邦納變頻器在金屬雕刻機(jī)上的應(yīng)用
1．引言
雕刻機(jī)由計(jì)算機(jī)，雕刻機(jī)控制器，雕刻機(jī)主機(jī)三部分組成。通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)配置的雕刻軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和排版，并由計(jì)算機(jī)把設(shè)計(jì)與排版的信息自動(dòng)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)的帶有功率的信號(hào)(脈沖串)，控制雕刻機(jī)主機(jī)生成X，Y，Z三軸的雕刻走刀路基徑。同時(shí)，雕刻機(jī)上的高速旋轉(zhuǎn)雕刻頭，通過(guò)按加工材質(zhì)配置的刀具，對(duì)固定于主機(jī)工作臺(tái)上的加工材料進(jìn)行切削，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)。
一般利用電主軸來(lái)帶動(dòng)雕刻頭，而電主軸通常采用變頻調(diào)速方法。
2．系統(tǒng)簡(jiǎn)述
此系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)三個(gè)金屬毛坯進(jìn)行雕刻加工，其中A 產(chǎn)品由1號(hào)和2號(hào)電主軸帶動(dòng)自身刀具加工，1號(hào)刀具和2號(hào)刀具的切削量不同，1號(hào)電主軸先工作，完成相應(yīng)工作后停止，2號(hào)電主軸才啟動(dòng)，利用刀具繼續(xù)對(duì)金屬進(jìn)行加工。B 產(chǎn)品和C 產(chǎn)品加工流程同 A 產(chǎn)品。
系統(tǒng)各部分功能如下：
電主軸：帶動(dòng)雕刻刀具高速旋轉(zhuǎn)
變頻器：調(diào)節(jié)電主軸的運(yùn)行速度，適應(yīng)不同材質(zhì)金屬的加工
控制系統(tǒng)：控制刀具完成X Y Z 三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)
控制變頻器的啟動(dòng)與停止，完成變頻器頻率的切換，接收變頻器反饋信號(hào)，包括報(bào)警，頻率達(dá)到等
3．變頻器的選用
3.1變頻器選用注意事項(xiàng)：
1）變頻器驅(qū)動(dòng)雕刻機(jī)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的雕刻機(jī)變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。
2） 變頻器如果與高速電機(jī)距離較遠(yuǎn)，要注意采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免雕刻機(jī)變頻器出力不足，在這樣情況下，雕刻機(jī)變頻器容量要放大一檔或者在雕刻機(jī)變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
3) 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起雕刻機(jī)變頻器的降容，雕刻機(jī)變頻器容量要放大一擋。
4）確認(rèn)雕刻機(jī)變頻器的安裝環(huán)境：a、工作溫度，雕刻機(jī)變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響；在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的安裝要求，不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。 B、 環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí)，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。 C、腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線(xiàn)、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。d、 振動(dòng)和沖擊。雕刻機(jī)控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良。
3.2變頻器電路設(shè)計(jì)及布線(xiàn)注意事項(xiàng)：
1）.變頻器和高速電機(jī)的距離盡量的短，以減小電纜的對(duì)地電容，減少干擾的發(fā)射源。
2）. 控制及動(dòng)力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機(jī)全部用穿線(xiàn)管屏蔽。
3）.電機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線(xiàn)，其zui小距離為500mm。同時(shí)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng)距離平行走線(xiàn)，減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與雕刻機(jī)變頻器有關(guān)的模擬量信號(hào)線(xiàn)與主回路線(xiàn)分開(kāi)走線(xiàn)，即使在控制柜中也要如此。 
4) 電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：根據(jù)雕刻機(jī)變頻器的容量大小來(lái)決定是否需要加電抗器，電抗器的作用是防止變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)備；當(dāng)?shù)窨虣C(jī)變頻器到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該安裝輸出濾波器； 控制回路具有工頻變頻的手動(dòng)切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時(shí)可以手動(dòng)切工頻運(yùn)行，因輸出端不能加電壓，所以工頻和變頻要有互鎖。
5) .變頻器的接地，變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線(xiàn)的截面不小于4mm，長(zhǎng)度不超過(guò)5m。變頻器的接地應(yīng)和動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號(hào)線(xiàn)的屏蔽層一端接到雕刻機(jī)變頻器的接地端，另一端浮空。雕刻機(jī)變頻器與控制柜之間電氣相通。
基于以上原則，在深入的了解客戶(hù)設(shè)備情況后, 我們?yōu)榭蛻?hù)選擇了一款高性?xún)r(jià)比的變頻器，其參數(shù)如下：
4．應(yīng)用
4.1、雕刻機(jī)的功能需求
1）控制方式：多段VF曲線(xiàn)；
2）控制命令源：端子控制；
3）頻率源為模擬量給定（控制器輸出0～10VDC）； 
4）加速和減速時(shí)間根據(jù)客戶(hù)自身需求設(shè)定；
5）變頻器準(zhǔn)備好信號(hào)輸出；
6）故障信號(hào)輸出、故障復(fù)位； 
4.2、雕刻機(jī)的性能需求 
1） 全速度范圍內(nèi)速度波動(dòng)小。 
2）低速力矩大，可以保證低轉(zhuǎn)速切削。 
3）加減速的時(shí)間盡量短。
4.3、參數(shù)設(shè)置
自定義V/F曲線(xiàn)(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)定)
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試備注：
1）適當(dāng)減小中間頻率及增大中間電壓均可增大力矩，否則容易過(guò)流報(bào)警（中間頻率值固定，適當(dāng)調(diào)整中間電壓05-07，觀(guān)察變頻器運(yùn)行電流）；
2）變頻器容易OC-A/OC-C過(guò)流報(bào)警，及電機(jī)容易發(fā)熱：原因?yàn)閂/F曲線(xiàn)設(shè)置中間電壓偏大，適當(dāng)降低05-07=40~45；
3）變頻器低速力矩不足：原因?yàn)閂/F曲線(xiàn)設(shè)置zui小電壓或中間電壓偏小，適當(dāng)提升V/F中間電壓05-07=55~60；若低速力矩仍不足，可設(shè)置V/Fzui小電壓05-09=5~7；
4）設(shè)備調(diào)試時(shí)可通過(guò)變頻器面板監(jiān)看變頻器實(shí)際運(yùn)行電流，以此判斷設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況（若變頻器運(yùn)行頻率波動(dòng)較大則表示變頻器V/F曲線(xiàn)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)、電主軸接線(xiàn)不良或電主軸本身絕緣不好）。
5．結(jié)束語(yǔ)
此系統(tǒng)目前已在客戶(hù)處使用，客戶(hù)反饋很好，應(yīng)用中大部分參數(shù)都為默認(rèn)，大大簡(jiǎn)化了調(diào)試過(guò)程。邦納變頻器在該型雕刻機(jī)上的應(yīng)用大大減少了客戶(hù)系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)調(diào)試的時(shí)間。
邦納變頻器在金屬雕刻機(jī)上的應(yīng)用