摘要：本文主要介紹了海浦蒙特HD50系列高性能變頻器在數控系統主軸精確定位上的應用，并介紹了數控機床主軸定位系統組成、調試方法及應用特點。

1概述

通常數控系統上主軸精確定位，主要采用伺服控制系統來實現，這就使得機床成本較高，而一些經濟型機床，就較難得到普遍應用；本系統主要由數控系統、閉環變頻器系統、主軸異步電機系統組成，這就降低了數控系統的成本，并且在市場上得到了廣泛的應用。

在數控機床上，不僅需要主軸在低頻啟動時力矩大，速度響應快、能進行精確的速度控制，同時還需要對主軸進行精確的位置控制，定位過程中需要變頻器快速啟停、力矩平穩、定位平滑流暢干凈利落，這就對變頻器提出了較高的要求。

1數控系統主軸定位系統介紹

系統主要由數控操作系統、高性能變頻器、主軸電機和主軸組成。

基本控制過程：數控系統可采用通訊或I/O指令控制變頻器，驅動采用HD50系列高性能變頻器，主軸電機可使用異步或同步電機，無需使用伺服系統，即可達到精確的定位效果，最多可設定4個任意角度的定位控制。如圖1，數控系統主要對用戶各種指令進行處理，閉環變頻器系統控制主軸異步電機，完成數控系統正轉、反轉、主軸定位等指令。

圖1控制原理圖

2HD50變頻器特點

海浦蒙特HD50系列高性能變頻器，是一款閉環矢量高性能變頻器，能實現各種場合簡易伺服功能，伺服定位模式、主軸定向模式等。

過載能力：150%額定輸出電流2分鐘；180%額定輸出電流10秒

驅動電機類型：交流異步電機、同步電機

控制方式：V/f控制；開環矢量控制（SVC）；閉環矢量控制（VC）

運行命令設定方式：操作面板設定；外部端子設定；通過SCI通訊口由上位機設定

速度設定方式：數字設定、模擬設定、SCI通訊設定

速度設定分辨率：數字設定：0.01Hz

模擬設定：0.1%×最大頻率

速度控制精度：±0.5%（SVC）；±0.05%（VC）

速度控制范圍：1:100（SVC）；1:1000（VC）

轉矩控制響應：<200ms（SVC）；<50ms（VC）

起動轉矩：180%額定轉矩/0.5Hz（SVC）；180%額定轉矩/0Hz（VC）

轉矩控制精度：±5%

3系統接線及調試

本系統可以完成主軸定位和切削模式的雙重功能，切換主軸定位和切削模式功能時，只需數控系統一鍵切換即可；

主軸定向模式，主要由數控系統兩個定向停機端子的選擇來完成4個不同角度的定位，當數控系統發出主軸定向指令、方向指令及定向停機位置后，變頻器便可以按照指令的角度完成定向任務。

切削模式時，只需數控系統發出指定轉速及運行方向，變頻器就可以按照數控系統的速度給定，來完成不同高、低速的切削任務。

（1）變頻器接線如圖2所示。

圖2變頻器控制接線圖

（2）電機參數自整定：參照電機銘牌設定電機組參數，設定完畢后按“RUN”鍵，進入自整定狀態，過程約1分鐘。

（3）設定編碼器參數及端子功能實現閉環矢量運行

（4）設定主軸定位參數實現主軸定向控制

4結語

注意調試時變頻器需安裝剎車電阻。

調試切削模式時，只需調整好主軸轉速與變頻器模擬量給定的對應關系；調試主軸定向模式時，變頻器先運行到定位頻率再執行定位過程，若出現超調可適當減小定位頻率，或延長定位時間或者調整比例增益，目標是在不出現超調的情況下盡量減小定位時間，達到滿意效果。

經過現場調試，該數控系統無論在低頻進刀切削旋轉時的力矩方面，停機定位時的精準度方面都能達到用戶滿意的效果。

切削模式時，無論在正轉、反轉切削，低頻7Hz（轉速約300轉/分），進刀量為4mm，主軸轉速精度都能保持平穩流暢，無頓挫感，切削完成后的工件表面平滑，無凹凸不平或沙粒感；主軸定向模式時，能按照指令進行不同角度定位，均能精準的停機定位，整個過程主軸響應迅速，平滑流暢、干凈利落。

事實證明HD50系列高性能變頻器完全能滿足主軸定位的高精度要求，在數控系統主軸定位場合，可替代伺服大量節省數控機床成本。