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艾默生變頻器在車床中的應用及效果
- 2018-11-19 -

艾默生變頻器在車床中的應用及效果,今天,上海寬映自動化設備有限公司給大家說一說。

一,機床概況

  該機床是我廠為適應活塞環行業需要而開發的活塞環梯形面半自動車床。雙主軸;液壓驅動縱橫向進給;主軸頭安裝有電磁吸盤,配上專用卡具夾持活塞環;氣流自動除屑。整臺機床的所有動作由PLC(三菱FX280MR)控制協調。按自動起動按鈕后,機床可自動完成電磁吸盤勵磁,主軸啟動,刀架橫向縱向快進,橫向工進等動作;切削完畢,機床又可自動完成刀架縱橫向回原位,吸盤退磁,氣缸推動氣嘴吹除鐵屑,主軸停止并準確定位。機床對主軸有如下要求:主軸要具備六級轉速(67r/ min,144r/min,198r/min,271r/min,372r/min,510r/min),較高的五級轉速用作加工,也叫加工轉速;一級轉速用于配合氣嘴吹除鐵屑,因此也叫除屑轉速。活塞環車削完畢,主軸要從加工轉速降到除屑轉速,延時幾秒,除屑完畢,主軸制動并準確定位(由接近開關檢測主軸位置給PLC發信號)以便于取下活塞環。因此,主軸在機床工作中要頻繁地起動,降速,制動,如用傳統的機械變速,則必須用電磁離合器,變速箱的體積大,機械噪聲大,也容易損壞零部件。而變頻器恰好具有能頻繁平穩地起動,變速,制動而無機械沖擊不易損壞機械的特點。因此,我們選用變頻器控制主軸電機,主軸電機輸出軸直接通過皮帶帶動主軸。

  二,艾默生變頻器的選用

  主軸電機在低速運行時,與電機轉子同軸的散熱風扇轉速也降低,從而導致電機的散熱能力降低。因此,盡管活塞環車削量很小,在選電機時,必須留有一定的功率裕度。選用15kW,6極的普通電機,額定電流為397A.

  選用日本三菱公司A系列400V級變頻器,型號為FRA04415KP;變頻器的額定電流為4A,大于主軸電機的額定電流。該型號變頻器是高功能小型通用變頻器,具有挖土機特性。通過參數設定變頻器也可用通用矢量控制。

  三,控制原理

  輸入側選用過電流脫扣器額定電流為15A的空氣斷路器作短路保護。利用變頻器的多段速度功能實現所需的五級加工轉速和除屑轉速。五級加工轉速由按鈕站上的波段開關選擇,波段開關的五個觸點作為PLC的五個輸入點,PLC的輸出點控制繼電器KA0,KA1,KA2,KA3常開觸點的開!閉!。KA0控制變頻器的起動和停止;KA1,KA2,KA3觸點開!閉!

  的不同組合可選中變頻器多段速度中的某一級轉速。

  多段速度的每一級轉速可用與其對應的參數設定。

  其中參數Pr26對應除屑轉速。

  主軸工作過程按起動按鈕,PLC控制KA0閉合,變頻器起動,主軸加速到波段開關所選擇的某一級加工轉速。車削完畢,刀架工進檢測微動開關給PLC發信號,PLC控制KA1,KA2閉合,選中除屑轉速,變頻器輸出頻率迅速從加工頻率降到除屑頻率,主軸電機回饋制動,主軸轉速也迅速從加工轉速降到除屑轉速。除屑完畢,氣嘴原位微動開關給PLC發信號,同時主軸位置檢測接近開關也給PLC發主軸停止信號,PLC控制KA0斷開,變頻器輸出頻率降低,主軸電機回饋制動,當頻率降到變頻器設定的直流動作值時,變頻器輸出直流,主軸電機能耗制動,主軸迅速停止并定位。

  四,艾默生變頻器的安裝

  為避免變頻器干擾PLC,變頻器和PLC分別安裝在兩只箱內。PLC輸出的控制信號經繼電器隔離后,通過金屬軟管引入變頻器安裝箱。變頻器的輸出線通過單獨的金屬軟管引入電機。因變頻器用高頻載波調制輸出,集膚效應使導線的有效截面積減小,變頻器的輸入輸出線選用25mm2銅芯線。

  五,調試及參數設置

  變頻器運行前要設置的參數較多,這里僅對主要的參數設置加以說明。

  1基底頻率Pr3和基底電壓Pr19分別設定為主軸電機的額定頻率50Hz和額定電壓380V.

  2多段速度的設定Pr4=21Hz,Pr5=30Hz,Pr6=40Hz,Pr24=55Hz,Pr25=75Hz,Pr26=10Hz.

  通過調整傳動主從皮帶輪直徑來達到所需的轉速。

  3轉矩提升的設定Pr0轉矩提升的設定應使變頻器運行于低頻時,其輸出電流不超過額定輸出電流。將運行模式轉換為參數單元操作模式,使變頻器運行于10Hz,然后將參數單元上的頻率顯示轉換為輸出電流顯示,如輸出電流超過額定輸出電流,則需加大轉矩提升的設定值。

  4加減速時間的設定Pr7,Pr8加速時間不宜過短,以電機起動電流不超過變頻器的額定輸出電流為宜;減速時間也不宜過短,減速時變頻器的輸出頻率降低,主軸電機回饋制動,減速時間過短,電機回饋給變頻器的電壓過高,將造成變頻器直流中間回路過壓而跳閘。

  5直流制動參數的設定是指直流制動動作頻率的設定Pr10,直流制動電壓的設定Pr11,直流制動動作時間的設定Pr12.這三個參數設定得當可以提高主軸的定位精度。

  六,結束語

  在調整范圍要求不大,數量少,制造期緊迫的設備中,用通用變頻器代替傳統的機械變速箱,可以節省變速箱體模具制作及箱體加工的時間,試制過程中調整轉速較方便,從而可大大地節省試制時間;機械噪音,機械沖擊等問題也可迎刃而解;不失為一種較佳方案。而采用閉環矢量控制的變頻器,其動靜態性能可以和直流調速系統媲美。調速范圍甚至可達到1000,廣泛應用于造紙機械印刷機械和電梯等要求高的場合。

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