变频器在自动车床上的伺服定位方案.docx

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1、变频器在自动车床上的伺服定位方案变频器在自动车床上的伺服定位方案四方电气王根明导语：本文介绍一种基于四方电气V360变频器的主轴变频调速系统，实现了主轴快速、准确定位的改造应用摘要：传统的自动车床实现主轴伺服定位控制大多采用专用沟通主轴伺服驱动系统，由于价格昂贵，在经济型数控自动车床上难以广泛运用，本文介绍一种基于四方电气V360变频器的主轴变频调速系统，实现了主轴快速、准确定位的改造应用，该方案以低本钱、高稳定性的优点，在经济型数控自动车床得到了广泛应用。引言由于机床加工范围较广，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求机床执行部件具有不同的运动速度，因此机床的主运动应能进展调速，机床用

2、户对变频器产品的调速作用更为关注。主轴是车床构成中一个重要的局部，对于进步加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量都有着很重要的作用，变频器主要应用于主轴调速系统。目前在经济型自动车床行业，变频器以其低本钱上风得到了广泛的应用。一、自动车床工艺介绍1.自动车床简介自动车床，是一种高性能，高精度，低噪音的走刀式自动车床，是通过凸轮来控制加工程序的自动加工机床。另外也有一些数控自动车床与气动自动车床以及走心式自动车床，其根本核心是可以经过一定设置与调教后可以长时间自动加工同一种产品。十分合适铜、铝、铁、塑料等精细零件加工制造，适用于仪表、钟表、汽车、摩托、自行车、眼镜、文具、五金卫浴、电子零件、接

3、插件、电脑、手机、机电、军工等行业成批加工小零件，十分是较为复杂的零件。2自动车床工艺讲明装工件:主轴转动到固定位置，机械手将工件装入卡盘内；加工工件:主轴快速加速到所需转速，通过刀台的挪动加工产品；卸工件:加工完成，将产品从卡盘内推出，同时卡盘快速的转动到固定位置装入下一个工件。二、现场工艺要求及调试方案1.现场要求:1启停速度快-加减速时间要求：加速0.5S，减速0.3S；2定位响应快-定位时间：1秒以内；3定位精度要求高-在2个脉冲以内；2.调试方案改造系统采用的方案为：高性能闭环矢量变频器+分频卡。系统方案中，变频器装备分频卡，使系统工作运行在闭环矢量控制形式，实现变频定位功能。由于在

4、自动车床中，负载惯量大、减速时间短，需装备制动电阻，详细选型方法（V360系列高性能矢量变频器讲明书）。图1电气接线图3、主轴变频定位系统原理本方案整体控制框图见下列图2。变频器采用不控整流方式从三相电网取电，由三相逆变全桥通过空间矢量调制SVPWM、闭环矢量控制Fieldorientationcontrol实时控制主轴电机；通过传动机构，将转速信号反应到变频器控制单元，反应的转速信号通过分频卡换算为角度信号，与设定的角度做差，经过PID单元运算加速经过PID,稳态经过PID得到下一拍主轴电机控制转速指令具有转矩限幅功能，进而实现主轴转速、定位角度的实时准确控制。图2主轴变频定位系统原理框图4

5、、调试步骤及参数设定：系统中涉及到PID运算，在设置比例增益P值、积分时间I值、微分时间D值时要按以下原那么设置：转速比例增益P值越大响应越快，但系统稳定性变差，过大的增益可导致转速震荡；积分时间常数I值越小响应越快，转速超调越大，稳定性越差。该参数与系统惯量成正比，惯量较大时，该参数应当设置较大数值。参数组中转速比例增益1在主轴加速经过中有效，数值较比例增益2大，用于进步响应速度；比例增益2用于稳态经过PI调整，为了增加系统的稳定性，该参数数值较小。加速经过中两组PI参数可以通过滞环或者连续切换方式，自动切换。3、调试中出现的问题与解决方法：1电机运行时出现震动及噪音该现象原因：过大的增益比

6、例P值有可能使转速震荡，进而稳速精度下降，甚至使系统不稳定；反之，加速经过缓慢，系统响应速度降低。载波频率主要影响运行中的音频噪声和热效应：载波频率值较小，固然进步了变频器可带最大负载量，但产生的噪音将同样会增大。解决方法：调整适当的PID增益F8.1.21和F8.1.25；增大载波频率。2定位精度不高，定位时间长该现象原因：过小的位置环增益，导致了系统响应速度减慢，在工况频繁变化的情况下定位精度下降。解决方法：增大位置环PID的增益(Fb.2.21)。四、实验结果分析南方某数控机床厂采用该变频定位方案经过后，到达沟通主轴伺服驱动的性能，在一台电机功率为2.2KW的自动车床上进展试运行，实验结果如下：结论：通过实际的消费运用，将本方案应用于自动车床，实现了一次装夹，节省了外部按钮及中间继电器，且加工效率也进步近20%，进步了消费效率，降低了消费本钱，充分的发挥经济型数控车床的优越性；经过长期应用，本方案运行稳定、响应迅速、定位精度高，与专用的沟通主轴驱动系统相比更合适应用于经济型自动车床领域。