關(guān)鍵詞：Goodrive35 車(chē)銑一體機(jī) 高速主軸 閉環(huán)矢量控制
一、引言
加工效率與精度是金屬加工領(lǐng)域追求的永恒目標(biāo)。隨著數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)床技術(shù)以及加工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的加工理念已不能滿(mǎn)足人們對(duì)加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下，復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
隨著變頻器技術(shù)的不斷進(jìn)步，變頻器已經(jīng)能達(dá)到類(lèi)似伺服電機(jī)一樣的定位功能，可以很好的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床主軸定位及控制中。
圖1車(chē)銑一體機(jī)主控制系統(tǒng)
二、控制要求
本文僅以英威騰變頻器在某機(jī)床廠(chǎng)車(chē)銑一體機(jī)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的要求為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖2所示，具體控制要求有如下：
Ø 客戶(hù)需求兩臺(tái)4千瓦變頻器一臺(tái)控制機(jī)床的主軸電機(jī)，主軸電機(jī)屬于高性能異步電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速在7000轉(zhuǎn)。其中對(duì)變頻器及控制要求主要包括：
a) 低頻轉(zhuǎn)矩輸出較大，車(chē)銑加工對(duì)變頻器的扭矩輸出有很高的要求。
b) 閉環(huán)控制高速運(yùn)行穩(wěn)定，該機(jī)床高速可達(dá)8000轉(zhuǎn)。
c) 定位準(zhǔn)確，具有伺服一樣精度的定位功能，實(shí)現(xiàn)主軸定位。
d) 零速保持狀態(tài)時(shí)穩(wěn)定不抖動(dòng)又有較高的力矩輸出保證。
e) 極短的加減速時(shí)間保證機(jī)械的工作效率。
f) 在高速脈沖控制運(yùn)作時(shí)，良好的抗干擾性能。
圖2 現(xiàn)場(chǎng)
三、英威騰Goodrive35變頻器介紹
Goodrive35變頻器是深圳市英威騰電氣股份有限公司新開(kāi)發(fā)的一款高性能閉環(huán)矢量變頻器，具有V/F，無(wú)PG矢量?jī)珊蛶G矢量三種控制模式，其中在突加減載荷的情況下，速度波動(dòng)非常輕微；可支持永磁同步電機(jī)、變頻器電機(jī)、直驅(qū)電機(jī)等，可以為用戶(hù)減少庫(kù)存，不再需要為不同的電機(jī)備用不同變頻器的庫(kù)存；具有準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能，支持旋轉(zhuǎn)自學(xué)習(xí)與靜態(tài)自學(xué)習(xí)，其中靜態(tài)自學(xué)習(xí)可以在電機(jī)無(wú)法脫開(kāi)負(fù)載的場(chǎng)合準(zhǔn)確的學(xué)習(xí)電機(jī)的參數(shù)；具有先進(jìn)的全程三相調(diào)制方式，使電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)，噪音更??；其他的特性參數(shù)、功能如下表所示：
|
調(diào)速比 |
1：1000 |
|
速度控制精度 |
±0.02% |
|
伺服控制 |
脈沖串給定，任意位置定位控制 |
|
轉(zhuǎn)矩響應(yīng) |
<10ms |
|
轉(zhuǎn)矩控制精度 |
≤5% |
|
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 |
0.00Hz/200% |
|
過(guò)載能力 |
150%額定電流1分鐘，180%額定電流10秒，200%額定電流1秒 |
|
分頻輸出 |
編碼器脈沖分頻輸出（H1，D1型端子）。 |
|
速度/位置模式切換 |
支持端子切換 |
|
編碼器 |
A1型變頻器支持200kHz，B1,C1型變頻器支持100kHz， D1型變頻器支持500kHz，H1型變頻器支持300kHz |
|
定位性能 |
支持Z脈沖及光電開(kāi)關(guān)定位，定位準(zhǔn)確無(wú)超調(diào) |
四、系統(tǒng)接線(xiàn)及調(diào)試
整個(gè)系統(tǒng)是由CNC數(shù)控系統(tǒng)給變頻器運(yùn)行命令和頻率給定的.Goodrive35系列變頻器在閉環(huán)矢量控制上性能優(yōu)異，。
4.1 系統(tǒng)調(diào)試
調(diào)試主要要解決幾個(gè)問(wèn)題：
一.干擾是調(diào)試過(guò)程中遇到的最大問(wèn)題。
二.是低頻力矩輸出能力。
三.高速運(yùn)行時(shí)的速度穩(wěn)定性。
四.主軸定位精度
Ø 由于CNC數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)高速脈沖控制變頻器的速度，電機(jī)主軸的運(yùn)行速度很高，最高可以達(dá)到8000轉(zhuǎn)，在如此高的轉(zhuǎn)速下變頻器自身的干擾會(huì)影響高頻的脈沖指令，使脈沖控制受到影響，通過(guò)端子板的更新以及將GND端子外接PE消除干擾。
Ø 電機(jī)的高速響應(yīng)，客戶(hù)要求主軸電機(jī)在啟動(dòng)和停車(chē)時(shí)能有很短的時(shí)間，設(shè)定是1秒鐘，從0速升到最高需求轉(zhuǎn)速或者從高速降為零速，為此速度環(huán)增益調(diào)節(jié)的比較大。
Ø 扭矩輸出，在車(chē)加工和銑加工過(guò)程中主要考驗(yàn)變頻器的力矩輸出能力和穩(wěn)定性，通過(guò)電流環(huán)參數(shù)的調(diào)節(jié)和電機(jī)參數(shù)的調(diào)節(jié)可以使出力更大，滿(mǎn)足客戶(hù)的要求甚至極限情況的需求。
Ø 主軸定位精度，客戶(hù)通過(guò)多次主軸回零操作以及數(shù)控機(jī)床分度測(cè)試，檢驗(yàn)變頻器的定位精度。
4.2變頻器參數(shù)設(shè)置
變頻器部分關(guān)鍵參數(shù)見(jiàn)表1。
表1： GD35參數(shù)設(shè)置情況表
|
功能瑪 |
功能說(shuō)明 |
參數(shù)值 |
功能瑪 |
功能說(shuō)明 |
參數(shù)值 |
|
P0.00 |
速度控制模式 |
3 |
P20.01 |
編碼器脈沖數(shù) |
2048 |
|
P0.01 |
運(yùn)行通道選擇 |
1 |
P20.02 |
編碼器方向 |
0/1 |
|
P0.03 |
最大頻率 |
270 |
P21.00 |
位置模式選擇 |
1 |
|
P0.04 |
上限頻率 |
270 |
P21.02 |
位置環(huán)增益1 |
120.0 |
|
P3.00 |
速度環(huán)比例增益1 |
100 |
P21.03 |
位置環(huán)增益2 |
20.0 |
|
P3.01 |
速度環(huán)積分時(shí)間1 |
0.05 |
P21.04 |
位置環(huán)增益切換方式 |
2 |
|
P3.02 |
切換低點(diǎn)頻率 |
2 |
|
|
|
|
P3.03 |
速度環(huán)比例增益2 |
80 |
|
|
|
|
P3.04 |
速度環(huán)積分時(shí)間2 |
0.2 |
|
|
|
|
P3.05 |
切換高點(diǎn)頻率 |
5 |
|
|
|
|
P3.09 |
電流環(huán)比例增益 |
500 |
|
|
|
|
P3.10 |
電流環(huán)積分增益 |
2400 |
|
|
|
|
P3.20 |
轉(zhuǎn)矩上限 |
220% |
|
|
|
本系統(tǒng)變頻器具有短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、失速等多種保護(hù)和故障輸出功能，能有效保證系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行。
五、結(jié)束語(yǔ)
車(chē)銑一體類(lèi)機(jī)床是目前機(jī)床行業(yè)的先進(jìn)機(jī)型又成車(chē)銑復(fù)合加工中心，在此類(lèi)高端設(shè)備上的應(yīng)用成功體現(xiàn)了我們GD35變頻器已經(jīng)具備了變頻器產(chǎn)品非常高的控制和驅(qū)動(dòng)性能。某些場(chǎng)合已經(jīng)可以代替伺服控制系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 《Goodrive 35變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰股份有限公司
