项目六任务4 车床的变频调速教学课件（全）.pptx

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1、项目六 变频器的工程应用任务4 4 车床的变频调速项目六任务4 车床的变频调速1、按照图6.21所示，装接变频器电路和有关控制电路。2、按照控制要求，对下列功能参数进行预置。 (1)基本频率与最高频率 1)基本频率：在额定电压下，基本频率预置为50Hz。2)最高频率：当给定信号达到最大时，对应的最高频率预置为100Hz。(2)Uf预置方法使车床运行在最低速挡，按最大切削量切削最大直径的工件，逐渐加大Uf，直至能够正常切削，然后退刀，观察空载时是否因过电流而跳闸。(3)升、降速时间考虑到车削螺纹的需要，将升、降速时间预置为1s。(4)电动机的过载保护(5)点动频率10Hz 一、任务描述 一、任务

2、描述 二、任务分析 自动车床对变频器的要求有以下几个方面：不经过停止状态直接由正转状态变为反转状态；变频器的输出频率为50Hz以上；具有急剧减速的再生制动装置，同时具有制动功能，减速结束时不采用机械闸即可完全停车；低速时速度变化率小，运行平滑。 三、知识导航在金属切削机床中，车床的应用最为广泛，车床可进行车削外圆、内孔端面、钻孔、铰孔、切槽、切断、螺纹及成形表面等加工工序。主轴上采用变频器可实现无级变速，从而使刀具以最小的磨损产生最高的光洁度和加工精度。 三、知识导航一、车床主要结构一、车床主要结构车床结构主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、，一给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾座、光杠和丝杠等部分组成

3、，如图6.22所示。 三、知识导航二、车床运动情况二、车床运动情况为了加工各种表面，车床必须具有切削运动与辅助运动功能。切削运动包括主运动和进给运动，其中主运动是指卡盘带动工件的旋转运动，进给运动是指溜板与刀架或尾座顶针带动刀具的直线运动，而切削运动以外的其他必须的运动皆为辅助运动。车床在进行切削加工时，主轴旋转是由主轴电动机经传动机构拖动的，车床的主运动承受车削加工时的主要切削功率。车床的主运动要求调速，并且调速的范围往往较大。例如，CA6140型普通机床的调速范围为120：1，但车床主运动的调速一般都在停机的情况下进行，在切削过程中是不能进行调速的。这为在进行变频调速时采用多挡传动比方案的

4、可行性提供了基础。车削加工时，一般不要求反转，但加工螺纹时，为了避免乱扣，要反转退刀，再纵向进刀继续加工，这就要求主轴能够实现正、反向旋转。 三、知识导航车床的进给运动是刀架的纵向与横向直线运动，其运动方式有手动控制和自动控制两种。车削螺纹时，工件的旋转速度与刀具的进给速度应有严格的比例关系。车床纵、横两个方向的进给运动是由主轴箱的输出经挂轮箱、丝杠传人溜板箱而获得的。此外，为提高效率，减少辅助工时，还可以快速进给。数控车床的主轴如果采用齿轮变速，其速度最多只有30段可供选择，难以进行精密恒定线速度控制，且需要按时定期维修离合器。直流型主轴虽然可以无级调速，但必须维护换向器，其最高转速亦受到限

5、制。数控车床的主轴若采用变频器控制即可消除这些限制，可对标准电动机直接变速传动，因此可以去掉离合器，实现主轴的无级调速。 四、任务实施一、控制要求一、控制要求从车削工艺的要求出发，对各电动机的控制要求主要是：1、通常车削加工近似于恒定功率负载，同时考虑经济性、工作可靠性等因素，主电动机选用笼形异步电动机。2、为了满足车削加工调速范围大的要求，车床主轴一般采用机械变速方法。 3、车削螺纹时，要求主轴能正、反向旋转。对于小型车床，主轴正反转由主电动机正反转来实现；当主电动机容量较大时，主轴正反转采用电磁摩擦离合器的机械方法来实现。4、车削螺纹时，刀架移动与主轴旋转运动之间必须保持准确的比例关系，所

6、以刀架移动都是由主轴箱通过一系列齿轮转动来实现的。因此，主运动和进给由一台电动机拖动。5、车削加工时，刀具与工件温度高，有时需要冷却。为此，设有一台冷却泵，冷却泵电动机只需要单方向旋转，且与主轴电动机有着连锁关系，冷却泵电动机还应设有单独操作的控制开关。6、在电网容量满足要求的情况下，主电机可直接启动、停止，否则应该采用减压启动控制的方法。7、具有必要的保护环节、连锁环节、照明和信号控制电路。 四、任务实施二、车床变频调速改造二、车床变频调速改造1、变频器的选择、变频器的选择（1）变频器的容量）变频器的容量考虑到车床在低速车削毛坯时，常常出现较大的过载现象，且过载时间有可能超过1min 。因此

7、，变频器的容量应比正常的配用电动机容量大。（2）变频器控制方式的选择）变频器控制方式的选择1）V/F控制方式控制方式车床除了在车削毛坯时负荷大小有较大变化外，以后的车削过程中，负荷的变化通常是很小的。因此，就切削精度而言，选择VF控制方式是能够满足要求的。但在低速切削时，需要预置较大的VF，在负载较轻的情况下，电动机的磁路常处于饱和状态，励磁电流较大。因此，从节能角度看，VF控制方式并不理想。2）无反馈矢量控制方式）无反馈矢量控制方式新系列变频器在无反馈矢量控制方式下，已经能够做到在0.5Hz时稳定运行，所以完全可以满足普通车床主拖动系统的要求。由于无反馈矢量控制方式能够克服VF控制方式的缺点

8、，故是一种最佳选择。 四、任务实施3）有反馈矢量控制）有反馈矢量控制有反馈控制方式虽然是运行性能最为完善的一种方式，但由于需要增加编码器等转速反馈环节，不但增加了费用，编码器的安装也比较麻烦。所以，除非该车床对加工精度有特殊要求，一般没有必要采用此种控制方式。2、变频器的频率给定、变频器的频率给定变频器的频率给定方式可以有多种，应根据具体情况进行选择。（1）无级调速频率给定）无级调速频率给定从调速角度看，采用无级调速方案增加了转速的选择性，且电路也比较简单，是一种理想的方案。它可以直接通过变频器的面板进行调速，也可以通过外接点位调速。但在进行无级调速时必须注意：当采用两挡传动比时，存在着一个电

9、动机的有效转矩小于负载机械特性的区域，如图6.23所示，其中曲线为低速挡（传动比较大），曲线为高速挡（传动比较小）在这个区域（约为600800rmin）内，当负载较重时，有可能出现电动机带不动的情况。操作工应根据负载的具体情况，决定是否需要避开该转速段。 四、任务实施（2）分段调速给定）分段调速给定由于该车床原有的调速装置是由一个手柄旋转9个位置（包括0位）控制4个电磁离合器来进行调速的，为了防止在改造后操作工一时难以掌握，用户要求调节转速的操作方法不变，故采用电阻分压式给定方法，如图6.24所示。图中，各挡电阻值的大小应使各挡的转速与改造前相同。 四、任务实施（3）配合）配合PLC的分段调速

10、频率给定的分段调速频率给定如果车床还需要进行较为复杂的程序控制，需要编写可编程序控制器的程序，分段调速则可通过PLC结合变频器的多档转速开关功能实现，如图6.25所示。转速的选择由按钮开关SB1-SB8（或接触开关）来选择。通过PLC的输出端Y0、Y1、Y2控制变频器的多档速度选择端子X1、X2、X3的组合实现8档转速。图中电动机的正转、反转和停止分别由按钮开关SF、SR、ST来进行控制。 四、任务实施3、变频调速系统的控制电路、变频调速系统的控制电路（1）控制电路）控制电路若采用外接电位器调速为例，控制电路如图6-21所示。图中，接触器KM用于接通变频器的电源，由SB1和SB2控制。继电器K

11、A1，用于正转，由SF和ST控制；KA2用于反转，由SR和ST控制。正转和反转只有在变频器接通电源后才能进行；变频器只有在正、反转都不工作时才能切断电源。由于车床需要有点动环节，故在电路中增加了点动控制按钮SJ和继电器KA3 。(2）主要电气的选择）主要电气的选择由于变频器的额定电流为9A，根据电气控制的相关性知识可得：空气断路器Q的额定电流IQN：选IQN=20A（空气断路器中的最小者）。接触器KM的额定电流IKN由式可得： IKN 9A选IKN=10A 四、任务实施调速电位器选2K2W电位器或10K/lW的多圈电位器。(3）变频器的功能预置）变频器的功能预置1)基本频率与最高频率预置基本频

12、率 在额定电压下，基本频率预置为50Hz。最高频率 给定信号达到最大时，对应的最高频率设置为100Hz。2)V/F预置预置预置方法：使车床运行在最低速挡，按最大切削量最大直径的工件，逐渐加大V/F。直至能够正常切削，然后退刀，观察空载时是否因过电流而跳闸。如不跳闸，则预置完毕。3)升、降速时间预置升、降速时间预置考虑到车削螺纹的需要，将加、减速时间预置为1s。由于变频器容量已经加大了一挡，升速时不会跳闸。为了避免降速过程中跳闸，将降速时的直流电压现值预置为680V(过电压跳闸值通常大于700V)。经过试验，能够满足工作需要。 四、任务实施（4）电动机的过载保护）电动机的过载保护由于所选变频器容量加大一挡，故必须准确预置电子热保护功能。在正常情况下，变频器的电流取用比为：所以，将保护电流的百分数预置为55%是适宜的。（5）点动频率）点动频率根据用户要求，一般将点动频率预置为5Hz。 五、思考与练习1、车床主拖动系统有哪些运动？对其有什么要求？、车床主拖动系统有哪些运动？对其有什么要求？2、如何用变频器实现车床的改造？、如何用变频器实现车床的改造？