摘 要：本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。并通过使用3G3RX无速度传感器的变频器后，得出以下显著优点：大幅度降低维护费用，甚至是免维护的;可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。
关键词：矢量控制 变频器 数控车床
1 前言
数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。数控机床的技术水平依赖于进给和主轴传动系统的性能，对于主轴传动来说，主要有下述要求：
（1）调速范围要宽
调速范围r是主轴电动机的最高转速与最低转速之比，即r=nmax/nmin。为适应不同零件及不同加工工艺方法对主轴参数的要求，数控机床的主轴传动系统应能在很宽的范围内实现调速。
（2）低速时大转矩输出
数控机床切削加工，一般低速时为大切削量（切削深度和宽度），要求主轴传动系统在低速运行时，要有大的输出转矩。
（3）速度和功率不断提高
随着生产力的不断提高，机床结构的改进，加工范围的扩大，要求机床主轴的速度和功率也不断提高，主轴的转速范围也不断的扩大，主轴的恒功率调速范围更大，并有自动换刀的主轴准停功能等。
本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了欧姆龙3G3RX变频器的基本应用。
2 数控车床主轴变频的系统结构与运行模式
（1）主轴变频器的控制原理
图1 交流变频主轴驱动原理框图
数控车床主轴的基本控制是主轴的正、反转和停止，同时自动换档和无级调速。在目前数控车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。其工作原理如下：
由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为：
n=60f/p×（1-s） ｛其中 P—电动机的极对数，s—转差率，f-供电电源的频率，n-电动机的转速｝
从上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz（甚至更高频率）之间任意调节，因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。
当然，转速提高后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，一般可以通过设定最高频率来进行限定。
（2）数控车床主轴变频控制的方式
图2所示为变频器在数控车床的应用，其中变频器与数控装置的联系通常包括：（1）数控装置到变频器的正反转信号;（2）数控装置到变频器的速度或频率信号;（3）变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。
图2 变频器在数控车床上的应用
