变频器与数控车床的连接
变频器在数控机床上的应用
数控机床变频改造解决方案一数控机床说明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。
二系统简介整个电气系统由数控机床CNC、迈凯诺变频器、时间继电器、制动组件等组成。
接线图如下图所示：（1）交流电源通过断路器连接至主电路的电源端子(R、S、T)。
变频器输出端子(U、V、W)按正确相序连接主轴电动机。
当运行命令和电动机的旋转方向不一致时，可在U、V、W三相中任意更改两相接线，或将控制电路端子FWD/REV调换一下。
（2）频率给定命令由CNC以0-10V(或-10V~10V)的形式给定，从变频器的AI1和GND 接入。
电机的转向和运行控制由变频器数字输入端口(DI)的状态决定。
（3）当数字端子D1与端子COM接通时，端子D1上为高电平，电机正转；当数字端子D2与端子COM接通时，端子D2上为高电平，电机反转；当数字端子D1和端子D2均不与端子COM接通时，端子D1和端子D2上均为低电平，电机停止。
端子D1与端子COM之间的接通或断开、端子D2与端子COM接通之间的接通或断开，由两对继电器触点控制，这两个继电器可由数控系统所发出的主轴正转和主轴反转指令控制。
同时，变频器的两路数字输出端口分别设置为：TIA和TIC（功能设置为：运行输出）；T2A和T2C（功能设置为：故障输出）。
三方案优势(1)主轴变频调速的范围很宽，KE300开环矢量变频器能在0-300Hz范围内实现无级调速，能充分满足主轴对调速范围的要求。
变频器在数控机床控制中的应用
变频器在数控机床控制中的应用随着科技的发展和企业对生产效率要求的不断提高，数控机床作为现代化生产的代表，将越来越广泛地应用于各种制造领域。
而作为数控机床的重要部件之一，变频器在数控机床控制中的应用也日益受到关注和重视。
一、变频器的工作原理变频器是电机控制的电子器件，它通过调节交流电源输入电压的频率和大小来控制电机的转速和运行方向。
变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制单元组成，其中，整流器将交流电压变为直流电压，滤波器可以滤掉高频噪音，逆变器将直流电压转化为高频交流电压并输出给电机，控制单元则负责控制变频器的运行参数和保护电机的安全运行。
二、变频器在数控机床中的应用1. 控制主轴转速数控机床的主轴是数控机床加工的重要组成部分，它的高低速度直接影响到加工成品的质量和加工效率。
而通过变频器可以精确地控制主轴的转速，使得数控机床可以在不同的加工工艺条件下达到最佳的加工效果，因此在数控机床中，变频器通常被用来控制主轴的转速。
2. 节能降耗传统的变速方式采用机械变速或者液压变速，虽然也可以实现调整主轴的转速，但是无论是机械变速还是液压变速，都存在着一定的能量损耗，这种能量损耗对于工厂的能耗和生产成本会造成不小的影响。
而采用变频器来调节主轴转速，则可以达到节能降耗的目的。
3. 提高运行精度数控机床加工时需要完成数控程序的准确控制，而程序中不同的加工过程可能需要不同的转速，如果采用传统的机械变速或者液压变速控制，则难以达到精确的调控效果，而通过变频器可以精确地控制主轴的转速，从而提高机床的加工精度。
4. 增强运行稳定性传统的机械变速或者液压变速方式容易受到机械部件的磨损和液压系统的影响，从而影响到数控机床的运行稳定性。
而采用变频器可以避免这种问题，因为变频器的运行可以通过控制单元对变频器进行智能化的监测和控制，从而确保机床的正常稳定运行。
三、变频器在数控机床中的发展趋势随着技术的发展和市场的需求，对数控机床的加工效率、加工精度和运行稳定性提出了更高的要求，而变频器作为现代电气控制技术的代表之一，在数控机床中的应用也将不断取得新的进展和发展。
通用变频器在数控机床主轴控制的应用
１控制 原理 任何 一 台数控 机 床 的 主轴 控制 ， 都 是 机床控制的重要组成部分 ， 使用变频器控 制 的 机床 其基 本工 作 原理 并 没有 改 变 ， 只 是 减 少 了数 控 系统 对 主轴 工 作 性 能 的 调 整， 更 具体 的 细微 处 的主 轴运 转 精度 南变 频 器 自身来 完 成 ， 变频 器更 具 备 相对 的独 立性 和通 用性 。 在 以变频 器为 主 的主轴 控 制 系统 中 ， 需 要 由控 制 系统 输 出 的启 动 与 停止 信 号 、 转 速信 号 、 报 警 信号 等 ， 再 根 据 变频 器 内部 的参数 设定 控制 主轴 的旋 转 。
公式 ： Ｉ ｎ ≥Ｋ ・ Ｉ ｍ
因 素 ，选 定 使 用 安 Ｊ ｉ Ｉ 变 频 器： Ｃ Ｉ Ｍ Ｒ — Ｇ ７ ４ ０ １ ８ ，额 定 输 出功率 ３ ２ Ｋ Ｖ Ａ，额 定 输 出 电流 ４ ２ Ａ，变 频范 围 ： ０ ． ０ １ ～ ４ ０ ０ Ｈ ｚ ，输 入 电 压 ３ ８ ０ Ｖ， 具 有 自学 习模 式 、转矩 补 偿 、 图２ Ｐ Ｌ Ｃ Ｔ ＯＯ Ｌ中 Ｐ Ｌ Ｃ程 序 节 能控 制 、 过热保 护 、 失 速 增 加正 、 反 转 和停 止 功 能 ， 互 锁 保 护 功能 ， 保护、 过 载 保护 等多 项功 能 。 手动 、 自动使 能 功 能 等 ， 增 加 在 控 制 面板 ３ ． ２ 修改 机床 电气 控 制系 统 。 将 机床 电器柜 重 新 排布 ， 取 消 原 电路 处 的主轴 状 态 的显示 。如 图 ２ ５调 试变 频器 的接触 器 、 变压 器 等 。增 加 变频 装 置 保护 根 据 机 床 本 身 的特 点 及 实 际加 工 需 开关（ ５ ０ Ａ） ， 电源 进 线 的尺 寸 应 选 择 ６ ｍ ～ 要 ，对 变频 器 内部 的相关 参 数 进行 调 整 ， １ ０ ｍ ； 增 加 上 电交 流 接 触 器 ， 增 加 制 动 模 极 限 电流 、 功率、 频率 及 块 和波 纹 电阻 ，采 用 与 Ｇ ７ ４ ０ １ ８ 变 频 器配 设定 其 控制 模 式 、 ７ ４ ０ １ ８变频 器 套的制动单元的制动 电阻 ， 最后安装变频 制 动模 式 和 保 护 方式 等 。Ｇ 具 有多 种 运行 模式 ， 数 字操 作 器 时独 立 于 器模块 ， 根据 使 用 说 明书 的 指 示 ， 在 电器 变 频器 主 机 的小 型操 作 面板 ， 具 有 中文显 柜 中 留出充 足 的散 热空 间 。 可 显示 状 态 、 输 人 数 据 。其 中 Ａ ． 在 机 床 控 制 面板 增加 一个 １ Ｏ Ｋ 的滑 示 功 能 ， Ｔ Ｕ Ｎ Ｅ为 自学 习模 式 ，是变 频 器 自动 测定 动变阻器 ， 作为主轴倍率开关 ， 为 主 轴 变 并 自动 进行 参 数设 定 的 频模 块 提供 转 速信 号 ， 在 使用 中可通 过 旋 电机 所 需 的参 数 ， 动 该开 关 ， 通 过 系统 处 理 后可 产 生 Ｏ — Ｉ Ｏ Ｖ 功能。 通 常情 况 下 ， 自学 习模 式设 定 的参 数 的 给定 模拟 电压 ， 实现 机 床 主轴 的 无级 调 并不 能 完全 适 用 ，在 电机 ห้องสมุดไป่ตู้ 际 运转 时 ， 可 速。 能会 出 现报 警 或其 它异 常 情 况 ， 此 时需 要 手动 修 改一 些参 数 。变 频 器 调试 成 功后 ， 要进 行 实 际加 工试 切 ，考 验 其 稳定 性 、 启 篙 。 动停 止 的功 率 、 制 动时 间 等相 关 的技 术 指 标。
浅谈变频器在数控机床中的使用
浅谈变频器在数控机床中的使用摘要在数控机床上，变频器主要用于交流电动机的控制，它不但起了节能和调速的作用，而且它的软启动能够保护附属电气设备，避免直接启动给机械设备造成冲击，从而引起机械故障。
因此变频器是理想的调速和控制装置。
本文就变频器在数控机床上的应用及它在使用和维护中常见的问题进行阐述。
关键词变频器数控机床调速节能维护中图分类号：tg659 文献标识码：a1 关于变频器变频器是利用电力半导体器件的通断作用将把电压、频率固定不变的交流电变换成电压、频率可以改变的交流电的电能控制装置。
作为能够改变输出频率的设备，变频器其主电路由整流器件、直流部分和逆变器件（igbt）三部分组成。
基本结构示意图如图1：整流器件作为变频器与三相交流电相连的部分，把三相交流电变成直流电。
直流部分是变频器的信号控制部分。
直流电部分取出所需的电压，带动驱动电路、检测电路和cpu控制器。
驱动电路用来实现逆变器件的驱动，检测电路用来实现对温度、电流和电压的检测，cpu控制器实现判断和控制功能。
而逆变器将直流电变换为所要求频率的交流电。
通过逆变器的驱动电路实现对逆变器的驱动，从变频器输出的电就变成了电压为380v，频率可调的交流电，从而驱动电机完成预想的控制工作。
2 变频器在数控机床上的应用数控机床要求主轴调速范围宽，能实现无级调速，在主轴正、反向转动时可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短，要求恒功率范围宽。
变频器可以通过改变输出交流电的频率，达到对交流电机进行速度调节的目的。
机床采用变频器控制，启动时随著电机的加速相应提高频率和电压，起动电流一般被限制在150%额定电流以下。
而采用工频电源直接起动时，起动电流为额定电流的6至7倍，将对电网及负载造成很大的冲击，影响了周边电器的工作，增加了机械传动部件的磨损，降低了设备的寿命。
另外电机的转矩会随速度降低而减小，使用变频器控制电机后，将改善电机低速时转矩不足的状况，在额定频率下变频器能进行恒转矩调速。
变频器在数控机床主轴上的应用
变频器在数控机床主轴上的应用1 引言数字控制机床，简称数控机床（nc，numerical control),是三十年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点。
本文主要介绍安邦信g9系列变频器在数控机床上的优越性。
2 数控机床简介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。
无级变速系统主要有伺服主轴系统和直流主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机。
通过皮带传动带动主轴旋转，或通过皮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。
3 数控车床的主要参数及对变频器功能需求主要的参数和性能指标:（1) 3.0kw数控车床电动机参数:额定功率:3.0kw;额定频率:50hz;额定电压:380v;额定电流:7.8a;额定转速:970r/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15hz左右)的进刀性能及速度。
（2) 5.5kw数控车床电动机参数:额定功率:5.5kw;额定频率:50hz;额定电压:380v;额定电流:13a;额定转速:1400r/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)的进刀性能及速度。
数控机床主轴驱动变频控制
数控机床主轴驱动变频控制一、前言数控机床是传统机床向智能化方向发展的结果，其操作简单、精度高、效率高等特点，使得其在现代制造业中大有用处。
数控机床中的主轴驱动控制是其中的一个重要环节，其精度和可靠性对整个机床的操作效果有着至关重要的作用。
本篇文档将主要介绍数控机床主轴驱动变频控制相关知识。
二、数控机床主轴驱动变频控制的原理数控机床的主轴驱动控制系统主要是由相关电气元件组成的变频器控制系统。
变频器就是将市电通过整流、滤波、逆变后输出一定的频率、电压并控制电机转速的电子装置。
在数控机床的主轴驱动系统中，变频器通过对电机控制进行电压和频率的调整，来实现主轴的旋转，进而控制其转速和输出功率。
变频器输出的频率、电压均可调整，因此可以通过控制变频器的输出，来实现对主轴的速度调节。
电气控制系统通过实时监测机床运行状态、主轴运行状态、机床速度、主轴转速等信息，根据预先设定的运转条件，通过控制变频器输出的电压、频率实现对机床的工作状态并实现对主轴的速度调节。
三、数控机床主轴驱动变频控制的优点与传统机床的主轴驱动方式相比，数控机床主轴驱动变频控制有诸多优点，主要体现在以下几个方面：1.可调性强：通过对变频器的控制，可以实现精确的主轴转速调节，可以满足不同需求的工件加工。
2.精度高：由于采用了电气控制系统，可以实现主轴转速的精确控制，进而实现加工精度的提高。
3.效率高：数控机床主轴驱动变频控制由于能够实现电气控制，减少了机械传动过程中的机械损耗，因此其效率远高于传统机床主轴驱动方式。
4.运转平稳：变频器可以调节输出电压和频率，可以进一步实现对主轴转速的控制，从而实现机床运转的平稳。
四、数控机床主轴驱动变频控制的应用数控机床主轴驱动变频控制技术的应用相当广泛，可以应用于各种数控机床类型，包括数控车床、数控加工中心、数控铣床等。
特别是在高速、高精度、高效率的加工应用中，其优势更加明显。
五、数控机床主轴驱动变频控制的维护和保养为了确保数控机床主轴驱动变频控制系统的长期稳定运行，必须进行日常的维护和保养。
浅析变频器在数控机床主轴上的运用
浅析变频器在数控机床主轴上的运用发布时间：2022-04-28T07:51:06.411Z 来源：《工程管理前沿》2022年第1月第1期作者：谭伟梁羽刘刚[导读] 数控机床在实际的运行过程中，主轴发挥着非常重要的作用谭伟梁羽刘刚沈阳飞机工业（集团）有限公司沈阳 110850 摘要：数控机床在实际的运行过程中，主轴发挥着非常重要的作用，无论是刀具安装还是工件旋转都与主轴息息相关。
变频器应用于数控机床主轴上，能够更加科学、严格的对主轴的运转进行控制，进一步提升数控机床主轴的运转精度，提升零部件加工质量。
关键词：变频器；数控机床主轴；应用数控机床主轴上应用变频器，不仅能够增强主轴控制效果，还能保证调控的准确度，因此，数控机床主轴的控制工作领域中应重点关注变频器的使用，保证参数的合理性、连接的科学度，不断提升变频器的应用有效性、可靠性，发挥不同技术的价值和作用。
下文对变频器在数控机床主轴上的应用展开了分析。
1 完善变频器应用的控制模式数控机床主轴上应用变频器，应确保控制模式的完善性，首先，在机床主轴运作的过程中，如果加工程序存在“换挡数控程序”的有关指令，采用指令译码的形式，将译码信息传输到PMC处理，之后执行主轴的换挡调速操作，借助PMC 输出信号，对外部执行元件进行控制，例如：按照PMC输出的信号，系统可自动化选择不同的换挡控制模式，可通过液压拔叉离合设备对齿轮拨动实现换挡目的，或是借助控制电磁离合器的形式达到自动化换挡的目标。
其次，完成换挡操作之后，传感器将所有的数据信息、换挡就位信号传输到PMC 系统中，按照各个档位的信号特点针对性的进行CNC 控制地址的编码处理，结合指令的速度信息、档位信息、数控参数信息、档速信息等，准确将控制电压计算出来，传输到变频器设备，使得变频器能够高效化的控制数控机床主轴速度。
2 重点设置系统参数数控机床主轴上应用，变频器要想确保性能有所提升，就应准确选取与设定控制面板参数信息，使其在较为复杂的电控系统中，灵活性控制，一般情况下，数控机床主轴上使用变频器，能够确保启动与停止操作的稳定性，实现无极调速的目的，拓宽调速的范围和广度，使得主轴在运行期间实现长时间稳定性的运行目的，操作较为便利，后续维护工作较少，输出的所有数据信息都能符合性能标准需求，但是如果不能准确设置参数，将会影响主轴的运行控制效果，因此，在使用变频器的过程中，应重点关注参数的科学化设置。
数控机床中运用变频器
数控机床中运用变频器在机械制造业中，用普通机床加工复杂的零部件或具有较高精确度的批量产品时，需要熟练的技术工人手工操作来完成，这种效率低下的传统加工方式已无法满足现代制造业的需求。
随着计算机技术的飞速发展，先进的加工中心和数控机床应运而生，逐渐成为主流的工具机床。
广州三晶电气有限公司生产的S350系列高性能矢量型变频器以其独特的性能和优越的性价比，在加工中心和数控机床上的应用迅速崛起，现以数控系统为例，对三晶变频器的配置、系统联接、机械性能等实际应用研究介绍如下。
数控机床的变频器配置在机床的调速系统中，传统复杂的齿轮箱式分级调速方式，在数控机床中得到极大的改进，采用更为先进的变频无级调速方式。
对于1.5kW三相交流电动机，选配三晶高性能矢量控制S350系列，S350变频控制系统优势1、完全满足数控车床高生产率、高削切精度、高稳定性、高柔性要求。
2、S350采用矢量控制模式，动态响应效果非常好，使电机主轴能高速稳定运行。
3、满足复杂、不规则形状零件的高深度和高强度削切要求，在0.5HZ~1HZ低频状况下，可以稳定保持150%的转矩输出。
4、加减速时间0.1秒，实现无衔接式正反转运行。
5、抗干扰性强，通过严格CNC综合测试，不会对系统造成任何干扰。
6、稳速精度高，低速时速度变化率小，运行平滑。
数控机床的变频器联接图2、系统原理图：S350变频器操作系统主轴电机驱动器（PG卡）传动部分机床主轴S350变频控制主要操作步骤及参数设置表1、电机与负载脱离，启动变频器，进行电机参数自学习（需正确输入电机铭牌参数)。
2、选择无感矢量控制模式（SVC），然后正确输入系统所需各项参数。
3、具体参数设置如下表：三晶S350高性能矢量变频器S350系列是由广州三晶电气有限公司推出的新一代高性能矢量变频器，有如下特点：■采用最新高速电机控制专用芯片DSP，确保矢量控制快速响应■硬件电路模块化设计，确保电路稳定高效运行■外观设计结合欧洲汽车设计理念，线条流畅，外形美观■结构采用独立风道设计，风扇可自由拆卸，散热性好■无PG矢量控制、有PG矢量控制、转矩控制、V/F控制均可选择■强大的输入输出多功能可编程端子，调速脉冲输入，两路模拟量输出■独特的“挖土机”自适应控制特性，对运行期间电机转矩上限自动限制，有效抑制过流频繁跳闸■宽电压输入，输出电压自动稳压（AVR），瞬间掉电不停机，适应能力更强■内置先进的 PID 算法，响应快、适应性强、调试简单； 16 段速控制，简易PLC 实现定时、定速、定向等多功能逻辑控制，多种灵活的控制方式以满足各种不同复杂工况要求■内置国际标准的 MODBUS RTU ASCII 通讯协议，用户可通过PC/PLC控制上位机等实现变频器485通讯组网集中控制三晶变频器S350 机床专用---高端品牌变频器领先者三晶变频器在机床应用的主要特点：1、低频力矩大、输出平稳2、高性能矢量控制3、转矩动态响应快、稳速精度高4、减速停车速度快5、抗干扰能力强。
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FANUC 0i/0i Mate主轴驱动装置
主轴系统主要由主轴驱动装置及主轴电动机组成。FANUC
0i/0i Mate数控装置提供了模拟主轴和串行主轴（ Spindle analog output/Spindle serial output）接口供 用户选择。 用模拟量控制的主轴驱动单元（如变频器）和电动机 称为模拟主轴，主轴模拟输出接口只能控制一个模拟主轴 ，当用户选择模拟主轴时，一般选用通用变频器作为主轴 驱动装置。按串行方式传送数据（CNC给主轴电动机的 指令）的接口称为串行输出接口；主轴串行输出接口能够 控制两个串行主轴，当用户选择串行主轴时，必须使用 FANUC 0i/0i Mate数控系统提供了SPM系列专用主轴驱动 装置。
功能同模拟量输出（只有个别变频器 提供）
组网控制
以上端子均可自由编程
变频器的构成—用户接口
控制回路接口 开关量输入 开关量输出 编码器接口
控制回路接口 模拟量输入 模拟量输出 通讯接口
主回路接口
变频器的构成—主回路接口
R S T P1 (+) PB (-) U V
MOTOR
W
PE
POWER SUPPLY
4、气体杂质：无腐蚀性、爆炸性气体，无金 属粉尘，少尘埃
5、海拔高度：<1000m，否则要降额使用
1、变频器与电动机的距离 变频器的距离 2、变频器与控制室的距离
1、采用电压信号（0~10V） 使用屏蔽电缆，也只能在20~30m； 用双绞线距离更短。
变 频 器 的 安 装
变频器的接线
2、采用电流信号（4~20mA） 用屏蔽电缆，可达80~100m。 3、用RS232通讯口 距离限制在15~20m以内。 4、采用RS485通讯口 距离可达1200m（波特率为9600bps）
电源装置作用
一、隔离： １、安全隔离：强电弱电隔离＼IGBT隔离驱动＼浪涌 隔离保护＼雷电隔离保护（如人体接触的隔离保护） ２、噪声隔离：（模拟电路与数字电路隔离、强弱 信号隔离） ３、接地环路消除：远程信号传输＼分布式电源供 电系统
二、保护： 短路保护、过压保护、欠压保护、过流保护、其它保 护
电网电压过低
正确的把握变频器驱动的机械负载对象的转速——转矩特性，是选择电动机 及变频器容量、决定其控制方式的基础。
机械负载包罗万象，但归纳其转速——转矩特性，主要有以下三大类： 1、恒转矩负载； 2、平方转矩负载； 3、恒功率负载：机床主轴等； ① ② 驱动恒转矩负载 驱动平方转矩负载
变 频 器 的 选 型
JY2：主轴电动机内装传感 器信号及定子绕组温度开关 信号
JA7B：主轴信息输入信号， 连接到CNC系统的JA7A JY4：主轴位置和速度检测信 号，连接到主轴位置编码器
U、V、W：连接到主轴电动 机，为动力电源
βi系列伺服放大器
FANUC 0i/0i Mate电源装置
FANUC 0i/0i Mate 数控系统所用的交、直流 电源，因数控机床的复杂程度一般采用普通交、 直流稳压开关电源和FANUC专用电源装置。普通交 、直流稳压开关电源造价低，接线简单，广泛用 于普通数控车、铣床；FANUC专用电源装置则多用 于加工中心。普通交、直流稳压开关电源原理、 接线请读者自行查阅资料。 FAUNC的α 系列专用电源装置主要分为PSM、 PSMR、PSM—HV、PSMV—HV四种，输入电压分为交 流200 V和交流400 V两种。
变频器的构成—实用原理框图
1 6 5
4
3
2
220V/380V 3PH
键盘
7
8
控制板
适用于中大功率(5.5KW以上）
220V 1PH
适用于小功率（<5.5KW)
键盘 控制电路
变频器的构成—实用原理框图
类别 整流部分1 作用 主要构成器件 整流桥
将工频交流变成直流，输入无相序 要求
将直流转换为频率电压均可变的交 流电，输出无相序要求 消耗过多的回馈能量，保持直流母 线电压不超过最大值
串行主轴连接
FANUC系统α 系列主轴模块的端子功能
Link:DC300V直流电源 CX1A/CX1B:200V交流控制电路的电源输入/输出接口。 CX2A/CX2B:24V输入/输出及急停信号接口。 JX4:主轴伺服信号检测板接口。 JX1A/JX1B:模块之间信息输入/输出接口。 JY1:外接主轴负载表和速度表的接口。 JA7B:串行主轴输入信号接口连接器。 JA7A:用于连接第二串行主轴的信号输出接口。 JY2:连接主轴电动机速度传感器（主轴电机内装脉冲发生 器和电机过热信号）。 JY3:作为主轴位置一转信号接口。 JY4:主轴独立编码器连接器（光电编码器）。 JY5:主轴CS轴（回转轴）控制时，作为反馈信号接口。 U、V、W:主轴电动机的动力电源接口。
制动电阻
工频电网输入 380V 3PH/220V 3PH
直流电抗器
M ~
三相交流电机
220V 1PH
变频器保护功能
由于变频器大量的使用了各种半导体器件，如整流桥、IGBT、电解电容等， 要想保证变频器长期稳定工作，则必须保证各器件工作在其允许条件下。 超出条件则必须立刻或延时停止变频器工作，待异常条件消失后才能重
系统与主轴相关的系统接口有：
JA40：模拟量主轴的速度信号接口（0~10V），CNC输出的速度
信号（0-10V）与变频器的模拟量频率设定端连接，控制主轴电机的运 行速度。 JA7A：串行主轴/主轴位置编码器信号接口，当主轴为串行主轴时， 与主轴变频器的JA7B连接，实现主轴模块与CNC系统的信息传递；当 主轴为模拟量主轴时，该接口又是主轴位置编码的主轴位置反馈接口。
逆变部分2
主 回 制动部分 3/4 路 上电缓冲6 储能部分5 控 键盘7 制 回 路 控制电路8
IGBT
单管IGBT 和制动电 阻,大功率制动单元 外置
降低上电冲击电流，上电结束后接触器 限流电阻和接触器 自动吸合，而后变频器允许运行
保持直流母线电压恒定，降低电压 脉动 对变频器参数进行调试和修改，并 实时监控变频器状态 交流电机控制算法生成，外部信号 接收处理及保护
三、电压变换： 升压变换＼降压变换＼交直流转换（AC/DC、DC/AC） ＼极性变换 四、稳压： 交流市电供电\远程直流供电\分布式电源供电系统\电池 供电 五、降噪： 有源滤波
（1）α 系列专用电源装置的型号参数 专用电源装置的型号参数如下所示：
PSM口－口口
① ② ③④ ①电源装置型号； ②制动形式，“无”为再生制动，R：能耗制动，V：电压转换型 再生制动，C：电容制动； ③额定输出功率； ④输入电压，“无”为200 V，HV为400 V。 （2）专用电源装置接口信号的定义 PSM电源装置接口信号的定义如下图
PSM电源装 置接口信号 的定义
α 系列电源模块与主轴模块实际连接图
FANUC 0i/0i 机台电路
的控制中心,由NC 控制器、电源供应 器、主轴放大器、 伺服放大器、强电 板、转接板、小变 压器„„等等元气 件组成
加工中心结构
NC控制器：类似
新开始工作，如保护失效或动作延迟将导致变频器出现不可恢复性损害。
保护类型 缺相 过流 过载 过压
加速/减速/恒速
原因
输入缺相
输出缺相
输入电压值相差超过允许值
输出电流三相不平衡 超过变频器允许的过载范围 直流母线电压超过允许值
加速/减速/恒速 超过变频器允许的最大电流（2倍额定）
过热
欠压
散热器温度超过允许值
FANUC 0i/0i Mate数控系统 的综合连接
FANUC 0i数 控硬件装 置I/O单 元视图及 其 接口信号 的 定义
SPM系列专用主轴驱动装置
数控系统中的主轴驱动装置主要用于控制驱动加工中心中的主轴 电动机。 FANUC的α 系列主轴模块主要分为SPM、SPMC、SPM－HV三种。 1）α 系列FANUC 0i主轴驱动装置的型号参数 主轴驱动装置的型号参数如下所示。 SPM口－口口 ① ② ③④ ①主轴驱动装置型号； ②电动机类型，“无”为α 系列，C为α C系列； ③额定输出功率； ④输入电压，“无”为200 V，HV为400 V。
加工中心结构
伺服放大器 ：
通过伺服马达编码的 脉冲信号经伺服放大 器放大转变为数值信 号，再经由NC控制器 处理，然后再由放大 器又转为脉冲信号，
HMI(控制面板) I/ O 端 口
X轴伺服驱动 Z轴伺服驱动 主轴变频器
X轴丝杆 Z轴丝杆 主轴电机
运动控制系统
CNC
编码器 位置反馈
机 床 本 体
变频器接线图
模拟主轴连接
接线说明：FANUC系统控制变频器正转SF，反转SR，模拟量输入VRCGND，和故障输出端子Tc,Tb，故障复位端子RST。X1端子控制点动， OUT1端子为频率到达信号输出端，外接中间继电器进行信号转换。 注意控制信号的抗干扰处理！
③ 驱动恒功率负载 ④ 驱动四象限运行的负载 ⑤ 驱动脉动转矩负载 ⑥
驱动冲击负载
⑦ 驱动大惯性负载 ⑧ 驱动高速运转的设备 ⑨ 驱动大起动转矩负载
1、环境温度：-10~40摄氏度(-20℃～60℃储 存)
2、环境湿度：20~90%RH，无结露
变 频 器 的 安 装 环 境
3、振动：<5.9m/s(0.6G)
接口类型 主要特点 主要功能
开关量输入
开关量输出 模拟量输入 模拟量输出 脉冲输出 通讯口
无源输入，一般由变频 启/停变频器，接收编码器信号、多 器内部24V供电， 段速、外部故障等信号或指令
集电极开路输出、继电 变频器故障、就绪、达速等，参与外 器输出 部控制 0-10V/4-20mA 0-10V/4-20mA PWM波输出 RS485/RS232 频率给定/PID给定、反馈，接收来自 外部的给定或控制 运行频率、运行电流的输出，用于外 界显示仪表和外部设备控制