ALPHA变频器6000在数控机床上的应用

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试论变频技术在数控机床上的应用

试论变频技术在数控机床上的应用张晓东摘要：随着我国科学技术的不断发展，变频技术在数控机床上的运用开始逐渐增多，而随着变频技术自身的不断进步，我国相关行业对其的运用也变得愈加广泛，本文就变频技术在数控机床上的应用进行相关研究，希望能以此推动我国数控机床的相关发展。

关键词：变频技术；数控机床；电力驱动自变频技术在数控机床中的广泛运用开始，数控机床自身的科技技术含量便飞速提高，其智能化、数字化以及网络化的特点也与我国当下的数字机床应有的相关要求相符，所以对其进行相关研究就显得很有现实意义。

1 数控机床中变频器容量的选择在变频技术于数控机床中的具体一种中，对于其中变频器容量的选择关系着其具体的变频效果的发挥，是一个较为复杂且棘手的问题。

在具体的数控机床中的变频器选择中，相关技术人员需要考虑数控机床电动机的容量，以此进行不同容量变频器的选择。

这里需要注意的是，一旦变频器的容量相较于数控机床电动机容量来说较小的话，就很容易出现对数控机床的正常运行造成影响，甚至造成数控机床的损毁，而当变频器容量相关于数控机床电动机容量来说较大的话，则会使数控机床的谐波分量变大，造成资金浪费的情况发生，所以在对数控机床使用的变频器选择中，相关技术人员必须严格按照以下规定进行具体的选择决策[1]。

数控机床变频器三步骤容量选择法。

为了确保数控机床中变频器容量选择的准确无误，保证相关生产的顺利进行，当下我国技术人员一般通过三步骤进行数控机床变频器容量的选择，具体步骤如下：（1）通过对数控机床负载性质的变化规律计算出负载电流大小。

（2）通过负载电流计算结果，预选数控机床所使用的变频器容量。

（3）对选择的预选变频器的过载能力与起动能力进行检验，如未通过相关技术人员需要继续第二步骤的的变频器预选，直至通过为止。

这三步就是我国现阶段常采用的数控机床变频器容量选择的具体步骤，这里需要注意的是，一般来说数控机床的变频器容量越小越为经济，但一切都要以满足具体的数控机床运行为前提[2]。

阿尔法6000变频器说明书

前言前言首先感谢您选用ALPHA6000S、ALPHA6000V、ALPHA6700S系列变频器。

本系列变频器采用了国际最先进的电流矢量控制技术，低速额定转矩输出，超静音稳定运行，内置或外置PG功能可以方便地实现闭环控制，控制方式多样，多达36种的完善保护及报警功能，多种参数在线监视及在线调整，内置RS-485通讯接口，操作灵活，能最大限度地满足用户的多种需求。

可提供扩展卡，以满足用户系统扩展的需求。

本系列变频器适用于绝大多数电机驱动领域，包括造纸、纺织、食品、水泥、印染、塑胶机械、冶金、钢铁等行业；作为调速装置负载适应性强，运行稳定、精度高，可靠性好。

可最大限度提高功率因数及效率，作为电气节能应用。

如在使用过程中还存在解决不了的困难，请联络本公司的各地经销商，或直接与本公司联系。

为用好本产品及确保使用者安全，在您使用之前，请详细阅读本用户手册，阅读完后请妥善保管，以备后用。

资料如有变动，恕不另行通知。

在安装、调试、使用变频器之前，为了您的人身安全，并有助于延长设备使用寿命，请您务必阅读本书安全规则及警告，以及贴于设备上的警示标志。

在使用时，也请您务必注意驱动机械的情况或一切有关安全的注意事项。

1前言 2危险！ ◆ 本设备带有危险电压，与警告不符的或违反本手册的操作可能带来生命危险和人身伤害。

只有相关专业人员，在熟悉了本手册的安全事项和安装操作之后，才能实际运行本设备。

◆ 实施配线、检查等作业，必须关闭电源。

在本机印刷电路板上的充电指示灯熄灭前或在键盘显示熄灭后５分钟之内，请勿触摸机内电路板及任何零部件。

必须用仪表确认机内电容已放电完毕，方可实施机内作业，否则有触电的危险。

◆ 绝不可将交流电源接至变频器输出端子U、V、W。

使用时，变频器的接地端子请依照IEC 电气安全规程或其它类似标准，正确可靠接地。

警告！◆ 未经授权的更改机内连线和使用非法厂商销售或推荐的附件，可能引起火灾、电击和人身伤害。

◆ 因人体静电会严重损坏内部MOSFET 等静电敏感器件，所以未采取防静电措施时，请勿用手触摸印刷电路板及IGBT 模块等内部器件，否则可能引起故障。

阿尔法AS600M主轴伺服在数控车床上的应用

阿尔法AS600M主轴伺服在数控车床上的应用摘要：AS600M主轴伺服驱动器和ASMA主轴伺服电机是阿尔法变频技术有限公司推出的应用于高端数控机床的主轴伺服系统，该系统调速精准、低频力矩大、负载响应能力强，快速的加减速能力、宽调速范围，精确位置控制，能实现主轴定位，刚性攻丝，螺纹切削，低速绞孔等各种功能。

本文主要AS600M主轴伺服系统组成以及在数控车床上的应用，调试方法，参数设置等。

关键词：AS600M 主轴伺服数控车床一、引言目前中国经济飞速发展，制造业的发展起着重要作用，制造的效率及产品的质量很大程度上取决于制造装备。

而数控机床在制造装备中扮演着重要角色，产品的精度直接决定于数控机床，产品的国际化直接决定数控机床的国际化。

数控机床的性能尤其是主轴的性能直接与驱动器挂钩，普通的变频主轴只有单纯的速度控制，且无论是低速力矩还是响应速度都有欠缺，有些变频器虽带有主轴定位功能，但只能做有限点定位，无法做出位置插补，调速范围也不够宽（最高转速在四五千转左右），有些同步伺服主轴虽然低速性能好，响应快，但高速弱磁依然是一大挑战，并且成本高居不下，尤其是在大功率机器上面。

因此，基于异步机的伺服主轴是一大趋势，将成为市场的主流。

二、系统介绍AS600M主轴伺服驱动器和ASMA主轴伺服电机是阿尔法变频技术有限公司推出的基于异步机的主轴伺服系统。

该系统调速精准、低频力矩大、负载响应能力强，快速的加减速能力、宽调速范围，精确位置控制，弥补了变频主轴和同步主轴的缺点，能轻松实现主轴定位，刚性攻丝，螺纹切削，低速绞孔等各种功能。

AS600M主轴伺服驱动器采用先进的闭环矢量控制，通过伺服电机内置编码器检测速度和位置，同时又将编码器信号反馈至系统，节省主轴编码器。

AS600M提供丰富的接口，具有脉冲串调速和模拟量调速功能，多通道输入输出口（接口图如图一）可编程开路集电极输出（光耦隔离）电机编码器输入至系统图一：AS600M 主轴伺服驱动器接口图三、系统组成系统由哪些部分组成，使用哪些机器，线路图等。

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。

用深圳市阿尔法变频技术 ALPHA6000系列变频器说明书

前言1前言首先感谢您选用深圳市阿尔法变频技术有限公司的ALPHA6000系列变频器。

ALPHA6000系列变频器是采用磁通矢量控制方式的变频器，低速额定转矩输出，超静音稳定运行，内置PID 功能可以方便地实现PID 闭环控制，先进的自动转矩补偿，控制方式多样，多达36种的完善保护及报警功能，多种参数在线监视及在线调整，内置RS-485通讯接口，操作灵活，能最大限度地满足用户的多种需求。

节能运行可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率。

ALPHA6000系列变频器适用于绝大多数电机驱动领域，包括造纸、纺织、食品、水泥、印染、塑胶机械、冶金、钢铁等行业；作为调速装置负载适应性强，运行稳定、精度高，可靠性好。

可最大限度提高功率因数及效率，作为电气节能应用。

如在使用过程中还存在解决不了的困难，请联络本公司的各地经销商，或直接与本公司联系。

为用好本产品及确保使用者安全，在您使用之前，请详细阅读本用户手册，阅读完后请妥善保管，以备后用。

资料如有变动，恕不另行通知。

在安装、调试、使用变频器之前，为了您的人身安全，并有助于延长设备使用寿命，请您务必阅读本书安全规则及警告，以及贴于设备上的警示标志。

在使用时，也请您务必注意驱动机械的情况或一切有关安全的注意事项。

联系电话： 0755-******** 0755-******** 传真：0755-********技术支持热线：0755-******** 公司网站: 本公司保留不预先通知而修改本手册的权利；如果你有任何疑问或问题，请及时与我们或代理商保持联系，欢迎提出改进的建议。

危险！u 本设备带有危险电压，与警告不符的或违反本手册的操作可能带来生命危险和人身伤害。

只有相关专业人员，在熟悉了本手册的安全事项和安装操作之后，才能实际运行本设备。

u 实施配线、检查等作业，必须关闭电源。

在本机印刷电路板上的充电指示灯熄灭前或在键盘显示熄灭后５分钟之内，请勿触摸机内电路板及任何零部件。

LPHA变频器在龙门刨床上的应用

一、B2010A龙门刨床工况概述龙门刨床是机械化自动化程度很高的大型机床。

龙门刨床的动力及控制回路比较复杂，尤其是刨床工作台主拖动系统完全依靠电气自动化控制来执行的。

B2010A龙门刨床的主拖动采用最初50年代的A-G-M调速系统，即电机扩大机---直流发电机---直流电动机组系统。

如图一所示。

采用机械速比 2:1和电气调速范围为10:1的机电联合调速系统。

龙门刨床是频繁往复运动的生产机械，它的工作方式为循环方式。

前进行程是切削行程；后退行程是不作切削的，只让工作台驶回为下一步切削作准备。

运动示意图如图二所示。

实际工作中为了提高劳动生产效率，轻载后退的速度要大于前进切削速度。

由于不同的金属材料和不同的加工工艺，必须要求控制系统具备：u 工作台主拖动具有比较宽的调速范围和较硬的机械特性；u 工作台前进切削和后退的过程中运行平稳，不振荡，速度能单独地作无级调整，无须停车；u 运行方向的改变要迅速、平滑、冲击力小、动作反应快；u 在低速范围内切削力基本保持恒定状态，静差度小于3%；u 前进与后退行程的末尾工作台自动减速，反向准确；u 传动效率高，耗电量小；u 控制系统简单，可靠安全，易于维修保养；如图二示，ab段（约12-15米/分）为刀具慢速切入工件，而后增加到可调速CD段进行前进切削，之后运行到设定行程开始减速为ef段，再经过换向行程控制，工作台由前进减速迅速制动并快速反向运行可调hi速度段后退，再后退至减速换向切换到前进行程。

形成一个循环工作周期。

二、龙门刨床拖动系统的演变1．原系统存在的主要缺陷A-G-M调速系统，它具有占地面积大、噪声污染严重、尤其交流电动机拖动发电机浪费电能很严重。

从工作情况来看，直流电动机的功率并没有得到充分利用，并且维护保养较困难。

目前许多在使用该系统工作的厂家都在想办法解决以上问题。

2．演变从70年代至目前有极少部分采用晶闸管---直流电动机机组（V-M调速系统）。

该系统低速时损耗大、功率因数低、对电网污染严重，而使用的还是直流电动机，维护保养困难的问题还是没有解决。

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ALPHA变频器在数控机床上的应用
一．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，在现代机床生产中，一般采用多电机拖动，主轴和各进给系统分别由各自的电机来拖动。

由于机床加工范围较广，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求机床执行部件具有不同的运动速度，因此机床的主运动应能进行无极调速，主轴调速系统一般采用交流主轴系统，随着变频调速技术的发展，数控机床的主轴的交流拖动，同样能够很好满足需要。

主驱动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。

二．数控机床的技术要求
1、对电机要求
通常要求用变频电机，或者普通电机加风扇以满足电机在低频的散热要求、并且要求电机调速范围广。

2、对变频器的技术要求
1）要求低频力矩大
低频时（1~10Hz）能出来150%额定转矩。

2）转矩动态响应速度快，稳速精度高
能实现很好的动态响应效果，依据负载的变化，通过输出转矩的变化很
快做出响应，从而实现转轴速度的稳定。

3）减速停车速度快
通常数控机床的加减速时间都是比较短的，加速时间靠变频器的性能保证，减速时间则依靠外加制动电阻或制动单元。

4）可靠性高
变频器故障率低，运行稳定可靠
3、电磁兼容问题
数控机床为工业应用环境，不但要求变频器自身抗干扰能力强，而且不能干扰外围控制设备。

由变频器工作原理可知，变频器输出含有一定的谐波成份，在使用中如果处理不当会对其它设备产生干扰，在数控机床上最容易被干扰的设备是CNC控制器。

一旦CNC控制器受干扰后，系统将不能正常工作。

特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰，干扰严重的会造成频率指令不稳定，变频器误动作等。

解决此类问题的办法是在变频器出厂时须经过严格的EMC测试，采用EMC测试合格的变频器产品。

三．系统构成
CNC数控系统构成如下图：
配置：
变频器：ALPHA6000-37R5GB
制动电阻：80Ω/750W
7.5KW调速电机
四．接线及变频器系统设定
1．变频器接线原理图
2．变频器参数设定：
P0.01 =2 端子AI1为模拟输入
P0.04=1 外部端子控制启动停止
P0.06=50.00HZ（基本频率）
P0.07=150.00HZ（最高输出频率）
P0.08=150.00HZ（上限频率）
P0.09=0.00HZ（下限频率）
P0.21=6.0S（加速时间1）
P0.22=6.0S（减速时间1）
P1.00=0（0速启动按设定方式启动）
P1.08=0（减速停车）
P2.06=6 （载波频率）
P9.00=100 （转差频率补偿增益）
P3.01=1 （X1正转）
P3.02=2 （X2反转）
五．ALPHA6000系列变频器的特点
ALPHA6000系列变频器.低率输出转矩大，速度精度高，价格合理，功能齐全，质量稳定可靠，是机床设备配套的理想选择。

ALPHA6000系列变频器具有以下特点
（1）电机控制专用CPU，空间矢量PWM控制，超静音稳定运行。

（2）低频力矩特性好，低速额定转矩输出运行稳定。

.
（3）通过EMC测试，抗干扰能力强。

（4）先进的自动转矩补偿功能设计，负载适应能力强。

（5）对输出电流实时检控，具有很好的动态响应能力。

（6）功能完善，多达40种保护及报警功能。

六．使用效果
经过沈阳机床厂批量试用ALPHA6000系列变频器，经其质检部门全面测试，用户使用证明配用ALPHA6000变频器能完全能够满足机床主轴控制的要求，低转速运行输出转矩平稳，能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。

此主轴的转速由外部模拟量信号来控制输出频率，在不同的加工工艺（如；粗加工、精加工等）需要不同的转速，此时可由数控系统输出不同的模拟量电压信号给变频器，实现不同的转速，同时启停信号也由数控系统控制，提高了自动化程度、延长了刀具的使用寿命。

目前ALPHA6000变频器已大量在沈阳机床配用，用户反映极佳，故障率几乎为零。

七. 结束语
通过ALPHA6000系列变频在数控机床主轴上的成功应用，改变了以往依赖进口产品的局面，大大地降低了产品成本。

ALPHA6000系列变频器以其独特的性能和优越的性价比，在数控机床上得以迅速推广使用。