摘 要：数控车床又称为CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。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。本文以某公司数控车床主轴电机采用内蒙古艾克斯机电设备有限责任公司代理的英威腾Goodrive35变频器控制为例，详细讲述数控车床的结构、工艺特性，以及Goodrive35变频器应用在数控车床上的优越性。

　　关键词：Goodrive35 数控车床 变频器 闭环矢量 主轴定位

　　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

　　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)控制模式闭环矢量控制模式

　　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同步皮带连接，且皮带输入输出带轮直径比值为1：1。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-A1。

　　四、调试过程及实际效果

　　1、现场接线示意图

　　图(3)CNC数控系统与Goodrive35接线示意图

　　2、调试过程及使用效果

　　(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。

　　注：进行上述动态自学习时需要把电机轴与机械负载脱开，而进行静态自学习则不需要脱开机械负载。

　　(3)试运行电机

　　设置P00.00=3，闭环矢量控制模式，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。注：Goodrive35说明文档由Goodrive300产品说明书和Goodrive35附加说明书共同组成。

　　车床主轴加工工件时，转速要求设定为850r/min，采用闭环矢量控制模式，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

　　　　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。采用英威腾主轴定位专用变频器Goodrive35替代伺服驱动器后，性能优良，具有伺服驱动器主轴定位控制的同样效果，并能大大降低数控车床的成本。