隨著科學技術的發展及制造技術的進步，社會對產品多樣化的需求越來越強烈，產品的更新換代周期也越來越短，中小批量生產的比重明顯增加，從而對制造設備提出了更高的要求。為滿足市場的需要，要求制造設備具有高效率、高質量及低成本的性能，數控機床作為一種自動化的加工設備而被廣泛采用。隨著汽車行業的迅猛發展，針對汽車由軸、凸輪軸的加工機床也是多種多樣。本文介紹了安川變頻器在連桿鉆鉸螺紋孔數控機床上的應用。

1 連桿鉆鉸螺紋孔數控機床簡介

連桿鉆鉸螺紋孔機床（以下簡稱機床）是采用德國西門子SINUMERIK 802Dsl控制機及伺服驅動系統，是天津夏利生產線上的一臺加工曲軸連桿的數控機床。根據此控制系統特點，最多可以對6根軸進行數字化控制。這6根軸可以最多配置為5個NC軸和1個PLC軸。5個NC軸中最多可配置2個軸為主軸。根據該機床的加工和節拍要求，需要1個卡具伺服軸和4個伺服進給軸，再加上4根主軸。明顯的，NC配置4個主軸是不可能的，而且主軸都是要求在高速旋轉下運行，于是將4根主軸均設計成變頻主軸，只要求單方向旋轉（正轉）。床身上的坐標單元可實現X、Z1、Z2、Z3、Z4軸5個方向的運動，其中x軸為卡具軸，Z1軸帶主軸SP1，Z2軸帶主軸SP2，Z3軸帶主軸SP3，Z4軸帶主軸SP4。SPl、SP2分別由1臺變頻器帶1臺變頻電動機控制，SP3、SP4分別由1臺變頻器帶兩臺變頻電動機控制。

2 主軸變頻控制的基本原理

由異步電動機理論可知，主軸電動機的轉速公式。

其中：p為電動機的極對數，s為轉差率，f為供電電源的頻率；n為電動機的轉速。從上式可看出，電動機轉速與頻率成正比，改變頻率即可以平滑地調節電動機轉速。而對于變頻器而言，其頻率的調節范圍是很寬的，可在0~400 Hz甚至更高頻率之間任意調節。

锪孔主軸電動機型號為YVPl32S1-50-A，功率為5.5 kW，其對應的變頻器型號為CIMR—G7A451B，功率為5.5 kW。鉆孔主軸電動機型號為YVPl 12M一50-A，功率為4 kW，臺份為2臺，用一臺變頻器來控制，因此變頻器的頻率應大于兩臺變頻電動機的頻率之和，即對應的變頻器型號為CIMR—G7A4011，功率為11kW。同理，鉸孔主軸電動機型號為YVPll2M一50-A，功率為4 kW，臺份為2臺，對應的變頻器型號為CIMR—G7A401l，功率為11 kW。各主軸要求轉速有所不同，因此可以通過輸入變頻器的頻率來控制主軸的轉速。

3 模擬主軸的控制

對于SINUMERIK 802Dsl可以利用MCPA模塊產生模擬給定信號直接連接模擬主軸。首先，MCPA提供的模擬電壓是直接供給變頻器的，而轉速指令則分別由繼電器KA20、KA21、KA22、KA23的通斷來控制，即KA20閉合，模擬電壓一給，則SPl軸以正轉旋轉，依此類推，具體見圖2的PLC程序。此程序只給出SPI軸，其他主軸同理。

變頻器與數控裝置的聯系通常包括：（1）數控裝置到變頻器的正反轉信號；（2）數控裝置到變頻器的速度或頻率信號；（3）變頻器到數控裝置的故障等狀態信號。因此所有關于對變頻器的操作和反饋均可在數控面板上進行編程和顯示。當選定了哪根主軸旋轉，只要按下操作面板上的主軸正轉按鈕，即模擬電壓給定了，該主軸就按照點動轉速開始正轉。

4 安川變頻器參數的設置

4.1 自學習參數

T1-01=0→ 旋轉型自學習；T1—02→ 電動機額定輸出功率；T1-03→電動機額定電壓；T1-04→ 電動機額定電流；T1-05→50電動機基頻；T1-06→ 電動機極數；T1-07→ 電動機額定轉速。

4.2 基本參數

A1-01=2參數存取級別；A1-02=2開環控制模式；b1-01=頻率指令；b1-02=1運行指令；b1-03=0停止方法；C1-01=10加速時間；C1-02=10減速時間；E1-01=380輸入電壓；E1-04=173最高頻率；E1-05=380最大電壓；E1-06=33基頻；E1-13=380基電壓；E2-01=22．6電動機額定電流；E2-11=ll電動機額定功率；L1-01=1電動機保護功能選擇；L3-04=0減速中防止失速。

4.3 特殊功能參數

L6-01=1；L6-02=100％過力矩；L6-03=0.1；L6-04=1。

參數設定的情況下，主軸力矩達到極限值時，變頻器主軸過力矩的輸出信號會送給系統，此時，在PLC中將此信號給置位輸出，再由此輸出給對應的伺服軸進給保持，可復位消除，然后調整。H1—01→端子S3功能（外部故障）；H1—02→端子S4功能（故障復位）。

變頻器中的一些特殊參數和輸出端子，能很好地保護機床，使得機床的安全性能有較大的提高，因此這些參數的設定、端子的連接以及它們在PLC中的編制是非常必要的。

5 結語

該機床使用變頻主軸后，大大降低了產品成本，并且提高了機床加工的安全性能，在保證工件良好加工精度的同時，也提高了生產效率。
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