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伺服電機在雕刻機行業(yè)的應用
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引言
以前各類模型的制作完全依賴人的手工切割、粘接，整個制作過程勞動強度大、消耗時間長、制作精度不高。現(xiàn)在不管是繁瑣的中式門窗、花欄，還是現(xiàn)代的高樓廣廈，有了雕刻機，加工便變得輕松而快捷，制作效果也更加精致、美觀，應該說正是先進的生產(chǎn)力創(chuàng)造了這一切。
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?工藝簡
電腦雕刻機由計算機，雕刻機控制器和雕刻機主機三部分組成。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化成能驅動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雕刻頭，通過按加工材質配置的刀具，對固定于主機工作臺上的加工材料進行切削，實現(xiàn)雕刻自動化作業(yè)。圖1所示為一臺數(shù)控雕刻機的外貌圖。
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?圖2所示為雕刻機的工作流程圖。其中，圖形輸入部分是將準備雕刻的圖形通過雕刻軟件的加工、整理成為計算機可以識別的數(shù)字圖形文件，以便控制加工機械自動工作。其次是數(shù)據(jù)處理部分，用計算機把雕刻軟件加工、整理出來的圖形文件進一步處理成為可以控制加工機械動作的電信號。再次是加工過程自動控制，雕刻機執(zhí)行計算機指令，完成圖形雕刻加工。在整個加工過程中，操作人員只負責輸入加工數(shù)據(jù)，上、下工件和監(jiān)控加工過程，其它工作都是雕刻機設備自動完成的，非常簡捷、省力。?
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圖1?數(shù)控雕刻機外貌圖
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圖2?數(shù)控雕刻機工作流程圖
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雕刻機概述
電腦雕刻機有激光雕刻和機械雕刻兩類，這兩類都有大功率和小功率之分。因為雕刻機的應用范圍非常廣泛，因此有必要了解各種雕刻機最合適的應用范圍。本文主要介紹木工雕刻機和模具雕刻機。
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電腦雕刻機有激光雕刻和機械雕刻兩類，這兩類都有大功率和小功率之分。因為雕刻機的應用范圍非常廣泛，因此有必要了解各種雕刻機最合適的應用范圍。本文主要介紹木工雕刻機和模具雕刻機。目前家具廠商采用的木工雕刻機大部分用的還是步進電機系統(tǒng)，由于步進電機轉速低、步進角距大使得雕刻機的雕刻速度慢，并且雕刻精度較差，這就直接影響了家具廠的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)品質，而且步進電機系統(tǒng)容易產(chǎn)生丟步，發(fā)生錯誤時也不能及時糾正，從而造成材料的損失。交流伺服系統(tǒng)作為高轉速和高細分精度的運動控制系統(tǒng)，在此有著無與倫比的優(yōu)勢，而且有利于提高雕刻機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，極大的提高了雕刻機的整體性能。
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通常步進電機步進角整步角距為1.8度、半步為0.9度，此類電機每轉的分辨率就應是360/0.9=400，有效輸出功率條件下轉速最高是?600RPM。?如果電機不換而又要提高精度有兩種法：一是減小絲桿每圈的導距；二是電機動力通過減速輪傳動到絲桿。這兩種方法都是以降低加工速度為代價的。顯然速度降低是與生產(chǎn)效率相悖的。若要徹底解決速度、精度二者不可兼得這一矛盾，只有采用轉速更快、分辨率更高運行平穩(wěn)的交流伺服系統(tǒng).
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電機在恒轉矩輸出下轉速能達到3000RPM，編碼器線數(shù)2500PPR，驅動器內(nèi)部采用4倍頻技術對控制脈沖4細分后可使電機每圈分辨率達?10000PPR。顯然無論其速度還是精度都大大超過了木工雕刻機的要求。
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模具雕刻機主要用于各種廣告水晶字、招牌、胸牌、科室牌、建筑模型、標尺、小型金屬、木質模具、石材刻字、家具制作以及浮雕等加工和制作。
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模具雕刻機要求伺服的響應速度快，位置精度高，因此提高伺服系統(tǒng)的響應頻寬、編碼器分辨率是提高模具雕刻機性能的主要指標。
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下圖是雕刻機樣品：
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圖2?木工雕刻樣品
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設備組成
電腦雕刻機由計算機，雕刻機控制器和雕刻機主機三部分組成。
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?? 圖4?雕刻機系統(tǒng)
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數(shù)控系統(tǒng)：采用客戶己研制開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)。
主軸系統(tǒng)：采用一體式的電主軸，由變頻器驅動。
進給驅動系統(tǒng)：滾珠絲桿、彈性連軸器、線性導軌、伺服驅動系統(tǒng)。
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力川伺服系統(tǒng)優(yōu)勢?
圖5?參數(shù)設置界面
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（1）伺服的精確定位，高響應，能夠快速適應雕刻機精度高，寬頻域響應的要求。
（2）伺服的過載能力和高速力矩保持特性能適應雕刻機負載變化的要求。
（3）人機界面友好，圖5所示為參數(shù)設置界面。伺服的通訊可以實現(xiàn)快速修改設置參數(shù)，追蹤速度變化曲線的功能。
（4）當產(chǎn)生諧振、噪音、振動或響應受限時，可以通過設置軟件濾波消除機械諧振，提升機床應答性。
（5）伺服系統(tǒng)有良好的低速特性和極高的速度應答性。
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結束語
力川B3系列伺服系統(tǒng)在雕刻機上的應用，對于國產(chǎn)機電自動化系統(tǒng)技術在該行業(yè)形成突破具有重大意義。項目對國產(chǎn)品牌伺服系統(tǒng)在數(shù)控雕刻機領域的高端應用起到十分積極的作用。
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