采用變頻器和plc對(duì)主軸進(jìn)行有效的控制是當(dāng)前數(shù)控車(chē)床技術(shù)改造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)查坪。本文主要介紹plc和變頻器應(yīng)用于數(shù)控車(chē)床主軸驅(qū)動(dòng)控制的應(yīng)用情況迁枪。

1  引言

數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比荞篙，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車(chē)床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一褒碌，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置别肄，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展交惯。其中主軸運(yùn)動(dòng)是數(shù)控車(chē)床的一個(gè)重要內(nèi)容次泽，其動(dòng)力約占整臺(tái)車(chē)床的動(dòng)力的70%～80%，對(duì)于提高加工效率商玫，擴(kuò)大加工材料范圍箕憾，提升加工質(zhì)量都有著很重要的作用∪基本控制是主軸的正袭异、反轉(zhuǎn)和停止，可自動(dòng)換檔和無(wú)級(jí)調(diào)速炬藤。采用變頻器和plc對(duì)主軸進(jìn)行有效的控制是當(dāng)前數(shù)控車(chē)床技術(shù)改造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)御铃。本文主要介紹plc和變頻器應(yīng)用于數(shù)控車(chē)床主軸驅(qū)動(dòng)控制的應(yīng)用情況。

2  工藝要求

數(shù)控車(chē)床一般加工回轉(zhuǎn)表面沈矿、螺紋等上真。要求其動(dòng)作一般是x咬腋、z向快進(jìn)、工進(jìn)睡互、快退根竿。加工過(guò)程中能進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)甩澳、車(chē)外圓與車(chē)螺紋等轉(zhuǎn)換卜呈；并且能進(jìn)行單步操作。

圖1  數(shù)控車(chē)床工件加工圖

數(shù)控車(chē)床應(yīng)用恒線(xiàn)速功能加工岗师，加工工序如圖1所示贵舀，步驟如下：

(1) 按起動(dòng)按鈕，切削①號(hào)部位瘩邀，電機(jī)正轉(zhuǎn)欲灾，轉(zhuǎn)速2400r/min，主軸正轉(zhuǎn)依矿。

(2) 切削②勉徘，電機(jī)正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1500r/min纤票，主軸正轉(zhuǎn)嗓钦。

(3) 工序③鉆孔，電機(jī)正轉(zhuǎn)猪攀，轉(zhuǎn)速2700r/min，主軸正轉(zhuǎn)侵俗。

(4) 工序④攻絲锨用，電機(jī)正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速600r/min隘谣，主軸正轉(zhuǎn)增拥。

(5) 工序⑤退出絲錐，電機(jī)反轉(zhuǎn)寻歧，轉(zhuǎn)速1200r/min掌栅，主軸反轉(zhuǎn)。

(6) 按停止按鈕码泛，電機(jī)停猾封，主軸停轉(zhuǎn)。

3  控制要求

(1)用plc和變頻器控制交流電機(jī)工作噪珊，有交流電機(jī)帶動(dòng)數(shù)控車(chē)床主軸運(yùn)轉(zhuǎn)晌缘，交流電機(jī)工作轉(zhuǎn)速變化情況如圖2所示，應(yīng)能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)痢站。

圖2  數(shù)控車(chē)床主軸實(shí)現(xiàn)程序控制速度圖

(2)主軸電機(jī)也可單獨(dú)選用任一級(jí)速度恒速旋轉(zhuǎn)磷箕。

(3)主軸電機(jī)也可進(jìn)行正鳖直、反點(diǎn)動(dòng)控制，利于檢修或調(diào)整侍肯，電機(jī)轉(zhuǎn)速選用600r/min姥咖。

(4)變頻器頻率設(shè)置估算公式f=np/60。f為變頻器設(shè)置頻率身犯，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速绊蚯，p為極對(duì)數(shù)(設(shè)p=1)。

4  plc選型和i/o分配

根據(jù)輸入和輸出信號(hào)的數(shù)量综姜、類(lèi)型以及控制要求箭堆，同時(shí)考慮到維護(hù)、改造和經(jīng)濟(jì)等諸多因素挽钧，選用fx2n-64mr型plc和fr-a540變頻器猿异。plc的i/o地址分配和電路接線(xiàn)如圖3所示。

圖3  車(chē)床主軸控制plc接線(xiàn)圖

5  變頻器選用和參數(shù)設(shè)定

在該系統(tǒng)中熊朵，選用三菱系列變頻器兢涡，變頻器采用外部端子控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低通過(guò)變頻器來(lái)設(shè)置參數(shù)殖熟。電機(jī)的正反向運(yùn)行有外圍通過(guò)變頻器的str局待、stf與plc程序?qū)崿F(xiàn)控制。

(1)基本參數(shù)：pr.7=2(加速度) 菱属，pr.8=2(減速度)钳榨； pr.9=設(shè)定電動(dòng)機(jī)的額定電流；

(2)操作模式：pr.79=3纽门；

(3)設(shè)定各段速度參數(shù)薛耻；pr.4=40hz (1段)、pr.5=35hz(2段)赏陵、pr.6=45hz (3段)饼齿、pr.24=10hz(4段)、pr.25=20hz(5段)蝙搔。

6  plc控制梯形圖的設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝要求和控制要求缕溉，設(shè)計(jì)出plc梯形圖如圖4所示。

圖4  主軸控制的plc梯形圖

7  結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于數(shù)控車(chē)床的主軸電機(jī)吃型，使用了plc和變頻器控制证鸥，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和無(wú)級(jí)調(diào)速，方便的進(jìn)行加減速控制败玉，是電動(dòng)機(jī)獲得高性能祭静，大幅度地節(jié)約電能，大幅度降低維護(hù)費(fèi)用爵路；可實(shí)現(xiàn)高效率的切割和較高的加工精度姻粱；實(shí)現(xiàn)低速和高速情況下強(qiáng)勁的力矩輸出讹唧。

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