变频器在数控钢筋调直机和数控机床上的应用

一、引言

全自动骨控钢筋调直机是矫切小直径线材最先进的钢筋调直设备，可以实现

在线长度自动快速调节，不同长度钢筋多任务作业。广泛应用于大型公路、铁路

和核电站建设等领域。

二、数控钢筋调直机组成及工作原理

全自动数控钢筋调宜机包括机架、微电脑控制器、内设有调直小轮的调直框、

电动机、长度控制触片、钢筋自动切断机构和自动脱料机构，它在微电脑控制器

上输入剪切钢筋数量，根据钢筋的剪切长度设定好长度垄制触片在脱料槽板上的

安装位置，由电动机带动内设有调直小轮的调直框作高速旋转，高速旋转的调直

框内的调直小轮成螺旋状挤压卷曲的钢筋，使钢筋被压直并不断向前拉伸，实现

钢筋调直。

与动力单元连接的偏心机构，与偏心机构连接上下移动的滑块，与滑块滑动

配合的滑板，与滑板连接为一体的摆臂，在与钢筋高度相当的摆臂内装有下切刀,

在下切刀内孔中贯穿有钢筋，摆臂下端较接在机架底部，在滑块的下部固定连接

上切刀的上端，上切刀的下端凸出滑块并沿下切刀的端面滑动。

同时，当被调直的钢筋被拉伸到设定的长度时，碰触到预先设定长度距离的

长度控制触片，并接通微电脑控制器的自动切断控制电路，通过电磁铁拉动控制

钢筋自动切断机构和自动脱料机构，实现钢筋同步自动切断和脱料。

三、SKI800系列变频器接线图

u

AC380-.RV

Sw

TSKI800

K1

K2FW

X3

C0MTA1

P+TB1

制动电阻PB^TCI

四、变频器参数调试

参数代功能描述设定值设定值解释

码

F0.03运行命令通道选择I端子运行命令通道

F0.04频率源选择11面板电位器调速

F0.12最大输出频率70最大输出频率为70Hz

F0.13上限频率70上限频率为70HZ

F0.16加速时间3加速时间为3s

F0.17减速时间2减速时间为2s

F7.20可编程继电器R1输3故障输出

出

五、结论

1、降低设备启动电流，让电网电压更稳定，大大缓解了电源容量紧张

传统钢筋调直机无变频器启动时的电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电

设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高。变频器具有上

电电机检测、输入输出缺相保护、过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护、

过我保护等8大保护功能保护电机。因此钢筋调直机变频运行延长了电动机和开

关的使用寿命，避免了启动电流、启动转矩对电机的冲击，延长电机使用寿命，

缓解了电源容量紧张问题。

2、平缓启动，降低机械冲击，延长设备使用寿命

变频器的软启动功能，使启动电流从零开始，基本没有冲击，仅是随着转速

增加而上升，不管怎样最大值都不会超过额定电流。减轻了对机械部分的冲击，

延长了钢筋调直机的使用年限，降低了检修费用。

3、降低噪音，提高生产效率。钢筋调直机改用变频器后，设备平缓启动，

避免了接触器直接启动时机械部分撞击的声音，噪音大幅度地降低。同时，使用

变频器后，可让电机以70Hz运转，提高输送速度，提高生产效率。

变频器在数控机床上的应用

数控机床是近30年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息

等多项技术为一体的机电一体化产品，是在机械制造设备中具有灵活、通用、高

精度、高效率的“柔性”自动化生产设备。数控机床的主运动是主轴通过卡盘或

顶尖带动工件的旋转运动，是电动机带动齿轮箱来传动和调速的。

传统机床的主轴传动需要人为操作离合器来控制速度，其操作不便，维修量

大，电磁离合器损坏率较高。目前，在数控车床主轴驱动系统中，采用变频技术

调节主轴的转速，对产品质量的提高、产量的增加、成本的降低和维修量的减少

都有着举足轻重的作用，其正被广泛应用于生产中。下面，我们来介绍易能EN600

系列变频器在某大型设备厂数控机床上的应用。

设备介绍

数控机床主要由主机、数控装置、驱动装置组成。

主机

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。是用于

完成各种切削加工的机械部件。

数控装置

数控车床的核心，包括硬件(印刷电路板、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，插补运算以及实现冬种控制功能。

驱动装置

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。在数控装置的控制下，通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱

动，当儿个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线利空间曲线的加工。

系统配置

根据数控系统和机床设计的要求，现场采用了易能EN600-4T0075G/0I10P

矢量型变频器，应用于车床主轴驱动系统中，带动7.5kW普通三相异步电动机

进行主轴调速控制。机床的数控装置与变频器相互协助，通过设置合适的参数来

使主轴电机正常运行。

变频器接线示意图

变频器部分参数设置

功能码参数值内容

F01.151外部端子启动

F01.001模拟量All输入

F02.221有能耗制动

F01.1710加速时间1S

F01.1810减速时间1S

应用优势

有效降低成本及能耗

该车床主轴驱动系统采用EN600变频器后，简化了原有复杂的机械传动机

构，并使系统操作简单，维护方便，降低了设计和维护成本，同时又节能降耗。

精准控制，提高生产效率

EN600具备先进的控制算法，启动转矩可达180%,速度控制精度可达±0.1%

（额定同步转速），速度波动±0.1%（额定同步转速）。在为机床提供大力矩输出

的同时坏实现了宽范闱无级调速.既提高了机床的加T精度和牛产效率,又满足

了复杂、不规则形状零件的高深度和高强度削切要求。

保护全面，运行稳定可靠

EN600为机床提供强过载能力（150%额定电流1分钟）。且具备完善的过流、

过压、欠压等保护功能，使系统运行安全可靠，深得用户信赖。

宝米勒MC200G变频器在数控机床上的应用

数字控制机床，简称数控机床（NC,NumericalConirol）,是三十年来综

合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多顼技术为一体的机电一体

化产品，在现代机床生产中，一般采用多电机拖动，主轴和各进给系统分别由各

自的电机来拖动。由于机床加工范围较广，不同的工件，不同的工序，使用不同

的刀具，要求机床执行部件具有不同的运动速度，因此矶床的主运动应能进行调

速，主轴调速系同一般采用交流主轴系统，随着变频调速技术的发展，数控机床

的主轴的交流拖动，同样能够很好满足需要。

主驱动电机通过皮带传动带动主轴旋转，或通过皮带传动和主轴箱内的减速

齿轮（以获得更大的转矩）带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调

速，使得主轴箱的结构大为简化。

一、数控机床对应用技术的要求

1、电机要求

通常要求用变频电机，或者普通电机加风扇以满足电机在低频的散热要求、

并且要求电机调速范围广，

2、变频器的技术要求

I）要求低频力矩大

选用矢量变频器，低频时（l~10Hz）能出来150%额定转矩。

2）转矩动态响应速度快，稳速精度高

选用矢量变频器，能实现很好的动态响应效果，依据负载的变化，通过输出

转矩的变化很快做出响应，从而实现转轴速度的稳定。

3）减速停车速度快

通常数控机床的加减速时间都是比较短的，加速时间靠变频器的性能保证，

减速时间则依靠外加制动电阻或制动单元。

4）进行电机参数自学习

选用矢量变频器后，要达到很好的控制性能通常都需要对电机进行参数自学

习，其目的是获取正确的电机内部参数，以用于矢量控制计算。参数自学习所需

要的电机铭牌参数有：电机额定功率、电机额定频率、电机额定转速、电机额定

电压、出机额定电流。有的变频电机的铭牌上可能没标额定转速值，可以根据经

验值估计一下额定转速。在进行参数自学习时，务必要在空载（电机轴上不接负

载）的时候进行。只有在空载的时候才能保证自学习出来的电机参数的正确性。

假如现场条件没办法进行空载运行，可以考虑用变频器出厂的也机参数试运

行。

5）频率指令和运行指令

数控机床上使用的变频器其频率指令和运行指令都来源于CNC控制器，

般给定的的通道有两种，一种是模拟量给定，另一种是多段速给定，或者两者同

时给定，以多段速优先。模拟量给定以电压型模拟量为主，也有电流型的。变频

器对这两种类型的模拟量都可以采集。

3、抗干扰题目

宝米勒变频器在出厂的时候作了很好的抗干扰试龄,具有很强的抗干扰能

力，但变频器同时也是一个干扰源，在使用中很难避免不对其它设备进行干扰，

在数控机床上最轻易被干扰的设备是CNC控制器。一二CNC控制器受干扰后，

系统将不能正常工作。特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰，

干扰严重的会造成频率指令不稳定，变频器误动作等。解决此类题目的办法是在

变频器的输出线上加磁环以减少高频辐射。一•般进口的CNC的抗干扰能力较强。

卜面以名称MC200G系列高性能矢量变频器在沈阳某数控机床1的应用为

例，讲述数控机床的变频调速控制技术。

二、系统构成

变频器MC200G0055T4

制动电阻100Q/520W

5.5KW调速电机

CNC数控系统

三、变频器及数控系统的参数

主要的参数和性能指标：

5.5kW数控车床，电动机参数：

额定功率：5.5kW,额定频率：50Hz

额定电工：38OV,额定电流：UA

额定转速：l440r/min机械传动比：1：1.5

加工材料：45#钢

实际测试性能指标：（进刀性能及速度）

1、主轴转速：200r/min（变频器运行频率9〜10Hz）

2、主轴转速：450r/min（变频器运行频率22Hz左右）

变频器接线原理图

变频器

UPBGND

DV

制动电阴

频率

变频器参数设定：

F0-031端子控制

F0-041All频率给定

F0-10随机最大频率

F0-11随机上限频率

F0-141加速

F0-151减速

F4-0013外部故障

F4-049故障复位

F4-100.5S滤波时间

F5-012Y1输出频率达到

F5-0115故障输出

F0-020变频器运行中

电机参数设定：

F1-0350HZ电机额定频率

F1-041440KPM也机额定转速

F1-01380V电机额定电压

F1-0211.0A电机额定电流

F1-005.5KW也机额定功率

F1-O5机型确定电机定子电阻

F1-06机型确定电机转子电阻

F1-07机型确定电机定子。转子漏感

F1-08机型确定电机定子。转子互感

F1-09机型确定电机空载电流

四、现场图片

五、MC200G系列变频器的特点

MC200G系列高性能矢量变频器采用先进磁通控制技术，电机在低速时转矩

大，速度精度高，价格公道，功能齐全，具有瞬停电处理及速度跟踪再启动功能,

确保系统实现连续运行机制，以保证电机运转在最高效率状态，因此，采用

MC200G系列高性能矢量变频器代替主轴交流伺服系统，是机床行业最佳的选

择。

MC200G系列变频