一、数控车床简介
数控车床又称为CNC（Computer numerical control）车床，是一种由程序控制的自动化机床。数控车床主要用于加工轴类和回转体零件，能自动完成内外圆柱面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，适合于加工形状复杂、精度要求高的轴类或盘类零件。数控车床主要由主机、数控装置、驱动装置以及辅助装置等几大部分组成。
主机，它是数控车床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。数控装置，它是数控车床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置，它是数控车床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。辅助装置，是指数控车床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。
二、现场工况
1、主轴电机参数
2、实景图片
三、工艺要求及变频器配置
数控车床主轴电机需要变频器在起停时要快且平稳，电机无尖叫声，无明显抖动。转矩响应要快，稳速精度要高；抗干扰能力强，同时维修要方便。电机最大转速要求达到3000r/min，现场速度脉冲编码器安装在车床主轴上面，车床主轴和主轴电机之间通过异步皮带连接，且皮带输入输出带轮直径比值为1：1。由于是异步皮带，当主轴电机转速较高时，车床主轴和主轴电机之间会存在速度滑差。同时，车床主轴要求实现定位控制，当一个工件加工好后，车床主轴要回到初始位置，此时，将加工好的工件取下，重新装上一个待加工工件。
针对上述工艺要求，我司特选用高性能闭环矢量主轴定位专用变频器Goodrive35，功率等级为4KW，型号为GD35-004G-4。
四、调试过程及实际效果
1、现场接线示意图
调试过程及使用效果
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（1）编码器参数及方向设定
CNC数控系统、变频器和速度脉冲编码器之间的连线接好后，然后测试编码器。设置编码器线数P20.01，设置P00.00=2，P00.10=20Hz，运行电机，此时电机旋转为20Hz，观察P18.00的测速值应接近20Hz，如果测速值为负，则表明编码器方向反向了，设置P20.02=1即可，如果测速值偏差较大，则表明P20.01设置错误。观察P18.02 Z脉冲计数值是否波动，如果波动，表明编码器有干扰或者P20.01设置错误，检查接线及屏蔽线是否良好接地。
（2）电机参数自学习
记录电机铭牌参数，然后设置参数P02.00~P02.05。设置P00.00=1，开环矢量运行模式，并设置参数P00.15=1（旋转参数自学习），同时给运行命令，电机会先静止然后再旋转到2/3的额定转速，自学习完成后，自动停机，键盘显示-END-，并且将学习得到的参数保存在P2组电机参数P02.06~P02.10中。
（3）试运行电机
设置P00.00=3，闭环矢量运行模式，同时设置运行指令通道及频率给定源。调整加减速时间及P3组速度环及电流环PI参数，使之在整个范围内运行平稳。
（4）端子功能设定
参考说明书P5,P6组输入输出端子功能进行端子功能的设定。
车床主轴加工工件时，转速要求设定为850r/min，采用闭环矢量运行模式，转速波动小，稳速精度高。电机无异常噪音，无明显抖动。当一个工件加工完成后，切换到定位模式，主轴可以精准地回到最始位置。Goodrive35主轴定位专用变频器在数控车床上的应用，完全可以满足客户需求。
3、变频器典型参数设置
| 序号 | 功能代码 | 名称 | 设定值 | 说明 |
| 1 | P00.00 | 速度控制模式 | 3 | 闭环矢量模式 |
| 2 | P00.01 | 运行指令通道 | 1 | 端子运行通道 |
| 3 | P00.03 | 最大输出频率 | 100HZ | |
| 4 | P00.04 | 运行频率上限 | 100HZ | |
| 5 | P00.06 | A频率指令选择 | 1 | 模拟量AI1 |
| 6 | P00.11 | 加速时间1 | 1S | |
| 7 | P00.12 | 减速时间1 | 2S | |
| 8 | P01.13 | 正反转死区时间 | 1S | |
| 9 | P05.01 | S1端子功能选择 | 1 | 正转运行 |
| 10 | P05.02 | S2端子功能选择 | 2 | 反转运行 |
| 11 | P05.03 | S3端子功能选择 | 45 | 主轴回零 |
| 12 | P06.04 | 继电器RO2输出选择 | 5 | 变频器故障 |
| 13 | P22.00 | 主轴定位模式选择 | 41 | |
| 14 | P22.01 | 主轴准停速度 | 5HZ | |
| 15 | P20.02 | 编码器方向 | 0或1 | 调整编码器方向 |
| 16 | P22.03 | 主轴零点位置 | 0～4096 | 调整零点位置 |
五、结论
之前，数控车床主轴定位功能是由伺服驱动器来完成，英威腾主轴定位专用变频器Goodrive35完全可以替代伺服驱动器的作用，大大降低了数控车床的成本。此次机床配套商根据客户需求，共生产了12套同型号的数控车床，目前已投入到生产运行当中，并运转良好，后续还有8套同型号的数控车床正在订购当中。
| 电机类型 | 变频异步电机 | 额定功率 | 2.2KW | 额定转速 | 1430r/min |
| 额定电压 | 380V | 额定电流 | 6.0A | 额定频率 | 50HZ |
| 控制方式 | 端子控制 | 频率给定方式 | 模拟量给定(0-10V) | 运行模式 | 闭环速度模式 |
关于英威腾：
英威腾，成立于2002年，致力于成为全球领先、受人尊敬的电气传动、工业控制、新能源领域产品与服务供应商，2010年在深交所A股上市。英威腾是国家火炬计划重点高新技术企业，总部员工1100多人，国内、外办事处30余个，控股子公司9家，业务涉及电气传动、工业自动化、新能源、轨道交通牵引、矿用防爆、能源管理、楼宇智能等领域。在基础业务变频器领域，英威腾占据国内领先地位，拥有覆盖高、中、低压通用及各行业专用丰富的产品系列，产品在市政、塑胶、油田、化工、冶金、纺织、机床、矿山等行业广泛应用，产品销售遍布全球60多个国家和地区。
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