應用方案：漢德保混合伺服電機在木工雕刻機上的應用

一、應用背景

近幾年隨著房地產的迅猛發(fā)展，帶動了木門、家具和家居裝潢等行業(yè)市場需求量的急增。由于木工行業(yè)在我國是傳統行業(yè)，最初木工生產主要以手工和簡單工具加工為主，生產效率非常低，根本滿足不了市場的需求，于是木工雕刻機應運而生。

木工雕刻機主要應用在木門和仿古家具等行業(yè)，主要是對木材進行花型、波紋和鏤空等加工，大大提高了以前傳統手工加工的效率、精度和產品的一致性。

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，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效率和生產品質，而且步進電機系統容易產生丟步，發(fā)生錯誤時也不能及時糾正，從而造成材料的損失。交流伺服系統作為高轉速和高細分精度的運動控制系統，在此有著無與倫比的優(yōu)勢，但是交流伺服價格較貴，不利于降低成本。

深圳漢德保公司憑借多年運動控制行業(yè)的專業(yè)背景，研發(fā)出ED系列混合伺服系統，有效地平衡了步進、伺服在速度、精度、價格三方面的矛盾，具有很高的性價比。該系統的混合伺服電機在恒轉矩輸出下轉速能達到2000RPM，編碼器線數2500PPR，驅動器內部采用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。

二、電氣結構及工藝流程

木工雕刻機系統一般包括以下幾個部分：

數控系統：采用客戶己研制開發(fā)的數控系統。

主軸系統：采用一體式的電主軸，由變頻器驅動。

進給驅動系統：滾珠絲桿、彈性連軸器、線性導軌、伺服驅動系統。

其拓撲結構如下：

木工數控雕刻機的工作過程由以下幾部分組成：

(1)將待雕刻的圖案文字信息，按照標準的指令格式編寫成程序，有輸入部分送入計算機。

(2)計算機部分經過處理、運算，將各個坐標軸的分量，送給各個軸的驅動電路。

(3)驅動電路帶動各個軸轉動，并進行反饋控制，將主軸電機移送到精確的位置。

(4)重復上述步驟，最終完成待雕刻的圖案或文字。

木工雕刻操作流程示意圖

三、漢德保混合伺服系統

漢德保混合伺服電機內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選)，適配漢德保混合伺服驅動器，徹底解決開環(huán)步進電機丟步的問題，提升機器加工速度和精度。通過優(yōu)化的磁路設計，選用優(yōu)質冷軋硅鋼片和耐高溫永磁體材料，提高電機功率密度，提升電機平穩(wěn)性，顯著降低電機溫升。產品線涵括20~86機座、0.1NM~12NM多種電機型號。

性能指標	步進	伺服	混合伺服
控制方式	開環(huán)，有丟步現象	閉環(huán)，無丟步現象	閉環(huán)，無丟步現象
速度	1000rpm以下	額定3000rpm	最高3000rpm
精度	由電機步距角決定	由編碼器精度決定	由編碼器精度決定
轉矩特性	力矩隨速度升高下降很快	恒定力矩輸出	在高速時（如2000rpm以上），力矩下降較快
運動特性	低頻振動，停止時不抖動	停止時有微振	零速停止穩(wěn)定，高速停止時不抖動
電機溫升	在高速或頻繁啟停時發(fā)熱較嚴重， 可能會影響電機壽命	溫升小	介于步進與伺服之間
成本	低	高	中
適用場合	對速度、精度要求不高場合	對速度、精度要求高場合	短距離快速啟停場合，對速度、精度要求較高場合

木工雕刻操作流程示意圖

三、漢德保混合伺服系統

漢德保混合伺服電機內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選)，適配漢德保混合伺服驅動器，徹底解決開環(huán)步進電機丟步的問題，提升機器加工速度和精度。通過優(yōu)化的磁路設計，選用優(yōu)質冷軋硅鋼片和耐高溫永磁體材料，提高電機功率密度，提升電機平穩(wěn)性，顯著降低電機溫升。產品線涵括20~86機座、0.1NM~12NM多種電機型號。

性能指標	步進	伺服	混合伺服
控制方式	開環(huán)，有丟步現象	閉環(huán)，無丟步現象	閉環(huán)，無丟步現象
速度	1000rpm以下	額定3000rpm	最高3000rpm
精度	由電機步距角決定	由編碼器精度決定	由編碼器精度決定
轉矩特性	力矩隨速度升高下降很快	恒定力矩輸出	在高速時（如2000rpm以上），力矩下降較快
運動特性	低頻振動，停止時不抖動	停止時有微振	零速停止穩(wěn)定，高速停止時不抖動
電機溫升	在高速或頻繁啟停時發(fā)熱較嚴重， 可能會影響電機壽命	溫升小	介于步進與伺服之間
成本	低	高	中
適用場合	對速度、精度要求不高場合	對速度、精度要求高場合	短距離快速啟停場合，對速度、精度要求較高場合

三、漢德保混合伺服系統

漢德保混合伺服電機內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選)，適配漢德保混合伺服驅動器，徹底解決開環(huán)步進電機丟步的問題，提升機器加工速度和精度。通過優(yōu)化的磁路設計，選用優(yōu)質冷軋硅鋼片和耐高溫永磁體材料，提高電機功率密度，提升電機平穩(wěn)性，顯著降低電機溫升。產品線涵括20~86機座、0.1NM~12NM多種電機型號。

性能指標	步進	伺服	混合伺服
控制方式	開環(huán)，有丟步現象	閉環(huán)，無丟步現象	閉環(huán)，無丟步現象
速度	1000rpm以下	額定3000rpm	最高3000rpm
精度	由電機步距角決定	由編碼器精度決定	由編碼器精度決定
轉矩特性	力矩隨速度升高下降很快	恒定力矩輸出	在高速時（如2000rpm以上），力矩下降較快
運動特性	低頻振動，停止時不抖動	停止時有微振	零速停止穩(wěn)定，高速停止時不抖動
電機溫升	在高速或頻繁啟停時發(fā)熱較嚴重， 可能會影響電機壽命	溫升小	介于步進與伺服之間
成本	低	高	中
適用場合	對速度、精度要求不高場合	對速度、精度要求高場合	短距離快速啟停場合，對速度、精度要求較高場合

◆內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選)

◆輸出轉矩大 ，高轉速

◆電機發(fā)熱小，噪音低，效率高

◆高速停止平穩(wěn)快速，無零速振蕩運行平穩(wěn)，振動噪聲小

◆響應速度快，適合頻繁啟停的場合

四、現場調試結果

該雕刻機的基本參數如下：

A系列木工雕刻機---1325
有效行程范圍	2500*1260*200mm	主軸轉速	18000r/min
最大加工尺寸	2480*1240*160mm	快移速度	25m/min
臺面尺寸	2500*1230mm	最大工作速度	15m/min
傳動形式	X/Y齒條；Z絲杠	驅動系統	漢德保混合伺服
臺面結構	條形真空吸附/普通臺面	工作電壓	AC380/3PH/50HZ
主軸功率	3.0/4.5/6.0KW

漢德保公司的配置方案為（X/Y/Z）：ED34混合伺服驅動器 + EMH3403 混合伺服電機

現場測試證明，雕刻速度堪比伺服電機，在產品波紋及平滑度上明顯優(yōu)于步進電機，具有很強的競爭力。

漢德保混合伺服系統在雕刻機上的應用，對于國產機電自動化系統技術在該行業(yè)形成突破具有重大意義。項目對國產品牌步進/伺服系統在數控雕刻機領域的高端應用起到十分積極的作用。