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)不断按下移位键找到“F.oUt”后，再按一次后观察到；机床主轴对应实际转速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。。
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2010 NO.14
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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
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｅｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．３，２０１０ 数控机床主轴驱动的变频控制 葛胜军 （天津工业大学机电学院，天津３００１６０） 摘要：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。 关键词：数控车床；主轴；变频器；矢量控制 中图分类号：ＴＧ６５９ 文献标识码：Ａ 上世纪７Ｏ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。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。 １ 原机床主轴传动的特点 一般情况下，原机床的拖动系统是由电机带动齿轮箱来 传动和调速的，具有以下特点： （１）负载为恒功率性质。齿轮箱变速时，转矩的变化与转 速的变化成反比。若不计齿轮箱的损耗，则在全功率范围内都 具有恒功率的特点。 （２）转速档次。调速箱有８档转速（ｒ／ｍｉｎ）：７５，１２０， ２００，３００，８００，１ ２００，１ ５００，２ ０００。 （３）电动机的主要额定参数（见表１）。 表１ 电动机主要额定参数 项目 内容 额定容量（ｋＷ） 额定转速（ｒ／ｒａｉｎ） 负载特性 ３．７ ｌ ４４０ 恒功率 （４）控制方式由手柄组合的８个位置，来控制４个离合 文章编号：１ ６７２—５４５Ｘ（２０１ ０）０３—００５６—０２ 器的分与合，得到齿轮的８种组合，从而得到８档转速。 （５）低速时的过载能力强。低速时，拖动系统经齿轮箱降 速后的额定转矩，将远大于负载的最大工作转矩，有很强的过 载能力。 ２ 应用变频器调速时的基本考虑 （１）变频调速的调节范围很广，一般通用型变频器都可以 实现０～４００Ｈｚ范围内无级调速。 （２）考虑到机床要求具有较硬的机械特性。符合变频器 ＋普通电机（或变频电机）传动具有机械特性硬的特点。一般 在低频下都可以提供１５０％负载转矩的能力。 （３）考虑到机床需要在低速时具有强大过载能力。变频器 可以提供１５０％的过载保护（６０ ｓ），能够满足设备的要求。 （４）使用变频调速后，可以简化齿轮变速箱等原有复杂的 机械拖动机构，自动化程度高，操作简单，维修方便。 （５）变频器具有电压（ＤＣ ０—１０Ｖ），电流模拟输入接口， 可以与数控系统的控制信号很好的匹配。 ３ ＳＡＪ变频器在该行业的应用 浙江坎门机床厂主要生产各类经济型简易数控机床，由 于调速用的电磁离合器损坏率较高，了解到变频调速系统具 有以上优点，故改用中源变频器实现变频调速。改造后系统构 成具体情况如下： （１）在该系统中，变频器采用外部端子控制，数控系统发 出的ＤＣ ０～１０ Ｖ信号通过变频器的ＶＩ—ＡｃＭ端子送入变频 器，实现数字量设定转速对模拟量变频输出的控制。电机转速 的高低，由数控系统输出的电压信号的大小来控制。 （２）电机的正反向运行，由外围通过变频器的ＦＷＤ， ＲＥＶ７与ＤＣＭ端子实现控制。 （３）各种保护信号通过变频器的Ａ、Ｂ、Ｃ（常开、常闭）触点 来控制，可以实现过流、过压、过载、过热、负压、缺相等保护。 在实际加工转速下，经反复试验，完全符合设计要求，取 得了令人满意的结果。现该产品在２０００年已批量生产，投放 收稿日期：２００９—１２—１５ 作者简介：葛胜军（１９８７一），男，辽宁丹东人，大学本科学历，研究方向为数控应用。
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)不断按下移位键找到“F.oUt”后，再按一次后观察到；机床主轴对应实际转速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
