隨著科學技術(shù)的發(fā)展及制造技術(shù)的進步，社會對產(chǎn)品多樣化的需求越來越強烈，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也越來越短，中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，從而對制造設(shè)備提出了更高的要求。為滿足市場的需要，要求制造設(shè)備具有高效率、高質(zhì)量及低成本的性能，數(shù)控機床作為一種自動化的加工設(shè)備而被廣泛采用。隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，針對汽車由軸、凸輪軸的加工機床也是多種多樣。本文介紹了安川變頻器在連桿鉆鉸螺紋孔數(shù)控機床上的應用。

1 連桿鉆鉸螺紋孔數(shù)控機床簡介

連桿鉆鉸螺紋孔機床（以下簡稱機床）是采用德國西門子SINUMERIK 802Dsl控制機及伺服驅(qū)動系統(tǒng)，是天津夏利生產(chǎn)線上的一臺加工曲軸連桿的數(shù)控機床。根據(jù)此控制系統(tǒng)特點，最多可以對6根軸進行數(shù)字化控制。這6根軸可以最多配置為5個NC軸和1個PLC軸。5個NC軸中最多可配置2個軸為主軸。根據(jù)該機床的加工和節(jié)拍要求，需要1個卡具伺服軸和4個伺服進給軸，再加上4根主軸。明顯的，NC配置4個主軸是不可能的，而且主軸都是要求在高速旋轉(zhuǎn)下運行，于是將4根主軸均設(shè)計成變頻主軸，只要求單方向旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)）。床身上的坐標單元可實現(xiàn)X、Z1、Z2、Z3、Z4軸5個方向的運動，其中x軸為卡具軸，Z1軸帶主軸SP1，Z2軸帶主軸SP2，Z3軸帶主軸SP3，Z4軸帶主軸SP4。SPl、SP2分別由1臺變頻器帶1臺變頻電動機控制，SP3、SP4分別由1臺變頻器帶兩臺變頻電動機控制。

2 主軸變頻控制的基本原理

由異步電動機理論可知，主軸電動機的轉(zhuǎn)速公式。

其中：p為電動機的極對數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f為供電電源的頻率；n為電動機的轉(zhuǎn)速。從上式可看出，電動機轉(zhuǎn)速與頻率成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速。而對于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0~400 Hz甚至更高頻率之間任意調(diào)節(jié)。

锪孔主軸電動機型號為YVPl32S1-50-A，功率為5.5 kW，其對應的變頻器型號為CIMR—G7A451B，功率為5.5 kW。鉆孔主軸電動機型號為YVPl 12M一50-A，功率為4 kW，臺份為2臺，用一臺變頻器來控制，因此變頻器的頻率應大于兩臺變頻電動機的頻率之和，即對應的變頻器型號為CIMR—G7A4011，功率為11kW。同理，鉸孔主軸電動機型號為YVPll2M一50-A，功率為4 kW，臺份為2臺，對應的變頻器型號為CIMR—G7A401l，功率為11 kW。各主軸要求轉(zhuǎn)速有所不同，因此可以通過輸入變頻器的頻率來控制主軸的轉(zhuǎn)速。

3 模擬主軸的控制

對于SINUMERIK 802Dsl可以利用MCPA模塊產(chǎn)生模擬給定信號直接連接模擬主軸。首先，MCPA提供的模擬電壓是直接供給變頻器的，而轉(zhuǎn)速指令則分別由繼電器KA20、KA21、KA22、KA23的通斷來控制，即KA20閉合，模擬電壓一給，則SPl軸以正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，依此類推，具體見圖2的PLC程序。此程序只給出SPI軸，其他主軸同理。

變頻器與數(shù)控裝置的聯(lián)系通常包括：（1）數(shù)控裝置到變頻器的正反轉(zhuǎn)信號；（2）數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號；（3）變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號。因此所有關(guān)于對變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板上進行編程和顯示。當選定了哪根主軸旋轉(zhuǎn)，只要按下操作面板上的主軸正轉(zhuǎn)按鈕，即模擬電壓給定了，該主軸就按照點動轉(zhuǎn)速開始正轉(zhuǎn)。

4 安川變頻器參數(shù)的設(shè)置

4.1 自學習參數(shù)

T1-01=0→ 旋轉(zhuǎn)型自學習；T1—02→ 電動機額定輸出功率；T1-03→電動機額定電壓；T1-04→ 電動機額定電流；T1-05→50電動機基頻；T1-06→ 電動機極數(shù)；T1-07→ 電動機額定轉(zhuǎn)速。

4.2 基本參數(shù)

A1-01=2參數(shù)存取級別；A1-02=2開環(huán)控制模式；b1-01=頻率指令；b1-02=1運行指令；b1-03=0停止方法；C1-01=10加速時間；C1-02=10減速時間；E1-01=380輸入電壓；E1-04=173最高頻率；E1-05=380最大電壓；E1-06=33基頻；E1-13=380基電壓；E2-01=22．6電動機額定電流；E2-11=ll電動機額定功率；L1-01=1電動機保護功能選擇；L3-04=0減速中防止失速。

4.3 特殊功能參數(shù)

L6-01=1；L6-02=100％過力矩；L6-03=0.1；L6-04=1。

參數(shù)設(shè)定的情況下，主軸力矩達到極限值時，變頻器主軸過力矩的輸出信號會送給系統(tǒng)，此時，在PLC中將此信號給置位輸出，再由此輸出給對應的伺服軸進給保持，可復位消除，然后調(diào)整。H1—01→端子S3功能（外部故障）；H1—02→端子S4功能（故障復位）。

變頻器中的一些特殊參數(shù)和輸出端子，能很好地保護機床，使得機床的安全性能有較大的提高，因此這些參數(shù)的設(shè)定、端子的連接以及它們在PLC中的編制是非常必要的。

5 結(jié)語

該機床使用變頻主軸后，大大降低了產(chǎn)品成本，并且提高了機床加工的安全性能，在保證工件良好加工精度的同時，也提高了生產(chǎn)效率。
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