基于西门子840D的高速电主轴星角转换控制

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1、第30卷第6期2013年12月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．30No．6Dec．2013文章编号：2095—1248(2013)06—0058—04基于西门子840D的高速电主轴星角转换控制宋铁，徐兆成，化春雷(沈阳机床(集团)有限责任公司设计研究院，沈阳110142)摘要：对异步电动机星角转换降压起动的工作原理进行分析，归纳了影响异步电动机起动转矩的因素。针对高速电主轴在加工中心等高档数控机床上使用时的控制要求提供了解决方案，并在西门子840D数控系统上通过PLC编程实现了高速电主轴

2、的星角转换控制。实验证明，本方案可以满足电主轴在低速运行时输出高转矩的控制要求且电主轴运行稳定。关键词：西门子840D；星角转换；电主轴；起动转矩中图分类号：TP23文献标志码：Adol：10．3969／j．issn．2095—1248．2013．06．013StardeltachangeovercontrollingofthehighspeeddigitalspindlebasedonSINUMERIK840DSONGTie，XUZhao·cheng，HUAChun—lei(DesignandResearchInstitute，ShenyangMach

3、ineTool(Group)Ltd．Co．，Shenyang110142)Abstract：TheprincipleofY—deltachangeoverstartingmethodsforreducingvoltageisanalyzed，andthefactorsaffectingthestartingtorqueoftheasynchronousmotoraregeneralized．Asolutionisproposedforthecontrollingrequirementsofrunningahighspeeddigitalspindleon

4、machiningcenters．TheY．deltachangeovercontrollingonthehighspeeddigitalspindlesisrealizedbyPLCprogrammingonSiemens840D．Theexperimentresultsshowthattheprojectcanmeetthecontrollingrequirementsandgetstablespin．dieoperation．Keywords：SINUMERIK840D；stardeltachangeover；digitalspindle；star

5、tingtorque高速卧式加工中心HMC50h是用于加工生产汽车发动机缸体缸盖等高精设备的数控机床。为满足加工工艺需要，高速卧式加工中心的主轴部件采用电主轴。电主轴是高速数控机床的核心部件，尤其是在高速加工中心、多面体加工、多轴联动等诸多先进机床设备中，高速电主轴的优异特点是其它类型主轴单元不能替代的。由于高速电主轴普遍功率较大，通常起动电流会很大，过大的起动电流对电网和电动机本身都有影响。首先若电网的容量不够大，则电动机的起动电流可能使电网电压显著下降，影响接在同一电网上的其他电动机和电气设备的正常工作；同时，过大的起动电流，将使电动机和线路上的电能

6、损耗增加，特别是在频繁起动、起动较慢或起动过程较长的情况下，电能损耗更大，发热严重，使高速电主轴的使用寿命降低’1J。另外，在卧式加工中心进行铣削工件表面等工步时，考虑到加工成本等因素，要求高速电主轴能够在低转速运行的情况下输出较大的转矩以保证其加工工艺。1控制方案分析采用星一三角转换方式控制角接运转的异步电动机是一种比较普遍的方法，也是较理想的一种降压起动方法。这种起动方法在电动机起动时将定子绕组接成星形，每相绕组所承受的电压是收稿日期：2013一09一15作者简介：宋铁(1981一)，男，辽宁沈阳人，一r程师，主要研究方向：数控机床电气设计，E—ma

7、il：tie—song@smtcl．com。第6期宋铁，等：基于西门子840D的高速电主轴星角转换控制59线电压的l／怕，电流是直接起动的1／3【2o；转速上升到一定程度时，将定子绕组的接线改成三角形，让电动机在全压下运行。但是传统的继电器控制容易出现时间继电器或交流接触器断线、机械传动部件卡住(星型起动力矩小)等故障”j。起动转矩的大小主要与以下因素有关：1)当电源频率和电机参数(包括定、转子绕组电阻及漏电抗，励磁电阻及励磁电抗等)不变时，起动转矩与电源电压的平方成正比。2)当电源的频率和电压一定时，漏电抗越大，则起动转矩越小H。。3)起动转矩随电源频

8、率的提高而减小。4)起动转矩随转子电阻的增大而增大。所以，绕线转子异步电动机起动