王鵬程 王方永 尹祖國

摘要：在使用數(shù)控機(jī)床的過程中，關(guān)于變頻器的問題很多，造成變頻器故障的原因也多種多樣。以上只是我自己在實(shí)踐中的體會，需要不斷學(xué)習(xí)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，更好地利用變頻器為生產(chǎn)服務(wù)。本文主要分析變頻器在數(shù)控機(jī)床主軸上的應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：變頻器;數(shù)控機(jī)床主軸;應(yīng)用

引言

數(shù)控機(jī)床主軸上應(yīng)用變頻器，不僅能夠增強(qiáng)主軸控制效果，還能保證調(diào)控的準(zhǔn)確度，因此，數(shù)控機(jī)床主軸的控制工作領(lǐng)域中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注變頻器的使用，保證參數(shù)的合理性、連接的科學(xué)度，不斷提升變頻器的應(yīng)用有效性、可靠性，發(fā)揮不同技術(shù)的價(jià)值和作用。

1、變頻器分析

對于變頻器來講，指的就是將變頻、微電子等技術(shù)相互整合而成的控制器，實(shí)際運(yùn)行的過程中可以通過對電機(jī)設(shè)備的電源工作頻率進(jìn)行改變的方式，有效實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的控制目的。變頻器運(yùn)行的過程中，電路具有較為完善的功能，涉及到的是整流類型、制動(dòng)類型、逆變類型、檢測類型的不同單元，使用內(nèi)部的GBT斷開處理，準(zhǔn)確調(diào)整電源的電壓與頻率，并且還能起到電路的保護(hù)作用。

1.1運(yùn)行原理

變頻器在運(yùn)行的過程中，原理就是將交流電機(jī)當(dāng)做基礎(chǔ)部分，在轉(zhuǎn)速加快的情況下，電動(dòng)機(jī)的電壓會發(fā)生一定的改變，形成電機(jī)速度的調(diào)節(jié)作用，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在三相交流控制電機(jī)領(lǐng)域中，可以有效調(diào)整運(yùn)作的速度，增強(qiáng)運(yùn)行的效果。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床主軸控制形式，不再局限于之前的運(yùn)行模式，而是利用變頻器合理調(diào)控?cái)?shù)控機(jī)床各個(gè)組成部分，尤其是刀具部分、其他的零部件部分，促使數(shù)控機(jī)床整體的良好運(yùn)行、穩(wěn)定性使用。

1.2組成部分分析

從變頻器的組成部分層面而言，涉及到主電路、控制電路，按照電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可將其分成交流-交流的形式、交流-直流-交流的形式，具體表現(xiàn)為：交流-直流-交流的形式這種形式的變頻器，在應(yīng)用期間通過整流器設(shè)備，先使得交流轉(zhuǎn)變成為直流，之后通過整流器設(shè)備，將直流轉(zhuǎn)變成為電壓、頻率都能夠調(diào)節(jié)的交流，和交流-交流的形式相比，中間存在直流的部分，因此又被稱作是間接式變頻器，是目前我國通用性的設(shè)備，被廣泛運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中，應(yīng)用的優(yōu)勢、功能很多，價(jià)值也很高。

2、基本參數(shù)的配置與優(yōu)化

變頻器的功能參數(shù)很多，一般有幾十甚至幾百個(gè)參數(shù)可供用戶選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，不需要設(shè)置和調(diào)試每個(gè)參數(shù)，大多數(shù)只需要使用出廠默認(rèn)設(shè)置。但有些參數(shù)與實(shí)際使用密切相關(guān)，有些參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試。由于不同類型變頻器的功能不同，同一功能參數(shù)的名稱也不一定相同，因此以施耐德變頻器基本參數(shù)的名稱為例。

2.1加速和延遲時(shí)間

限制變頻器過載能力下的加速和延時(shí)電流，以免變頻器因過載而跳閘;調(diào)節(jié)加速度和延遲時(shí)間的關(guān)鍵點(diǎn)是防止平滑圓電壓過高，以免停止再生過電壓，觸發(fā)變頻器。調(diào)試時(shí)，我們經(jīng)常根據(jù)負(fù)載和經(jīng)驗(yàn)設(shè)置較長的加速度和延遲時(shí)間，觀察開機(jī)和關(guān)機(jī)動(dòng)機(jī)是否存在過電流和過電流現(xiàn)象;然后，設(shè)定的加速和延遲時(shí)間會逐漸縮短，最佳的加速和延遲時(shí)間可以通過多次重復(fù)該過程來確定，前提是在操作過程中不會出現(xiàn)報(bào)警。

2.2頻率限制

這是變頻器輸出頻率的上限和下限。頻率限制是一種保護(hù)功能，可建立信號源故障以避免操作錯(cuò)誤或外部頻率，并導(dǎo)致輸出頻率過高或過低以避免設(shè)備損壞。在應(yīng)用程序中，根據(jù)實(shí)際情況定義。此功能也可以在有限的速度下使用，將轉(zhuǎn)速限制在一定的范圍內(nèi)，而不會損壞機(jī)器-工具，也不會因速度過高而導(dǎo)致危險(xiǎn)事故。

3、變頻器在數(shù)控機(jī)床主軸上的應(yīng)用建議

3.1完善變頻器應(yīng)用的控制模式

數(shù)控機(jī)床主軸上應(yīng)用變頻器，應(yīng)確?？刂颇Ｊ降耐晟菩?，首先，在機(jī)床主軸運(yùn)作的過程中，如果加工程序存在“換擋數(shù)控程序”的有關(guān)指令，采用指令譯碼的形式，將譯碼信息傳輸?shù)絇MC處理，之后執(zhí)行主軸的換擋調(diào)速操作，借助PMC輸出信號，對外部執(zhí)行元件進(jìn)行控制，例如：按照PMC輸出的信號，系統(tǒng)可自動(dòng)化選擇不同的換擋控制模式，可通過液壓拔叉離合設(shè)備對齒輪撥動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋目的，或是借助控制電磁離合器的形式達(dá)到自動(dòng)化換擋的目標(biāo)。其次，完成換擋操作之后，傳感器將所有的數(shù)據(jù)信息、換擋就位信號傳輸?shù)絇MC系統(tǒng)中，按照各個(gè)檔位的信號特點(diǎn)針對性的進(jìn)行CNC控制地址的編碼處理，結(jié)合指令的速度信息、檔位信息、數(shù)控參數(shù)信息、檔速信息等，準(zhǔn)確將控制電壓計(jì)算出來，傳輸?shù)阶冾l器設(shè)備，使得變頻器能夠高效化的控制數(shù)控機(jī)床主軸速度。

3.2工作臺的運(yùn)動(dòng)電氣控制

工作臺的縱向運(yùn)動(dòng)可以分為速度慢和速度快兩種類型。低速主要由變速低速發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而高速主要由高速發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通過設(shè)置電位計(jì)可以控制慢速運(yùn)動(dòng)的速度。首先縱向放大鏡：按下前進(jìn)按鈕，向前微繼電器通電，前進(jìn)緩慢的逆變緩慢向左移動(dòng)。按下向前停止按鈕，微繼電器關(guān)閉，不再緩慢工作。按下反向操作的啟動(dòng)按鈕，打開反向微繼電器，讓慢逆變器反向運(yùn)行，工作臺緩慢向右移動(dòng)。按下反向停止按鈕，反向微繼電器關(guān)閉，工作臺不再緩慢移動(dòng)。二、垂直快速運(yùn)動(dòng)：按下快速前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)按鈕而不松開，快速前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)螺母通電，快速制動(dòng)通常通電后松開，發(fā)動(dòng)機(jī)沿快速前進(jìn)的方向運(yùn)行。工作臺快速向左移動(dòng)，松開快速前進(jìn)旋轉(zhuǎn)按鈕，關(guān)閉快速前進(jìn)旋轉(zhuǎn)工作臺，同時(shí)關(guān)閉快速制動(dòng)和快速前進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。按下快速返回按鈕不能解決問題，然后接通快速通道電源，在正常電氣化后松開快速制動(dòng)，工作臺快速向右移動(dòng)，松開快速反轉(zhuǎn)按鈕，關(guān)閉快速通道電源，關(guān)閉快速制動(dòng)和快速驅(qū)動(dòng)電機(jī)，工作臺停止快速反向運(yùn)動(dòng)。工作臺由SQ2向右約束，由SQ1向左約束。當(dāng)工作臺向前移動(dòng)時(shí)按下駕駛開關(guān)限制時(shí)，您可以按下“慢后退”或“快后退”按鈕，使工作臺離開邊界區(qū)域。如果在工作臺向后移動(dòng)時(shí)將駕駛開關(guān)按到極限，則可以按“快進(jìn)”或“緩出”按鈕使工作臺離開極限范圍。

3.3主軸故障中的應(yīng)用措施

數(shù)控機(jī)床主軸上應(yīng)用變頻器進(jìn)行控制，還需重點(diǎn)關(guān)注主軸故障處理的效果，協(xié)調(diào)變頻器和其他控制裝置之間的關(guān)系，使得不同裝置能夠在變頻器的控制下達(dá)到良好的變速協(xié)調(diào)目的，在主軸系統(tǒng)運(yùn)作的過程中，通過變頻器設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)與診斷故障問題，及時(shí)性的做出處理，首先，在主軸系統(tǒng)發(fā)生故障現(xiàn)象之后，通過變頻器面板將故障數(shù)據(jù)信息顯示出來，顯示故障信息之后，維修人員全面檢查主軸系統(tǒng)的運(yùn)行情況，判斷是否為電源故障控制系統(tǒng)故障，其他類型的故障問題，及時(shí)性的維修處理，保證主軸的安全穩(wěn)定運(yùn)行。其次，變頻器應(yīng)用的過程中還需綜合性的分析與研究是否存在主軸的參數(shù)設(shè)置問題、慣量設(shè)置問題等，便于準(zhǔn)確性，合理性的維護(hù)主軸的運(yùn)作安全性[6]。主軸故障處理的工作中，應(yīng)重點(diǎn)使用先進(jìn)的變頻器技術(shù)，創(chuàng)建相應(yīng)的故障，分析故障，研究和故障診斷相關(guān)的獨(dú)立性系統(tǒng)，可以在主軸運(yùn)行的過程中，自動(dòng)化的診斷故障問題和實(shí)際情況，準(zhǔn)確性并且及時(shí)性的掌握故障隱患現(xiàn)象，便于合理處理和控制，維護(hù)主軸的運(yùn)行安全性。另外還需安排專業(yè)性的工作人員在現(xiàn)場取動(dòng)態(tài)性的監(jiān)測分析主軸的情況，一旦發(fā)現(xiàn)有故障隱患，風(fēng)險(xiǎn)問題就要及時(shí)性的作出處理，確保所有系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控機(jī)床主軸上合理運(yùn)用變頻器設(shè)備，具有重要意義，不僅可以增強(qiáng)主軸的控制效果，還能改善系統(tǒng)運(yùn)行水平，因此，在數(shù)控機(jī)床主軸控制的過程中，應(yīng)重視變頻器的運(yùn)用，合理選擇變頻器的類型，準(zhǔn)確設(shè)置其中的參數(shù)信息，重點(diǎn)將變頻器和各個(gè)系統(tǒng)相互連接，增強(qiáng)連接效果，發(fā)揮變頻器在防控主軸故障問題中的重要價(jià)值。

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