摘 要 ：本文介紹了在數控機床主軸調速中采用日立變頻器的配置、聯(lián)接及其機械特性和主要特點(diǎn)。
英文摘 要 ：This paper introduces the configuration, connection, mechanic characteristic and leading features of Hitachi Inverter for CNC machine tool.
關(guān)鍵詞： 變頻器 數控機床 無(wú)速度傳感器 矢量控制
1 引言
在機械制造業(yè)中，用普通機床加工復雜的零部件或具有較高精確度的批量產(chǎn)品時(shí)，需要熟練的技術(shù)工人手工操作來(lái)完成，這種效率低下的傳統加工方式已無(wú)法滿(mǎn)足現代制造業(yè)的需求。隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)的加工中心和數控機床應運而生，逐漸成為主流的工具機床。日立公司生產(chǎn)的SJ系列無(wú)速度傳感器矢量型變頻器以其獨特的性能和優(yōu)越的性?xún)r(jià)比，在加工中心和數控機床上的應用迅速崛起，現以華中世紀星HNC-21數控系統為例，對日立變頻器的配置、系統聯(lián)接、機械性能等實(shí)際應用研究介紹如下。
2 數控機床的變頻器配置
在機床的調速系統中，傳統復雜的齒輪箱式分級調速方式，在數控機床中得到極大的改進(jìn)，采用更為先進(jìn)的變頻無(wú)級調速方式。對于1.5kW三相交流電動(dòng)機，選配日立無(wú)速度傳感器矢量控制SJ100系列和日立工程型無(wú)速度傳感器矢量控制SJ300系列022HFE變頻器，能獲得高達200%的高啟動(dòng)轉矩，實(shí)現在線(xiàn)和離線(xiàn)電機參數自動(dòng)識別，低速時(shí)轉速波動(dòng)大幅度減小，保證了系統的穩定性和精確度。與華中數控世紀星HNC-21組成的數控系統，采用內置式PLC，總線(xiàn)I/O結構，由Y[28]和Y[29]帶符號位雙字節數字量D/A轉換，形成變頻主軸的頻率命令，采用MDI編程設定，使調試和參數匹配更易于實(shí)現。
3 數控機床的變頻器聯(lián)接
日立變頻器與華中世紀星HNC-21數控系統的聯(lián)接如附圖所示。
附圖 日立變頻器與華中世紀星數控系統的聯(lián)接圖
日立變頻器提供了控制變頻器頻率輸出值的模擬輸入端口。模擬輸入端子組包括位于控制連接器上的[L]、[OI]、[O]和[H]等端子，其中[O]用于輸入電壓，[OI]用于輸入電流。所有的模擬輸入信號必須使用模擬地[L]。
日立變頻器與華中世紀星HNC-21數控系統聯(lián)接時(shí)，需要使用[O]和[L]端子作為變頻器的頻率命令的輸入信號。對于變頻器的邏輯控制連接，根據數控機床的工藝要求，采用獨立的邏輯輸入端子1和端子2作為變頻主軸的正轉、反轉和停止信號，[P24]端子為邏輯輸入提供+24V直流電源，*電流為300mA。實(shí)際使用中，注意[P24]端子禁止與[L]端子短路。
日立變頻器與華中世紀星HNC-21數控系統聯(lián)接后，檢查其正確性，同時(shí)對變頻器的基本參數和擴展參數進(jìn)行設置并核查。其中頻率命令參數A01設置為01，選擇端子控制；運行命令參數A02設置為01，亦選擇端子控制。加速曲線(xiàn)F02設置為3s，減速曲線(xiàn)F03設置為3s?；l參數A03設置為50Hz，*頻率參數A04設置為200Hz，完成日立變頻器與華中世紀星數控系統的聯(lián)接和相關(guān)設置后，進(jìn)入系統聯(lián)機測試。
4 數控機床的機械性能
日立變頻器用于數控機床主軸調速系統，在聯(lián)機過(guò)程中經(jīng)過(guò)空載試運行和加載試驗，滿(mǎn)足數控機床的控制要求，測試數據如表1和表2所示。
表1 在空載情況下啟動(dòng)電機測定變頻器的相關(guān)值
表2 加上額定負載時(shí)所測的相關(guān)值
經(jīng)聯(lián)機測試數據顯示，日立無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器具有良好的調速性能，且性?xún)r(jià)比高，滿(mǎn)足數控機床的機械特性要求。在2004年初由教育部職業(yè)教育與成人教育司、*工業(yè)機械聯(lián)合會(huì )和國防科工委聯(lián)合召開(kāi)的“關(guān)于開(kāi)展中等職業(yè)學(xué)校數控技術(shù)應用專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域培訓”會(huì )議上，以及由教育部高等教育司召開(kāi)的“關(guān)于舉辦高等職業(yè)院校數控技術(shù)應用專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域實(shí)施制造業(yè)和現代服務(wù)業(yè)技術(shù)型緊缺人才培養培訓工程”會(huì )議上得到了廣泛的推廣應用。
5 結束語(yǔ)
日立變頻器在數控機床的應用實(shí)踐中，顯示了良好的低速轉矩特性，與CNC的匹配具有良好的線(xiàn)性度，編程靈活方便，應用前景廣闊。
