一、引言
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)動設備在各生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展應用，數(shù)控雕刻機日益成為當今雕刻行業(yè)的主流配置。
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，更是不可或缺的關鍵部件。本文主要介紹的是變頻器在數(shù)控雕刻機主軸拖動系統(tǒng)上的應用。
二、雕刻機的組成及工作原理
主流數(shù)控雕刻機是由計算機、雕刻機控制器、雕刻機主體三部分組成，其工作原理是通過計算機內(nèi)配置的專用雕刻軟件進行圖樣設計和排版，經(jīng)由計算機把設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)動步進電機或伺服電機的脈沖信號，控制雕刻機主體上X、Y、Z三軸的雕刻走刀定位。同時，控制器啟動變頻器，帶動主軸電機的雕刻頭高速旋轉(zhuǎn)，對固定于主機工作臺上的加工材料進行切削、鉆銑，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)，按照不同的加工材質(zhì)和工藝要求，可以搭配不同的專用配置刀具。
三、數(shù)控雕刻機的主軸控制系統(tǒng)
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重要的影響。
數(shù)控雕刻機要求主軸系統(tǒng)采用無級變速，目前多采用變頻器驅(qū)動異步交流電機來實現(xiàn)。主軸電機多采用兩極高速無刷水冷電機，噪音小、切割力度大。運行轉(zhuǎn)速一般在0～24000r/min，對應的變頻器運行頻率為0～400Hz。為了提高加工效率，大型的雕刻機會裝有多個主軸機頭，一臺變頻器同時驅(qū)動多個主軸電機工作。
ALPHA6000系列小功率變頻器以其獨特超強的性能和優(yōu)越的性價比，滿足了主軸要求調(diào)速范圍廣、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度高、過載能力強、低速力矩大、加減速時間短等方面的性能特點，在國內(nèi)雕刻機市場占有較大的市場份額。
四、主軸系統(tǒng)的變頻器驅(qū)動：
雕刻機供電系統(tǒng)有單相220V和三相380V。大多數(shù)機型采用單相220V供電。電氣接線方式根據(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，對應運行頻率為0~400Hz。此方式可以對主軸實現(xiàn)無級調(diào)速，根據(jù)不同的雕刻對象或者雕刻工藝，實時改變主軸切削轉(zhuǎn)速。廣泛應用于要求雕刻工藝較高、較精細的中高端雕刻機。
變頻器的安裝接線簡圖如下：
變頻器接受控制器輸出的0~10V模擬量信號，此電壓值與變頻器里參數(shù)設置的調(diào)速頻率范圍對應成正比。X1為變頻器正轉(zhuǎn)信號，當控制器發(fā)出正轉(zhuǎn)信號，則控制器上的輸出繼電器動作，繼電器的常開觸點吸合，提供信號給變頻器。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警輸出，接入雕刻機控制器或者外部故障指示回路。
2、主軸頻率來源為多段速給定的方式
用戶按照雕刻機的加工工藝要求，事先在變頻器參數(shù)里設定好主軸的多個運行頻率，當數(shù)控系統(tǒng)需要不同主軸頻率時，由雕刻控制器輸出的多路數(shù)字量信號，按照事先設定組合方式所對應的變頻器設定運行頻率，能快速的響應用戶編寫的雕刻程序中對主軸轉(zhuǎn)速的要求，使雕刻達到最好效果。此方式運行的主軸非無級調(diào)速，只能運行固定的幾個頻率，一般用于雕刻工藝要求較低的場合和較低端的雕刻機。
變頻器的安裝接線簡圖如下：
X1為變頻器的正轉(zhuǎn)信號，雕刻機控制器發(fā)出正轉(zhuǎn)信號啟動主軸電機。/X2/X3/X4為多段速選擇的數(shù)字量信號。連接到雕刻機控制器的無源輸出觸點，變頻器根據(jù)X2、X3、 X4的不同組合信號選擇設定的頻率運行。
六、雕刻機的分類及應用行業(yè)
數(shù)控雕刻機按應用可分為：木工雕刻機、石材雕刻機、廣告雕刻機、圓柱雕刻機、工藝雕刻機等。
1、 木工雕刻機主要用于木器加工，使其更具美觀價值。
2、 石材雕刻機可在石材、陶瓷、瓷磚上雕刻字畫。
3、 廣告雕刻機廣泛用于雕刻各類標牌、有機玻璃、石門牌、三維告示牌、裝飾禮品等。
4、圓柱雕刻機也稱立體雕刻機，能在圓柱型物品的表面雕刻。
5、工藝品雕刻機俗稱玉石雕刻機。它的精度高，雕刻速度相對要慢，臺面尺寸也較小，適合做精細的工藝品雕刻。
七、 ALPHA變頻器在雕刻機上的優(yōu)勢：
0-650Hz的頻率輸出范圍，調(diào)速范圍廣
±20%的寬電壓設計，滿足電壓波動較大的應用場合
動態(tài)轉(zhuǎn)矩電流控制，快速響應負載變化
可設定8段速，滿足多段速要求較多場合
結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省安裝空間
通過嚴格EMC測試，抗干擾能力強
