數(shù)字控制機床，簡稱數(shù)控機床（NC ， Numerical Control）,是三十年來綜合應(yīng)用集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品，在現(xiàn)代機床生產(chǎn)中，一般采用多電機拖動，主軸和各進給系統(tǒng)分別由各自的電機來拖動。由于機床加工范圍較廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機床執(zhí)行部件具有不同的運動速度，因此機床的主運動應(yīng)能進行調(diào)速，主軸調(diào)速系統(tǒng)一般采用交流主軸系統(tǒng)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的主軸的交流拖動，同樣能夠很好滿足需要。主驅(qū)動電機通過皮帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，或通過皮帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪（以獲得更大的轉(zhuǎn)矩）帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化。

數(shù)控機床對應(yīng)用技術(shù)的要求

    1、電機要求

通常要求用變頻電機，或者普通電機加風(fēng)扇以滿足電機在低頻的散熱要求、并且要求電機調(diào)速范圍廣。

    2、變頻器的技術(shù)要求

    1）要求低頻力矩大

    選用矢量變頻器，低頻時（1～10Hz）能出來150%額定轉(zhuǎn)矩。

    2）轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)速精度高

    選用矢量變頻器，能實現(xiàn)很好的動態(tài)響應(yīng)效果，依據(jù)負(fù)載的變化，通過輸出轉(zhuǎn)矩的變化很快做出響應(yīng)，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度的穩(wěn)定。

    3）減速停車速度快

    通常數(shù)控機床的加減速時間都是比較短的，加速時間靠變頻器的性能保證，減速時間則依靠外加制動電阻或制動單元。

    4）進行電機參數(shù)自學(xué)習(xí)

選用矢量變頻器后，要達到很好的控制性能通常都需要對電機進行參數(shù)自學(xué)習(xí)，其目的是獲取準(zhǔn)確的電機內(nèi)部參數(shù)，以用于矢量控制計算。參數(shù)自學(xué)習(xí)所需要的電機銘牌參數(shù)有：電機額定功率、電機額定頻率、電機額定轉(zhuǎn)速、電機額定電壓、電機額定電流。有的變頻電機的銘牌上可能沒標(biāo)額定轉(zhuǎn)速值，可以根據(jù)經(jīng)驗值估計一下額定轉(zhuǎn)速。在進行參數(shù)自學(xué)習(xí)時，務(wù)必要在空載（電機軸上不接負(fù)載）的時候進行。只有在空載的時候才能保證自學(xué)習(xí)出來的電機參數(shù)的準(zhǔn)確性。 如果現(xiàn)場條件沒辦法進行空載運行，可以考慮用變頻器出廠的電機參數(shù)試運行。

    5）頻率指令和運行指令

數(shù)控機床上使用的變頻器其頻率指令和運行指令都來源于CNC控制器，一般給定的的通道有兩種，一種是模擬量給定，另一種是多段速給定，或者兩者同時給定，以多段速優(yōu)先。模擬量給定以電壓型模擬量為主，也有電流型的。變頻器對這兩種類型的模擬量都可以采集。

    3、抗干擾問題

變頻器在出廠的時候作了很好的抗干擾試驗，具有很強的抗干擾能力，但變頻器同時也是一個干擾源，在使用中很難避免不對其它設(shè)備進行干擾，在數(shù)控機床上最容易被干擾的設(shè)備是CNC控制器。一旦CNC控制器受干擾后，系統(tǒng)將不能正常工作。特別是變頻器的頻率指令和運行指令也可能會受到干擾，干擾嚴(yán)重的會造成頻率指令不穩(wěn)定，變頻器誤動作等。解決此類問題的辦法是在變頻器的輸出線上加磁環(huán)以減少高頻輻射。一般進口的CNC的抗干擾能力較強。

下面以DNV310系列高性能矢量變頻器2012年在某河南新鄉(xiāng)數(shù)控機床廠的應(yīng)用為例，講述數(shù)控機床的變頻調(diào)速控制技術(shù)。

系統(tǒng)構(gòu)成

    DNV310變頻器 制動電阻75Ω/780W    7.5KW調(diào)速電機   CNC數(shù)控系統(tǒng)和性能指標(biāo)：

    7.5kW數(shù)控車床，電動機參數(shù)：

    額定功率：7.5kW，     額定頻率：50Hz,

    額定電壓：380V，      額定電流：15A，

    額定轉(zhuǎn)速：1450r/min   機械傳動比：1：1.5

    加工材料：45#鋼

    實際測試性能指標(biāo)：（進刀性能及速度）

    1、主軸轉(zhuǎn)速：200r/min（變頻器運行頻率9～10Hz）

    2、主軸轉(zhuǎn)速：450r/min（變頻器運行頻率20Hz左右）

DNV310系列變頻器的特點

   DNV310系列高性能矢量變頻器是高品質(zhì)、多功能的矢量控制變頻器，通過對電機磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，可以高精度的進行寬范圍的調(diào)速運行和轉(zhuǎn)矩控制。因此，采用DNV310系列高性能矢量變頻器代替主軸交流伺服系統(tǒng)，是機床行業(yè)最佳的選擇。

DNV310系列變頻器具有以下特點
    （1）采用先進的磁通控制算法，實現(xiàn)了真正的無速度傳感器矢量控制，在控制性能上比傳統(tǒng)的V/F控制方式有很大的改善。

    （2）起動轉(zhuǎn)矩大，低頻180%大轉(zhuǎn)矩，3路霍爾硬件保護、逐波電流限幅、過載過轉(zhuǎn)矩保護

    （3）載波頻率范圍0～15KHz；可根據(jù)溫度和負(fù)載的特性自適應(yīng)調(diào)整

    （4）提供標(biāo)準(zhǔn)的0～10V模擬量接口，能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容，通用性強

    （5）過負(fù)載能力強，150%額定輸出電流一分鐘；

（6）提供多功能的輸出端子信號，例如故障輸出信號，運行中信號，速度到達等輸出信號，能夠很好的滿足系統(tǒng)對于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控；

（7）提速快，在0.1s的時間內(nèi)可以迅速提升到50HZ，變頻也沒有報警輸出。

調(diào)試結(jié)果

    事實證明采用DNV310系列高性能矢量變頻器完全能夠滿足機床主軸控制的要求。DNV310采用的領(lǐng)先的磁通算法，即使在低轉(zhuǎn)速（低頻）運行下也能平穩(wěn)輸出150%的轉(zhuǎn)矩，以滿足不同零件的加工需要，完全可以取代傳統(tǒng)的滾動軸承主軸結(jié)構(gòu)，并且此主軸結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可以實現(xiàn)真正的無級調(diào)速。此主軸的轉(zhuǎn)速由外部模擬量信號來控制輸出頻率，在不同的加工工藝（如；粗加工、精加工等）需要不同的轉(zhuǎn)速，此時可由數(shù)控系統(tǒng)輸出不同的模擬量電壓信號給變頻器，實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，同時啟停信號也由數(shù)控系統(tǒng)控制，提高了自動化程度、延長了刀具的使用壽命。