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　　华邦VE系列产品逆变器在数控加工中心上的应用领域

　　中达中联股份

　　2007/12/20 11:35:00

　　摘 要：本文主要介绍华邦VE逆变器在数控加工中心上的采用情况。

　　1 引言

　　数控机床

　　是现代制造业的关键装备，一个国家数控机床的产量和技术水准在某种程度上就代表这个国家的制造业水准和竞争力。我国数控机床的技术水准、操控性和质量与国外产品比较还有很大差距。高操控性加工中心和机能部件大绝大多数依靠进口。加工中心是数控技术的分散体现，市场活跃、需求旺盛，成为当前和未来数控机床市场争夺的前沿。

加工中心是备有刀库并能手动更改，对钻孔展开多成品加工的数字掌控机床。钻孔经一次装夹后，数字掌控掌控系统能掌控机床按不同成品，手动选择和更改，手动改变机床切入点转速、进给量和相对钻孔的运动轨迹及其他远距机能，依次顺利完成钻孔几个面上多成品的加工。加工中心由于成品的分散和手动换刀，减少了钻孔的装夹、测量和机床修正等天数，使机床的研磨天数达到机床开动天数的8O％左右(普通机床仅为15～20％)；同时也减少了成品之间的钻孔周转、搬运和放置天数，延长了生产周期，具有明显的经济效益。加工中心适用于零件形状比较繁杂、精度明确要求较高、产品更改频繁的中小批量生产。 第一台加工中心是1958年由美国金恩-特特德公司首先研制成功的。它在数控船机镗铣床的基础上增加了手动换刀器，从而同时实现了钻孔一次装夹后方可展开铣床、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的分散加工。二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了方若县切入点箱加工中心，它备有数个可以手动更改的装有的多轴切入点箱，能对钻孔同时展开多孔加工。这种多成品分散加工的形式也扩展到了其他类型数控机床，例如切削中心，它是在数控车床上实用性数个手动换刀器，能掌控三个以上的座标，除切削外，切入点可以ZR19或游标卡尺，而由转动展开铣床、钻削、铰孔和攻丝等成品，适于加工繁杂的转动体零件。加工中心按切入点的布置方式分为固定式和船机两类。船机加工中心一般具有游标卡尺库塞县或数控库塞县，可加工钻孔的各个侧面；也可作数个座标的联合运动，以便加工繁杂的空间曲面。固定式加工中心一般不带库塞县，仅作顶面加工。此外，还有带立、卧两个切入点的复合式加工中心，和切入点能修正成卧轴或立轴的立卧整体式加工中心，它们能对钻孔展开五个面的加工。加工中心的手动换刀器由放置的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常用的有盘式和拉艾两类。拉艾刀库放置的容量较大。换刀机构在机床切入点与刀库之间互换，常用的为机械手；也有不带机械手而由切入点直接与刀库互换的，称无臂式换刀器。为了进一步延长非研磨天数，有的加工中心配有两个手动互换钻孔的横杆。一个装着钻孔在工作台上加工，另一个则在工作台外装卸钻孔。机床顺利完成加工循环后手动互换横杆，使装卸钻孔与加工的天数相重合。

　　2 数控机床切入点驱动力

切入点驱动力掌控系统是数控机床的大功率执行机构，其机能是接受数控掌控系统(CNC)的S码速度命令及M码远距机能命令，驱动力切入点展开研磨加工。切入点的驱动力可以采用沟通交流变频空调或沟通交流转换器2种掌控方式，一般的沟通交流变频空调切入点能无级变速但不能准停，需要另外装设切入点位置传感器，相互配合CNC掌控系统PMC (指数控掌控系统内置PLC

)的逻辑程序来顺利完成准停速度掌控和功能定位停止；沟通交流转换器切入点本身即具有准停机能，其自身的轴控PLC讯号可直接连接至CNC掌控系统的PMC，相互配合简捷的PMC逻辑程序方可顺利完成准停功能定位掌控，且后者的掌控精度远远高于前者，所以目前大绝大多数加工中心的切入点驱动力掌控系统采取沟通交流转换器切入点。参考沟通交流转换器切入点的机能，华邦公司开发出新一代的沟通交流变频空调驱动力器——VE逆变器，除了机能和操控性完全能和沟通交流转换器媲美，而且还具有通用性强和价格上的优势，透过多次试验深得顾客的认可与喜爱。

　　3 华邦VE变频空调切入点驱动力掌控系统

　　3.1 掌控系统设计明确要求

　　（1）VE系列产品逆变器机能和操控性的数控优点。项目顾客为数控加工中心知名企业。结合顾客的明确要求和加工中心的优点，华邦专门针对为数控加工中心开发的高操控性逆变器----VE系列产品逆变器机能和操控性是非常适合采用在数控加工中心上的：

　　?透过外部I/O点能同时实现快速sizes功能定位，有专门针对模块修正功能定位时的优点曲线和功能定位天数，定为同时实现方便快捷；

　　?透过专用模块修正达到快速加减速的同时实现；

　　?全新的PDFF掌控，使增益的修正更加简单方便快捷，易于掌握；

　　?接受模拟量讯号和脉冲讯号，对上位机的支持更加全面。

（2）试验加工中心实用性：

　　?数控掌控系统：台湾潘奥尔数控掌控系统SYNTEC 9401；

　　?切入点规格：无锡博华电机

　　8kw/最大频率600hz-12000rpm/6P/380V/450hz/25A，编码器+5V/GND/+A/-A/+B/-B/+Z/-Z/512ppr；

　　?逆变器规格：075V43A-2+EMV-PG01L，软件版本9.98试验版，制动电阻1500W/75ohm。

　　3.2 切入点变频空调掌控系统设计

　　（1）逆变器电气设计：参见图1。

　　图1 逆变器配线图

　　3.3 逆变器模块设计步骤

　　（1）将电机模块设置到逆变器，作电机动态自整定。要想将VE系列产品逆变器的高操控性发挥出来，准确的电机模块是基础。首先将基本模块填入到逆变器相关位置：

并且采用以上模块作VF掌控运行，具体情况如下表，观察后符合电机运行优点。

　　（2）解决一个有趣的工程问题。在以上数据中，电机额定转速05-03是电机厂家铭牌没有提供，询问电机厂家也不是很清楚。这种情况下，由于电机本身带编码器，透过VF掌控，将逆变器运行到450hz，观察逆变器中提供的r状态，电机实际转速为8900rpm左右，将测的数据填入到05-03。电机额定电流25A，075V43A-2逆变器额定电流只有18A，所以只能将电动机额定电流尽可能的修正到最大（最大为21.6A）填入05-01模块。

　　将模块5-00=1，然后按面板”RUN”作动态整定。

　　整定后电机模块为

11-01模块关系到编码器方向的选择，如果设置不当，则PG闭环掌控会出现问题。11-01设置是否正确可以透过在逆变器面板r状态的观察，r如果是正值则表示方向设置正确，如果是负值则表示方向设置相反。

　　（3）将掌控方式改为foc+pg，并且修正最大操作频率和加减速天数

　　采用面板运行。首先将F=550，运行后发现不论启动过程还是停止过程，当输出频率到达450HZ左右时就不按照加减速天数来变化，变化非常缓慢。当出现以上现象时，可以透过修正模块11-05（M1IdsRef Limit）来解决，将11-05从出厂值90改为110后加减速过程正常。

　　图2（F=590，11-05=180）加速曲线

（4）作惯量估测和ASR手动修正。将模块11-00=2，F=200HZ，01-12=01-13=1，正反转后测得惯量模块为49，之后将11-01=1，观察电机刚性，并对相应模块作修改。

　　（5）外部I/O机能的设置：

参见图1，MI1为sizes功能定位，MI2为第一/第二加减速天数切换，MI3为脉冲位置命令输入使能做sizes功能定位时，FWD/MI1闭合，逆变器做功能定位动作。有如下模块对功能定位的灵敏程度和功能定位时停止位置有关系，修正位置时可以将切入点停止在需要功能定位的位置并且观察面板上的G状态值，确功能定位置正确后将观察到得G值填入到10-19中；功能定位过程的灵敏程度透过修正10-21/10-22来改变，10-21越大，10-22越小，反映越快，功能定位过程越短；10-21越小，10-22越大，反映越慢，功能定位过程也越长。

　　目前脉冲掌控提供两种模式：速度模式和位置模式。当工作在速度模式下，只需要将频率来源讯号设置为脉冲给定，并且按照上位机提供的脉冲讯号设置给定方式；如果逆变器需要工作在脉冲位置命令模式，除了速度模式下的模块需要设置外，还需要相互配合外部端子讯号FWD/MI1/MI2/MI3的闭合。

　　3.4 VE系列产品逆变器脉冲输入掌控

　　VE系列产品逆变器支持两种脉冲输入方式：1.A/B相脉冲输入；2.脉冲+方向输入。由于新掌控系统提供脉冲+方向的输出方式，所以可以选择如图3中第3种或者第4种方式；然后再根据方向来作出最后正确的选择。

　　图3 接受的脉冲输入方式

采用脉冲掌控时，还有两个模块也是非常重要的：1.10-17PG电子齿轮A；2.10-18PG电子齿轮B。其计算公式为转速=脉冲频率/编码器的点数（10-00）*电子齿轮A/电子齿轮B。

　　3.5加减速优点

　　加减速优点的试验，首先将保护机能作适当修正：

　　1-12=1，1-13=5，F=590

　　从0加速到590hz的加速过程中实测加速天数为1.4s，加速中最大电流为19.3A，图形参见图4。

　　图4 加速曲线

　　1-12=5，1-13=5，F=590

　　从590hz减速到0hz的减速过程中实测减速天数为5

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