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，使用变频器控制是经济型数控机床的首选方式。本章结合松下变频器在系统实训数控车床中的应用介绍调速基本原理程序的设计。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控制浙江机电职业技术学院毕业设计说明书摘要第章绪论引言数控系统简介数控机床的系统配置,该数控机床的特点本课题研究的意义,第章变频主轴基本工作原理变频调速基本原理主轴的定位变频器工作原理第章松下变频器的功能连接与调试松下变频器简介变频器的面板及操作说明端子接线操作说明工作模式接线及端子说明变频器参数变频器主要故障及维修第章基于变频器的主轴控制方案主轴电气控制电路模拟主轴的连接图基于变频器控制的曲线计算第章变频功能设定与参数设置操作面板各部分的功能停止状态下的功能设定运行过程中的功能设定第章系统编程可编程控制器数控系统功能的妙用地址主轴功能的处理主轴地址分配第章主轴调试与故障分析浙江机电职业技术学院毕业设计说明书主轴速度调试主轴通用变频器常见报警及故障处理软件故障第章结论参考文献致谢附录附录程序第章绪论引言随着现代机械制造业水平的发展，数控机床普及率日益提高。数控车床是数控机床的主要品种之，他在数控机床中占有非常重要的位置，直受到世界各国的普遍重视，并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中的个重要的部分，气功率消耗约占机床总功率，其性能直接影响到机床的加工效率加工材料范围。加工质量等。数控系统需要控制主轴的转速转矩位置等。通常中高档机床使用变频器矢量控制主轴，具有控制精度高低速时转矩大动态响应好的特点。但在主轴功率不大对控制进度和动态响应要求不是很高的情况下，数字主轴就显得成本太高。这时可采用数控系统的模拟主轴控制，用普通的交流变频器以方式控制交流变频电机来实现对主轴控制，由于其优越的性价比得到广泛应用。数控系统简介该系统源自于目前在国际市场上销售的高端系列，性能上比系列提高了许多，包括硬件上采用了更高速的，提高了的处理速度标配了以太网控制软件根据用户的需要增加了些控制与操作功能，特别是些适于模具加工和汽车制造行业应用的功能，如纳米插补存储卡上程序编辑的功能块等。该系统是高性价比高可靠性高集成度的小型化系统。其中主轴采用松下型变频器，主轴电机采用高可靠性高性能的交流伺服电机系列电机。主板模块包括主内存控制控制伺服控制主轴控制内存卡显示等。模块包括电源接口通信接口控制显示控制手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。数控系统的发展及机床的特点数控系统的发展随着微电子技术和计算机技术的飞速发展。数控系统的功能不断的增多柔性不断增强性能价格比不断提高。当前数控系统正朝着下面几个方面发展。高速度高精度化智能化数控系统应用高技术的重要目标是智能化。智能化主要体现以下几个方面自适应控制技术附加人机会话自动编程功能具有设备故障自诊断功能小型化计算机群控浙江机电职业技术学院毕业设计说明书具有更高的通信功能二机床的特点系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修更换。具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为，相对湿度为。有较完善的保护措施。对自身的系统采用比较好的保护电路。系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。对于般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。提供大量丰富的信号和功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧控制程序，而且增加了编程的灵活性。具有很强的功能。系统提供串行传输接口，使通用计算机和机床之间的数据传输能方便可靠地进行，从而实现高速的操作。提供丰富的维修报警和诊断功能。维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。浙江机电职业技术学院毕业设计说明书第章变频主轴基本工作原理变频调速基本原理变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，而变频器作为变频调速系统的核心，其性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素。从交流变频调速系统结构上看交流变频系统可分为交交直接变频系统和交直交间接变频系统，本系统设计采用了交直交间接变频，其中又采用型逆变器可以减少输出谐波。由异步电动机工作原理可知异步电机的转速方程是式中电动机的极对数转差率电源的频率电动机转速所以从这个公式就可以看出，要想改变电动机的转速，可以改变这三个量中的任意个，就能够实现调速，其中改变电源频率是比较方便和有效的方法，只要改变了电源频率就能够改变电动机的转速。主轴的定位简介车床主轴定位或成为主轴分度，不同于主轴定向，定向是点定位，靠来完成。而定位是任意角度定位，且由来实现的，相当于轴。该功能是车床通过主轴电机侧的传感器或与主轴连接的位置编码器实现的模拟主轴只能通过编码器来检测轴位置，与轮廓控制功能相比，其定位分辨率为度，且不能与其他轴插补，但检测器用的电机侧的或是位置编码器，所以安装简单。通常，定位完成后，主轴由机械夹紧。系统配置串行主轴使用电机内置传感器如图图串行主轴浙江机电职业技术学院毕业设计说明书串行主轴使用外置编码器脉冲如图图串行主轴模拟主轴，使用外置编码器脉冲变频器必须能够接受正负模拟电压如图图模拟主轴参数设定下表为功能参数参数号意义设定值备注主轴定位功能有效系统控制轴数三轴表功能参数下表为轴名称和显示参数号意义设定值备注开机后没有返回参考点不报警轴设定轴为旋转轴轴设定浙江机电职业技术学院毕业设计说明书轴数轴为轴轴名称轴设定轴属性轴设定伺服轴轴号轴设定旋转轴转移动量轴设定表轴名称和显示下表为速度和加减速时间参数号意义设定值备注快速移动速度轴设定速度轴设定回零低速轴为轴快速移动时间常数轴设定快速移动时间常数轴设定检测倍乘比倍轴设定指令倍乘比轴设定参考计数器容量轴设定到位宽度轴设定运动时位置误差限制轴设定停止时位置误差限制轴设定栅格偏移量轴设定倒角编程不使用表速度和加减速时间下表为位置检测器相关对于模拟主轴不需要设定参数号意义设定值备注外置编码器当使用编码器定位时使用电机内置编码器当使用电机内置传感器使用电机内置编码器当使用电机内置传感器定向有效当使用电机内置传感器表位置检测器相关下表为定位相关参数参数号意义设定值备注指定主轴定向的代码可根据自己实际修改取消主轴定位方式的代码可根据自己实际修改指定主轴定位角度代码可根据自己实际修改主轴定位基本角度可根据自己实际修改浙江机电职业技术学院毕业设计说明书主轴定位代码数量可根据自己实际修改表定位相关参数下表为信号地址信号名意义备注主轴定位信号主轴松开该信号输出时，在机械上松开主轴抱闸主轴松开结束确认主轴松开主轴夹紧该信号输出时，在机械上夹紧主轴，抱闸起作用主轴夹紧结束主轴夹紧确认主轴定向结束假定轴为第三轴松开到位检测外部确认开关夹紧到位检测外部确认开关主轴松开夹紧输出阀松开夹紧外部动作表信号动作过程实际动作过程，执行，主轴进入可通过主轴监视画面看出，给出松开阀输出，松开到位检测为，主轴旋转，找到转信号停止，主轴电机励磁，执行度，电机旋转至度，再指令，再转度，到度停。并不是电机圈八个位置的定位，而是各自代表度倍数的增量定位指令，譬如是度，每指令次，就在当前位置走度。同样就是度，就是度，就是度，就是度。执行或指令时，由于分辨精度是度，所以假如指令程序可以执行，但实际电机并没有移动，定位精度只能到度左右取消定位方式，变为普通的主轴速度控制方式。设参数复位时主轴定位方式解除。同时中串入复位信号。变频器工作原理变频器主电路如下图示。主电路的功能是把固定频率为交流电转换为频率连续可调的三相交流电，主要包括交直电路汇总，三相交流电源通过变频器的电源接线端输入到变频器内，利用整流器把交流电转换为直流电。当电容电压达到基准时，辅助电源动作，输出直流控制电压。直流继电器获电，常开触点闭合，限流电阻被短路，完成交直电路转换。直交电路中，由转换的直流电压经过短路保护熔断器加到逆变模块，在通过正弦波脉宽调制浙江机电职业技术学院毕业设计说明书驱动电路控制输出频率可调的三相调制波如图至端子。制动单元电路由制动开关管二极管及端子之间外接制动电阻组成，外接制动电阻的功率与阻值需根据电动机的额定电流及工作情况进行选择。图变频主电路示意图目前较为广泛使用的变频调速系统是恒幅值型变频。就是调制解调波调频和调压叠加后个波型。是用来控制变频器内部的可控硅的逆变桥。从而得到个可以等效为正弦波而的输出电压来控制电机。由二极管整流器滤波电路和逆变器组成。交流电压经过二极管整流器整流作用后，将恒定不变的直流电压输入逆变器，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电的频率实现调压调频，最后将得到的交流电供给负载。该方法的实现主要有两种方法等面积法该方案实际上就是法原理的直接阐释用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的由于此方法是以控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的的波形很接近正弦波，但其存在计算繁琐，数据占用内存大，不能实时控制的缺点。硬件调制法。硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的，其原理就是把所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的波形通常采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是波形其实现方法简单，可以用模拟电路构