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英威腾Goodrive35变频器在数控车床上的应用

英威腾Goodrive35变频器在数控车床上的应用

一、数控车床简介
        数控车床又称为CNC(Computer numerical control)车床,是一种由程序控制的自动化机床。数控车床主要用于加工轴类和回转体零件,能自动完成内外圆柱面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工,适合于加工形状复杂、精度要求高的轴类或盘类零件。数控车床主要由主机、数控装置、驱动装置以及辅助装置等几大部分组成。
       主机,它是数控车床的主体,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。数控装置,它是数控车床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置,它是数控车床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。辅助装置,是指数控车床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。
二、现场工况
1、主轴电机参数  
电机类型 变频异步电机 额定功率 2.2KW  额定转速  1430r/min
额定电压  380V  额定电流 6.0A  额定频率 50HZ
控制方式 端子控制 频率给定方式 模拟量给定(0-10V) 控制模式 闭环矢量控制模式

 2、实景图片
 

                                      图(1)数控车床                                                图(2)应用在数控车床上的Goodrive35
三、工艺要求及变频器配置
        数控车床主轴电机需要变频器在起停时要快且平稳,电机无尖叫声,无明显抖动。转矩响应要快,稳速精度要高;抗干扰能力强,同时维修要方便。电机最大转速要求达到3000r/min,现场速度脉冲编码器安装在车床主轴上面,车床主轴和主轴电机之间通过同步皮带连接,且皮带输入输出带轮直径比值为1:1。同时,车床主轴要求实现定位控制,当一个工件加工好后,车床主轴要回到初始位置,此时,将加工好的工件取下,重新装上一个待加工工件。
        针对上述工艺要求,我司特选用高性能闭环矢量主轴定位专用变频器Goodrive35,功率等级为4KW,型号为GD35-004G-4-A1。
四、调试过程及实际效果
1、现场接线示意图

图(3)CNC数控系统与Goodrive35接线示意图
2、调试过程及使用效果
(1)编码器参数及方向设定
        CNC数控系统、变频器和速度脉冲编码器之间的连线接好后,然后测试编码器。设置编码器线数P20.01,设置P00.00=2,P00.10=20Hz,运行电机,此时电机旋转为20Hz,观察P18.00的测速值应接近20Hz,如果测速值为负,则表明编码器方向反向了,设置P20.02=1即可,如果测速值偏差较大,则表明P20.01设置错误。观察P18.02  Z脉冲计数值是否波动,如果波动,表明编码器有干扰或者P20.01设置错误,检查接线及屏蔽线是否良好接地。
(2)电机参数自学习
        记录电机铭牌参数,然后设置参数P02.00~P02.05。设置P00.00=1,开环矢量运行模式,并设置参数P00.15=1(旋转参数自学习),同时给运行命令,电机会先静止然后再旋转到2/3的额定转速,自学习完成后,自动停机,键盘显示-END-,并且将学习得到的参数保存在P2组电机参数P02.06~P02.10中。
注:进行上述动态自学习时需要把电机轴与机械负载脱开,而进行静态自学习则不需要脱开机械负载。
(3)试运行电机
        设置P00.00=3,闭环矢量控制模式,同时设置运行指令通道及频率给定源。调整加减速时间及P3组速度环及电流环PI参数,使之在整个范围内运行平稳。
(4)端子功能设定
        参考说明书P5,P6组输入输出端子功能进行端子功能的设定。注:Goodrive35说明文档由Goodrive300产品说明书和Goodrive35附加说明书共同组成。
        车床主轴加工工件时,转速要求设定为850r/min,采用闭环矢量控制模式,转速波动小,稳速精度高。电机无异常噪音,无明显抖动。当一个工件加工完成后,切换到定位模式,主轴可以精准地回到最始位置。Goodrive35主轴定位专用变频器在数控车床上的应用,完全可以满足客户需求。
3、变频器典型参数设置
序号 功能代码 名称 设定值 说明
1 P00.00  速度控制模式   3 闭环矢量模式
2 P00.01   运行指令通道 端子运行通道
  P00.03    最大输出频率 100HZ  
  P00.04    运行频率上限 100HZ  
  P00.06  A频率指令选择  模拟量AI1
  P00.11  加速时间1  1S   
  P00.12    减速时间1 2S  
  P01.13    正反转死区时间 1S  
  P05.01    S1端子功能选择 1 正转运行
  P05.02   S2端子功能选择 反转运行
  P05.03   S3端子功能选择 45 主轴回零
  P06.04   继电器RO2输出选择 5  变频器故障
  P22.00  主轴定位模式选择  41  主轴定位使能;脉冲有效
  P22.01   主轴准停速度 5HZ   
  P20.02    编码器方向 0或1 调整编码器方向
  P22.03    主轴零点位置 0~4096 调整零点位置

五、结论
之前,数控车床主轴定位功能是由伺服驱动器来完成。采用英威腾主轴定位专用变频器Goodrive35替代伺服驱动器后,性能优良,具有伺服驱动器主轴定位控制的同样效果,并能大大降低数控车床的成本。

关于英威腾:

英威腾,成立于2002年,致力于成为全球领先、受人尊敬的电气传动、工业控制、新能源领域产品与服务供应商,2010年在深交所A股上市。英威腾是国家火炬计划重点高新技术企业,总部员工1100多人,国内、外办事处30余个,控股子公司9家,业务涉及电气传动、工业自动化、新能源、轨道交通牵引、矿用防爆、能源管理、楼宇智能等领域。在基础业务变频器领域,英威腾占据国内领先地位,拥有覆盖高、中、低压通用及各行业专用丰富的产品系列,产品在市政、塑胶、油田、化工、冶金、纺织、机床、矿山等行业广泛应用,产品销售遍布全球60多个国家和地区。

更多详情,请访问深圳市英威腾电气股份有限公司官网www.invt.com.cn

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新闻联系:

英威腾市场部 付先生

Tel0755-86312964     Emailmarketing@invt.com.cn

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