摘要：数控雕刻机逐渐成为各行业生产的必备专业工具。主轴系统是数控雕刻机的重要组成部件，其性能对数控雕刻机整机的性能有着至关重要的影响。变频器作为主轴系统中的心脏，更是不可或缺的关键部件。本文介绍了英威腾电气股份有限公司开发的Goodrive300系列变频器在雕铣机上的应用。
 
关键词：Goodrive300    英威腾    变频器    雕铣机   
一、引言
    目前，数控雕刻机逐渐成为各行业生产的必备专业工具。随着CNC数控技术配合高性能的变频控制器和伺服驱动设备在各生产行业的发展应用，数控雕刻机日益成为当今雕刻行业的主流配置。
    主轴系统是数控雕刻机的重要组成部件，其性能对数控雕刻机整机的性能有着至关重要的影响。变频器作为主轴系统中的心脏，更是不可或缺的关键部件。

二、雕铣机的结构及原理
 

当今主流数控雕刻机是由计算机、雕刻机控制器、雕刻机、主体三部分组成，其工作原理是通过计算机内配置的专用雕刻软件进行图样设计和排版，经由计算机把设计与排版的信息传送至雕刻机控制器中，再由控制器把这些信息转化成能驱动步进电机或伺服电机的脉冲信号，控制雕刻机主体上X、Y、Z三轴的雕刻走刀定位。同时，控制器启动变频器，带动主轴电机的雕刻头高速旋转，对固定于主机工作台上的加工材料进行切削、钻铣，即可雕刻出在计算机中设计的各种平面或立体的浮雕图形及文字，实现雕刻自动化作业，按照不同的加工材质和工艺要求，可以搭配不同的专用配置刀具。

三、雕铣机主轴电机变频调速的性能需求
1、全速度范围内速度波动小、电流波动小；
2、低速力矩大，可以保证低转速切削；
3、加减速的时间尽量短；
4、低频转矩特性好，最低的加工转速可以在300r/min以下。
英威腾公司高性能矢量型变频器（Goodrive300）以高级开环矢量控制模式及矢量化优异V/F控制模式等独特超强的性能，满足了主轴要求调速范围广、转速稳定度高、过载能力强、低速力矩大、加减速时间短等方面的性能特点，迅速赢得雕刻机厂商高度赞扬。

四、工况及变频使用情况
    数控雕刻机要求主轴系统采用无级变速，目前多采用变频器驱动异步交流电机来实现。主轴电机多采用两极高速无刷水冷电机，噪音小、切割力度大。运行转速一般在0～24000r/min，对应的变频器运行频率为0～400Hz。其对变频性能要求高，功能要求却极其简单。
1. 现场设备情况

设备名称	雕铣机	设备型号	5520	配用电机	主轴电机
电机型号	SDK105-242/3.2	额定功率	3.2KW	额定转速	24000日/min
额定电压	380V	额定电流	6.3A	额定频率	400Hz
控制方式	端子控制	频率给定方式	模拟量给定（0-10V）	开关量输出	故障信号输出（继电器常闭信号）

2.配置情况
变频器：Goodrive300-004G-4     制动电阻：150Ω/150W
3.接线方式见下接线图

五、使用效果
通过现场调试达到以下效果：
1、 电机启停时间均可达到0.5秒；（某进口品牌启停时间均在1秒以上）
基于英威腾Goodrive300系列变频器优异控制性能，拥有良好的控制效果，以满足雕铣机瞬起瞬停苛刻要求，可大大提高雕铣工件效率。

2、 制动效果显著，可达到瞬间抱死无抖动效果；（某进口品牌停机后电主轴有抖动现象）
由于英威腾Goodrive300系列变频器优异的减速停车控制性能，满足瞬停无抖动要求，有效防止雕铣机划伤工件，保证产品质量工艺。
3、低频转矩大；
Goodrive300系列变频器优异低频特性（0.25Hz可达到150%额定转矩），可满足雕铣机低频钻孔等工艺需求，调频范围宽。
4、 电机噪声明显降低，电机声音很小，非常稳定；
全程三相调制技术，控制更稳定，噪声更低。
5、运行电流低，变频运行电流在1.2A左右；
优异的控制性能，电流更稳定。
6、 体积更小，结构细致，外观精美；
采用半书本结构，安装空间更小；采用英威腾青灰色，富有质感、科技感，外观更美观。
7、 安装、调试更便捷；
采用插拔式I/O板，接线便捷；键盘具有参数拷贝下载功能，大大降低调试工作量。

六、结束语
    英威腾Goodrive300系列高性能开环矢量型变频器在雕铣机主轴电机上的应用效果完全超出的客户预期效果，更是优于某进口品牌，并且拥有极高性价比，获得客户高度赞扬，为民族企业替代进口产品又立一丰碑，同时体现了国产品牌控制技术并不逊于进口品牌甚至更优于进口品牌的理念，在业内树立良好品牌形象。

（深圳市英威腾电气股份有限公司    侯瑞星）