一、 簡介

數(shù)控機床，簡稱NC（Numerical Control ）機床，它是綜合應用了計算機技術、自動控制、傳感技術、精密測量和機床設計等先進技術而發(fā)展起來的一種新型機床，是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子等多項技術為一體的機電一體化產(chǎn)品，是機械制造設備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點的工作母機。

數(shù)控機床一般由機、電兩部分構成，其中電氣電子部分主要是由數(shù)控系統(tǒng)（CNC）、進給伺服驅動和主軸進給驅動系統(tǒng)組成。主軸是機床構成中一個重要的部分，對于提高加工效率，擴大加工材料范圍，提升加工質量都有著很重要的作用。傳統(tǒng)的普通機床大多數(shù)是不能自動變速的，需要變速時，只能把機床停止，然后手動變速。而數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)大多采用無級變速。目前，無級變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機。通過帶傳動帶動主軸旋轉，或通過帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉矩)帶動主軸旋轉。由于主軸電機調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結構大為簡化。目前由于變頻器的高性價比，所以變頻器在經(jīng)濟型數(shù)控機床和普通機床的數(shù)控化改造中使用非常普遍。

二、 產(chǎn)品特點

Allen-Bradley品牌的PowerFlex 4交流變頻器在其緊湊的、節(jié)省空間的設計中為用戶提供了功能強大的電動機速度控制它是PowerFlex變頻器系列中尺寸最小、最經(jīng)濟有效的一個成員。該變頻器可以提供的額定功率和電壓等級分別為0.2-3.7 kW(0.25-5 hp)和120V、240V、480V,它是為滿足全OEM和最終用戶對于靈活性、節(jié)省空間和使用方便的要求而設計的。PowerFlex 4是機械工具如機床行業(yè)的主軸傳動應用場合進行速度控制的經(jīng)濟有效的選擇。

1．屬于緊湊迷你型產(chǎn)品，體積小，零間隙，節(jié)省安裝時間和空間。

2．安裝方便，靈活的防護外殼和安裝選項，可直接卡裝于DIN導軌。

3．無傳感器矢量控制性能符合各種類型應用場合的需求，特別是在低速轉矩上滿足機床主軸的需求，5HZ時起動轉矩能夠達到150%以上。

4．功能齊全，易于設定啟動，操作面板的控制鍵和面板上的電位計簡化了啟動過程, 啟動鍵和速度電位器上面的狀態(tài)指示器可指示其狀態(tài)。

5．集成面板及通訊端口，具有內(nèi)置的RS485通信 ( DSI, 變頻器串行通訊協(xié)議) 。

6．杰出的優(yōu)秀的起動轉矩和加速性能, 電流精度和數(shù)字輸入響應時間,對轉矩變化快速響應，高速模式可將響應時間提高至10mSec。

7．提供多功能的輸出端子信號，如速度到達信號，故障指示，滿足系統(tǒng)對于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控。

8. Drive Explorer和Drive Executive軟件提供了一種簡單和直觀的方法以編程，監(jiān)控和控制.

9． 載波頻率最大可至16KHZ，只有變頻器運行時風扇才運行，減小電機的電磁噪音達到靜音運行。

10．過負載能力強，150%額定輸出電流超過一分鐘，200%額定輸出電流超過3秒鐘。

三、 應用效果

數(shù)控機床的主軸傳動結構一般采用交流電機和伺服電機，采用變頻器或以消除直流電機電刷維護和高速限制，通過帶傳動把運動傳給主軸，進而使主軸達到一定的轉速來實現(xiàn)無級調(diào)速，同時利用變頻器的速度一致信號（SU）來確認電動機達到了指令速度后，再進刀切削加工，從而提高了效率和加工質量。

1． 由于有了更高的主軸速度，可以實現(xiàn)對鋁、銅等軟工件的高效率切削及高精度的精加工

2． 由于不需要維護電刷和離合器，對主軸電動機的選擇和安裝更靈活。

3． 由于采用了全封閉電機，環(huán)境適應性更好。

4． 可以實現(xiàn)恒線速切削，根據(jù)刀具的位置使主軸速度連續(xù)變化，提高車削盤類零件的表面質量。

5． 容易實現(xiàn)高速度恒功率運轉，提高切削性能和加工質量。

但在應用設計時需要注意一些問題，由于速度可調(diào)整范圍很大，在做普通機床改造時需注意考慮與機械部件匹套，以防止機械諧振和在需要足夠大轉矩的低頻振動。由于矢量控制需要提供電機參數(shù)（阻抗），變頻器提供電機參數(shù)自整定功能，通過面板運行鍵，變頻器會自動運行。自動運行過程中，除了計算出電機參數(shù)以外，還能夠檢測出空載電流，這幾個參數(shù)對于矢量控制能夠表現(xiàn)出較高的性能非常重要，這個過程會持續(xù)十幾秒鐘時間。在執(zhí)行自整定功能前，一定要確認電機側是否沒有任何連接，包括減速皮帶。

四、 結束語

現(xiàn)代金屬切削機床設備離不開主軸等交流調(diào)速控制,包括車床、銑床、磨床、刨床等各類普通機床與數(shù)控機床,由于加工材質的不同,需要不同的轉速,因此采用變頻調(diào)速的機會很多,但是選用一般VF控制或空間矢量控制的效果不好,這是因為低速轉矩不足的主要原因。通用變頻器要想順利的使用在機床行業(yè)必須有兩個重要考慮：一是選用無速度傳感器矢量控制的產(chǎn)品，二是要設計在超速運轉以提高低速轉矩。(end)