多功能雕刻機(jī)可以通過自動(dòng)換刀實(shí)現(xiàn)各種功能的切換，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。它不僅可以在高速和中速下雕刻、銑削、拋光和鉆孔，還可以在低速下剛性攻絲。它是集雕刻、銑削、切削、鉆孔和攻絲為一體的數(shù)控機(jī)床。以下文章介紹了杭州三科數(shù)控機(jī)床變頻器在多功能雕刻機(jī)中的應(yīng)用，以供參考。
一、行業(yè)概述
1、數(shù)控精雕機(jī)簡(jiǎn)介
精雕機(jī)是使用小刀具、大功率和高速主軸電機(jī)的數(shù)控銑床，用來加工較小的銑削量或軟金屬的設(shè)備。
優(yōu)點(diǎn)：具有較細(xì)、加工精度高、軟金屬加工速度快等特點(diǎn)。；
缺點(diǎn)：鋼性差，無法進(jìn)行重切削工作。
目前國外尚無精雕機(jī)的概念，加工模具主要以加工中心(電腦鑼)銑削為主，但加工中心有其缺點(diǎn)，特別是用小刀具加工小模具會(huì)顯得力不從心，而且成本很高。國產(chǎn)起步時(shí)只有數(shù)控雕刻機(jī)的概念，雕刻機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于雕刻，若加工材料硬度較大也會(huì)顯得力不從心。而精雕設(shè)備的出現(xiàn)可以說是填補(bǔ)了這一空白。
二、高速電主軸
1、機(jī)床電主軸：
電主軸是將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置（水冷油冷）、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等等。
2、電主軸驅(qū)動(dòng):
電主軸的電動(dòng)機(jī)均采用交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由于是用在高速加工機(jī)床上，啟動(dòng)時(shí)要從靜止迅速升速至每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)乃至數(shù)十萬轉(zhuǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，因而啟動(dòng)電流要超出普通電機(jī)額定電流5~7倍。變頻器和伺服驅(qū)動(dòng)器均能實(shí)現(xiàn)電主軸驅(qū)動(dòng)，但伺服驅(qū)動(dòng)器不但具有更好的動(dòng)態(tài)性能，還可以實(shí)現(xiàn)C軸（位置控制）功能。
三、多功能精雕機(jī)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)要求：
1、穩(wěn)速精度：指主軸運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)誤差，誤差控制要求在0.3%以內(nèi)。
2、急加/減速：為了提高工作效率，要求伺服驅(qū)動(dòng)器的加減速時(shí)間盡管短，一般要求在3~5秒完成。
3、避免超調(diào)現(xiàn)象：伺服驅(qū)動(dòng)器從一個(gè)速度變化到另一個(gè)速度時(shí)的震蕩指標(biāo)，一般要求超調(diào)量越小越好。
4、低速重切削要求：在加工一些工件時(shí)需要伺服驅(qū)動(dòng)器低頻大轉(zhuǎn)矩輸出。低速重切削是衡量伺服驅(qū)動(dòng)器是否適合在多功能雕銑機(jī)電主軸應(yīng)用的最重要的指標(biāo)。
5、高速輕切削要求：要求高速的數(shù)控系統(tǒng)以及極好的伺服電機(jī)特性，誤差盡可能小。
6、高環(huán)境適應(yīng)性：由于機(jī)床加工材料的特殊性，現(xiàn)場(chǎng)金屬粉塵、油污、潮濕等惡劣環(huán)境，需要伺服驅(qū)動(dòng)器較高的防護(hù)等級(jí)；
7、低速剛性攻絲：加工內(nèi)螺紋絲時(shí)，同步控制主軸的旋轉(zhuǎn)和Z 軸的進(jìn)給量，這樣攻絲的精度可以得到保證。剛性攻絲工藝要求主軸做定位控制，0速力矩保持進(jìn)刀。進(jìn)刀時(shí)，主軸處于定位狀態(tài)，這樣每次進(jìn)刀時(shí)的刀口位置是一致的，攻絲和出刀的速度同步，速度精度要求極高，這樣才能保證主軸出刀時(shí)，螺紋絲不會(huì)被弄壞。
三、杭州三科SKI610系列數(shù)控機(jī)床變頻器應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)
1、可驅(qū)動(dòng)電主軸實(shí)現(xiàn)3萬轉(zhuǎn)穩(wěn)定高速運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足高精度雕銑功能；
2、精準(zhǔn)的定位控制功能，保證主軸進(jìn)刀口位置一致；
3、攻絲時(shí)，穩(wěn)速精度高（速度精度±0.01%）、加減速響應(yīng)時(shí)間快（3秒甚至更低的加減速時(shí)間）、低速切削力矩大（受限電主軸的剛性，最高可攻M10螺孔）；
4、高防護(hù)等級(jí)，更好的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境；
四、調(diào)試過程
1、閉環(huán)矢量控制參數(shù)設(shè)置及調(diào)試過程
1）、設(shè)置63組電機(jī)銘牌參數(shù)，啟動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器做電機(jī)參數(shù)靜止自學(xué)習(xí)。
2）、將編碼器信號(hào)線（8根信號(hào)線）正確接入PG卡端子，設(shè)置P63.07為1（閉環(huán)矢量控制模式），設(shè)置P61.00編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，測(cè)試運(yùn)行閉環(huán)矢量控制。
3）、觀察閉環(huán)矢量控制運(yùn)行狀態(tài)，適當(dāng)調(diào)整23組參數(shù)速度環(huán)比例增益和積分時(shí)間，包括P23.02電流環(huán)比例增益和P40.07位置環(huán)比例增益，直到電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。
2、調(diào)試定位控制功能
設(shè)置P40.00為1伺服控制使能，仿真端子DI5使能（P40.01位置控制使能信號(hào)）、將主軸用紅筆做好標(biāo)記，測(cè)試主軸定位功能。
3、結(jié)合系統(tǒng)做剛性攻絲
將系統(tǒng)信號(hào)線正確接入ES850H控制端子（啟停正反轉(zhuǎn)及繼電器輸出信號(hào)），系統(tǒng)速度脈沖信號(hào)接入PG卡（4根線），PG卡（6根線）反饋當(dāng)前運(yùn)行速度脈沖信號(hào)給系統(tǒng)。
剛性攻絲生產(chǎn)過程：
首先，主軸刀鉆初孔。
然后，更換刀口攻螺紋絲。主軸加工螺紋孔前，主軸定位使能，RO1繼電器輸出定位完成信號(hào)給系統(tǒng)，此時(shí)主軸刀口定位力矩保持，以相同的位置進(jìn)刀，系統(tǒng)給定脈沖速度信號(hào)，主軸提速做攻絲環(huán)節(jié)，當(dāng)螺紋深度達(dá)到，系統(tǒng)停車，反向運(yùn)行回刀，當(dāng)?shù)犊陔x開螺紋孔，再次做強(qiáng)制定位使能，進(jìn)入第二個(gè)螺紋孔攻絲流程。此過程中，攻絲和回刀要求速度精度非常高，保證螺紋絲在回刀時(shí)不會(huì)弄壞。
分別做M3~M10不同型號(hào)螺紋孔攻絲，觀察伺服驅(qū)動(dòng)器輸出電流及主軸運(yùn)行情況。
上述SKI610系列數(shù)控機(jī)床變頻器應(yīng)用案例由杭州三科變頻器工程部工程師通過。
