變頻器在數控機床主軸上的應用分析

王春風 錢志勇 張利鋒

摘要：雙刀架數控車床用于加工堵頭，也適用于盤類零件的批量生產。堵頭進行外圓和內孔的加工，傳統加工每次只能加工單面，需進行兩次加裝夾，效率低下，采用雙刀架數控車床，一次裝夾即可實現同時兩面的同時加工，提高了加工效率，采用工業機器人進行上下料，減少人工，提高人員安全性，提高經濟效益。本文對變頻器在數控機床主軸上的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：變頻器;數控機床主軸;應用

引言

數控機床電氣控制系統在具體的運用以及發展過程中，通過合理運用PLC技術，可以實現對傳統控制系統在使用過程中各類限制的突破，提升實際的工作效果，降低傳統工作模式的局限性帶來的不利影響，使整個工作流程可以更加順利的進行，整體提升數控機床電氣系統的運行效率，為加工產品的精準性和質量提供有效的保障。與此同時能夠使整個系統的運行效果更加穩定，快速達到預期的目標。

1數控機床的常見功能

在實際工作中，數控機床是通過分布在多個軸位上的伺服電機實現最終的定位功能，并且不同軸位之間在工作過程中存在良好的聯動特點，能夠同時進行運動也能夠分開運動，從而能夠使數控機床生產的效率得到相應的保障，提高數控機床機械生產的工作準確性和真實性。在數控機床的實際工作中，不同的軸在進行全面運動的同時，還可以通過使用光柵尺完成全閉環式的完整控制，進而保證工作臺可以對整體進行定位，為了保證實際的定位和工作質量，需要合理使用外展模擬量I/O點形式來對高速變頻器的工作狀態進行控制以及保證不同位置的電機都可以實現啟動和停止功能的優化，提升轉速系統整體的同步控制效果。將主軸的轉速保持在一定水平，能夠幫助提高機械生產的工作效率，同時使冷卻水泵得到合理的配置，通過對電機設備的冷卻處理也能夠更好地檢測電機設備的溫度，并且使溫度的保護效果得到進一步的提高，實現預期的工作目的。在主軸運行環節通常需要進行機械手以及刀庫的安裝，這項工作的主要目的是為自動化以及手動化的工作方式提供保障，同時也是提升整體工作效率和產品質量的有效方式。在采取機械手換刀的方式后，可以實現對刀具各類信息的收集。在數控機床的實際工作中，需要對系統的刀具磨損情況以及斷刀的情況進行了解，防止系統中出現刀具失效的問題而最終影響到整體的效果。同時，在對機械和設備進行換刀的過程中，需要保障加工生產的穩定性，控制不同機位的工作模式來完成相應的任務和要求。

2數控機床電氣控制中PLC的實踐應用

2.1應用形式分析

數控機床電氣控制中PLC的應用主要包括外裝PLC和集成式PLC兩種模式。集成式PLC是PLC與NC的有效結合，兩者雖然共同使用一個中心處理器，但是可以分開運行，在信號傳輸上均依靠總控制線完成，具有信息輸送速度快的特點。兩者有效結合對電氣控制系統優化有一定幫助，且能夠加快系統功能升級，確保電氣控制系統實現穩步運行。外裝PLC或者集成式PLC能夠優化數控機床電氣控制系統的功能，提升運行速度。在連接方式上，PLC主要分為獨立式和內裝式兩種。獨立式的連接方式要求PLC與CNC裝置分離。PLC本身具有獨立性特點，且具備較為齊全的功能，因此可以獨立管理機床，對數控機床進行全面控制，其中單獨應用PLC控制機床的情況較多[5]。而內裝式PLC與獨立式PLC的性質不同。內裝式中PLC隸屬于CNC，與CNC為一體，連接方式的針對性較強，能夠有效提升數控機床控制性能，同時可以輸出PLC與CNC之間的信息。相比于獨立式PLC，在信號傳輸時，內裝式PLC更具優勢，不僅傳輸便捷，而且速度較快，同時在結構上具有一定的穩定性。連接方式不同，側重點也會存在不同。因此，實際應用中應該選擇一個更適合實際情況的連接方式，以確保數控機床能夠穩步運行。

2.2變頻器

為了確保數控機床的有效運行，主軸速度需要達到一定的要求。因此，工作人員需要管控好主軸設備，選擇良好的變頻器設備。運動控制器的每個通信端口均需要有串口進行連接。這要求變頻器能夠良好運行，從而更好地處理模擬量，全面提升變頻器運作水平和運行質量。

3變頻器在數控機床主軸上的應用建議

3.1優化性的運用

一般情況下，數控主軸上應用變頻器，進行主軸驅動系統的控制，很容易在系統處于低速運行的狀態下發生輸出轉矩過低的問題，最終引發爬行的現象，不利于整體主軸的良好控制。因此，在使用變頻器的過程中應遵循優化性的運用原則，創建變頻主軸機床，有機整合變速箱機械調速的模式、變頻器電氣調速的模式，拓寬主軸的調速范圍，使其在低速運轉的狀態下依然可以保證輸出轉矩在較高的形態，避免對主軸電機設備運行期間的切削功率造成影響。對于變速箱之內各個檔位的齒輪，可以通過PMC控制的形式，達到自動化切換檔位的目的，與此同時，通過變頻器完善電氣系統的無極調速功能，借助分段無極調速的方式有效控制每個機械檔位。

3.2重點設置系統參數

數控機床主軸上應用，變頻器要想確保性能有所提升，就應準確選取與設定控制面板參數信息，使其在較為復雜的電控系統中，靈活性控制，一般情況下，數控機床主軸上使用變頻器，能夠確保啟動與停止操作的穩定性，實現無極調速的目的，拓寬調速的范圍和廣度，使得主軸在運行期間實現長時間穩定性的運行目的，操作較為便利，后續維護工作較少，輸出的所有數據信息都能符合性能標準需求，但是如果不能準確設置參數，將會影響主軸的運行控制效果，因此，在使用變頻器的過程中，應重點關注參數的科學化設置。首先從速度層面來講，應使用多段速度參數設置方式，按照模擬量與分段類型的調速方式，將模擬量調速的參數設置為0-10伏電壓、4-20毫安電流，為無極調速的操作提供便利，而分段調速方面設置成為中高低三檔調速的參數，這樣不僅能夠實現速度調整的分段性，還能為模擬量調速操作提供一定的支持。最后，在參數設置的工作中應結合運行功能，保證電動機額定電流電壓容量所有參數的合理性，盡可能結合銘牌的內容設定數據值。除此之外，在應用狀態顯示板的過程中，也需要確保參數在整體環節中不可以出現更改的現象，必須嚴格根據之前設定的參數信息操作，如果在操作的過程中，需要更改參數信息，就要在模擬輸出信號的允許范圍之內調整利用開關量的調節，達到最終良好的參數調整優化目的。

結束語

整個車床系統由工業機器人代替原有人工，因此本系統以工業機器人作為控制核心，工業機器人加裝I/O拓展模塊，鉆床、數控車床的狀態信號傳給工業機器人的數字信號輸入點，而工業機器人數字信號輸出點控制鉆床、數控車床啟、停、及其開、關門等動作。機器人程序需按工作流程進行編寫。工業機器人移動到車床（包括鉆床和數控車床）附近安全位置時，需首先判定車床當前的狀態，確認處于空閑時，即可向車床發出開門信號，待確認車床開門狀態后，方可放置工件，但機器人運行至安全位置后，方可發出向車床發出關門及加工指令，加工完成取工件同理，保證正常加工流程，防止出現撞車。

參考文獻：

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