介整个电气系统由数控机床CNC、迈凯诺变频器、时间继电器、制动组件等组成。接线图如下图所示：（1）交流电源通过断路器连接至主电路的电源端子(R、S、T)。变频器输出端子(U、V、W)按正确相序连接主轴电动机。当运行命令和电动机的旋转方向不一致时，可在U、V、W三相中任意更改两相接线，或将控制电路端子FWD/REV调换一下。（2）频率给定命令由CNC以0-10V(或-10V~10V)的形式给定，从变频器的AI1和GND 接入。电机的转向和运行控制由变频器数字输入端口(DI)的状态决定。（3）当数字端子D1与端子COM接通时，端子D1上为高电平，电机正转；当数字端子D2与端子COM接通时，端子D2上为高电平，电机反转；当数字端子D1和端子D2均不与端子COM接通时，端子D1和端子D2上均为低电平，电机停止。端子D1与端子COM之间的接通或断开、端子D2与端子COM接通之间的接通或断开，由两对继电器触点控制，这两个继电器可由数控系统所发出的主轴正转和主轴反转指令控制。同时，变频器的两路数字输出端口分别设置为：TIA和TIC（功能设置为：运行输出）；T2A和T2C（功能设置为：故障输出）。

数控机床用主轴伺服系统

数控机床用主轴伺服系统数控机床的主轴系统和进给系统有很大的差别。根据机床主传动的工作特点，早期的机床主轴传动全部采用三相异步电动机加上多级变速箱的结构。随着技术的不断发展，机床结构有了很大的改进，从而对主轴系统提出了新的要求，而且因用途而异。在数控机床中，数控车床占42％，数控钻镗铣床占33％，数控磨床、冲床占23％，其他只占2％。为了满足量大面广的前两类数控机床的需要，对主轴传动提出了下述要求：主传动电动机应有2.2～250kW的功率范围；要有大的无级调速范围，如能在1：100～1000范围内进行恒转矩调速和1：10的恒功率调速；要求主传动有四象限的驱动能力；为了满足螺纹车削，要求主轴能与进给实行同步控制；在加工中心上为了自动换刀，要求主轴能进行高精度定向停位控制，甚至要求主轴具有角度分度控制功能等等。主轴传动和进给传动一样，经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动，而随着微处理器技术和大功率晶体管技术的进展，现在又进入了交流主轴伺服系统的时代，目前已很少见到在数控机床上有使用直流主轴伺服系统了。但是国内生产的交流主轴伺服系统的产品尚很少见，大多采用进口产品。交流伺服电动机有永磁式同步电动机和笼型异步电动机两种结构形式，而且绝大多数采用永磁式同步电动机的结构形式。而交流主轴电动机的情况则不同，交流主轴电动机均采用异步电动机的结构形式，这是因为，一方面受永磁体的限制，当电动机容量做得很大时，

电动机成本会很高，对数控机床来讲无法接受采用；另一方面，数控机床的主轴传动系统不必像进给伺服系统那样要求如此高的性能，采用成本低的异步电动机进行矢量闭环控制，完全可满足数控机床主轴的要求。但对交流主轴电动机性能要求又与普通异步电动机不同，要求交流主轴电动机的输出特性曲线（输出功率与转速关系）是在基本速度以下时为恒转矩区域，而在基本速度以上时为恒功率区域。交流主轴控制单元与进给系统一样，也有模拟式和数字式两种，现在所见到的国外交流主轴控制单元大多都是数字式的。它们的工作过程简述如下：由数控系统来的速度指令（如10V时相当于6000r/min或4500r/min）在比较器中与检测器的信号相与之后，经比例积分回路3将速度误差信号放大作为转矩指令电压输出，再经绝对值回路4使转矩指令电压永远为正。然后经函数发生器6（它的作用是当电动机低速时提高转矩指令电压），送到V／F变换器7，变成误差脉冲（如10V相当于200kHz）。该误差脉冲送到微处理器8并与四倍回路17送来的速度反馈脉冲进行运算。在此同时，交预先写在微处理器部件中的ROM中的信息读出，分别送出振幅和相位信号，送到DA强励磁9和DA振幅器10。DA强励磁回路用于控制增加定子电流的振幅，而DA振幅器用于产生与转矩指令相对应的电动机定子电流的振幅。它们的输出值经乘法器11之后形成定子电流的振幅，送给U相和V相的电流指令回路12。另一方面，从微处理器输出的U、V两相的相位（即sinθ和sin(θ-120°））也被送到U相和V相的电流指令回路12，它实际上也是一个乘法器，通过它形成

iNVOEE VC610系列变频器数控机床应用快速设定指南v1.04

iNVOEE VC610系列变频器数控机床应用 ——— 快速设定指南v1.04 基本接线图系统安系统安装装完成完成后后，且用户参数已恢复出厂值且用户参数已恢复出厂值（（新机不用执行此操作，[F07.05]=4可用于将所有用户参数恢复出厂值，），进行如下进行如下3个步骤即可保证系统正常运行个步骤即可保证系统正常运行：：步骤1：设定电机特性参数：(对于对于没有铭牌的电机没有铭牌的电机没有铭牌的电机，，可用相应功率等级的可用相应功率等级的出厂出厂出厂默认值默认值) 按照电机铭牌参数准确输入F02组参数：电机额定频率[F02.01]（通常情况下为50.00Hz ）、电机额定电压[F02.02]（通常情况下为380.0V ）、电机额定电流[F02.03]、电机额定转速[F02.05]（4极电机一般为1440RPM ，6极电机一般为960RPM ）。注意注意：：请尽量按照实际的电机铭牌参数设定该组参数请尽量按照实际的电机铭牌参数设定该组参数，，准确的铭牌参数有利于控制特性的提升准确的铭牌参数有利于控制特性的提升，，错误的参数会导致力矩丢失甚至无法正常运行的参数会导致力矩丢失甚至无法正常运行。。提高提高电机额定电流电机额定电流[F02.03]的设定并不能提高转矩输出输出。。电机空载电流[F02.04]不用手工设定不用手工设定，，变频器变频器会通过自学习自动设定会通过自学习自动设定会通过自学习自动设定。。步骤2：电机参数自学习电机参数自学习：： 1）设定[F02.06]=1，让变频器进入电机参数学习准备状态，此时面板显示“P.tESt ”； 2）通过系统启动变频器（亦可通过修改[F01.00]=0，用面板启动，结束后将[F01.00]=1，重新设定为外部端子控制），变频器开始自动学习电机参数。如果电机参数学习成功，面板显示“SUCCE ”，[F02.06]会自动被改回0；若失败，[F02.06]会保持1，下次启动后会再次进入电机学习状态。注意注意：：通过参数自学习操通过参数自学习操作作，变频器可以自动测试并保存电机铭牌参数以外的电机内部参数变频器可以自动测试并保存电机铭牌参数以外的电机内部参数，，提高电机输出转矩及运行特性机输出转矩及运行特性。。学习过程可以不拆卸主轴皮带习过程可以不拆卸主轴皮带，，但最好将机床档位打到最低档位但最好将机床档位打到最低档位（（接近空载空载））或挂空挡或挂空挡，，以获得最佳学习效果以获得最佳学习效果。。更换电机后需要重新设定电机特性参数和做自学习更换电机后需要重新设定电机特性参数和做自学习。。电机参数学习刚开始时主轴保持静止电机参数学习刚开始时主轴保持静止（（大约6秒钟秒钟），），随后主轴随后主轴随后主轴会会自行自行加速加速加速运转运转运转，，学习完成后主轴会自行自行减速减速减速停止停止停止。。整个学习过程中整个学习过程中请不要操作机床请不要操作机床请不要操作机床，，以免造成意外伤害以免造成意外伤害。。步骤3：将主轴实际转速与系统给定转速进行校准将主轴实际转速与系统给定转速进行校准：：(亦可按照经验值设定[F00.00]和[F01.18]) 首先在机床数控系统中，将主轴最高转速参数设定为设计值Nmax 。然后试运行系统，稳定后记录变频器输出频率Fo(Hz)，及机床主轴对应实际转速Nz 。变频器输出频率Fo 可以在监视状态下(可用ESC 键切换到监视状态) F.oUt 对应实际转速Nz 可以在数控系统面板上观察到。最后按照下式进行设定：最高频率[F00.00]= 上限频率[F01.18]=(Nmax×Fo)/Nz 注意注意：：最高工作转速时不应最高工作转速时不应让电机超过额定转速让电机超过额定转速让电机超过额定转速，，以免造成电机损坏或意外伤害以免造成电机损坏或意外伤害，，并确保系统可以长时间可靠工作时间可靠工作。。根据需要调整加速时间[F01.11]和减速时间[F01.12]。制动电阻建议使用厂家标配制动电阻建议使用厂家标配：：机型范围 4.0kW 及以下 5.5~9.0kW 11.0~22.0kW 电阻配置 50欧姆/600W 40欧姆/1000W 40欧姆/1500W 南京英沃变频技术有限公司系统系统启信号

数控机床主轴部件结构

数控机床主轴部件结构主轴部件是数控机床的核心部件，其运转精确度、耐磨性能、防震性能、机械强度等都会影响到工件加工的质量，再加上操作过程中还会有环境的影响以及人为因素的影响，工件加工的质量就更难得到保证。所以要从可控的方面着手，将一切可控因素都调整到位，比如数控机床的主轴结构设计以及主轴结构的日常维护等。目前所使用的数控机床类型主要包括数控车床、数控铣床以及工件加工中心。 1.数控车床主轴部件结构特点（1）主轴的主体结构是一个空心阶梯轴。（2）主轴的前面部分主要由法兰盘和专门的卡盘结构组成。（3）主轴的后面部分放置回转油缸。（4）主轴空心部分用于设置油缸的活塞杆。（5）车床的传动装置主要有齿轮传动、传送带传送以及齿轮-传送带组合传动等方式。（6）驱动器主要作用是连接电动机，驱动数控车床的运转。（7）光电脉冲编码器，用于测量主轴的转动速度，并

及时反馈信息至数控系统。（8）回转油缸的主要作用是通过调整液压来控制卡盘装置与法兰盘的结合与分离。 2.数控铣床主轴部件结构特点（1）同数控车床一样，主轴的中心是空心的。（2）主轴的前面部分是一个比例为7：24的锥型孔洞，并且在端面上设有一对专门的主轴转矩检测装置将主轴转矩数据传输给铣刀。（3）主轴的后面部分设有液压缸装置用于放松铣刀。（4）主轴中间的空心部分用于弹簧的安装、以及铣刀固定刀爪的安装等。（5）主轴的传动装置主要是齿轮传动，而且是变速传动。（6）电气结构与数控车床相似，驱动器用于连接电动机，驱动数控铣床的运转；光电脉冲编码器，用于测量主轴的转动速度，并及时反馈信息至数控系统；液压缸的主要作用是通过调整液压来控制回路。 3.工件加工中心主轴部件结构特点工件加工中心主轴部件的大致结构与数控铣床相类似，唯一不同的地方在于工件加工中心自带刀库和自动换刀的装置，自动化程度相对较高，在控制结构上与数控铣刀会有所不同，具体表现在：

数控车床主轴系统

模块一对主轴驱动系统的认识任务一掌握主轴驱动系统各种故障排查方法。 1.主轴驱动系统概述主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。引言主轴驱动系统控制数控车床的旋转运动，为车床主轴提供驱动功率以及所需的切削力。目前在数控车床中，主轴驱动常使用交流电动机，直流电动机已被逐渐淘汰，由于受永磁体的限制，交流同步电动机功率做得很大时，电动机成本太高。因此目前在数控机床的主轴驱动中，均采用笼型异步电动机。为了获取良好的主轴特性，设计中采用矢量变频控制的交流主轴电动机，矢量部分分无速度传感器和有速度传感器的两种方式，后者具有更高的速度控制精度，在数控车床中无速度传感器的矢量变频器已经符合控制要求，因此，本设计中采用无速度的矢量变频器。知识目标： 1、了解主轴驱动系统的控制原理。 2、了解各种故障的产生原因。能力目标： 1、能够对主轴驱动系统启动故障进行排除和处理。 2、熟练掌握变频器的使用方法。一、相关知识 1、数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求： 1）调速范围宽并实现无极调速为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。

数控机床主传动系统及主轴设计.

新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系设计(论文)内容目标培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004

机械机床毕业设计16CA6150数控车床主轴箱及传动系统系统的设计业设计

毕业设计（论文）任务书指导老师课题名称CA6150车床主轴箱设计学生姓名专业班级数控班

目录 1、概述 2、主运动的方案选择与主运动的设计 3、确定齿轮齿数 4、选择电动机 5、皮带轮的设计计算 6、传动装置的运动和运动参数的计算 7、主轴调速系统的选择计算 8、主轴刚度的校核一、概述主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的

刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停，变速，换向和制动等。数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，剩去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。 1.1数控机床主传动系统的特点与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点。 4转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 5变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Ra>100，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。 6主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性。 7主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位，如轴承、锥孔等都有足够的硬度，轴承处还有良好的润滑。 1.2 主传动系统的设计要求 ①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足机床的运动要求。 ②主电机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求。 ③主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的

基于变频器的经济型数控车床主轴控制系统设计及参数设置_图文_(精)

94科技资讯

科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 2010NO.14 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 工业技术随着现代机械制造业水平的发展 , 数控机床普及率日益提高。数控车床是数控机床的主要品种之一 , 它在数控机床中占有非常重要的位置 , 一直受到世界各国的普遍重视 , 并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中一个重要的部分 , 其功率消耗约占机床总功率 70%~80%,其性能直接影响到机床的加工效率、加工材料范围、加工质量等。数控系统需要控制主轴的转速、位置 , 通常系统的标准配置为数字主轴 , 具有控制精度高 , 动态响应好的特点。但在主轴功率不大 , 对控制精度和动态响应要求

不是很高的情况下 , 数字主轴就显得成本太高。这时可以采用数控系统的模拟主轴功能。模拟主轴就是数控系统输出模拟电压信号 , 采用普通的交流变频器和交流变频电机来实现主轴控制 , 由于性价比高 , 在经济型数控机床中广泛应用。 1变频调速基本原理由异步电机理论可知 , 主轴电机的转速公式为 : n=(60f/p×(1-s 其中 P 为电动机的极对数 ,s 为转差率 , f 为电源的频率 ,n 为电动机的转速从上式可看出 , 电机转速与频率成正比 , 改变频率即可以平滑地调节电机转速。变频器主电路如上图 1所示。主电路的功能是把固定频率为 50Hz 交流电转换为频率连续可调的三相交流电 , 主要包括交 -直电路、制动单元电路及直 -交电路。交 -直电路中 , 三相交流电源通过变频器的电源接线端 (R、 S 、 T 输入到变频器内 , 利用整流器 VS 把交流电转换为直流电。当电容CF 电压达到基准值时 , 辅助电源动作 , 输出直流控制电压。直流继电器MCC 获电 , 常开触点闭合 , 限流电阻 RF 被短路 , 完成交 -直电路转换。直 -交电路中 , 由 VS 转换的直流电压经过短路保护熔断器F1加到逆变模块 VT, 再通过 SPWM 正弦波脉宽调制驱动电路控制 VT 输出频率可调的三相调制波 Ua 、 Ub 、 Uc(如图 2所示至 U 、 V 、 W 端子。输出电压的大小和频率是由改变图 2中的正弦参考信号 Ur 的幅值大小和频率调制的。制动单元电路由制动开关管 VB 、二极管 DB 及 B1、 B2端子之间外接制动电阻组成 , 外接制动电阻的功率与阻值需根据电动机的额定电流好工作情况进行选择。 2 主轴电机及变频器的选用

ALPHA变频器6000在数控机床上的应用

ALPHA变频器在数控机床上的应用一．引言数字控制机床，简称数控机床（NC ， Numerical Control）,是三十年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在现代机床生产中，一般采用多电机拖动，主轴和各进给系统分别由各自的电机来拖动。由于机床加工范围较广，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求机床执行部件具有不同的运动速度，因此机床的主运动应能进行无极调速，主轴调速系统一般采用交流主轴系统，随着变频调速技术的发展，数控机床的主轴的交流拖动，同样能够很好满足需要。主驱动电机通过皮带传动带动主轴旋转，或通过皮带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。二．数控机床的技术要求 1、对电机要求通常要求用变频电机，或者普通电机加风扇以满足电机在低频的散热要求、并且要求电机调速范围广。 2、对变频器的技术要求 1）要求低频力矩大低频时（1~10Hz）能出来150%额定转矩。 2）转矩动态响应速度快，稳速精度高能实现很好的动态响应效果，依据负载的变化，通过输出转矩的变化很快做出响应，从而实现转轴速度的稳定。 3）减速停车速度快通常数控机床的加减速时间都是比较短的，加速时间靠变频器的性能保证，减速时间则依靠外加制动电阻或制动单元。

4）可靠性高变频器故障率低，运行稳定可靠 3、电磁兼容问题数控机床为工业应用环境，不但要求变频器自身抗干扰能力强，而且不能干扰外围控制设备。由变频器工作原理可知，变频器输出含有一定的谐波成份，在使用中如果处理不当会对其它设备产生干扰，在数控机床上最容易被干扰的设备是CNC控制器。一旦CNC控制器受干扰后，系统将不能正常工作。特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰，干扰严重的会造成频率指令不稳定，变频器误动作等。解决此类问题的办法是在变频器出厂时须经过严格的EMC测试，采用EMC测试合格的变频器产品。三．系统构成 CNC数控系统构成如下图：配置：变频器：ALPHA6000-37R5GB 制动电阻：80Ω/750W 7.5KW调速电机四．接线及变频器系统设定 1．变频器接线原理图

变频器在机床上的应用

题目：变频器在机床中的应用学生：陈孝敏学院：安徽水利水电职业技术学院班级：0918309 专业：机电设备维修与管理指导老师：蒋瑾瑾

摘要：机床是工作母机的总称，包括车床,铣床,模床,冲床,刨床等,由于加工材质的不同,需要不同的转速,因此采用变频调速的机会很多,主轴传动结构一般采用交流电机和伺服电机，通过带传动把运动传给主轴，从而使主轴达到一定的转速，来完成切削加工。现在经济型数控机床中，一般使用变频器做为驱动部件。本文针对数控机床和普通机床改造中对主轴传动变频调速系统的应用需求，提出了采用罗克韦尔自动化的PowerFlex4型通用低压变频器的解决和实现方案。关键词: 罗克韦尔自动化；低压变频器；数控机床；主轴；驱动 Abstract: Machine is the general term for machine tools, including lathes, milling machines, mold bed, presses, planer, etc., due to processing of different materials require different speeds, so many opportunities for use of frequency control, spindle structure commonly used AC motor drive and servo motor , the motion passed through the belt drive shaft, so that the spindle reaches a certain speed, to complete the cutting. Now that the economy CNC machine tools in general use the drive as the drive components. In this paper, general machine tools CNC machine tools and drive the transformation of the spindle frequency

数控机床主轴驱动变频控制

论文关键词：矢量控制变频器数控车床论文摘要：本人于2007年4月份进入广东省广州昊达机电有限公司进行毕业前的综合实践，从事有关变频器的工作。本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并简述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。前言数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档和无级调速。在目前数控车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。为满足数控车床对主轴驱动的要求，必须有以下性能:(1)宽调速范围，且速度稳定性能要高;(2)在断续负载下，电机的转速波动要小;(3)加减速时间短;(4)过载能力强;(5)噪声低、震动小、寿命长。本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。第1章变频器矢量控制阐述70年代西门子工程师f.blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，ab，ge，fuji 等国际化大公司变频器上。采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。第2章数控车床主轴变频的系统结构与运行模式 2.1 主轴变频控制的基本原理由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为: n=(60f/p)×(1-s) 其中p—电动机的极对数，s—转差率，f—供电电源的频率，n—电动机的转速。从上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400hz(甚至更高频率)之间任意调节，因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。当然，转速提高后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，一般可以通过设定最高频率来进行限定。图2-1 变频器在数控床上的应用图2-1所示为变频器在数控车床的应用，其中变频器与数控装置的联系通常包括:(1)数控装置到变频器的正反转信号;(2)数控装置到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控装置的

基于plc的数控铣床主轴控制系统设计

中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王亚东学号：10020141X16 院系：机械自动化系专业：机械设计制造及其自动化题目：数控技术课程设计 ——基于PLC的数控铣床主轴控制系统设计

指导教师：马维金职称: 教授刘丽娟职称: 讲师 2014年1月9日目录一．概述3 1.1 数控技术课程设计的目的3 1.2 原始数据和设计要求3 二. 主轴伺服电机的选择4 2.1伺服电机类型选择4 2.2伺服电机的型号选择5 2.3伺服电机的技术参数5 三．电路接线图和电器件清单5 3.1启动停止、正反转的控制5 3.2电路接线图6 3.3电器件清单6 四．PLC选择和控制程序的设计6 4.1PLC的选型6 4.2控制程序T形图6 4.3控制程序的设计6 五．总结7

六．参考文献8 一．概述数控铣床主轴控制系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应该对主轴传动系统的转速（速度）及变速范围和启动停、正反转、加减速和位置进行有效地控制。 1.1 数控技术课程设计的目的通过本课程设计的训练，使学生在学完机床数控技术及相应的机床电器及PLC等课程之后，能够运用所学的知识独立完成数控车、数控铣和加工中心的进给系统的自动控制系统设计，从而使学生进一步加深和巩固对所学知识的理解和掌握，并提高学生的实际操作能力。 1．运用所学的理论知识，进行数控系统设计的初步训练，培养学生的综合设计能力； 2．掌握交流进给伺服驱动的原理和控制方法； 3．掌握PLC控制系统设计的基本技能，具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力； 4．基本掌握编写技术文件的能力。 1.2 原始数据和设计要求对于数控铣床，设计主轴驱动系统，由交流伺服电机实现，完成其选型计算，要求两轴联动，实现插补运算，并设计其启动停止、正反转、加减速和位置控制系统，数控系统的脉冲当量为 0.01rad/脉冲。 1 设计任务

数控机床主轴驱动系统跟维修资料

第五章数控机床主轴驱动系统与维修数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统，它的性能直接决定了加工工件的表面质量，因此，在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得很重要。本章主要内容： ——介绍数控机床主轴驱动系统组成及特点、分类等； ——介绍了通用变频器及典型系统变频主轴的连接线路、相关参数等； ——简介了通用变频主轴、伺服主轴的主要故障及处理方法，并介绍了一些维修实例。 5．1 概述数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构，其功能是接受数控系统(CNC)的S码速度指令及M码辅助功能指令，驱动主轴进行切削加工。它包括主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削刀具旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。 5.1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求： 1、调速范围宽并实现无极调速

为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100，恒功率调速范围也可达1∶30，一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。在无级变速中，变频调速主轴一般用于普及型数控机床，交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。 2、恒功率范围要宽主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需要，常采用分级无级变速的方法（即在低速段采用机械减速装置），以扩大输出转矩。 3、具有4象限驱动能力要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。目前一般伺服主轴可以在1秒内从静止加速到6000r/min。 4、具有位置控制能力即进给功能（C轴功能）和定向功能（准停功能），以满足加工中心自动换刀、刚性攻丝、螺纹切削以及车削中心的某些加工工艺的需要。 5、具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低。数控机床加工精度的提高与主轴系统的精度密切相关。为了提高传动件的制造精度与刚度，采用齿轮传动时齿轮齿面应采用高频感应加热淬火工艺以增加耐磨性。

iNVOEE VC610系列变频器数控机床应用快速设定指南v1..03(中文版)

ｉＮＶＯＥＥ VC610系列变频器数控机床应用 ——— 快速设定指南v1.03 基本接线图系统安装完成后，且用户参数已恢复出厂值（新机不用执行此操作，[F07.05]=4可用于将所有用户参数恢复出厂值），进行如下3个步骤即可保证系统正常运行：步骤1：设定电机特性参数：(对于没有铭牌的电机，可用相应功率等级的出厂默认值) 按照电机铭牌参数准确输入F02组参数：电机额定频率[F02.01]（通常情况下为50.00Hz ）、电机额定电压[F02.02]（通常情况下为380.0V ）、电机额定电流[F02.03]、电机额定转速[F02.05]（4极电机一般为1440RPM ，6极电机一般为960RPM ）。注意：请尽量按照实际的电机铭牌参数设定该组参数，准确的铭牌参数有利于控制特性的提升，错误的参数会导致力矩丢失甚至无法正常运行。提高电机额定电流[F02.03]的设定并不能提高转矩输出。电机空载电流[F02.04]不用手工设定，变频器会通过自学习自动设定。步骤2：电机参数自学习： 1）设定[F02.06]=1，让变频器进入电机参数学习准备状态，此时面板显示“P.tESt ”； 2）通过系统启动变频器（亦可通过修改[F01.00]=0，用面板启动，结束后将[F01.00]=1，重新设定为外部端子控制），变频器开始自动学习电机参数。如果电机参数学习成功，面板显示“SUCCE ”，[F02.06]会自动被改回0；若失败，[F02.06]会保持1，下次启动后会再次进入电机学习状态。注意：通过参数自学习操作，变频器可以自动测试并保存电机铭牌参数以外的电机内部参数，提高电机输出转矩及运行特性。学习过程可以不拆卸主轴皮带，但最好将机床档位打到最低档位（接近空载）或挂空挡，以获得最佳学习效果。更换电机后需要重新设定电机特性参数和做自学习。电机参数学习刚开始时主轴保持静止（大约6秒钟），随后主轴会自行加速运转，学习完成后主轴会自行减速停止。整个学习过程中请不要操作机床，以免造成意外伤害。步骤3：将主轴实际转速与系统给定转速进行校准：(亦可按照经验值设定[F00.00]和[F01.18]) 首先在机床数控系统中，将主轴最高转速参数设定为设计值Nmax 。然后试运行系统，稳定后记录变频器输出频率Fo(Hz)，及机床主轴对应实际转速Nz 。变频器输出频率Fo 可以在监视状态下(可用ESC 键切换到监视状态) F.oUt 对应实际转速Nz 可以在数控系统面板上观察到。最后按照下式进行设定：最高频率[F00.00]= 上限频率[F01.18]=(Nmax×Fo)/Nz 注意：最高工作转速时不应让电机超过额定转速，以免造成电机损坏或意外伤害，并确保系统可以长时间可靠工作。根据需要调整加速时间[F01.11]和减速时间[F01.12]。制动电阻建议使用厂家标配：机型范围 3.0kW 及以下 4.0~7.5kW 9.0~18.5kW 电阻配置 100欧姆/600W 60 欧姆/1000W 40欧姆/1500W 南京英沃变频技术有限公司系统系统启信号

数控机床变频调速主轴和伺服主轴的工作原理

数控机床变频调速主轴和伺服主轴的工作原理主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。数控机床主轴的无级调速则是由主轴驱动器完成。主轴驱动系统分为直流驱动系统和交流驱动系统，目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴驱动系统即交流主轴电动机配备变频器或主轴伺服驱动器为满足数控机床对主轴驱动的要求，主轴驱动系统必须具备下述功能： (1)输出功率大：（幻在整个调速范围内速度稳定，且恒功率范围宽 (3)在断续负载下电动机转速波动小，过载能力强 (4）加、减速时间短： (5）电动机温升低 (6)振动小、噪声低： (7)电动机可靠性高、寿命长、易维护 (8)体积小、重量轻早期的数控机床多采用直流主轴驱动系统。为使主轴电动机能输出较大的功率，所以一般采用他激式的直流电动机。为缩小体积，改善冷却效果，以免电动机过热，常采用轴向强迫风冷或热管冷却技术。直流主轴电动机驱动器有可控硅调速和脉宽调制PWM调速两种形式。由于脉宽调制PWM调速具有很好的调速性能，因而在对静动态性能要求较高的数控机床进给驱动装置上曾广泛使用。而三相全控可控硅调速装置则适用于大功率场合。由于直流电动机需机械换向，换向器表面线速度、换向电流、电压均受到限制，所以限制了其转速和功率的提高，并且它的恒功率调速范围也较小。由于直流电动机的换向增加了电动机的制造难度、成本，并使调速控制系统变得复杂，另外换向器必须定时停机检查和维修，使用和维护都比较麻烦。 20世纪80年代后，微电子技术、交流调速理论、现代控制理论等有了很大发展，同时新型大功率半导体器件如大功率晶休管GTR,绝缘栅双极晶休管IGBT以及IPM智能模块不断成熟并应用于交流驱动系统，并可实现高转速和大功率主轴驱动，其性能已达到和超过直流驱动系统的水平。交流电动机体积小、重量轻，采用全封闭罩壳，防灰尘和防污染性能好，因此，现代数控机床90％都采用交流主轴驱动系统。交流主轴驱动系统通常采用感应电动机作为驱动电动机，由变频逆变器实施控制，有速度开环或闭环控制方式。也有采用永磁同步电动机作为驱动电动机，由变频逆变器实现速度环的矢量控制，这种方式具有快速的动态响应特性，但其恒功率调速范围较小。正如前述，电动机的结构有笼型感应电动机和永磁式电动机两种结构，对于进给用交流伺服电动机，大都采用后一种结构形式：而交流主轴电动机与伺服进给电动机不同，交流主轴电动机多采用感应电动机。这是因为受永磁体的限制，当容量做得很大时，电动机成本太高，使数控机床难以使用。另外数控机床主轴驱动系统不必像进给伺服驱动系统那样要求如此高的性能，调速范围也可以不要太大。因此，采用感应电动机进行矢量控制就完全能满足数控机床主轴的要求。参考数控系统https://www.wendangku.net/doc/d89244438.html,/automation/cn/zh/automation-systems/cnc-systems/sinu merik-control/Pages/Default.aspx 虽然可以采用普通感应电动机作为数控机床的主轴电动机，但为了得到好的

数控机床中运用变频器

数控机床中运用变频器在机械制造业中，用普通机床加工复杂的零部件或具有较高精确度的批量产品时，需要熟练的技术工人手工操作来完成，这种效率低下的传统加工方式已无法满足现代制造业的需求。随着计算机技术的飞速发展，先进的加工中心和数控机床应运而生，逐渐成为主流的工具机床。广州三晶电气有限公司生产的S350系列高性能矢量型变频器以其独特的性能和优越的性价比，在加工中心和数控机床上的应用迅速崛起，现以数控系统为例，对三晶变频器的配置、系统联接、机械性能等实际应用研究介绍如下。数控机床的变频器配置在机床的调速系统中，传统复杂的齿轮箱式分级调速方式，在数控机床中得到极大的改进，采用更为先进的变频无级调速方式。对于1.5kW三相交流电动机，选配三晶高性能矢量控制S350系列，S350变频控制系统优势 1、完全满足数控车床高生产率、高削切精度、高稳定性、高柔性要求。 2、S350采用矢量控制模式，动态响应效果非常好，使电机主轴能高速稳定运行。 3、满足复杂、不规则形状零件的高深度和高强度削切要求，在0.5HZ~1HZ低频状况下，可以稳定保持150%的转矩输出。 4、加减速时间0.1秒，实现无衔接式正反转运行。 5、抗干扰性强，通过严格CNC综合测试，不会对系统造成任何干扰。 6、稳速精度高，低速时速度变化率小，运行平滑。数控机床的变频器联接图 2、系统原理图： S350变频器操作系统主轴电机驱动器（PG卡）传动部分机床主轴

S350变频控制主要操作步骤及参数设置表 1、电机与负载脱离，启动变频器，进行电机参数自学习（需正确输入电机铭牌参数)。 2、选择无感矢量控制模式（SVC），然后正确输入系统所需各项参数。 3、具体参数设置如下表：三晶S350高性能矢量变频器 S350系列是由广州三晶电气有限公司推出的新一代高性能矢量变频器，有如下特点：