引言
數(shù)字控制機床,，簡稱數(shù)控機床（NC ， Numerical Control）,是三十年來綜合應(yīng)用集機械,、電氣,、液壓、氣動,、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品,，在現(xiàn)代機床生產(chǎn)中，一般采用多電機拖動,，主軸和各進給系統(tǒng)分別由各自的電機來拖動,。由于機床加工范圍較廣，不同的工件,，不同的工序,，使用不同的刀具，要求機床執(zhí)行部件具有不同的運動速度,，因此機床的主運動應(yīng)能進行調(diào)速,，主軸調(diào)速系統(tǒng)一般采用交流主軸系統(tǒng)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,，數(shù)控機床的主軸的交流拖動,，同樣能夠很好滿足需要。主驅(qū)動電機通過皮帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn),，或通過皮帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪（以獲得更大的轉(zhuǎn)矩）帶動主軸旋轉(zhuǎn),。由于主軸電機調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速,，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化,。
數(shù)控機床對應(yīng)用技術(shù)的要求
1、電機要求
通常要求用變頻電機,，或者普通電機加風(fēng)扇以滿足電機在低頻的散熱要求,、并且要求電機調(diào)速范圍廣。
2,、變頻器的技術(shù)要求
1）要求低頻力矩大
選用矢量變頻器,，低頻時（1～10Hz）能出來150%額定轉(zhuǎn)矩。
2）轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)速度快,，穩(wěn)速精度高
選用矢量變頻器,，能實現(xiàn)很好的動態(tài)響應(yīng)效果，依據(jù)負載的變化,，通過輸出轉(zhuǎn)矩的變化很快做出響應(yīng),，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定,。
3）減速停車速度快
通常數(shù)控機床的加減速時間都是比較短的，加速時間靠變頻器的性能保證,，減速時間則依靠外加制動電阻或制動單元,。
4）進行電機參數(shù)自學(xué)習(xí)
選用矢量變頻器后，要達到很好的控制性能通常都需要對電機進行參數(shù)自學(xué)習(xí),，其目的是獲取準確的電機內(nèi)部參數(shù),，以用于矢量控制計算。參數(shù)自學(xué)習(xí)所需要的電機銘牌參數(shù)有：電機額定功率,、電機額定頻率,、電機額定轉(zhuǎn)速、電機額定電壓,、電機額定電流,。有的變頻電機的銘牌上可能沒標額定轉(zhuǎn)速值，可以根據(jù)經(jīng)驗值估計一下額定轉(zhuǎn)速,。在進行參數(shù)自學(xué)習(xí)時,，務(wù)必要在空載（電機軸上不接負載）的時候進行。只有在空載的時候才能保證自學(xué)習(xí)出來的電機參數(shù)的準確性,。如果現(xiàn)場條件沒辦法進行空載運行,，可以考慮用變頻器出廠的電機參數(shù)試運行。
5）頻率指令和運行指令
數(shù)控機床上使用的變頻器其頻率指令和運行指令都來源于CNC控制器,，一般給定的的通道有兩種,，一種是模擬量給定，另一種是多段速給定,，或者兩者同時給定,，以多段速優(yōu)先。模擬量給定以電壓型模擬量為主,，也有電流型的,。變頻器對這兩種類型的模擬量都可以采集。
3,、抗干擾問題
變頻器在出廠的時候作了很好的抗干擾試驗，具有很強的抗干擾能力,，但變頻器同時也是一個干擾源,，在使用中很難避免不對其它設(shè)備進行干擾，在數(shù)控機床上最容易被干擾的設(shè)備是CNC控制器,。一旦CNC控制器受干擾后,，系統(tǒng)將不能正常工作。特別是變頻器的頻率指令和運行指令也可能會受到干擾,，干擾嚴重的會造成頻率指令不穩(wěn)定,，變頻器誤動作等,。解決此類問題的辦法是在變頻器的輸出線上加磁環(huán)以減少高頻輻射。一般進口的CNC的抗干擾能力較強,。
下面以CHV100系列高性能矢量變頻器在沈陽某數(shù)控機床廠的應(yīng)用為例,，講述數(shù)控機床的變頻調(diào)速控制技術(shù)。
系統(tǒng)構(gòu)成
變頻器 CHV100-5R5-4SL 制動電阻100Ω/520W 5.5KW調(diào)速電機 CNC數(shù)控系統(tǒng)
變頻器及數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)
主要的參數(shù)和性能指標：
5.5kW數(shù)控車床,，電動機參數(shù)：
額定功率：5.5kW,， 額定頻率：50Hz,
額定電壓：380V， 額定電流：11A,，
額定轉(zhuǎn)速：1440r/min 機械傳動比：1：1.5
加工材料：45#鋼
實際測試性能指標：（進刀性能及速度）
1,、主軸轉(zhuǎn)速：200r/min（變頻器運行頻率9～10Hz）
2、主軸轉(zhuǎn)速：450r/min（變頻器運行頻率22Hz左右）
參數(shù)設(shè)定：
P0.01=1 端子控制
P0.03=1 AI1頻率設(shè)定（信號來源于數(shù)控系統(tǒng)）
P0.07=150.00Hz （最大頻率）
P0.08=150.00Hz
P0.11=8S（加速）
P0.12=4S（減速）
P5.02=1（S1正轉(zhuǎn)）
P5.02=2（S2反轉(zhuǎn)）
P5.02=9（S3外部故障輸入）
P5.02=7（S4故障復(fù)位）
P5.19= （0.50S AI1濾波時間）
P6.01=7（Y1輸出 頻率達到）
P6.04=3 （RO1輸出 故障輸出）
P6.05=19 （RO2輸出 變頻器運行中）
Pd.01=4 （S3輸入取反）
電機參數(shù)設(shè)定：
P2.01=50.00Hz
P2.02=1440RPM
P2.03=380V
P2.04=11.0A
P2.05=5.5Kw
P2.06=0.875
P2.07=0.875
P2.08=118.45
P2.09=114.21
P2.10=6.03
CHV100系列變頻器的特點
CHV100系列高性能矢量變頻器采用先進磁通控制技術(shù),，電機在低速時轉(zhuǎn)矩大,，速度精度高，價格合理,，功能齊全,，具有瞬停電處理及速度跟蹤再啟動功能，確保系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)運行機制,，以保證電機運轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài),，因此，采用CHV100系列高性能矢量變頻器代替主軸交流伺服系統(tǒng),，是機床行業(yè)最佳的選擇,。CHV100系列變頻器具有以下特點
（1）采用先進的磁通控制算法，實現(xiàn)了真正的無速度傳感器矢量控制,，在控制性能上比傳統(tǒng)的V/F控制方式有很大的改善,。
（2）起動轉(zhuǎn)矩大，0.5Hz/150%（SVC）,，0Hz/180%（VC）
（3）載波頻率范圍0～16KHz,；可根據(jù)溫度和負載的特性自適應(yīng)調(diào)整。
（4）提供標準的0～10V模擬量接口,，能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容,，通用性強
（5）過負載能力強，150%額定輸出電流一分鐘,；
（6）提供多功能的輸出端子信號,，例如故障輸出信號，運行中信號,，速度到達等輸出信號,，能夠很好的滿足系統(tǒng)對于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控；
調(diào)試結(jié)果
事實證明采用CHV100系列高性能矢量變頻器完全能夠滿足機床主軸控制的要求。CHV100采用的領(lǐng)先的磁通算法,，即使在低轉(zhuǎn)速（低頻）運行下也能平穩(wěn)輸出150%的轉(zhuǎn)矩,，以滿足不同零件的加工需要，完全可以取代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結(jié)構(gòu),，并且此主軸結(jié)構(gòu)簡單,、緊湊、可以實現(xiàn)真正的無級調(diào)速,。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號來控制輸出頻率,，在不同的加工工藝（如；粗加工,、精加工等）需要不同的轉(zhuǎn)速,，此時可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號給變頻器，實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速,，同時啟停信號也由數(shù)控系統(tǒng)控制,，提高了自動化程度、延長了刀具的使用壽命,。
結(jié)束語
數(shù)控機床主軸一般交流伺服系統(tǒng),、進口品牌矢量控制變頻器以及變頻專用電機，購置費用很高,；CHV100系列變頻器以其獨特的性能（啟動電流小,、調(diào)速平滑、調(diào)速范圍大,、節(jié)能環(huán)保,、運行穩(wěn)定、精度高,、低頻轉(zhuǎn)矩大,、保護功能齊全、可靠性高,、操作維護簡便等）和優(yōu)越的性價比,，在數(shù)控機床的應(yīng)用上迅速崛起。
參考文獻
1.《實用數(shù)控技術(shù)叢書》
2.《CHV矢量變頻器操作手冊》
