隨著當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的雕刻機產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)日漸成熟，而且作為一種能夠加工雕刻多種材料的機械設(shè)備，在各行業(yè)的生產(chǎn)流程中也有著廣泛應(yīng)用途徑。而且隨著CNC數(shù)控技術(shù)配合變頻控制器與伺服驅(qū)動設(shè)備的使用，如今的數(shù)控雕刻機逐漸成為了雕刻行業(yè)的主流配置。
數(shù)控雕刻機床的主傳動系統(tǒng)，大多都采用了無極變速。無機變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，這里由于變頻器的高性價比，因此、變頻改造方案是在機床上十分常見的一種升級方案。主軸系統(tǒng)是數(shù)控雕刻機的重要組成部件，其性能對數(shù)控雕刻機整機的性能有著至關(guān)重要的影響。變頻設(shè)備作為主軸系統(tǒng)中的心臟，更是不可或缺的關(guān)鍵部件。以下內(nèi)容主要針對杭州三科的SKI600系列的雕刻機專用型產(chǎn)品在數(shù)控雕刻機主軸拖動系統(tǒng)上的應(yīng)用進(jìn)行介紹。
二、數(shù)控雕刻機電控原理介紹
1、數(shù)控雕刻機電控系統(tǒng)組成
數(shù)控雕刻機電控系統(tǒng)主要由CNC數(shù)控系統(tǒng)、主軸定位系統(tǒng)、主軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)三部分組成。各部分功能如下：
CNC數(shù)控系統(tǒng)：通過計算機內(nèi)配置的專用雕刻軟件進(jìn)行圖樣設(shè)計和排版，經(jīng)由計算機把設(shè)計與排版的信息傳送至雕刻機控制器中，再由控制器把這些信息轉(zhuǎn)化成能驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的脈沖信號，定位系統(tǒng)通過接受脈沖信號完成定位的方式完成設(shè)計和排版圖樣模型。
伺服定位系統(tǒng)：三維空間內(nèi)使用彼此相互垂直的三軸即可完成三軸定位，因此三套伺服定位系統(tǒng)分別接受來自CNC數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號，進(jìn)行X、Y、Z三軸的雕刻走刀定位，即可完成三維空間內(nèi)的任意圖樣模型。
主軸加工系統(tǒng)：伺服定位系統(tǒng)完成了圖樣模型定樣，在對應(yīng)的定樣位置需要完成相應(yīng)的雕刻工作才能完成CNC數(shù)控系統(tǒng)排版的雕刻物品。因此要求主軸高速旋轉(zhuǎn)已完成雕刻工作。不同的雕刻材質(zhì)、差異化的雕刻精度同時要求旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)要有靈活的調(diào)速功能。
2、數(shù)控雕刻機電控樣圖
三、雕刻機主軸加工系統(tǒng)對控制要求
1、該系統(tǒng)對性能需求
（1）調(diào)速范圍寬，運行轉(zhuǎn)速一般在0~24000r/min。
（2）全速度范圍內(nèi)速度波動小；
（3）低速力矩大，可以保證低轉(zhuǎn)速切削；
（4）加減速的時間盡量短。
2、系統(tǒng)對功能需求
（1）端子控制啟停，實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停和正反轉(zhuǎn)切換；
（2）控制方式選擇為V/F控制以適應(yīng)調(diào)速范圍寬弱磁性能好驅(qū)動穩(wěn)定性佳的控制要求；
（3）模擬量設(shè)定運行頻率，可接受0～10VDC電壓輸出；
（4）調(diào)速范圍在0~24000r/min，換算變頻器的運行頻率為0～400Hz（二級高速電機）；
（5）需要故障輸出信號以保證主軸故障時系統(tǒng)及時作出保護(hù)；需要故障復(fù)位信號以保證故障解除時可遠(yuǎn)程復(fù)位再啟動。
（6）加速和減速時間短，一般在3~5s，因運行的轉(zhuǎn)速比較高，所以需要帶制動單元的變頻器;
四、SKI610的變頻改造方案
1、控制方案
2、方案說明
這里SKI610的啟停方式為端子啟停，即通過CNC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字量輸入端子給SKI610命令實現(xiàn)主軸電機的正反轉(zhuǎn)啟停及正反轉(zhuǎn)切換?？紤]到系統(tǒng)緊急故障時可能需要快速剎車以避免機械損壞，通過DI3為端子實現(xiàn)急停功能。因此，SKI610的故障信號可以通過可編程繼電器端子輸出，當(dāng)SKI610故障時系統(tǒng)接收故障信號以避免誤動作導(dǎo)致的機械損害。故障清除后可通過復(fù)位端子解除故障鎖定。系統(tǒng)調(diào)速方式為數(shù)控系統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，SKI610接收數(shù)控系統(tǒng)給出的0~10V電壓信號做頻率信號給定，自動調(diào)整雕刻速度。
由于數(shù)控雕刻機需要急起急停，此過程會產(chǎn)生較大的能量回饋，因此需要加裝制動電阻。SKI610在45kw以下內(nèi)置制動單元，制動電阻可直接接入。
3、具體工況
4、SKI610的技術(shù)說明
SKI610以DSP控制系統(tǒng)為平臺，采用L1無PG矢量控制技術(shù)，配合多種保護(hù)方式，可應(yīng)用于異步電機，提供優(yōu)異的驅(qū)動性能。產(chǎn)品在風(fēng)道設(shè)計，硬件配置，軟件功能方面都極大地提升了客戶易用性及環(huán)境適應(yīng)性。
功能技術(shù)特點：
（1）精確地參數(shù)自學(xué)習(xí)功能：能夠精確旋轉(zhuǎn)或靜止的電機參數(shù)自學(xué)習(xí)，調(diào)試方便，操作簡單，提供更高的控制精度和響應(yīng)速度
（2）矢量化的V/F控制功能：自動定子壓降補償和轉(zhuǎn)差補償，保證VF控制模式下也可有優(yōu)異的低頻大轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)
（3）軟件的限流限壓功能：良好的電壓、電流限制，有效進(jìn)行關(guān)鍵控制參數(shù)限幅以降低故障風(fēng)險
（4）SKI610具備多種制動模式：提供多種制動方式，保證系統(tǒng)停機穩(wěn)準(zhǔn)快
（5）對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性強：較高的整機過溫點，獨立的風(fēng)道設(shè)計，加厚三防漆處理，更適合在機床行業(yè)金屬粉末多，油污重的場合
（6）轉(zhuǎn)速追蹤再起動功能：實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)中的電機的無沖擊平滑起動
（7）自動電壓調(diào)整功能：當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時，能自動保持輸出電壓恒
（8）全面的故障保護(hù)：過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護(hù)功能
五、結(jié)束語
雖然數(shù)控雕刻機的主軸驅(qū)動部分單從外表來看較為簡單，但在實際控制中，卻會因為高頻轉(zhuǎn)速高、低頻出力大、使用環(huán)境惡劣等各項因素影響，十分考驗一臺雕刻機SKI780輕載變頻器的性能和穩(wěn)定性。而SKI610則因為其穩(wěn)定的性能與豐富的功能，在多個企業(yè)中的數(shù)控雕刻機上得到了非常好的應(yīng)用，獲得眾多客戶的一致好評。
