变频器在数控车床主轴中的应用--毕业论文

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1、题目：变频器在车床主轴中的应用系(部)：机电工程系专业名称：机电一体化姓名：准考证号：班级名称：指导老师：提交时间：摘要本文介绍了采用车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。并通过使用3G3RX无速度传感器的变频器后，得出以下显著优点：大幅度降低维护费用，甚至是免维护的；可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。主轴驱动系统控制数控车床主轴的旋转运动，为车床主轴提供驱动功率以及所需的切削力。目前在数控车床中，主轴驱动常使

2、用交流电动机，直流电动机已逐渐被淘汰，由于受永磁体的限制，交流同步电动机功率做得很大时，电动机成本太高。因此目前在数控机床的主轴驱动中，均采用笼型异步电动机。为了获得良好的主轴特性，设计中采用矢量变频控制的交流主轴电动机，矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式，后者具有更高的速度控制精度，在车床中无速度传感器的矢量变频器已符合控制要求，关键词：矢量控制；变频器；车床目录一、前言11.1调速范围要宽11.2低速时大转矩输出11.3速度和功率不断提高1二、车床主轴变频的系统结构与运行模式12.1主

3、轴变频器的控制原理12.2车床主轴变频控制的方式22.3主轴变频控制的系统构成4三、3G3RX变频器的主轴应用43.1主轴变频器的基本选型43.2无速度传感器的矢量变频器53.3主轴变频控制中的电机参数调整6四、 变频器控制方式 64.1 U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式 64.2电压空间矢量（SVPWM）控制方式 64.3矢量控制（VC）方式64.4 直接转矩控制（DTC）方式 74.5矩阵式交—交控制方式 7结论8致谢9参考文献10江西冶金职业技术学院09级自考毕业设计(论文)变频器

4、在车床主轴中的应用一、前言车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。机床的技术水平依赖于进给和主轴传动系统的性能，对于主轴传动来说，主要有下述要求：1.1调速范围要宽　　调速范围r是主轴电动机的最高转速与最低转速之比，即r=nmax/nmin。为适应不同零件及不同加工工艺方法对主轴参数的要求，机床的主轴传动系统应能在很宽的范围内实现调速。1.2低速时大

5、转矩输出　　机床切削加工，一般低速时为大切削量（切削深度和宽度），要求主轴传动系统在低速运行时，要有大的输出转矩。1.3速度和功率不断提高　　随着生产力的不断提高，机床结构的改进，加工范围的扩大，要求机床主轴的速度和功率也不断提高，主轴的转速范围也不断的扩大，主轴的恒功率调速范围更大，并有自动换刀的主轴准停功能等。　　本文介绍了采用车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了欧姆龙3G3RX变频器的基本应用。二、车床主轴变频的系统结构与运行模式2.1主轴变频器的控制原理　　车床主轴的基本控

6、制是主轴的正、反转和停止，同时自动换档和无级调速。在目前车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。其工作原理如下：9江西冶金职业技术学院09级自考毕业设计(论文)图1交流变频主轴驱动原理框图　　由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为：　　n=60f/p×（1-s）｛其中P—电动机的极对数，s—转差率，f-供电电源的频率，n-电动机的转速｝　　从上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz（

7、甚至更高频率）之间任意调节，因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。　　当然，转速提高后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，一般可以通过设定最高频率来进行限定。2.2车床主轴变频控制的方式　　图2所示为变频器在车床的应用，其中变频器与装置的联系通常包括：（1）装置到变频器的正反转信号;（2）装置到变频器的速度或频率信号;（3）变频器到装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在面板进行编程和显示。图2变频器在车床上的应用9江西冶金职业技术学院09级自考毕业设计

8、(论文)　　图3是华中HNC-21与主轴变频器的具体接线图，HNC-21通过XS9主轴接口中的模拟量输出可控制主轴转速，当主轴模拟量的输出范围为-10V～+10V，用于双极性速度指令输入主轴驱动单元或变频器，这时采用使能信号控制主轴的启、停。当主轴模拟量的输出范围为0～+10V，用于单极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器，这时采用主轴正转、主轴反转信号控制主轴的正、反转。模拟电压的值由用户PLC程序送到相应接口的数字量决定。图3装置与主轴变频器的接线图2.3主轴变频