日立SJ300高性能矢量型变频器在数控机床上的应用.pdf

口 日立 S J 3 0 0高Il Z j 矢量型变频器 在数控if I ]I 旆上日 g 应用 ■ 文 ／ 沈阳机床股份有限公司电装分公司 庞增涛 沈阳机床股份有限公司沈一车床厂张学明 【 摘要】本文介绍了日立 S J 3 0 0高性能矢量型变 频器在数控机床上的应用，其优越的性能 CP U控 制单元采用先进的 D S P数字信号处理器进行高精度 计算 ，以及高可靠性得到了充分的验证，完全满足 数控机床 主轴控 制。 【 关键词】变频器、数控机床、主轴 1 、 引言 数字控制机床简称数控机床，数控机床的技术 水 平高低及其在金属切 削加 工机 床产量 和拥有量 的百 分 比，是衡量一个 国家 国民经济 发展 和工业制造整体 水平的重要标志之一。主轴是车床构成中一个重要的 部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升 加工质量有着重要的作用。目前，无极变速系统主要 有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流 或交流主轴电机。由于主轴电机调速范围广，又可无 极调速，使主轴箱的结构大为简化。由于变频器的高 性价 比，所 以变频器在车床上使用非常普遍。 日立 S J 3 0 0高性能矢量变频器以其独特的性能和优越的性 价比，在数控机床的应用比较广泛。 2 数控机床对变频技术要求 近几年来，变频器在数控机床上得到了广泛应用 7 0 第0 2 期数控机床市场 其中对变频器技术要求如下 1 快速加减速 通常数控机床的加减速时间要求比较短，一般在 1 -2 s 作 用，需要外接制动 电阻。 2 频率指令和运行指令 一 般数控机床控制运行命令来 自端子给定，频率 给定指令来自模拟量，要求变频器具有较高的模拟量 线性度。 3 动态响应速度快，稳态精度高 选用矢量型控制变频器， 一般动态响应速度较快， 同时能够根据负载自动调整速度。 4 低频力矩大 要求 1 -2 H z能够达到 1 5 O ％额定转矩以上。 3 、 日立S J 3 0 0 高性能矢量型变频器 介绍 S J 3 0 0高性能矢量型变频器驱动装置 以其卓越 品 质满足各种应用场合所需要的高起动转矩，特别是在 低速转矩上满足机床主轴的需求，在接近 0 ． 5 H z附近 时具有 2 0 0 ％高转矩，在线自整定功能可实时地获得 当前电机运行条件下的电机参数。多功能包含更多应 用输入 ／ 输 出功 能，输 入和输 出端子都 应用 了智能端 子系统。变频器运行时冷却风扇工作，变频器停止时 冷却风扇也停止运行，这一特性可以延长冷却风扇的 使用寿命而且在变频器空载时消除了风扇噪音。 S J 3 0 0系列变频器能满足数控机床对主传动系 统无级变速的需求，其主要特点是 ①结构紧凑，接 线 端 子、冷 却风 扇 及 D C B U S电容 拆 卸方便 ， ②低 速时转动波动大幅度减小，提高了系统的稳定性和精 确度，③在线 ／ 离线电机参数自整定，④冷却风扇和 D C B U S电容在现场短时 间即可进行拆 装，⑤可拆卸 控制电路端子，⑥操作简单，⑦采用智能化功率模块 I P M，使变频器更静音，更可靠，减小了主轴系统的 噪音。⑨参数 自动测试匹配，可 以适量控制驱动不同 功率电机，⑨ C P U控制单元采用先进的 D S P数字信 号处理器进行高精度计算，这是其他变频器少有的。 S J 3 0 0系 列 变 频 器 对 主 轴 系 统 提 供 标 准 的 直 流 电压 O ～1 0 V模 拟 量 接 口 0端 子 电压 0 1 0 V ， 最 大 频率 对应 1 0 V电压 ， 另外 还提 供 了直流 电 压 一 1 0 V l 0 V模拟量和直流 电流 4 2 0 mA模拟 最 大 频率对应 2 0 mA量接 口，能够 与大 多数数 控系统 接 口兼容 ，通 用性强 过 负载 能 力强，1 5 0 ％ 以上额 定输 出电流超过 6 0 s ； 提供 多多功能的输 出信号 端子， 例如零速信号，速度到达信号，故障指示，满足系统 对于主轴速度状态的监控 自动转S E I“ 偿，满足机床 主轴在低速情况下的加工需求 标配 R S 4 8 5通讯接 口 瞬时停电后按原定减速时间停止，有效的避免了 电压波动 带来的干扰。 4 S J 3 0 0 变频器在机床主轴上的应用 4 ． 1变频器选型 针对数控机床机械主轴的应用特点，采用 S J 3 0 0 系列变频器，所使用变频器基本上的功率是 3 ． 7 k W、 5． 5 k W 、 7． 5 k W 、 1 1 k W 、 1 5 k W、1 8 ． 5 k W。机 床机 械 主轴应 用，加减速 都要求 快速，一定要使用能耗制动 功 能，S J 3 0 0系 列 1 5 k W 及其以下内置制动单元，无 需再外配制动单元，制动电 阻 可 以按 照 表 1选 取。 变 频器见 图 1所示 图 l ■ 变频器功率 5 ． 5 k W 7 ． 5 k W l l k W 1 5 k W l 8 ． 5 k W 7 5 0 W 1 00 0 W l 2 00 W 2 0 0 0W 3 00 0 W 制动电阻推荐 8 5Q 5 0Q 5 0O 3 5Q 2 5Q 表 1 4 ． 2变频器配线 变频器配线，如图 2所示，主要分为主回路和控 制 电路端子两大部分。 1 主 回路端子 在数控机床主轴上主回路端子使用变频器默认功 能 R 、S 、T 主电源输入端子 U 、V 、W 变频器输 出端子 P 、R B 外部制动 电阻连接端子 P 、N 外部制动单元连接端子 --3 接地端子。 噩 图 2 其 中 1 ～8端 子为智 能输入端 子，1 1 ～1 5为智能 输出端子，该端子可作为急停输入、外部故障复位等 命令，F W、CM1外接控制器命令端子，0作为频率 给定通道。可编程继电器常作为故障继电器输出给定 控制器，在数控机床主轴回路控制电路举例如下 F W 正向指令，对于 F W信号，ON是正转指令， OF F是停止指令 第0 2 期 数控机床市场 7 1