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艾默生变频器在车床中的应用及效果
- 2018-11-19 -

艾默生变频器在车床中的应用及效果,今天,上海宽映自动化设备有限公司给大家说一说。

一,机床概况

  该机床是我厂为适应活塞环行业需要而开发的活塞环梯形面半自动车床。双主轴;液压驱动纵横向进给;主轴头安装有电磁吸盘,配上专用卡具夹持活塞环;气流自动除屑。整台机床的所有动作由PLC(三菱FX280MR)控制协调。按自动起动按钮后,机床可自动完成电磁吸盘励磁,主轴启动,刀架横向纵向快进,横向工进等动作;切削完毕,机床又可自动完成刀架纵横向回原位,吸盘退磁,气缸推动气嘴吹除铁屑,主轴停止并准确定位。机床对主轴有如下要求:主轴要具备六级转速(67r/ min,144r/min,198r/min,271r/min,372r/min,510r/min),较高的五级转速用作加工,也叫加工转速;一级转速用于配合气嘴吹除铁屑,因此也叫除屑转速。活塞环车削完毕,主轴要从加工转速降到除屑转速,延时几秒,除屑完毕,主轴制动并准确定位(由接近开关检测主轴位置给PLC发信号)以便于取下活塞环。因此,主轴在机床工作中要频繁地起动,降速,制动,如用传统的机械变速,则必须用电磁离合器,变速箱的体积大,机械噪声大,也容易损坏零部件。而变频器恰好具有能频繁平稳地起动,变速,制动而无机械冲击不易损坏机械的特点。因此,我们选用变频器控制主轴电机,主轴电机输出轴直接通过皮带带动主轴。

  二,艾默生变频器的选用

  主轴电机在低速运行时,与电机转子同轴的散热风扇转速也降低,从而导致电机的散热能力降低。因此,尽管活塞环车削量很小,在选电机时,必须留有一定的功率裕度。选用15kW,6极的普通电机,额定电流为397A.

  选用日本三菱公司A系列400V级变频器,型号为FRA04415KP;变频器的额定电流为4A,大于主轴电机的额定电流。该型号变频器是高功能小型通用变频器,具有挖土机特性。通过参数设定变频器也可用通用矢量控制。

  三,控制原理

  输入侧选用过电流脱扣器额定电流为15A的空气断路器作短路保护。利用变频器的多段速度功能实现所需的五级加工转速和除屑转速。五级加工转速由按钮站上的波段开关选择,波段开关的五个触点作为PLC的五个输入点,PLC的输出点控制继电器KA0,KA1,KA2,KA3常开触点的开!闭!。KA0控制变频器的起动和停止;KA1,KA2,KA3触点开!闭!

  的不同组合可选中变频器多段速度中的某一级转速。

  多段速度的每一级转速可用与其对应的参数设定。

  其中参数Pr26对应除屑转速。

  主轴工作过程按起动按钮,PLC控制KA0闭合,变频器起动,主轴加速到波段开关所选择的某一级加工转速。车削完毕,刀架工进检测微动开关给PLC发信号,PLC控制KA1,KA2闭合,选中除屑转速,变频器输出频率迅速从加工频率降到除屑频率,主轴电机回馈制动,主轴转速也迅速从加工转速降到除屑转速。除屑完毕,气嘴原位微动开关给PLC发信号,同时主轴位置检测接近开关也给PLC发主轴停止信号,PLC控制KA0断开,变频器输出频率降低,主轴电机回馈制动,当频率降到变频器设定的直流动作值时,变频器输出直流,主轴电机能耗制动,主轴迅速停止并定位。

  四,艾默生变频器的安装

  为避免变频器干扰PLC,变频器和PLC分别安装在两只箱内。PLC输出的控制信号经继电器隔离后,通过金属软管引入变频器安装箱。变频器的输出线通过单独的金属软管引入电机。因变频器用高频载波调制输出,集肤效应使导线的有效截面积减小,变频器的输入输出线选用25mm2铜芯线。

  五,调试及参数设置

  变频器运行前要设置的参数较多,这里仅对主要的参数设置加以说明。

  1基底频率Pr3和基底电压Pr19分别设定为主轴电机的额定频率50Hz和额定电压380V.

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

  通过调整传动主从皮带轮直径来达到所需的转速。

  3转矩提升的设定Pr0转矩提升的设定应使变频器运行于低频时,其输出电流不超过额定输出电流。将运行模式转换为参数单元操作模式,使变频器运行于10Hz,然后将参数单元上的频率显示转换为输出电流显示,如输出电流超过额定输出电流,则需加大转矩提升的设定值。

  4加减速时间的设定Pr7,Pr8加速时间不宜过短,以电机起动电流不超过变频器的额定输出电流为宜;减速时间也不宜过短,减速时变频器的输出频率降低,主轴电机回馈制动,减速时间过短,电机回馈给变频器的电压过高,将造成变频器直流中间回路过压而跳闸。

  5直流制动参数的设定是指直流制动动作频率的设定Pr10,直流制动电压的设定Pr11,直流制动动作时间的设定Pr12.这三个参数设定得当可以提高主轴的定位精度。

  六,结束语

  在调整范围要求不大,数量少,制造期紧迫的设备中,用通用变频器代替传统的机械变速箱,可以节省变速箱体模具制作及箱体加工的时间,试制过程中调整转速较方便,从而可大大地节省试制时间;机械噪音,机械冲击等问题也可迎刃而解;不失为一种较佳方案。而采用闭环矢量控制的变频器,其动静态性能可以和直流调速系统媲美。调速范围甚至可达到1000,广泛应用于造纸机械印刷机械和电梯等要求高的场合。

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