數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作數(shù)控折彎?rùn)C(jī)并加工零件。在數(shù)控加工中，數(shù)控銑削加工為復(fù)雜，需解決的問(wèn)題也多。除數(shù)控銑削加工之外的數(shù)控線切割、數(shù)控電火花成型、數(shù)控車削、數(shù)控磨削等的數(shù)控編程各有其特點(diǎn)，伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。

　　主軸指從發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)接受動(dòng)力并將它傳給其它機(jī)件的軸。 主軸亦稱“光軸”，是“主光軸”的簡(jiǎn)稱：在光具組中具有對(duì)稱性的直徑。如球鏡的主軸是通過(guò)鏡面中心與鏡面垂直的直線。透鏡或光軸光具組的主軸是各透鏡面中心的連線。對(duì)于提高加工效率，擴(kuò)大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量有著重要的作用。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動(dòng)變速的，需要變速時(shí)，只能把機(jī)床停止，然后手動(dòng)變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無(wú)級(jí)變速。目前，無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)。通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過(guò)帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪（以獲得更大的轉(zhuǎn)矩）帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無(wú)級(jí)調(diào)速，使主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。由于變頻器的高性價(jià)比，所以變頻器在車床上使用非常普遍。酷馬Q9000系列變頻器以其獨(dú)特的性能和優(yōu)越的性價(jià)比，在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用方面迅速崛起，已經(jīng)成為目前市場(chǎng)上一支強(qiáng)大的生力軍。

　　一、酷馬Q9000系列變頻器性能簡(jiǎn)介：

　　變頻器的英文譯名是VFD（Variable-frequency Drive），這可能是現(xiàn)代科技由中文反向譯為英文的為數(shù)不多實(shí)例之一。（但VFD也可解釋為Vacuum fluorescent display，真空熒光管，故這種譯法并不常用）。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)元件。利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

　　Q9000系列變頻器能滿足數(shù)控機(jī)床對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)級(jí)變速的需求，控制方式為電流矢量控制，特別是在低速轉(zhuǎn)矩上滿足機(jī)床主軸的需求，0HZ時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到150%以上；載波頻率范圍0-15kHz，噪音小；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(qiáng)；過(guò)負(fù)載能力強(qiáng)，200%以上額定輸出電流超過(guò)一分鐘；提供多功能的輸出端子信號(hào)，例如零速信號(hào)，運(yùn)轉(zhuǎn)中信號(hào)，計(jì)時(shí)功能，過(guò)力拒撿出，故障指示，滿足系統(tǒng)對(duì)于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控；自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，滿足機(jī)床主軸在低速情況下的加工需求；時(shí)時(shí)了解機(jī)床主軸實(shí)際的運(yùn)行狀況。

　　二、車床主軸控制系統(tǒng)

　　車床主軸控制系統(tǒng)原理：

　　選配電機(jī)為3.7KW/50Hz/380V，選用變頻器型號(hào)為Q9000-C-0344，制動(dòng)電阻300W/120ohm。

　　變頻器FIV/0V端子給數(shù)控系統(tǒng)提供速度模擬量，F(xiàn)IV接數(shù)控系統(tǒng)模擬量接口正信號(hào)，0V接負(fù)信號(hào)，信號(hào)為0-10V模擬電壓信號(hào)，控制主軸轉(zhuǎn)速。FWD/REV/CM為變頻器的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)信號(hào)端子，通常由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號(hào)FWD或者反轉(zhuǎn)REV來(lái)驅(qū)動(dòng)中間繼電器，中間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)接入變頻器FWD/GND或者REV/GND，從而控制車床主軸的正反轉(zhuǎn)。

　　控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)試：

　　在參數(shù)調(diào)整過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意：21-01參數(shù)，選擇主頻率指令，設(shè)置為模擬信號(hào)0-10V輸入（1）；21-02參數(shù)，運(yùn)行指令選擇，設(shè)置為控制回路端子（1）；51-04，輸出頻率選擇，對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)10V輸入時(shí)變頻器的輸出頻率，由于在0-3000rpm范圍內(nèi)調(diào)速，考慮機(jī)械減速比，該此參數(shù)可設(shè)置為107HZ；36-01按照電機(jī)銘牌設(shè)置載波頻率；31-01和31-02為加速時(shí)間1和減速時(shí)間1，根據(jù)客戶的要求，31-01=5S，31-02=5S；11-02為控制方式的選擇，選擇矢量控制，11-02=2。

　　特別需要注意的是，由于矢量控制需要提供電機(jī)參數(shù)（阻抗），所以根據(jù)電機(jī)的銘牌給變頻器提供電機(jī)的詳細(xì)參數(shù)（額定電壓/額定電流/額定頻率/額定轉(zhuǎn)速/電機(jī)極數(shù)等），通過(guò)操作器上的運(yùn)行鍵，變頻器會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，除了計(jì)算出電機(jī)參數(shù)以外，還能夠檢測(cè)出空載電流，這幾個(gè)參數(shù)可使矢量控制表現(xiàn)出較高的性能，讓電機(jī)發(fā)揮出的潛力， 在進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)時(shí)，務(wù)必要在空載（電機(jī)軸上不接負(fù)載）的時(shí)候進(jìn)行。

　　測(cè)試與運(yùn)行：

　　在恒轉(zhuǎn)矩輸出的頻率段（0-50Hz），矢量控制的空載電流幾乎只有VF控制的一半，負(fù)載時(shí)電流也比VF小一些；而且負(fù)載切削時(shí)，VF控制在初期有很明顯的速度下降，而且空載速度和負(fù)載速度有比較大的差值。而相對(duì)于矢量控制，主軸轉(zhuǎn)速初期雖然也會(huì)有下降，但是下降值較小，并且速度會(huì)很快回升，終空載速度和負(fù)載速度相差不是很明顯。經(jīng)過(guò)上面的調(diào)試，與VF控制比較，性能有了很大的改善，無(wú)論從空載電流，低速力矩，還是速度的變化，效果都是非常明顯的，完夠滿足數(shù)控機(jī)床的需求。投入運(yùn)行后，使用效果令人滿意，說(shuō)明酷馬Q9000系列變頻器在車床主軸控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是成功的。