本文以杭州三科變頻器在經(jīng)濟型數(shù)控機床中變頻改造項目為主要內(nèi)容，從介紹具體的改造方案以及實際應(yīng)用情況、效果等方面進行介紹。
一、引言
機床工業(yè)近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的快速發(fā)展，有飛躍的發(fā)展。這方面的發(fā)展主要體現(xiàn)在了各種新技術(shù)的廣泛應(yīng)用與企業(yè)效益的顯著提升。而在當前的工業(yè)貿(mào)易市場中，機床行業(yè)的主要消費領(lǐng)域則集中在數(shù)控機床這一領(lǐng)域中。以國內(nèi)外工業(yè)貿(mào)易市場中對于數(shù)控機床的需求量來看，預計今后的數(shù)控機床貿(mào)易市場會具備備以下幾個特征：其一是經(jīng)濟型數(shù)控機床是以后的主流產(chǎn)品；二則是采用新技術(shù)，降低成本，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性是企業(yè)生存的關(guān)鍵。下面我們以機床拖動方面采用變頻調(diào)速來說說變頻器在該行業(yè)的應(yīng)用情況。
二、變頻改造實施目標的原機床的主軸傳動特點
通常情況下機床的拖動系統(tǒng)是通過電機來帶動齒輪箱來完成傳動和調(diào)速的。它的運行特性有以下幾點。
1、原系統(tǒng)概況
這種負載為恒功率性質(zhì)。齒輪箱變速時，轉(zhuǎn)矩的變化與轉(zhuǎn)速的變化成反比。若不計齒輪箱的損耗，則在全功率范圍內(nèi)，都具有恒功率的特點。
(1) 轉(zhuǎn)速檔次
調(diào)速箱有8檔轉(zhuǎn)速：75、120、200、300、800、1200、1500，2000r/min。
(2) 電動機的主要額定參數(shù)
額定容量：3.7kW
額定轉(zhuǎn)速：1440r/min
負載特性：恒功率
(3) 控制方式
由手柄組合的8個位置來控制四個離合器的分與合，得到齒輪的8種組合，從而得到8檔轉(zhuǎn)速。
2、原系統(tǒng)特點
低速時的過載能力強。低速時，拖動系統(tǒng)經(jīng)齒輪箱降速后的額定轉(zhuǎn)矩將遠大于負載的最大工作轉(zhuǎn)矩，有很強的過載能力。
3、應(yīng)用變頻器調(diào)速時的基本考慮
(1) 變頻調(diào)速的調(diào)節(jié)范圍很廣，一般通用型變頻器都可以實現(xiàn)0~400Hz范圍內(nèi)無級調(diào)速；
(2) 考慮到機床要求具有較硬的機械特性。符合變頻器+普通電機(或變頻電機)傳動具有機械特性硬的特點。一般在低頻下都可以提供150%負載轉(zhuǎn)矩的能力；
(3) 考慮到機床需要在低速時具有強大過載能力。變頻器可以提供150%的過載保護(60s)，能夠滿足設(shè)備的要求；
(4) 使用變頻調(diào)速后，可以簡化齒輪變速箱等原有復雜的機械拖動機構(gòu)，自動化程度高，操作簡單，維修方便；
(5) 變頻器具有電壓(DC0-5V，DC0-10V)，電流模擬輸入接口，可以與數(shù)控系統(tǒng)的控制信號很好的匹配。
三、杭州三科變頻器在該行業(yè)的具體應(yīng)用情況
浙江某地機床廠主要生產(chǎn)各類經(jīng)濟型簡易數(shù)控機床，由于調(diào)速用的電磁離合器損壞率較高，在了解到變頻調(diào)速系統(tǒng)具有以上優(yōu)點后，故采用杭州三科的變頻改造方案，來實現(xiàn)數(shù)控機床變頻調(diào)速控制。具體改造方案如下。
1、改造后系統(tǒng)構(gòu)成：
(1) 在該系統(tǒng)中，變頻器采用外部端子控制，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的DC 0-10V信號通過變頻器的AN1—GND 端子送入變頻器，實現(xiàn)數(shù)字量設(shè)定轉(zhuǎn)速對模擬量變頻器輸出的控制。電機轉(zhuǎn)速的高低由數(shù)控系統(tǒng)輸出的電壓信號的大小來控制；
(2) 電機的正反向運行由外圍通過變頻器的OP6，OP7與CM端子實現(xiàn)控制；
(3) 各種保護信號通過變頻器的TC TA常開觸點來控制，可以實現(xiàn)過流，過壓，過載，過熱，負壓，缺相等保護。
2、相關(guān)參數(shù)的設(shè)置
根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)和機床設(shè)計的要求，參數(shù)的合適設(shè)置能夠提高原有產(chǎn)品性能，參數(shù)的設(shè)置如附表所示。
(1) F111，F(xiàn)808 用來調(diào)整電機的最高轉(zhuǎn)速；
(2) F114，F(xiàn)115用來調(diào)整電機達到最高轉(zhuǎn)速需要的時間；
(3) F513，F(xiàn)502用來調(diào)整電機在低速時輸出力矩的大小，針對以上的參數(shù)設(shè)置，最終用戶可以根據(jù)現(xiàn)場的實際需要作微量調(diào)整。
3、改造后與原來的性能對比
機床調(diào)速范圍：0~400Hz可調(diào)(大部分機床都在 3000r/min以下工作)
加減速時間： 0.1~30s可調(diào)；
加工速度：100~3000r/min連續(xù)可控；
保護功能： 完善，并有故障顯示；
過載能力：100%~180%可調(diào)。
4、客戶的實際使用效果
在實際加工轉(zhuǎn)速下，經(jīng)反復試驗，完全符合設(shè)計要求，取得了令人滿意的結(jié)果。現(xiàn)該產(chǎn)品已批量生產(chǎn)，現(xiàn)已在各機械加工企業(yè)中有了廣泛的應(yīng)用。
上述數(shù)控機床變頻器應(yīng)用資料由杭州三科變頻器整理編輯。
