【正文】 機(jī)啟動(dòng)時(shí)， 變頻器最初輸出的頻率，它對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩有很大影響。 （ 4）、啟動(dòng)頻率 參數(shù) P13，設(shè)定范圍 0~60Hz，最小設(shè)定單位 ，出廠(chǎng)默認(rèn)為 。 （ 3）、直流制動(dòng) 直流制動(dòng)： 一般指當(dāng)變頻器輸出頻率接近為零，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低到一定數(shù)值時(shí)，變頻器改向異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中通入直流，形成靜 32 止磁場(chǎng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于能耗制動(dòng)狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)著轉(zhuǎn)子切割該靜止磁場(chǎng)而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)迅速停止。該參數(shù)為設(shè)定主軸電機(jī)減速時(shí)間； 如圖 為電機(jī)加速減速的示意圖。 （ 2）、 加速減速時(shí)間設(shè)定 參數(shù) P7，設(shè)定范圍 0~999s，最小設(shè)定單位 ，出廠(chǎng)默認(rèn)為 5s。 該參數(shù)為設(shè)定 變頻器最高輸出工作頻率 ； 參數(shù) P2， 設(shè)定范圍 0~120Hz，最小設(shè)定單位 ，出廠(chǎng)默認(rèn)為 0Hz。 31 變頻器直接為主軸電機(jī)輸出變頻電壓，所以對(duì)主軸電機(jī)速度控制的影響至關(guān)重要。 U、 V、 W 是變頻器轉(zhuǎn)換 L N1 輸入的 220V 交流電，輸出給主軸電機(jī)的三相交流電。指示變頻器因保護(hù)功能動(dòng)作而輸出停止的轉(zhuǎn)換接點(diǎn)。 此時(shí)主軸的速度是由系統(tǒng)存儲(chǔ)的 S 值與機(jī)床主軸的倍率開(kāi)關(guān)決定的。其中轉(zhuǎn)速 S 代碼由 CNC 系統(tǒng)通過(guò) 5 號(hào)線(xiàn)以模擬電壓（ 0~10V）信號(hào)交給變頻器并一直保持，而正反停M 代碼則由 CNC 系統(tǒng)通過(guò) 、 端子發(fā)出，分別控制繼電器KA5 和 KA6 線(xiàn)圈 ，并且由 KA KA6 的常開(kāi)觸點(diǎn)給 STF 、 STR 發(fā)出正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)信號(hào)，使得 5 號(hào)線(xiàn)的電壓信號(hào)產(chǎn)生作用 。其他類(lèi)型變頻器，要參照其說(shuō)明書(shū)接線(xiàn)） STF、 STR 接線(xiàn)口分別是接受系統(tǒng)發(fā)出的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)信號(hào)， SD為公共 端。 當(dāng)主軸電機(jī)達(dá)到設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速時(shí)， 5 之間的電壓值理論上為 10V。流程為： —— KA4—— KM3—— 變頻器上電。 29 圖 變頻器的接線(xiàn)圖 圖 Y 點(diǎn)輸出接線(xiàn)圖 上圖 所示為變頻器的接線(xiàn)圖。 而端子排的 ，控制繼電器 KA4 動(dòng)作，給變頻器通電。 例如 ， 本機(jī)床中采用的 三菱 FRA500 系列變頻器既可以通過(guò) 5 端，用 CNC 系統(tǒng)輸出的模擬信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，也可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)的編碼輸出或 CNC 系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)輸出值 RH、 RM 和 RL端，通過(guò)變頻器的參數(shù)設(shè)置，實(shí) 現(xiàn)從最低速到最高速的變速。 隨著數(shù)控控制的 SPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)控機(jī) 床主軸驅(qū)動(dòng)采用通用變頻器控制也越來(lái)越多。 換擋脈沖 28 主軸調(diào)速的變頻器及相關(guān)參數(shù) 主軸變頻器的作用： a、實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速： 變頻器是把固定頻率（通常為 50Hz/60Hz）的交流電轉(zhuǎn)換成頻率連續(xù)可調(diào)（通常為 0~400Hz）的三相交流電 ， 通過(guò) 電流頻率 對(duì)主軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)同檔位內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速 ； b、實(shí)現(xiàn)主軸 電機(jī) 的制動(dòng) ： 一般中小容量的變頻器采用內(nèi)裝制動(dòng)單元和外接制動(dòng)電阻，大容量變頻器采用外接制動(dòng)單元和外接制動(dòng)電阻。 20 開(kāi)關(guān) 檔號(hào) GR1 GR2 GR3 GR4 GR5 M40 + + M41 + + M42 + + M43 + + 以下為主軸自動(dòng)換擋的 PMC 程序 ： 對(duì)主軸換擋M 代碼進(jìn)行譯碼。 GR1 的觸點(diǎn)為 ； GR2 的觸點(diǎn)為 ； GR3 的觸點(diǎn)為 ； GR4 的觸點(diǎn)為 ； GR5 的觸點(diǎn)為 。 自動(dòng)換擋的 PMC 程序及其流程 數(shù)控車(chē)床齒輪 自動(dòng) 換擋無(wú)論 采用什么數(shù)控系統(tǒng)，其換擋的工藝流程都是相同的。 以上與主軸轉(zhuǎn)速控制有關(guān)的參數(shù)只是，本機(jī)床日常生產(chǎn)中 19 比較常用到的，并不完全。該參數(shù)設(shè)定為 0 時(shí)，不限定主軸的上限轉(zhuǎn)速。 設(shè)定范圍 0~32767（當(dāng)然要根據(jù)，機(jī)床主軸電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速來(lái)合理設(shè)定） ，單位 下圖表示齒輪檔位1/2/3 的主軸最高轉(zhuǎn)速 （ 9）主軸上限轉(zhuǎn)速 參數(shù) 3772，設(shè)定范圍： 0~32767。當(dāng)參數(shù) GST（ 1）為 0 時(shí)，設(shè)定主軸定向時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速；當(dāng)參數(shù) GTS（ 1）為 1 時(shí)，設(shè)定主軸換擋時(shí)的主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速。 該參數(shù)只對(duì)模擬主軸有效，串行主軸時(shí)不必設(shè)定（設(shè)定為 0）。 （ 6） 主軸速度模擬輸出偏置電壓的補(bǔ)償 參數(shù) 3731，設(shè)定范圍 1024 ~ +1024。 （ 5） 主軸速度模擬 輸出的增益調(diào)整 參數(shù) 3730，設(shè)定范圍 700~1250，數(shù)據(jù)單位： %，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值 17 1000?！?1”為有效。如果設(shè)定為“ 1”，系統(tǒng) PMC 控制中還要編制程序?qū)崿F(xiàn)切削進(jìn)給的開(kāi)始條件。 （ 2） 主軸與位置編碼器的傳動(dòng)比 設(shè)置參數(shù) 參數(shù) 37060（ PG2）、 37061（ PG1）的組合決定主軸與位置編碼器的傳動(dòng)比，通常設(shè)為“ 00”，即傳動(dòng)比為 1： 1。 下面介紹FANUCOi Mate TC 數(shù)控系統(tǒng)有關(guān)模擬主軸的參數(shù)及其功能 ： （ 1）串行數(shù)字主軸控制 和模擬主軸控制 選擇參數(shù) 參數(shù) 3701 1： “ 0”為串行數(shù)字量控制主軸；“ 1”為模擬量控制主軸 。 如果參數(shù)設(shè)置有誤，將會(huì)造成一系列的故障產(chǎn)生。 其中 為存儲(chǔ)器開(kāi)關(guān)控制的觸點(diǎn)信號(hào)； 其中 為變頻器報(bào)警信號(hào)的觸點(diǎn)。如主軸不轉(zhuǎn)則 查看 CNC 系統(tǒng) PMC 程序的 線(xiàn)圈是否得電， 為主軸停止信號(hào)。 （ RST）為復(fù)位中的信號(hào)， （ OP） 15 為自動(dòng)運(yùn)行中信號(hào)， 為 M05 譯碼而來(lái)的主軸停止信號(hào) 觸點(diǎn)， 為主軸停止信號(hào)輸出線(xiàn)圈。 圖 主軸正反轉(zhuǎn)的 PMC 程序 其中 為 M 代碼輔助功能選通信號(hào)，二進(jìn)制譯碼指令DECB 把程序中的 M 碼指令信號(hào)（ F10）轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量控制，程序執(zhí)行到 M03 時(shí)， 為 1；程序執(zhí)行到 M04 時(shí)， 為 1；程序執(zhí)行到 M05 時(shí)， 為 1。 在 PMC 程序中數(shù)字串行主軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)分別有 和 14 控制，而模擬主軸的 PMC 程序中正轉(zhuǎn)信號(hào)輸出 ，反轉(zhuǎn)信號(hào)輸出 。 R 觸點(diǎn)共有 4 個(gè)，也就是可以實(shí)現(xiàn) 16 種不同的開(kāi)關(guān)組合量（ 16 種主軸倍率的調(diào)整）。 13 圖 為 CAK6150Di 數(shù)控車(chē)床主軸倍率（ 50%~200%）的 PMC 控制的梯形圖。 X 信號(hào)為機(jī)床到 PMC 的信號(hào)， Y 為 PMC 到機(jī)床的信號(hào)， G 為 PMC 到 CNC 系統(tǒng)的信號(hào)， F 為 CNC 系統(tǒng)到 PMC 的信號(hào)。 不管是那種方 式，都是 CNC 系統(tǒng)向 PMC 發(fā)出指令，通過(guò) PMC程序進(jìn)行控制運(yùn)算， 經(jīng)由 I/O 接口 向 外部輸出模擬電壓信號(hào)或 Y 點(diǎn)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器和機(jī)床主軸電機(jī)的控制?？删幊炭刂破髟谄渌た仡I(lǐng)域被稱(chēng)之為 PLC， FANUC 公司為了將自己數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝式 PLC 有別于通用的 PLC，將其命名為 PMC。此方式，可使用任意品牌的模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)單元（如變頻器）和三相異步電動(dòng)機(jī)（或變頻專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)）。例如： CAK6150Di 數(shù)控車(chē)床的 X、 Z 軸為數(shù)字串行的驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)模塊采用 FANUC 的專(zhuān)用伺服放大器，電機(jī)采用 FANUC βi 系列專(zhuān)用電機(jī) ； (2)、 在時(shí)間上或數(shù)值上都是連續(xù)的物理量稱(chēng)為模擬量，一般模擬量輸入輸出分別用 AI/AO 表示。 (1)、按串行數(shù)字方式傳送數(shù)據(jù)（ CNC 主軸速度指令）的接口，稱(chēng)為主軸串行輸出。 欲研究數(shù)控機(jī)床主軸速度控制，就必須要明白主軸信號(hào)的輸出接口和輸出方式。 FANUC0i Mate 系統(tǒng)信 號(hào)地址：主軸速度 PMC 控制信號(hào)地址為，速度信號(hào)地址為： ~。 CAK6150Di 數(shù)控車(chē)床主軸點(diǎn)動(dòng)速度設(shè)為 PMC 軸控制的優(yōu)點(diǎn)： 11 (1)、機(jī)床開(kāi)機(jī)不用輸入主軸速度 S 值就可以運(yùn)行 。 一般的 在加工程序中通過(guò)S 碼（一般在每擋有四種 S 碼速度選擇，如 S1~S12）實(shí)施電磁離合器和雙速電動(dòng)機(jī)的控制。FANUC 0i Mate 系統(tǒng)主軸速度輸出代碼地址為 F36~。 FANUCOi Mate 系統(tǒng)是 FANUCOi系統(tǒng)的簡(jiǎn)化版本 ，簡(jiǎn)化了高級(jí)功能， 價(jià)格便宜， 但足以滿(mǎn)足常用的數(shù)控車(chē)削加工的要求 ，性 價(jià)比很高。這個(gè)過(guò)程就實(shí)現(xiàn)了，齒輪變速箱的調(diào)速控制。主軸速度編碼器通過(guò)同步帶對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)信號(hào)反饋給 CNC 系統(tǒng)。 9 齒輪變速箱調(diào)速控制 齒輪變速箱是 CAK6150Di 數(shù)控車(chē)床主軸 速度控制的機(jī)械調(diào)速部分，也是傳統(tǒng)車(chē)床主軸速度調(diào)節(jié)最重要的部分。 以上過(guò)程就是， 三相異步電動(dòng)機(jī)配變頻器驅(qū)動(dòng)的調(diào)速過(guò)程。 專(zhuān)用的變頻電動(dòng)機(jī)， 實(shí)際上 是 為變頻器設(shè)計(jì)的電機(jī)為變頻專(zhuān)用電機(jī)，電機(jī)可以在變頻器的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速與扭矩，以適應(yīng)負(fù)載的需求變化。 安裝電主軸的機(jī)床，主要用于精加工和高速加工。 伺服主軸驅(qū)動(dòng)還可以實(shí)現(xiàn)主軸定向停止（又稱(chēng)主軸準(zhǔn)停），剛性攻螺紋，主軸 C 軸進(jìn)給等功能。 此種驅(qū)動(dòng)方式是我們今天研究的重點(diǎn)，在后便 我們將會(huì)詳細(xì)講到。這種驅(qū)動(dòng)方式既能滿(mǎn)足低速大切削力的要求，也提高了主軸的調(diào)速范圍。主軸的速度換擋控制是通過(guò)系統(tǒng)加工程序的 M 代碼進(jìn)行自動(dòng)換擋的。這種驅(qū)動(dòng)方式適合于需要無(wú)級(jí)調(diào)速但對(duì)低速和高速要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合。 （ 2）、普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配變頻器：這 種配置方式一般采用帶傳動(dòng)并進(jìn)行一級(jí)降速，提高低速主軸的輸出轉(zhuǎn)矩。系統(tǒng)通過(guò)加工程序中的特殊 S 碼進(jìn)行細(xì)調(diào)，但只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速。 當(dāng)然，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中還有很多其他的主軸驅(qū)動(dòng)方式，在這里我們也將進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 因此 ，目前在數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)中，大多 采用 三相 籠型異步電動(dòng)機(jī) 。 6 數(shù)控車(chē)床常見(jiàn)主軸驅(qū)動(dòng)方式 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制數(shù)控車(chē)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為車(chē)床主軸提供驅(qū)動(dòng)功率以及所需的切削力 。 這使得 床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車(chē)床簡(jiǎn)單得多。那無(wú)疑這臺(tái)數(shù)控車(chē)床就失去了數(shù)控 設(shè)備的最大優(yōu)勢(shì) 。 所以，數(shù)控車(chē)床主軸的性能直接影響著整臺(tái)機(jī)床的加工精度。 并且 可 自由配備 日本 FANUC、德國(guó) SIEM