一、引言
目前,，數(shù)控雕刻機(jī)逐漸成為各行業(yè)生產(chǎn)的必備專(zhuān)業(yè)工具,。隨著CNC數(shù)控技術(shù)配合高性能的變頻控制器和伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)備在各生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展應(yīng)用，數(shù)控雕刻機(jī)日益成為當(dāng)今雕刻行業(yè)的主流配置,。
主軸系統(tǒng)是數(shù)控雕刻機(jī)的重要組成部件,，其性能對(duì)數(shù)控雕刻機(jī)整機(jī)的性能有著至關(guān)重要的影響。變頻器作為主軸系統(tǒng)中的心臟,，更是不可或缺的關(guān)鍵部件,。本文主要介紹的是變頻器在數(shù)控雕刻機(jī)主軸拖動(dòng)系統(tǒng)上的應(yīng)用。
二、雕刻機(jī)的組成及工作原理
當(dāng)今主流數(shù)控雕刻機(jī)是由計(jì)算機(jī),、雕刻機(jī)控制器,、雕刻機(jī)主體三部分組成，其工作原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)配置的專(zhuān)用雕刻軟件進(jìn)行圖樣設(shè)計(jì)和排版,，經(jīng)由計(jì)算機(jī)把設(shè)計(jì)與排版的信息傳送至雕刻機(jī)控制器中,，再由控制器把這些信息轉(zhuǎn)化成能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的脈沖信號(hào)，控制雕刻機(jī)主體上X,、Y,、Z三軸的雕刻走刀定位。同時(shí),，控制器啟動(dòng)變頻器,，帶動(dòng)主軸電機(jī)的雕刻頭高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)固定于主機(jī)工作臺(tái)上的加工材料進(jìn)行切削,、鉆銑,，即可雕刻出在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)的各種平面或立體的浮雕圖形及文字，實(shí)現(xiàn)雕刻自動(dòng)化作業(yè),，按照不同的加工材質(zhì)和工藝要求,，可以搭配不同的專(zhuān)用配置刀具。
雕刻機(jī)原理圖示
三,、數(shù)控雕刻機(jī)的主軸控制系統(tǒng)
主軸系統(tǒng)是數(shù)控雕刻機(jī)的重要組成部件,，其性能對(duì)數(shù)控雕刻機(jī)整機(jī)的性能有著至關(guān)重要的影響。
數(shù)控雕刻機(jī)要求主軸系統(tǒng)采用無(wú)級(jí)變速,，目前多采用變頻器驅(qū)動(dòng)異步交流電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),。主軸電機(jī)多采用兩極高速無(wú)刷水冷電機(jī)，噪音小,、切割力度大,。運(yùn)行轉(zhuǎn)速一般在0～24000r/min，對(duì)應(yīng)的變頻器運(yùn)行頻率為0～400Hz,。為了提高加工效率,，大型的雕刻機(jī)會(huì)裝有多個(gè)主軸機(jī)頭，一臺(tái)變頻器同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)主軸電機(jī)工作,。
四方變頻器以其獨(dú)特超強(qiáng)的性能和優(yōu)越的性?xún)r(jià)比,，滿(mǎn)足了主軸要求調(diào)速范圍廣、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度高,、過(guò)載能力強(qiáng),、低速力矩大、加減速時(shí)間短等方面的性能特點(diǎn),，在國(guó)內(nèi)雕刻機(jī)市場(chǎng)占有相當(dāng)大市場(chǎng)份額,。
其中C300系列小功率無(wú)感矢量型變頻器,，其體積小巧、高性?xún)r(jià)比,，多應(yīng)用于主軸功率低于3.7KW的雕刻機(jī)系統(tǒng),。E380系列通用型變頻器與H320系列高頻型變頻器則適合大功率主軸，其功率大,、切削時(shí)轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定,，廣泛應(yīng)用于5.5KW、及5.5KW以上的雕刻機(jī)和雕銑機(jī)系統(tǒng),。
四、主軸系統(tǒng)的電氣接線(xiàn)圖及變頻器參數(shù)設(shè)置
雕刻機(jī)供電系統(tǒng)有單相220V和三相380V,。大多數(shù)機(jī)型采用單相220V供電,。電氣接線(xiàn)方式根據(jù)頻率源給定方式的不同，分為以下兩種：
1,、主軸頻率來(lái)源為模擬量給定的方式
變頻器的頻率源采用的是數(shù)控系統(tǒng)輸出的0~10V模擬信號(hào),，對(duì)應(yīng)運(yùn)行頻率為0~400Hz。此方式可以對(duì)主軸實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,，根據(jù)不同的雕刻對(duì)象或者雕刻工藝,，實(shí)時(shí)改變主軸切削轉(zhuǎn)速。廣泛應(yīng)用于要求雕刻工藝較高,、較精細(xì)的中高端雕刻機(jī),。
變頻器的安裝接線(xiàn)簡(jiǎn)圖如下：
VC2/GND接受控制器輸出的0~10V模擬量信號(hào)，此電壓值與變頻器里參數(shù)設(shè)置的調(diào)速頻率范圍對(duì)應(yīng)成正比,。FWD/CM為變頻器正轉(zhuǎn)信號(hào),，當(dāng)控制器發(fā)出正轉(zhuǎn)信號(hào)，則控制器上的輸出繼電器動(dòng)作,，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)吸合,，提供信號(hào)給變頻器。L1,、L2為變頻器的電源輸入,，若變頻器選擇三相輸入，則連接在R,、S,、T端子上即可。TA/TB/TC為變頻器繼電器輸出,，通常選擇變頻器故障報(bào)警輸出,，接入雕刻機(jī)控制器或者外部故障指示回路。
變頻器選擇C300機(jī)型時(shí)主要功能參數(shù)設(shè)置如下：
注：若選取另外機(jī)型,，如E380系列和H320系列,，對(duì)應(yīng)的功能代碼不同,，可根據(jù)相同的功能代碼意義選取對(duì)應(yīng)的功能參數(shù)值來(lái)設(shè)置。
2,、主軸頻率來(lái)源為多段速給定的方式
用戶(hù)按照雕刻機(jī)的加工工藝要求,，事先在變頻器參數(shù)里設(shè)定好主軸的多個(gè)運(yùn)行頻率，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)需要不同主軸頻率時(shí),，由雕刻控制器輸出的多路數(shù)字量信號(hào),，按照事先設(shè)定組合方式所對(duì)應(yīng)的變頻器設(shè)定運(yùn)行頻率，能快速的響應(yīng)用戶(hù)編寫(xiě)的雕刻程序中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的要求,，使雕刻達(dá)到最好效果,。此方式運(yùn)行的主軸非無(wú)級(jí)調(diào)速，只能運(yùn)行固定的幾個(gè)頻率,，一般用于雕刻工藝要求較低的場(chǎng)合和較低端的雕刻機(jī),。
變頻器的安裝接線(xiàn)簡(jiǎn)圖如下：
FWD/CM為變頻器的正轉(zhuǎn)信號(hào)，雕刻機(jī)控制器發(fā)出正轉(zhuǎn)信號(hào)啟動(dòng)主軸電機(jī),。X1/X2/X3/CM為多段速選擇的數(shù)字量信號(hào),。連接到雕刻機(jī)控制器的無(wú)源輸出觸點(diǎn)，變頻器根據(jù)X1,、X2,、X3的不同組合信號(hào)選擇設(shè)定的頻率運(yùn)行。
變頻器選擇C300機(jī)型時(shí)主要功能參數(shù)設(shè)置如下：
在客戶(hù)要求減速時(shí)間較短的場(chǎng)合,，可根據(jù)需要選配接制動(dòng)電阻,，接入主回路端子的P+/PB之間。制動(dòng)電阻功率可參考說(shuō)明書(shū)附錄部分的機(jī)器功率等級(jí)選擇相匹配的型號(hào),。
六,、雕刻機(jī)的分類(lèi)及應(yīng)用行業(yè)
數(shù)控雕刻機(jī)按應(yīng)用可分為：木工雕刻機(jī)、石材雕刻機(jī),、廣告雕刻機(jī),、圓柱雕刻機(jī)、工藝雕刻機(jī)等,。
1,、 木工雕刻機(jī)主要用于木器加工，使其更具美觀價(jià)值,。
2,、 石材雕刻機(jī)可在石材、陶瓷,、瓷磚上雕刻字畫(huà),。
3、 廣告雕刻機(jī)廣泛用于雕刻各類(lèi)標(biāo)牌,、有機(jī)玻璃,、石門(mén)牌,、三維告示牌、裝飾禮品等,。
4,、圓柱雕刻機(jī)也稱(chēng)立體雕刻機(jī)，能在圓柱型物品的表面雕刻,。
5,、工藝品雕刻機(jī)俗稱(chēng)玉石雕刻機(jī)。它的精度高,，雕刻速度相對(duì)要慢,，臺(tái)面尺寸也較小，適合做精細(xì)的工藝品雕刻,。
七,、 小結(jié)
國(guó)內(nèi)數(shù)控雕刻機(jī)廠(chǎng)家主要分布在山東濟(jì)南、安徽合肥,、江浙滬一帶。其中四方變頻器憑借著出色的性?xún)r(jià)比,、穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩特性,、完善的售后保證等特點(diǎn)，在群雄逐鹿的雕刻機(jī)市場(chǎng)中有著極大地占有率,，四方變頻器為雕刻機(jī)行業(yè)提供著最穩(wěn)定的主軸動(dòng)力保證,，為雕刻機(jī)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展貢獻(xiàn)出強(qiáng)健的力量。