精准可控：三科变频器在数控机床上的应用

本文针对三科SKI610系列数控机床变频器在数控车床主轴上的应用作了简单的介绍。现在工业领域中,变频器的应用较为广泛。变频器在数控机床的主轴变速控制中占有极大的比例,变频器的矢量控制、直接转矩控制，宽调速范围，低速大扭矩等特性提高了数控机床的整体性能。

1、引言

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总拥有量的百分比，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。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视，并得到了迅速的发展。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，提升加工质量都有着很重要的作用。经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级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，通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。目前对客户来说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。普传科技PI9000系列变频器以其独特的性能和优越的性价比，在数控机床的应用上迅速崛起，成为目前市场上一支强大的生力军。

2、三科SKI610变频器特点

SKI610是三科推出的数控车床专用变频器，产品采用先进的无速度传感器矢量控制技术和转矩控制技术，不仅具备高端变频器同样优异的控制性能，同时结合国内应用特点，具备低频大扭矩，过载能力强，良好的抗干扰能力，进一步强化了环境和产品的可靠性，能够更好满足数控车床系统中的要求。

(1)体积小，属于迷你型产品，占用控制柜空间较小；

(2)控制方式为正弦波SPWM(提供无速度反馈矢量控制)，控制性能较以前的V/F控制方式有很大的改善，特别是在低速转矩上能够满足机床主轴的需求，0.5Hz时起动转矩能够达到l50％以上，保证开坯加工时有强劲的切削力；

(3)载波频率范围0-l5kHz可调，减小电机的电磁噪音；

(4)提供标准的0～10V模拟量接口，能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强；

(5)过载能力强，150％以上额定输出电流超过一分钟；

(6)提供多功能的输出端子信号，例如零速信号、运转中信号、速度到达信号、故障指示等，满足系统对于主轴性能的要求；

(7)自动转矩补偿，满足机床主轴在低速情况下的加工需求；

(8)提供三组异常纪录，供维修人员从侧面了解机床主轴实际的运行状况；

(9)电机参数自动整定功能，在线识别电机参数，保证系统的稳定性和准确性。

3、系统接线及调试方法

1）CK6140数控车床主要性能指标

主轴电机参数：

额定功率5.5kW

额定频率50Hz

额定电压380V

额定电流11.6A

额定转速1460r/min

机械传动比：1：1.5；

加工材料：45#钢；

实际测试性能指标：

主轴转速：200r/min(变频器运行频率9～10Hz)

主轴转速：450r/min(变频器运行频率22Hz左右)，测试进刀性能及速度满足要求。

2）调试环境以及接线、调试方法

为了满足该数控车床重切的需要，选用变频器型号为三科SKI610变频器。车床主轴应用，加减速都要求快速，一定要使用能耗制动功能。三科SKI610变频器变频器内置制动单元，无需再外配制动单元。根据选型手册推荐，选择780w/75欧姆的制动电阻即可。

图1数控机床电气控制图

图2三科SKI610变频器与数控系统的接线图

变频器的模拟量输入端子AI1/GND接收来自于数控系统的模拟量信号（0-10V），AI1接信号正端，GND接信号负端，来控制主轴转速。DI1/DI2/COM为变频器的正转/反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号或者反转信号，来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器DI1/DI2/COM，从而控制主轴的正/反转。DI3负责接收系统发出的故障信号，数控系统发生故障时，变频器立即停止输出。DI4为变频器故障复位信号。正确设置电机参数并进行参数自学习。

参数设置如下：

4、调试结果

数控机床主轴若采用交流伺服系统、进口品牌矢量变频器以及变频专用电机，购置费用很高；而三科SKI610系列数控机床变频器因其较高的性价比，在数控机床应用上得到普及与推广，为机床行业的客户降低约一倍的成本费用，而且便于维护和操作，得到用户的认可，并为客户带来更多的效益。

主轴电机采用三科SKI610数控机床变频器驱动，可以满足加工要求，延长刀具的使用寿命。由于采用的领先的矢量控制算法，即使在低转速运行下也能平稳输出100%的转矩，以满足不同零件的加工需要，完全可以取代传统的滚动轴承主轴结构，并且此主轴结构简单、紧凑、可以实现真正的无级调速。此主轴的转速由数控系统发出的模拟量信号来控制变频器的输出频率，对不同的加工工艺(粗加工、精加工等)需要不同的转速情况下，可由数控系统输出不同的速度指令，实现不同的转速，调整非常方便。同时启停信号也由数控系统控制，提高了自动化控制程度。