摘要：數(shù)控槍鉆是一種高效、高精度、高專業(yè)化的深孔加工機床，廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車行業(yè)、模具行業(yè)、軍工行業(yè)、航空航天等行業(yè)零件的深孔加工。本文以某機床0EM配套商生產(chǎn)的數(shù)控槍鉆主軸電機采用英威騰Goodrive35變頻器控制為例，詳細(xì)講述數(shù)控槍鉆的工藝特性，以及Goodrive35變頻器應(yīng)用在數(shù)控槍鉆主軸電機上的優(yōu)越性。

　　關(guān)鍵詞：Goodrive35 數(shù)控槍鉆 變頻器 閉環(huán)矢量 深孔加工

　　1.數(shù)控槍鉆簡介及其工藝特性

　　數(shù)控槍鉆深孔加工示意圖

　　在機器零件加工中，一般深徑比L/D大于5時稱為深孔。深徑比約為40-50的深孔加工，是一種加工難度大、技術(shù)含量高、加工專業(yè)程度高的孔加工技術(shù)。傳統(tǒng)麻花鉆在深孔加工中，會出現(xiàn)排屑困難以及派生出來的鉆頭壽命短等不利因素。相比于傳統(tǒng)麻花鉆，數(shù)控槍鉆在深孔加工中具有如下優(yōu)點：

　?。?）排屑通暢。數(shù)控槍鉆在加工深孔時，具有一定壓力的切削液通過槍桿和刀頭，在孔內(nèi)能良好的分屑、卷屑和斷屑，并同時將切屑強制排出。

　?。?）冷卻和潤滑充分。在鉆屑過程中，具有一定壓力的切削液不僅能將高速時產(chǎn)生的熱量帶走，而且還有潤滑作用和防腐作用。

　　（3）良好的加工精度和表面粗糙度。

　　（4）加工效率高，勞動強度低。因數(shù)控槍鉆切削速度和進給量都比普通切削加工快，鐵屑由切削液強制排出，不存在加工中倒屑現(xiàn)象，所以加工效率高。而數(shù)控槍鉆屬于半自動機床，大大降低了工人的勞動強度。

　　2.現(xiàn)場工況

　　2.1電機參數(shù)

電機類型	三相異步電機	額定功率	3.7KW	額定轉(zhuǎn)速	1500r/min
額定電壓	380V	額定電流	9.5A	額定頻率	50HZ
控制方式	端子控制	頻率給定方式	模擬量給定(0-10V)	控制模式	閉環(huán)矢量控制模式

　　2.2實景圖片

　　數(shù)控槍鉆機床 

應(yīng)用在主軸電機上的變頻器

　　3.數(shù)控槍鉆主軸電機對變頻器的需求

　　數(shù)控槍鉆主軸電機要求采用變頻器來實現(xiàn)無級調(diào)速。數(shù)控槍鉆主軸電機需要變頻器在低頻時啟動力矩大，快速起停。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)要快，穩(wěn)速精度要高，抗干擾能力強。高速時電機噪音小，電機無異常抖動。主軸電機最大轉(zhuǎn)速要求為6300r/min，最大輸出頻率為210HZ。速度脈沖編碼器安裝在主軸電機上,槍鉆主軸和主軸電機通過同步皮帶連接,輸入輸出帶輪直徑比值為1.5:1，亦即主軸電機最大速度為6300r/min,槍鉆主軸最大速度為4200r/min。

　　4.Goodrive35應(yīng)用在數(shù)控槍鉆上的優(yōu)勢

　　（1）采用高性能閉環(huán)矢量控制模式，使Goodrive35變頻器具有優(yōu)異的控制性能，無論在加減速時間、力矩、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)速度、運行電流、電機噪音、穩(wěn)速精度等方面均有出色表現(xiàn)。

　?。?）過載能力強，優(yōu)異的電流限幅特性，適用于重載應(yīng)用場合，可有效減少變頻器過載、過流保護誤動作，最大限度保障生產(chǎn)連續(xù)性。

　?。?）環(huán)境適應(yīng)能力強，結(jié)構(gòu)上采用獨立風(fēng)道設(shè)計，可應(yīng)用于多油污、高粉塵和高濕熱等惡劣環(huán)境，能有效降低變頻器故障率，延長使用壽命。

　　（4）標(biāo)配C3濾波器，有效濾除電網(wǎng)對變頻器的干擾，同時抑制變頻器整流開關(guān)元器件產(chǎn)生的高次諧波對控制回路弱電信號的干擾，保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。

　　5.調(diào)試過程及參數(shù)設(shè)置

　　5.1現(xiàn)場接線示意圖

　　CNC數(shù)控系統(tǒng)與Goodrive35接線示意

　　5.2調(diào)試步驟

　?。?）編碼器參數(shù)及方向設(shè)定

　　CNC數(shù)控系統(tǒng)、變頻器和速度脈沖編碼器之間的連線接好后，然后測試編碼器。設(shè)置編碼器線數(shù)P20.01，設(shè)置P00.00=2，P00.10=20Hz，運行電機，此時電機旋轉(zhuǎn)為20Hz，觀察P18.00的測速值應(yīng)接近20Hz，如果測速值為負(fù)，則表明編碼器方向反向了，設(shè)置P20.02=1即可，如果測速值偏差較大，則表明P20.01設(shè)置錯誤。觀察P18.02 Z脈沖計數(shù)值是否波動，如果波動，表明編碼器有干擾或者P20.01設(shè)置錯誤，檢查接線及屏蔽線是否良好接地。

　　（2）電機參數(shù)自學(xué)習(xí)

　　記錄電機銘牌參數(shù)，然后設(shè)置參數(shù)P02.00~P02.05。設(shè)置P00.00=1，開環(huán)矢量運行模式，并設(shè)置參數(shù)P00.15=1（旋轉(zhuǎn)參數(shù)自學(xué)習(xí)），同時給運行命令，電機會先靜止然后再旋轉(zhuǎn)到2/3的額定轉(zhuǎn)速，自學(xué)習(xí)完成后，自動停機，鍵盤顯示-END-，并且將學(xué)習(xí)得到的參數(shù)保存在P2組電機參數(shù)P02.06~P02.10中。

　　注：進行上述動態(tài)自學(xué)習(xí)時需要把電機軸與機械負(fù)載脫開，而進行靜態(tài)自學(xué)習(xí)則不需要脫開機械負(fù)載。

　?。?）試運行電機

　　設(shè)置P00.00=3，閉環(huán)矢量控制模式，同時設(shè)置運行指令通道及頻率給定源。調(diào)整加減速時間及P3組速度環(huán)及電流環(huán)PI參數(shù)，使之在整個范圍內(nèi)運行平穩(wěn)。

　　（4）端子功能設(shè)定

　　參考說明書P5,P6組輸入輸出端子功能進行端子功能的設(shè)定。注：Goodrive35說明文檔由Goodrive300產(chǎn)品說明書和Goodrive35附加說明書共同組成。

　　5.3典型參數(shù)設(shè)置　

功能碼	名稱	設(shè)置值	備注
P0.00	速度控制模式	3	調(diào)試時先設(shè)置2（V/F控制），確認(rèn)編碼器無誤后再設(shè)置為3，詳見下面的調(diào)試步驟
P00.01	運行指令通道	1	端子運行
P00.03	最大輸出頻率	210HZ	1、210Hz對應(yīng)6300rpm（4極電機）
			2、模擬量設(shè)定頻率時，10V對應(yīng)最大輸出頻率，可根據(jù)需要調(diào)整該最大頻率值
P00.04	運行頻率上限	210HZ
P00.06	A頻率指令選擇	1	模擬量AI1設(shè)定
P00.11	加速時間1	3S
P00.12	減速時間1	3S
P03.03	速度環(huán)比例增益2	15	速度環(huán)和電流環(huán)比例增益，可采用出廠值，如果電機有震動，可適當(dāng)降低增益
P03.09	電流環(huán)比例增益	800
P03.22	弱磁系數(shù)	0.6	弱磁控制參數(shù)，一般不需要調(diào)整
P03.26	弱磁比例增益	800
P05.01	S1端子功能	1	正轉(zhuǎn)運行
P06.04	繼電器RO2輸出選擇	5	變頻器故障
P06.15	AO2輸出選擇	9	輸出轉(zhuǎn)矩
P08.37	能耗制動使能	1
P20.01	編碼器脈沖數(shù)	1024	按照編碼器實際的線數(shù)來設(shè)定
P20.02	編碼器方向	0或1	可根據(jù)P18.00測速值的正負(fù)來確定編碼器方向
P18.00	編碼器實測頻率		1、該參數(shù)是只讀參數(shù)，不可更改
			2、編碼器測速值，與實際轉(zhuǎn)速的大小及正負(fù)方向應(yīng)一致，否則編碼器方向反或者編碼器脈沖數(shù)設(shè)置錯誤
P18.02	編碼器Z脈沖計數(shù)值		1、該參數(shù)是只讀參數(shù)，不可更改
			2、Z脈沖計數(shù)值應(yīng)保持不變，否則說明有干擾或者編碼器線數(shù)設(shè)置錯誤

　　6.客戶評價

　　試機過程中，跟某品牌伺服驅(qū)動器進行比較：在數(shù)控槍鉆進行深孔加工時，主軸轉(zhuǎn)速一般要求在2100r/min至2500r/min之間，實際測試效果是Goodrive35變頻器在電機噪音及振動方面的性能均要優(yōu)于某品牌伺服驅(qū)動器。Goodrive35變頻器在數(shù)控槍鉆主軸電機上的應(yīng)用，完全可以滿足客戶要求，獲得客戶高度肯定。