邦納變頻器在金屬雕刻機上的應用
1．引言
雕刻機由計算機，雕刻機控制器，雕刻機主機三部分組成。通過計算機內(nèi)配置的雕刻軟件進行設計和排版，并由計算機把設計與排版的信息自動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)動步進電機或伺服電機的帶有功率的信號(脈沖串)，控制雕刻機主機生成X，Y，Z三軸的雕刻走刀路基徑。同時，雕刻機上的高速旋轉(zhuǎn)雕刻頭，通過按加工材質(zhì)配置的刀具，對固定于主機工作臺上的加工材料進行切削，即可雕刻出在計算機中設計的各種平面或立體的浮雕圖形及文字，實現(xiàn)雕刻自動化作業(yè)。
一般利用電主軸來帶動雕刻頭，而電主軸通常采用變頻調(diào)速方法。
2．系統(tǒng)簡述
此系統(tǒng)可同時對三個金屬毛坯進行雕刻加工，其中A 產(chǎn)品由1號和2號電主軸帶動自身刀具加工，1號刀具和2號刀具的切削量不同，1號電主軸先工作，完成相應工作后停止，2號電主軸才啟動，利用刀具繼續(xù)對金屬進行加工。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：帶動雕刻刀具高速旋轉(zhuǎn)
變頻器：調(diào)節(jié)電主軸的運行速度，適應不同材質(zhì)金屬的加工
控制系統(tǒng)：控制刀具完成X Y Z 三個方向的運動
控制變頻器的啟動與停止，完成變頻器頻率的切換，接收變頻器反饋信號，包括報警，頻率達到等
3．變頻器的選用
3.1變頻器選用注意事項：
1）變頻器驅(qū)動雕刻機高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的雕刻機變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。
2） 變頻器如果與高速電機距離較遠，要注意采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免雕刻機變頻器出力不足，在這樣情況下，雕刻機變頻器容量要放大一檔或者在雕刻機變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
3) 對于一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起雕刻機變頻器的降容，雕刻機變頻器容量要放大一擋。
4）確認雕刻機變頻器的安裝環(huán)境：a、工作溫度，雕刻機變頻器內(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，變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，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，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，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，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。d、 振動和沖擊。雕刻機控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。
3.2變頻器電路設計及布線注意事項：
1）.變頻器和高速電機的距離盡量的短，以減小電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。
2）. 控制及動力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。
3）.電機電纜應獨立于其它電纜走線，其zui小距離為500mm。同時避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，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，應盡可能使它們按90度角交叉。與雕刻機變頻器有關的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。 
4) 電路設計注意事項：根據(jù)雕刻機變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器，電抗器的作用是防止變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設備；當?shù)窨虣C變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝輸出濾波器； 控制回路具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時可以手動切工頻運行，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，接地導線的截面不小于4mm，長度不超過5m。變頻器的接地應和動力設備的接地點分開，不能共地。信號線的屏蔽層一端接到雕刻機變頻器的接地端，另一端浮空。雕刻機變頻器與控制柜之間電氣相通。
基于以上原則，在深入的了解客戶設備情況后, 我們?yōu)榭蛻暨x擇了一款高性價比的變頻器，其參數(shù)如下：
4．應用
4.1、雕刻機的功能需求
1）控制方式：多段VF曲線；
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）加速和減速時間根據(jù)客戶自身需求設定；
5）變頻器準備好信號輸出；
6）故障信號輸出、故障復位； 
4.2、雕刻機的性能需求 
1） 全速度范圍內(nèi)速度波動小。 
2）低速力矩大，可以保證低轉(zhuǎn)速切削。 
3）加減速的時間盡量短。
4.3、參數(shù)設置
自定義V/F曲線(根據(jù)現(xiàn)場實際情況設定)
現(xiàn)場調(diào)試備注：
1）適當減小中間頻率及增大中間電壓均可增大力矩，否則容易過流報警（中間頻率值固定，適當調(diào)整中間電壓05-07，觀察變頻器運行電流）；
2）變頻器容易OC-A/OC-C過流報警，及電機容易發(fā)熱：原因為V/F曲線設置中間電壓偏大，適當降低05-07=40~45；
3）變頻器低速力矩不足：原因為V/F曲線設置zui小電壓或中間電壓偏小，適當提升V/F中間電壓05-07=55~60；若低速力矩仍不足，可設置V/Fzui小電壓05-09=5~7；
4）設備調(diào)試時可通過變頻器面板監(jiān)看變頻器實際運行電流，以此判斷設備運轉(zhuǎn)狀況（若變頻器運行頻率波動較大則表示變頻器V/F曲線參數(shù)設置不當、電主軸接線不良或電主軸本身絕緣不好）。
5．結(jié)束語
此系統(tǒng)目前已在客戶處使用，客戶反饋很好，應用中大部分參數(shù)都為默認，大大簡化了調(diào)試過程。邦納變頻器在該型雕刻機上的應用大大減少了客戶系統(tǒng)程序開發(fā)調(diào)試的時間。
邦納變頻器在金屬雕刻機上的應用