[发明专利]一种机床主轴用变频器控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床主轴用变频器控制方法及装置，属于机械工程领域。

背景技术

随着电子技术的发展，交流电机调速用的变频器性能也日新月异，其调速范围宽、精度高、响应快，并且应用范围日益宽广，并且也越来越专用化，在通用变频器的基础上发展出许多专用机型，如风机空调专用型、注塑机专用型、电梯专用型等。这些专用变频器均针对各自应用领域的特点做出了特殊设计。

机床主轴作为加工机床的核心部件，其运转密切关系着产品质量、生产效率，甚至生产安全。机床主轴是机床上主要的运动部件，同时也是机床振动的主要激振源。一方面，在加工过程往往需要特定的切削速度来保证工艺完成，但是如果该速度刚好落在机床共振频率附近，并由此引发机床振动，则加工无法进行或者导致产品报废。另一方面，机床主轴箱内部的振动也不可忽略，机床的主轴箱虽然经过精心设计，但是变速齿轮在一定速度下运行时相互间撞击并产生耦合振动也是很常见的现象，严重影响生产安全。以上问题反应出机床主轴的一个特点：机床主轴在一定速度运转时，可能会带来机床共振或者主轴箱内耦合振动。这一特点严重限制了机床的加工能力，影响生产。现有变频器，在控制系统指定其输出频率和输出电压后都能很好保持系统指定值。正是现有变频器的这一特点使得其在控制机床主轴电机转动时会产生问题，正如前所述，稳定且一定值得转速会带来意想不到的主轴振动问题。

发明内容

本发明针对上述机床主轴振动问题，提供一种操作方便、调制效果好，能够满足机床主轴抑制振动要求的机床主轴用变频器控制方法及装置。

一种机床主轴用变频器控制装置，包括变频器控制电路、逆变器、频率信号调制器、速度信号等效器、速度信号补偿器，其中变频器控制电路的输出连于频率信号调制器的输入，该频率信号调制器的输出既连于与电机相连的逆变器又连于速度信号等效器的输入，该速度信号等效器的输出连于与电机相连的速度信号补偿器的输入，该速度信号补偿器的输出连于变频器的控制电路；其特征在于还包括调制规则设定器，该调制规则设定器分别连于上述频率信号调制器和上述速度信号等效器。

所述的机床主轴用变频器控制方法，其特征在于：利用调制规则设定器设定的调制规则分别输送到频率信号调制器和速度信号等效器；由频率信号调制器对变频器控制电路输出的频率控制信号按照调制规则进行调制，被调制的频率控制信号一方面输出至逆变器，控制逆变器的输出，使逆变器的输出频率随着频率控制信号的变化而变化，从而完成主轴电机转速的调制，实现避开机床共振频率和主轴箱齿轮耦合振动；另一方面，被调制的频率控制信号输出至速度信号等效器，由速度信号等效器根据频率信号的变化值，以电机极数和电机转速差系数为参数，计算频率信号变化所产生的电机主轴转速变化值并输出至速度信号补偿器，由速度信号补偿器利用该主轴电机转速变化值对电机转速信号进行反向补偿，并输出没有经过调制的转速信号至变频器控制电路；所述调制规则为偏置规则或正弦规则或偏置的正弦规则，其中：

D)所说的偏置规则为将频率信号按照指定比例提高或降低；

E)所说的正弦规则为将频率信号按照正弦变化的比例进行调整，该正弦变化幅值和频率可以指定；

F)所说的偏置的正弦规则为偏置规则和正弦规则的总和，即将频率信号按照偏置规则调制后再进行正弦规则调制。

另外，上述一种机床主轴用变频器控制装置中，所述的调制规则设定器内部包括寄存器写电路和与上位机的通信电路，偏置比例和正弦幅值比例以及电机极数和转速差系数可以由上位机通过调制规则设定器设定。

另外，上述一种机床主轴用变频器控制装置中，所述的频率信号调制器和速度信号等效器内部的调制模块可以为：

A偏置模块，其特征在于将频率信号按照指定比例提高或降低；

B正弦模块，其特征在于将频率信号按照指定幅值和频率的正弦变化进行调

整。

另外，上述频率信号调制器和速度信号等效器内部的调制模块的工作状态可以是偏置模块单独工作或者正弦模块单独工作，也可以是偏置模块和正弦模块同时工作。

本发明具有如下效果：1、由于对变频器的输出频率进行了调制，使得机床转速在一定范围内浮动，可以避免机床主轴引发的机床共振；2、由于对变频器的输出频率进行了调制，机床主轴箱内齿轮转速在一定范围内浮动，使得齿轮的啮合随之不断变化，避免了产生耦合振动的产生；3、本发明方法和装置具有速度信号补偿，对原有控制电路没有影响，且电路简单，成本低。

附图说明

图1是本发明的一种机床主轴用变频器控制装置的示意图。