摘要 目前，变频器广泛应用于各种行业的交流电机的启动调速中，在数控机床中的应用越来越普遍和实用，本文结合实际应用谈谈变频器在该行业的应用情况。 关键词 变频器 数控机床 主轴传动
中图分类号：TM921.51 文献标识码：A
1 数控机床的主轴传动使用变频控制前后的特点
数控机床的主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动，是电动机带动齿轮箱来传动和调速的。在机械加工过程中，需要经常对主轴的旋转有不同的运行速度要求，操作人员通过手柄组合的多个位置来控制离合器的分与合，得到齿轮的多种组合，从而得到多档的转速，操作不方便，维修量也比较大，实践证明，调速用的电磁离合器损坏率较高。原有机床的主轴传动的这一特点已经不能适应经济的快速发展对数控机床的需求，目前，数控机床配套使用变频器对主轴进行调速控制越来越普遍和实用，相比原有的控制方式，有以下一些优良特点：
（1）主轴变频调速的范围很宽，一般通用型变频器能在0～400Hz范围内实现无级调速，能充分满足主轴对调速范围的要求。
（2）数控机床配套使用变频器可以简化齿轮箱等原有复杂的机械传动机构，而且操作简单，维修方便。
（3）变频器在低频下可以提供150%负载转矩的能力，符合机床主轴电机具有较硬机械特性的要求，能够提供150%的过载保护（60s），使机床在低速时具有强大过载能力。
（4）变频器具有的电压、电流模拟输入端口，数控机床的控制信号可以很好地与变频器配合使用。
2 变频器在数控机床的主轴传动控制中的具体应用情况
数控机床拟采用富士变频器（型号：FRN2.2G11S-4CX）带动主轴调速运行，图1是变频器主电路控制图，在该控制系统中，电动机的正反向运行和故障复位由外围通过变频器的FWD、REV和X8与CM端子实现控制；主轴电动机的转速由数控系统输出的电压信号的大小来控制，数控系统输出的DC0～10V信号通过变频器的12-11端子送入变频器，实现数字量设定转速对模拟量变频输出的控制，从而实现对主轴电动机的调速；通过变频器的30A、30B和30C触点来实现各种保护。另外，该主电路还增加了旁路控制，增加了主轴电动机的控制功能，也兼有备用的功能。图2是变频器控制系统控制线路图。
根据数控系统和机床设计的要求，合适设置参数能够保证主轴电机的正常运行，各参数的设置参见表1。
参数设置时要注意：（1）变频器参数设定之前按《FRENIC 5000G11S/P11S操作说明书》第5-31页的P04 M1自整定1设定为2的自整定步骤进行电机参数自整定，自整定之前注意安全几脱开电机负载。（2）转速提升过高可以调节参数F17（频率设定信号增益），增大设定值则转速成比例提高，减小设定值则转速成比例降低，调节F18（频率偏置），增大设定值则转速成绝对值提高，减小设定值则转速成绝对值降低。以上设置的参数，用户可以根据现场的实际需要作微量调整。
数控机床配套使用变频器后各方面的性能都有明显提升，机床的主轴电动机可在0～400Hz范围内调节，当然大部分机床的主轴电动机都在3000r/min以下工作，一般的加工速度使用在100～3000r/min内连续可调；操作人员可以根据实际加工需要在0.1～30s内调节机床的主轴电动机加减速时间；主轴电动机的过载能力可在100%～180%调节，满足主轴电动机过载能力强的特点；变频器本身保护功能完善，可以提供各种电气保护，并有故障指示，使用变频器时也可能出现电源电压低引起变频器保护动作的问题，客户使用时必须保证变频器电源电压的正常；使用了变频器后自动化程度高，工人操作简单，维修方便。
3 结论
在数控车床主轴驱动系统中，采用变频调速技术调节主轴的转速，对提高机床的加工精度和生产效率都十分重要，对于产品质量的提高、产量的增加、成本的降低、自动化程度的提高和维修量的减少有着重要的作用，正被广泛应用于生产中。
参考文献
[1] 《FRENIC 5000G11S/P11S》操作说明书.富士电机公司.2006.
[2] 虹润仪表使用手册.虹润精密仪器有限公司.2004.
[3] 岳庆来.变频器、可编程序控制器及触摸屏综合运用技术[M].机械工业出版社，2006.
