臺(tái)凌TL100系列變頻器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用
引言
在機(jī)械制造業(yè)中，用普通機(jī)床加工復(fù)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(tǒng)加工方式已無(wú)法滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)的加工中心和數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，逐漸成為主流的工具機(jī)床。在機(jī)床的主軸調(diào)速系統(tǒng)中，傳統(tǒng)復(fù)雜的齒輪箱式分級(jí)調(diào)速方式已不能滿足要求，所以需要采用更為先進(jìn)的變頻無(wú)級(jí)調(diào)速方式。對(duì)于普通三相異步交流電動(dòng)機(jī)，無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器（TL100系列），能獲得高達(dá)150%的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，調(diào)速范圍寬，低速時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，保證了機(jī)床系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度
█ 數(shù)控機(jī)床的功能需求：
數(shù)控機(jī)床的核心是數(shù)控操作系統(tǒng)，變頻器受數(shù)控系統(tǒng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸無(wú)級(jí)調(diào)速，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的加工工藝。?
#低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩，能保證在100r/min速度下正常切削工作。?
# 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，不丟轉(zhuǎn)。在加工螺紋過(guò)程中要求轉(zhuǎn)差范圍在幾轉(zhuǎn)之內(nèi)，轉(zhuǎn)差過(guò)大會(huì)造成螺紋的螺距不均，不能實(shí)現(xiàn)螺紋加工。
# 端子控制作為命令源，二線式端子控制:正轉(zhuǎn)命令，反轉(zhuǎn)命令。
# 轉(zhuǎn)速由數(shù)控系統(tǒng)輸出0～10vdc信號(hào)給定，外部模擬量控制。
# 加速和減速時(shí)間短（需要配制動(dòng)電阻）
█ 變頻器選型：
根據(jù)數(shù)控機(jī)床的工作特點(diǎn)和要求，經(jīng)過(guò)在不同數(shù)控機(jī)床上的反復(fù)試驗(yàn)，最終選擇
臺(tái)州市臺(tái)凌工業(yè)自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的TL100系列變頻器。功率選擇如下表所示：?

變頻器功率	機(jī)床電機(jī)功率	額定電壓	額定電流	電機(jī)極數(shù)	額定轉(zhuǎn)速
2.2KW	1.5KW	380V	5A	4級(jí)	1440r/min
3.7KW	3.0KW	380V	7A	4級(jí)	1440r/min
5.5KW	4.0KW	380V	10A	4級(jí)	1440r/min
7.5KW	5.5KW	380V	13A	4級(jí)	1440r/min
11KW	7.5KW	380V	17A	4級(jí)	1440r/min

 
█ TL100系列變頻器的特點(diǎn)
TL100系列高性能矢量變頻器采用先進(jìn)磁通控制技術(shù)，電機(jī)在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大，速度精度高，價(jià)格合理，功能齊全，具有瞬停電處理及速度跟蹤再啟動(dòng)功能，確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行機(jī)制，以保證電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在最高效率狀態(tài)，因此，采用TL100系列高性能矢量變頻器代替主軸交流伺服系統(tǒng)，是機(jī)床行業(yè)最佳的選擇。
（1）采用先進(jìn)的磁通控制算法，實(shí)現(xiàn)了真正的無(wú)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(dòng)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(fù)載的特性自適應(yīng)調(diào)整
（4）提供標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)
（5）過(guò)負(fù)載能力強(qiáng)，150%額定輸出電流一分鐘；
（6）提供多功能的輸出端子信號(hào)，例如故障輸出信號(hào)，運(yùn)行中信號(hào)，速度到達(dá)等輸出信號(hào)，能夠很好的滿足系統(tǒng)對(duì)于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控；
 
下面以TL100系列高性能矢量5.5KW變頻器在臺(tái)州某數(shù)控機(jī)床廠的應(yīng)用為例，講述數(shù)控機(jī)床的變頻調(diào)速控制技術(shù)。
█ 系統(tǒng)構(gòu)成
變頻器 TL100-5R5     制動(dòng)電阻150Ω/600W      5.5KW調(diào)速電機(jī)     CNC數(shù)控系統(tǒng)
█ 變頻器及數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù) 
變頻器規(guī)格及對(duì)應(yīng)參數(shù)
型號(hào)（MODEL ）  ：TL100B3G5R5N1
功率（POWER）  ：5.5KW
額定電壓（V）     ：輸入：380V
                                   輸出：380V（備注：±15%）頻率設(shè)定（Hz）   ：0～600Hz（備注：出廠值為0～50Hz，可根據(jù)客戶設(shè)備自行設(shè)定）
額定電流（A）    ：13A適配電機(jī)功率      ：5.5KW
變頻器重量（Kg）：3.64Kg （備注，人工稱量，誤差為±0.5Kg）
外型尺寸（m m）：

A	H	D
154	250	155

 
安裝尺寸（m m）：

W	B	d
142	238	005

安裝示意圖：http://detail.china.alibaba.com/buyer/offerdetail/1147093836.html
數(shù)控車床主要的參數(shù)和性能指標(biāo)：
5.5kW數(shù)控車床，電動(dòng)機(jī)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(jī)械傳動(dòng)比：1：1.5
加工材料：45#鋼
實(shí)際測(cè)試性能指標(biāo)：（進(jìn)刀性能及速度）
1、主軸轉(zhuǎn)速：200r/min（變頻器運(yùn)行頻率9～10Hz）
2、主軸轉(zhuǎn)速：450r/min（變頻器運(yùn)行頻率22Hz左右）


█  變頻器接線原理圖

█  參數(shù)設(shè)定：
F0.01=1 端子控制
F0.03=1 AI1頻率設(shè)定（信號(hào)來(lái)源于數(shù)控系統(tǒng)）
F0.04=50.00Hz （最大頻率）
P0.05=50.00Hz
F0.08=3S（加速）
F0.09=3S（減速）
F5.00=1（S1正轉(zhuǎn)）
F5.01=2（S2反轉(zhuǎn)）
F5.02=8（S3外部故障輸入）
F5.03=7（S4故障復(fù)位）
F5.13=0.50S （AI1濾波時(shí)間）
F6.00=5（Y輸出 頻率達(dá)到）
F6.01=3 （故障輸出）
█  電機(jī)參數(shù)設(shè)定：
F2.01=5.5KW
F2.02=50.00Hz
F2.03=1440RPM
F2.04=380V
F2.05=11.0A
F2.06=0.869
F2.07=0.894
F2.08=111.1
F2.09=107.2
F2.10=6.25
█ 調(diào)試結(jié)果
事實(shí)證明采用TL100系列高性能矢量變頻器完全能夠滿足機(jī)床主軸控制的要求。TL100采用的領(lǐng)先的磁通算法，即使在低轉(zhuǎn)速（低頻）運(yùn)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(dòng)軸承主軸結(jié)構(gòu)，并且此主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、可以實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)級(jí)調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號(hào)來(lái)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(shí)可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號(hào)給變頻器，實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，同時(shí)啟停信號(hào)也由數(shù)控系統(tǒng)控制，提高了自動(dòng)化程度、延長(zhǎng)了刀具的使用壽命。