数控机床主轴驱动变频控制

数控机床是以计算机技术和数控技术为基础的高精度机床，其

主轴是重要的动力部件，主轴的驱动直接影响到加工效率和加工质量。传统机床主轴驱动通常采用电动机和机械传动，但无法满足数

控机床高速、高精度、轻快、稳定的要求。因此，数控机床主轴驱

动采用变频控制技术，已成为现代数控机床的发展趋势之一。

1. 变频控制技术简介

变频控制是指通过改变电源频率来控制电机转速的技术，可以

有效提高电机运行效率、降低能耗、延长机器寿命、减少机器噪音

和振动等。变频调速系统由电源、整流器、滤波器、逆变器、电机

等组成，通过对逆变器输出频率、电压、电流等参数的调节，实现

对电机的精确控制，从而达到理想的速度和负载要求。

2. 数控机床主轴驱动变频控制系统设计

数控机床主轴驱动变频控制系统包括功率部分和控制部分。功

率部分主要由电机、电容器、混波器、逆变器、滤波器组成；控制

部分主要由控制器、编码器、触摸屏、通信模块、接口电路等组成。

(1) 电机选择

首先要确定数控机床主轴使用的电机类型和功率。大多数数控

机床采用交流永磁同步电机或交流无刷电机作为主轴电机，其优点

是具有稳定、高效、精度高和可控性强等特点。在选择电机时，应

该根据机床的加工工艺、精度和产量等需求来确定电机型号和功率。

(2) 逆变器设计

逆变器是数控机床主轴变频控制系统的核心部件，其主要功能

是将直流电源变成交流电源，并根据控制信号输出不同的频率、电压、电流等，以控制电机转速和负载。在设计时应该确定逆变器的

大小、频率、输出电压、电流、控制方式等参数，以充分满足机床

的技术要求。

(3) 控制器选择

控制器是数控机床主轴变频控制系统的重要部件。它接受编码

器等输入信号，根据控制程序计算要输出的电机控制信号，并将其

传递给逆变器，以实现精确的转速和负载控制。在选择控制器时，

应该根据机床的加工需求和控制要求，选择性能稳定可靠、精度高

的控制器。

(4) 触摸屏设计

触摸屏是数控机床主轴变频控制系统的操作界面，其主要功能

是提供人机交互的接口，方便操作员进行参数设置、调整和监测。

在设计时应该考虑到机床的环境和需求，选择适合的触摸屏型号，

确保其稳定、耐用、易操作。

3. 数控机床主轴驱动变频控制系统优点

数控机床主轴驱动变频控制系统不仅可以提高机床的加工效率

和加工质量，而且有以下优点：

(1) 高稳定性。通过变频控制，可以实现电机的精确调速和负

载控制，从而确保机床在高速、高负载、长时间工作时的稳定运行。

(2) 低能耗。数控机床主轴驱动变频控制系统不仅可以降低电

机运行的能耗，而且可以减少机床的噪音和振动，降低机器的损耗

和维修成本。

(3) 解决了传统机械加工中的难题。数控机床主轴驱动变频控

制系统可以实现复杂加工操作和高精度加工，如高速轮廓加工、高

精度磨削等，从而更好地满足工业生产的需求。

(4) 便于维护。数控机床主轴驱动变频控制系统采用标准化设

计和智能化管理，维护工作更加简单方便。

总之，数控机床主轴驱动变频控制系统是现代机械工业的必要

设备。它可以提高生产效率、提高产品质量、降低能耗和维护成本，满足不同行业的加工需求，并有望在未来得到更广泛的应用。

数控铣床电主轴系统设计说明书

目录引言 (1) 1.数控铣床简介 (3) 1.1.数控铣床组成 (3) 1.2.数控铣床的工作原理 (4) 1.3数控铣床加工的特点 (4) 1.4数控铣床加工的主要对象 (4) 2.电主轴概述 (5) 2.1电主轴的基本概念 (5) 2.2电主轴单元关键技术 (6) 2.2.1高速精密轴承技术 (6) 2.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计 (7) 2.2.3高速电动机设计及驱动技术 (8) 2.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术 (8) 2.2.5高速精密电主轴的润滑技术 (9) 2.2.6高速精密电主轴的冷却技术 (9) 2.3高速电主轴发展及现状 (9) 2.3.1高速电主轴技术的发展及现状 (9) 2.3.2主轴单元结构形式研究的发展 (11) 2.4电主轴对高速加工技术及现代数控机床发展的意义 (12) 2.5内装式电主轴系统的研究 (13) 3.电主轴工作原理及结构 (16) 3.1电主轴的基本结构 (16) 3.1.1轴壳 (16) 3.1.2转轴 (16) 3.1.3轴承 (17) 3.1.4定子及转子 (17)

3.2电主轴的工作原理 (17) 3.3电主轴的基本参数 (19) 3.3.1电主轴的型号 (19) 3.3.2转速 (19) 3.3.3输出功率 (19) 3.3.4 输出转矩 (19) 3.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系 (20) 3.3.6 恒转速调速 (20) 3.3.7 恒功率调速 (20) 3.3.8 轴承中径 (20) 3.4自动换刀装置 (21) 4. 电主轴结构设计 (22) 4.1主轴的设计 (22) 4.1.1.铣削力的计算 (22) 4.1.2 主轴当量直径的计算 (23) 4.2高速电主轴单元结构参数静态估算 (23) 4.2.1 高速电主轴单元结构静态估算的内容及目的 (23) 4.2.2轴承的选择和基本参数 (23) 4.3轴承的预紧 (24) 4.4主轴轴承静刚度的计算 (24) 4.4.1 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算 (26) 4.4.2主轴单元主要结构参数确定 (27) 4.4.3主轴强度的校核 (32) 4.4.4主轴刚度的校核 (34) 4.4.5主轴的精密制造 (35) 4.5主轴电机 (36) 4.5.1电机选型 (36) 4.6主轴轴承 (37) 4.6.1轴承简介 (37) 4.6.2陶瓷球轴承 (38) 4.6.3陶瓷球轴承的典型结构 (40)

数控机床变频调速主轴和伺服主轴的工作原理

数控机床变频调速主轴和伺服主轴的工作原理主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。数控机床主轴的无级调速则是由主轴驱动器完成。主轴驱动系统分为直流驱动系统和交流驱动系统，目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴驱动系统即交流主轴电动机配备变频器或主轴伺服驱动器为满足数控机床对主轴驱动的要求，主轴驱动系统必须具备下述功能： (1)输出功率大：（幻在整个调速范围内速度稳定，且恒功率范围宽 (3)在断续负载下电动机转速波动小，过载能力强 (4）加、减速时间短： (5）电动机温升低 (6)振动小、噪声低： (7)电动机可靠性高、寿命长、易维护 (8)体积小、重量轻早期的数控机床多采用直流主轴驱动系统。为使主轴电动机能输出较大的功率，所以一般采用他激式的直流电动机。为缩小体积，改善冷却效果，以免电动机过热，常采用轴向强迫风冷或热管冷却技术。直流主轴电动机驱动器有可控硅调速和脉宽调制PWM调速两种形式。由于脉宽调制PWM调速具有很好的调速性能，因而在对静动态性能要求较高的数控机床进给驱动装置上曾广泛使用。而三相全控可控硅调速装置则适用于大功率场合。由于直流电动机需机械换向，换向器表面线速度、换向电流、电压均受到限制，所以限制了其转速和功率的提高，并且它的恒功率调速范围也较小。由于直流电动机的换向增加了电动机的制造难度、成本，并使调速控制系统变得复杂，另外换向器必须定时停机检查和维修，使用和维护都比较麻烦。 20世纪80年代后，微电子技术、交流调速理论、现代控制理论等有了很大发展，同时新型大功率半导体器件如大功率晶休管GTR,绝缘栅双极晶休管IGBT以及IPM智能模块不断成熟并应用于交流驱动系统，并可实现高转速和大功率主轴驱动，其性能已达到和超过直流驱动系统的水平。交流电动机体积小、重量轻，采用全封闭罩壳，防灰尘和防污染性能好，因此，现代数控机床90％都采用交流主轴驱动系统。交流主轴驱动系统通常采用感应电动机作为驱动电动机，由变频逆变器实施控制，有速度开环或闭环控制方式。也有采用永磁同步电动机作为驱动电动机，由变频逆变器实现速度环的矢量控制，这种方式具有快速的动态响应特性，但其恒功率调速范围较小。正如前述，电动机的结构有笼型感应电动机和永磁式电动机两种结构，对于进给用交流伺服电动机，大都采用后一种结构形式：而交流主轴电动机与伺服进给电动机不同，交流主轴电动机多采用感应电动机。这是因为受永磁体的限制，当容量做得很大时，电动机成本太高，使数控机床难以使用。另外数控机床主轴驱动系统不必像进给伺服驱动系统那样要求如此高的性能，调速范围也可以不要太大。因此，采用感应电动机进行矢量控制就完全能满足数控机床主轴的要求。参考数控系统https://www.360docs.net/doc/c819056358.html,/automation/cn/zh/automation-systems/cnc-systems/sinu merik-control/Pages/Default.aspx 虽然可以采用普通感应电动机作为数控机床的主轴电动机，但为了得到好的

数控机床主轴驱动变频控制

数控机床主轴驱动变频控制数控机床是以计算机技术和数控技术为基础的高精度机床，其主轴是重要的动力部件，主轴的驱动直接影响到加工效率和加工质量。传统机床主轴驱动通常采用电动机和机械传动，但无法满足数控机床高速、高精度、轻快、稳定的要求。因此，数控机床主轴驱动采用变频控制技术，已成为现代数控机床的发展趋势之一。 1. 变频控制技术简介变频控制是指通过改变电源频率来控制电机转速的技术，可以有效提高电机运行效率、降低能耗、延长机器寿命、减少机器噪音和振动等。变频调速系统由电源、整流器、滤波器、逆变器、电机等组成，通过对逆变器输出频率、电压、电流等参数的调节，实现对电机的精确控制，从而达到理想的速度和负载要求。 2. 数控机床主轴驱动变频控制系统设计数控机床主轴驱动变频控制系统包括功率部分和控制部分。功率部分主要由电机、电容器、混波器、逆变器、滤波器组成；控制部分主要由控制器、编码器、触摸屏、通信模块、接口电路等组成。 (1) 电机选择首先要确定数控机床主轴使用的电机类型和功率。大多数数控机床采用交流永磁同步电机或交流无刷电机作为主轴电机，其优点是具有稳定、高效、精度高和可控性强等特点。在选择电机时，应该根据机床的加工工艺、精度和产量等需求来确定电机型号和功率。 (2) 逆变器设计

逆变器是数控机床主轴变频控制系统的核心部件，其主要功能是将直流电源变成交流电源，并根据控制信号输出不同的频率、电压、电流等，以控制电机转速和负载。在设计时应该确定逆变器的大小、频率、输出电压、电流、控制方式等参数，以充分满足机床的技术要求。 (3) 控制器选择控制器是数控机床主轴变频控制系统的重要部件。它接受编码器等输入信号，根据控制程序计算要输出的电机控制信号，并将其传递给逆变器，以实现精确的转速和负载控制。在选择控制器时，应该根据机床的加工需求和控制要求，选择性能稳定可靠、精度高的控制器。 (4) 触摸屏设计触摸屏是数控机床主轴变频控制系统的操作界面，其主要功能是提供人机交互的接口，方便操作员进行参数设置、调整和监测。在设计时应该考虑到机床的环境和需求，选择适合的触摸屏型号，确保其稳定、耐用、易操作。 3. 数控机床主轴驱动变频控制系统优点数控机床主轴驱动变频控制系统不仅可以提高机床的加工效率和加工质量，而且有以下优点： (1) 高稳定性。通过变频控制，可以实现电机的精确调速和负载控制，从而确保机床在高速、高负载、长时间工作时的稳定运行。

数控车床主轴控制设计

前言本论文主要介绍数控车床主轴控制的设计，根据电气控制的要求，设计了的电气原理图。根据电气元件参数的设定，来确定各元器件的选择。根据设计要求及强电控制线路和控制要求，编写PMC程序，介绍了FANUC、 PLC、FANUC系统的指令以及编程；最后，针对所设计的内容进行总结。

一、绪论 1.1选题背景与意义数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Compute Numerical Control），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合国力的水平，数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。数控技术是制造实现自动化，集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。在数控机床中，主轴是机床里的一个非常重的部分，对于它的控制的好坏一定程度上反应一个机床的控制柔性的程度。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，在数控车床中无速度传感器的矢量变频器已符合控制要求近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。论文以我所在常熟车床加工有限公司数控车间的永进TC15数控车床为研究对象，结合所学知识参考数控设备应用与维护综合实训，论文主要研究永进TC15数控车床的主轴控制系统、电气原理设计，PMC程序的设计等内容。在实习期间培养了自己的职业能力，激发学习主动性，培养社会生存能力，锻炼自己理论与实践相结合的能力，回顾、运用所学的理论知识，并为将来走上工作岗位奠定基础。 1.2数控机床对主轴驱动系统的要求主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的

数控机床在应用中的几种常见调速方法

数控机床在应用中的几种常见调速方法数控机床的主轴调速是按照控制指令自动执行的，为了能同时满足对主传动的调速和输出扭矩的要求，数控机床常用机电结合的方法，即同时采用电动机和机械齿轮变速两种方法。其中齿轮减速以增大输出扭矩，并利用齿轮换挡来扩大调速范围。 1.电动机调速用于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。交流电动机主轴调速大多数交流进给伺服电动机采用永磁式同步电动机，但主轴交流电动机则多采用鼠笼式感应电动机，这是因为受永磁体的限制，永磁同步电动机的容量不允许做得太大，而且其成本也很高。另外，数控机床主轴驱动系统不必象进给系统那样，需要如此高的动态性能和调速范围。鼠笼式感应电动机其结构简单、便宜、可靠，配上矢量变换控制的主轴驱动装置则完全可以满足数控机床主轴的要求。交流主轴电动机的驱动目前广泛采用矢量控制变频调速的方法，并为适应负载特性的要求，对交流电动机供电的变频器，应同时有调频兼调压功能。有关交流感应电机矢量控制原理，这里不予介绍。 2.机械齿轮变速

采用电动机无级调速，使主轴齿轮箱的结构大大简化，但其低速段输出力矩常常无法满足机床强力切削的要求。如单纯片面追求无级调速，势必要增大主轴电动机的功率，从而使主轴电动机与驱动装置的体积、重量及成本大大增加。困此数控机床常采用1~4挡齿轮变速与无级调速相结合的方式，即所谓分段无级变速。采用机械齿轮减速，增大了输出扭矩，并利用齿轮换挡扩大了调速范围。数控机床在加工时，主轴是按零件加工程序中主轴速度指令所指定的转速来自动运行。数控系统通过两类主轴速度指令信号来进行控制，即用模拟量或数字量信号(程序中的S代码)来控制主轴电动机的驱动调速电路，同时采用开关量信号(程序上用M41～M44代码)来控制机械齿轮变速自动换挡的执行机构。自动换挡执行机构是一种电——机转换装置，常用的有液压拨叉和电磁离合器。 (1)液压拨叉换挡液压拨叉是一种用一只或几只液压缸带动齿轮移动的变速机构。最简单的二位液压缸实现双联齿轮变速。对于三联或三联以上的齿轮换挡则必须使用差动液压缸。要注意的是每个齿轮的到位，需要有到位检测元件(如感应开关)检测，该信号能有效说明变挡已经结束。对采用主轴驱动无级变速的场合，可采用数控系统控制主轴电动机慢速转动或振动来解决上述液压拨叉可能产生的顶齿问题。对于纯有级变速的恒速交流电动机驱动场合，通常需在传动链上安置一个微电动机。正常工作时，离合器脱开，齿轮换挡时，主轴M1停止工作而离合器吸合，微电动机M2

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。未来的变频器有可能具备更智能化和自适应的控制系统，在加工过程中能够根据实际情况进行优化的调控，以实现更高效、更稳定和更精确的加工效果。

数控机床主轴转速的参数调整研究

数控机床主轴转速的参数调整研究【摘要】数控机床主轴转速不能按照指令值转速运转或转速精度超差，这种故障的产生有机床机械方面和电气控制方面的原因。本文阐述的内容是在排除了机械原因的前提下，通过调整机床参数、主轴电机驱动器参数的手段，校正机床的主轴转速，使其达到国标规定的技术要求。【关键词】主轴转速；转速表；机床参数 1.引言主轴是数控车床的主要部件，主轴转速值决定加工时的切削速度，切削速度是切削用量三要素之一。通常粗加工一般选用低切削速度大走刀量，精加工一般选用高切削速度小走刀量。如果主轴转速不能按照指令值运转，就不能按照编程者的预期达到粗、精加工的效果。特别是数控车床挑螺纹时会出现螺距错误，这是由于机床的参数错误造成数控系统接收到的转速信号与实际转速值不符，从而导致挑出的螺距不符合设计要求，造成工件废品。所以数控机床主轴转速不能按照指令值转速运转或转速精度超差是机床的严重问题也是常见故障，在维修实践中发现有关校正主轴转速值的系统、实用的文献很少。本文以沈阳机床厂生产的CAK3665 SJ数控车床华中HNC-21T系统为例，阐述通过调整机床参数、主轴电机驱动器参数的手段，校正机床的主轴转速提高转速精度。对数控机床的故障诊断与维修工作有一定的指导意义。 2.用转速表测量主轴转速精度 2.1 正确测量主轴转速当怀疑主轴转速不符合指令设定值时，不能只观察数控装置屏幕上的主轴转速值。因为某些机床参数的错误会导致屏幕上的显示值与实际转速值不符。因此应配备转速表，转速表最好是非接触式、带存储的数字式转速表。将数控机床的工作方式调到MDI方式，输入主轴旋转指令，令其在机床允许的某一转速下运行。首先观察数控机床显示屏上的主轴转速值是否与指令值相符，然后用转速表测量主轴实际转速值，观察三者是否相符，从而发现问题。测量时要掌握技巧，贴反射标记时应注意非反射面积必须比反射面积要大，如果转轴明显反光，则必须先贴一层黑胶布，再在上面贴上反光标记。在贴上反光标记之前，转轴表面必须处理干净与平滑。低转速测量时，为提高测量精度，在被测物体上均匀地多贴上几块反射标记，这样显示出的读数除以反射标记数目，即可得到准确的转速值。测量时端平转速表，垂直对准贴有反光标记的部分。待转速平稳后再开启转速表的测量按钮。在测量过程中，转速表不要晃动。转速表显示三个数值，分别是本次测量时间内多次采样测量中的转速低值、转速高值和最后一次采样的转速值。当三个读数值非常接近时才是一次成功的测量。 2.2 误差分析

主轴通用变频器常见报警及故障处理

6.4.4 主轴通用变频器常见报警及故障处理 1、通用变频器常用报警及保护为了摆正驱动器的安全，可靠的运行，在主轴伺服系统出现故障和异常情况时，设置了较多的保护功能，这些保护功能与主轴驱动器的故障检测与维修密切相关。当驱动器出现故障时，可以根据保护功能的情况，分析故障原因。（1）接地保护。在伺服驱动器的输出线路以及主轴内部等出现对地短路时，可以通过快速熔断器切断电源，对驱动器进行保护。（2）过载保护。当驱动器、负载超过额定值时，安装在内部的热开关货主回路的热继电器将动作，对过载进行保护。（3）速度偏差过大报警。当主轴的速度由于某种原因，偏离了指定速度且达到一定的误差后，将产生报警，并进行保护。（4）瞬时过电流报警。当驱动器中由于内部短路、输出短路等原因产生异常的大电流时，驱动器将发出报警并进行保护。（5）速度检测回路断线或短路报警。当测速发电机出现信号断线或短路时，驱动器将产生报警并进行保护。（6）速度超过报警。

当检测出的主轴转速超过额定值的115%，驱动器将产生报警并进行保护。（7）励磁监控。如果主轴励磁电流过低或无励磁电流，为防止飞车，驱动器将产生报警并进行保护。（8）短路保护。档主回路发生短路时，驱动器可以通过相应的快速熔断器进行保护。（9）相序报警。当三相输入电压源相序不正确或缺相状态时，驱动器将产生报警。驱动出现保护性的故障时（也称报警），首先通过驱动器自身的指示灯以报警的形式反映出内容，具体说明见表6-14。

2、通用变频器及处理通用变频器常见故障及处理表6-15 通用变频器常见故障及处理

课题：主轴变频器的参数设置调试

课题一：主轴变频器的参数设置与调试一、教学目标 1.了解主轴变频器的接口及功能 2.熟悉主轴变频器的外部控制信号连接 3.掌握变频器的操作及参数设置二、相关知识点和技能点 1.数控系统的基本知识 2.主轴变频器的接口及功能 3.熟悉变频器的与外部设备的电气连接 4.熟悉主轴变频器的操作 5.掌握主轴变频器的参数设置 6.掌握使用通过变频器对主轴调速控制三、教学素材（一）设备在“THWMZT-1A型数控铣床装调维修实训系统”上进行。（设备图片存放于计算机“d:\教学设计\图片资源”）。（二）素材 1.变频器接口说明 1.1主电路 1.1.1主电路端子规格，如下图1-1所示：图1-1 变频器端子规格 1.1.2主电路端子的排列和电源、电机的接线，如图1-2所示：

图1-2 电源、电机的接线1.2控制端子 1.2.1输入信号 1.2.2输出信号

2.变频器控制电路，如图1-3 图1-3 变频器控制电路图3.变频器的基本操作 3.1操作面板的认知，如图1-4

图1-4 变频器操作面板3.2变频器基本操作，如图1-5

图1-5 变频器基本操作 4.参数设置 4.1参数清零（无法显示ALLC时，将P160设为“1”，无法清零时将P79改为1）操作步骤显示结果1按键，选择PU操作模式 2按键，进入参数设定模式 3拨动设定用旋钮，选择参数号码ALLC 4按键，读出当前的设定值

5拨动设定用旋钮，把设定值变为1 6按键，完成设定闪烁 4.2改变参数P7 操作步骤显示结果1按键，选择PU操作模式 2按键，进入参数设定模式 3拨动设定用旋钮，选择参数号码P7 4按键，读出当前的设定值 5拨动设定用旋钮，把设定值变为10 6按键，完成设定闪烁 4.3改变参数P160 操作步骤显示结果1按键，选择PU操作模式 2按键，进入参数设定模式 3拨动设定用旋钮，选择参数号码P160 4按键，读出当前的设定值 5拨动设定用旋钮，把设定值变为1 6按键，完成设定闪烁4.4查看输出电流操作步骤显示结果 1 按键，显示输出频率 2 按住键，显示输出电流A灯亮 3 放开键，回到输出频率显示模式 4.5参数设置功能表序号变频器参数出厂值设定值功能说明 1P 1 120 50 上限频率( 50Hz ) 2P 2 0 0 下限频率(0Hz) 3P 7 5 5 加速时间( 5S ) 4P 8 5 5 减速时间( 5S ) 5P 9 0 0.35 电子过电流保护(0.35A)

西门子802D系统数控机床主轴控制PLC编程

西门子802D系统数控机床主轴控制PLC编程雷楠南【摘要】系统地研究了西门子802 D系统数控机床主轴变频调速控制方式,介绍了主轴PLC控制编程内容为通过编制PLC程序将加工程序中的M03/M04及M05指令代码转换为变频器的起停、正反转等控制信号的方法.以西门子主轴控制子程序为基础,介绍了相关控制接口信号.通过研究主轴控制子程序,以CK6140数控车床主轴控制为例,编制了主轴使能与停止、正反转控制、制动控制及控制信号输出和报警PLC程序.最后,经过系统参数设置、程序调试,验证了主轴控制程序的正确性.【期刊名称】《济源职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(017)002 【总页数】7页(P57-63) 【关键词】西门子802D;主轴;变频调速;PLC 【作者】雷楠南【作者单位】三门峡职业技术学院机电工程学院,河南三门峡472000 【正文语种】中文【中图分类】TG519.1 普通数控机床主轴控制一般以速度控制、定向准停等基本控制为主，配置西门子802D系统的数控机床主轴控制方式通常有两种：通用变频器调速方式和交流主轴驱动方式[1]。采用通用变频器调速方式时，主轴系统硬件配置为CNC连接变频器

及普通三相异步电机实现控制[2-3]。主轴的转速、转向及起停功能可通过CNC加工程序中的速度指令S代码、转向与起停指令M03/M04/M05代码进行控制。由于通用变频器的速度控制输入一般为模拟量DC0～10V或DC-10～10V电压，所以主轴速度控制应选配CNC装置的模拟量输出功能。此时，若CNC系统执行加工程序中的速度指令S代码时，便可将其转换为DC0～10V或DC-10～10V电压输出给变频器[4-5]。当CNC系统执行加工程序中的正反转指令M03/M04代码及停止指令M05代码时，则需编制PLC程序将其转换为变频器的起停、正反转等控制信号[6]。采用交流主轴驱动控制系统时，硬件配置为CNC连接交流主轴驱动器及专用的交流主轴电机。通常情况下，交流主轴驱动系统需选配CNC系统厂家配套的交流主轴驱动器及电动机[7]。交流主轴驱动系统实现主轴控制的方法与通用变频调速系统类似，但是由于交流主轴驱动器一般都具备定向准停、转矩限制等功能，所以交流主轴驱动系统实现主轴控制时有更多的控制信号，PLC编程时更为复杂。因此，交流主轴驱动系统一般应用于对主轴要求较高的数控机床上，对于普通数控机床而言，因为经济性等原因都采用通用变频调速实现主轴控制。本文将通过西门子802D系统数控机床主轴控制PLC程序的编制对主轴的控制予以说明。一、西门子802D系统主轴控制要求及相关接口信号在配置西门子802D系统的数控机床上，主轴控制一般通过CNC轴控制信号、通道辅助功能控制信号及机床侧的I/O信号实现控制[8]。CNC轴控制信号主要用于主轴位置控制，如生效主轴位置测量系统、选择主轴控制方式及控制主轴起动与停止等，PLC编程时涉及的轴信号编程地址为V380*0000至V380*1000(*为主轴在CNC配置中的轴序号)[1]。通道辅助功能控制信号主要有控制主轴正反转 M03/M04、停止M05指令代码及主轴转速S代码等，它们通过CNC的通道输出信号传递给PLC[9-10]。机床I/O信号主要实现主轴的正反转、起停控制等，一般通过PLC程序对CNC辅助功能M代码和MCP面板信号的处理生成。西门子

主轴用中频变频器的设定

主轴用中频变频器的设定在中频率电主轴适用场合，变频器的参数设置正确与否直接关系电主轴的工作状态。如设定不合理就会出现主轴发热或频繁保护的现象。当然，油雾润滑的效率和质量也会导致主轴发热。在处理变频故障时先排除这一可能性。主轴工作可能需要调整变频器的一些参数。这些参数会因为使用场合或机床主厂设计变化而有所变化。但核心的原则是不变的，这就是: 电主轴的额定参数在设定参数时必须得到确认，主要有：额定频率、额定电压、额定功率和额定电流。以常使用的主轴为例，一般为额定频率800HZ、额定电压350V、额定功率9KW。主轴的额定参数表示主轴出厂时检定的基准，与变频器的基底参数是一一对应的。即: 在选用或使用变频器时，通常其功率要大于主轴2 档，这是由工作效率和电流决定的。而主轴的电压通常由于制作工艺的要求低于变频器的源侧电压380V。变频器的工作频率可以在面板上直接设定（功能码dF 对应）也可以通过数控单元给定或面板电位器给定。工作频率只有一次机会

与基底频率相等，即工作频率等于主轴额定频率。通常主轴工作频率会在小于等于基底频率（恒转矩场合），有些场合会大于（恒功率输出场合）日本春日株式会社的中频变频器一直是该领域的领跑者。在产品技术升级变换的过程中，至少有3种以上的版本，如KVFG-H、KVFC-H、KVFC+H 等。不管软件的界面如何变化，上述的频率定关系不能混淆。以工作在600HZ的上述主轴为例，其对应的变频器的V/F曲线如下: 对KVFG-H系列的产品，基底频率的设定值需要通过计算获得，因为此机型的基底电压不可调整。具体的机理是，主轴的额定频率对应的额定电压等于变频器的基底频率对应的额定电压。以上述主轴为例，KVFG-H 的主参数为: 800HZ:350V=dF:380V，通过计算得到dF=1.09*800=869HZ

西门子802S数控车床的变频主轴设计与调试

西门子802S数控车床变频主轴设计与调试摘要主轴运行的是否平稳直接影响数控车床加工的精度。通过对西门子802S数控车床主轴的研究、分析，从而掌握数控应用系统设计的一般方法。主轴控制系统由西门子802S数控系统、变频器和主轴电机组成，通过PLC控制主轴的正反转、CNC控制主轴的转速。关键词：数控车床；主轴；西门子802S Designing Spindle Control System for a Siemens 802S CNC Lathe Abstract Whether or not the smooth running of the spindle directly affects the accuracy of CNC lathe.T o grasp the general design method of CNC application system, the Spindle control system of Siemens CNC Lathe was researched and analyzed, which had Siemens 802S CNC system, inverter and the spindle motor, where PLC controlling the direction, and CNC controlling the speed. Keywords: CNC Lathe；Spindle；Siemens 802S system

目录引言 (2) 第一章数控系统的介绍 (3) 1.1 数控系统发展简史 (3) 1.1.1 数控NC阶段 (3) 1.1.2 计算机数控(CNC)阶段 (3) 1.2 数控技术未来发展方向 (4) 1.2.1 向开放式、基于PC的第六代方向发展 (4) 1.2.2 向高速化和高精度化发展 (4) 1.2.3 向智能化方向发展 (4) 第二章西门子802S数控车床系统 (6) 2.1 西门子802S的系统 (6) 2.2 人机界面 (7) 2.3 步进进给系统 (8) 2.4 主轴驱动系统 (8) 2.5 刀架控制系统 (9) 第三章西门子802S数控车床主轴的设计 (10) 3.1 设计方案 (10) 3.2 变频器MICROMASTER 420 (11) 3.2.1 变频器的选型 (11) 3.2.2 变频器的接口 (12) 3.2.3 变频器的主要参数设置 (12) 3.4 控制电路的设计 (12) 3.5 西门子802S的主轴参数调试 (13) 第四章 PLC程序设计 (15) 4.1 PLC控制流程图 (15) 4.2 PLC的I/O分配 (16) 4.3 PLC的部分参数设定 (18) 致谢............................................................ 错误！未定义书签。参考文献. (20) 附录1 PLC程序 (21) 附录2 电气原理图 (31)

FANUC 0iD系统变频主轴设计

毕业设计说明书课题名称：FANUC 0id系统变频主轴设计与调试系别电气电子工程学院专业机电一体化班级机电0834 姓名吴广州学号********** 指导教师黄文广许孔杨袁鑫宏起讫时间：2010年11月1日～2011年1月14 日（共10 周）

FANUC 0id系统变频主轴设计与调试摘要数字控制和模拟量控制是数控系统配置的两种机床主轴控制方式。由于经济型机床对主轴的功率要求不高，可采用变频器实现模拟量控制。矢量控制、V/F控制，直接转矩控制是变频器控制数控机床主轴的主要方式。在以节能为目的，控制精度及动态响应要求不高的场合，使用变频器V/F 控制是经济型数控机床的首选方式。本章结合松下(PANASONIC)VF0变频器在AUNUC 0id系统实训数控车床中的应用介绍调速基本原理、PLC程序的设计。数控机床主轴电机及配套变频器的应用以及使用时数控系统和变频器的基本参数设置。关键字：主轴；模拟量控制；变频器；V/F控制； FANUC 0id system design and debugging Frequency Spindle Abstract Digital control and analog volume control is a system configuration of the two numerical control machine tool spindle. Type of machine because of the economic power of the spindle less demanding, the inverter can be used for analog volume control. Vector control, V / F control, direct torque control is the control of CNC machine tool spindle drive a major way. In the energy for the purpose of control accuracy and dynamic response of less demanding situations, the use of the inverter V / F control is the preferred economical way of CNC machine tools. This chapter combines Panasonic (PANASONIC) VF0 drive system in the AUNUC 0id Training CNC lathe speed to the application of basic principles, PLC program design. CNC machine tool spindle drive motor and associated applications, and use numerical control system and set the basic parameters of the inverter. Keywords: spindle； analog control； drive； V / F control；

机床主轴交流机电变频调速

1 前言 1.1 交流变频调速技术的发展与研究现状随着计算机技术的发展，无论是生产还是生活当中，人民对数字化信息的依赖程度越来越高。如果说计算机是大脑，网络是神经，那么电机传动系统就是骨骼和肌肉。它们之间的完美结合才是现代产业发展方向。为了使交流调速系统与信息系统紧密结合，同时也为了提高交流调速系统自身的性能，必须使交流调速系统实现全数字化控制。由于交流电机控制理论不断发展，控制策略和控制算法也日益复杂。扩展卡尔曼滤波、FFT、状态观测器、自适应控制、人工神经网络等等均应用到了各种交流电机的矢量控制或直接转矩控制当中。交流电机变频调速经历近20年的发展及应用，已逐步被人们接受并成为当代电机调速的主流。由于变频器体积小、重量轻、精度高、工艺先进、功能丰富、保护齐全、可靠性高、操作简便、通用性强、易形成闭环控制等优点，它优于以往的任何调速方式，如变极调速、调压调速、滑差调速、串级调速、整流子电机调速、液力耦合调速等，因而深受钢铁、有色、石油、石化、化工、化纤、纺织、机械、电力、建材、煤炭、医药、造纸、卷烟、城市供水及污水处理等行业的欢迎。由于交流笼型电机没有直流电机的滑环和炭刷，极大的提高了系统可靠性和扩大了应用领域，它逐渐地替代直流调速，如上海宝钢一期工程和二期工程，几乎全是直流调速，而三期工程全为交流变频调速。这是对交流变频调速认识的升华。如果说我国变频器的研究和生产是从天传所(电压型)、西整所(电流型)、大连电机厂(最早引进东芝技术)开始，那么，日本三垦(1984年)、日本富士(1988年)变频器的进入直接刺激了我国变频器行业的发展。20年来，不但有日本三垦、富士、美国罗宾康、德国西门子、欧洲ABB等外国公司进入中国市场并在中国建厂。还有象普传、佳灵、利德华福、英威腾、微能等70多家国产变频器厂家进入市场。已经形成了令人瞩目的变频器行业，政府规划、节能论坛、各种展览会都少不了变频厂家的参与。今日的变频器，已由压频控制发展到动态矢量控制和直接转矩控制等高性能控制，优点很多，如:转矩大。0频率时，转矩输出100%，0.5Hz时，转矩输出200%，对吊车、港机、搅拌机、转炉倾动、高炉卷扬等重负载设备意义重大;