一、应用背景
近几年随着房地产的迅猛发展,带动了木门、家具和家居装潢等行业市场需求量的急增。由于木工行业在我国是传统行业,*初木工生产主要以手工和简单工具加工为主,生产效率非常低,根本满足不了市场的需求,于是木工雕刻机应运而生。
木工雕刻机主要应用在木门和仿古家具等行业,主要是对木材进行花型、波纹和镂空等加工,大大提高了以前传统手工加工的效率、精度和产品的一致性。
目前家具厂商采用的木工雕刻机大部分用的还是步进电机系统,由于步进电机转速低、步进角距大使得雕刻机的雕刻速度慢,并且雕刻精度较差,这就直接影响了家具厂的生产效率和生产品质,而且步进电机系统容易产生丢步,发生错误时也不能及时纠正,从而造成材料的损失。交流伺服系统作为高转速和高细分精度的运动控制系统,在此有着****的优势,但是交流伺服价格较贵,不利于降低成本。
锶坎电子凭借多年运动控制行业的专业背景,研发出BCSD步进伺服系统,有效地平衡了步进、伺服在速度、精度、价格三方面的矛盾,具有很高的性价比。该系统的混合伺服电机在恒转矩输出下转速能达到1500RPM,编码器线数2500PPR,驱动器内部采用4倍频技术对控制脉冲4细分后可使电机每圈分辨率达 10000PPR。显然无论其速度还是精度都大大超过了木工雕刻机的要求。
二、电气结构及工艺流程
木工雕刻机系统一般包括以下几个部分:
数控系统:采用客户己研制开发的数控系统。
主轴系统:采用一体式的电主轴,由变频器驱动。
进给驱动系统:滚珠丝杆、弹性连轴器、线性导轨、伺服驱动系统。
其拓扑结构如下:
木工数控雕刻机的工作过程由以下几部分组成:
(1)将待雕刻的图案文字信息,按照标准的指令格式编写成程序,有输入部分送入计算机;
(2)计算机部分经过处理、运算,将各个坐标轴的分量,送给各个轴的驱动电路;
(3)驱动电路带动各个轴转动,并进行反馈控制,将主轴电机移送到**的位置;
(4)重复上述步骤,*终完成待雕刻的图案或文字。
木工雕刻操作流程示意图
三、本多步进伺服系统
本多闭环步进电机内置增量式光电编码器(2500线或1000线可选),适配本多步进伺服驱动器,彻底解决开环步进电机丢步的问题,提升机器加工速度和精度。通过优化的磁路设计,选用上等冷轧硅钢片和耐高温永磁体材料,提高电机功率密度,提升电机平稳性,显著降低电机温升。产品线涵括20~86机座、0.1NM~12NM多种电机型号。
性能指标
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步进
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伺服
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混合伺服
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控制方式
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开环,有丢步现象
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闭环,无丢步现象
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闭环,无丢步现象
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速度
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600rpm以下
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额定3000rpm
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*高3000rpm,额定1500rpm
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精度
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由电机步距角决定
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由编码器精度决定
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由编码器精度决定
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转矩特性
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力矩随速度升高下降很快
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恒定力矩输出
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在高速时(如1500rpm以上),力矩下降较快
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运动特性
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低频振动,停止时不抖动
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停止时有微振
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零速停止稳定,高速停止时不抖动
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电机温升
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在高速或频繁启停时发热较严重,
可能会影响电机寿命
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温升小
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等同于伺服
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成本
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低
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高
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中
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适用场合
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对速度、精度要求不高场合
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对速度、精度要求高场合
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短距离快速启停场合,对速度、精度要求较高场合
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◆产品涵盖20~86机座,安装尺寸完全兼容同型号步进电机
◆内置增量式光电编码器(2500线或1000线可选)
◆输出转矩大 ,高转速
◆电机发热小,噪音低,效率高
◆高速停止平稳快速,无零速振荡运行平稳,振动噪声小
◆响应速度快,适合频繁启停的场合
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四、现场调试结果
该雕刻机的基本参数如下:
A系列木工雕刻机---1325
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有效行程范围
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2500*1260*200mm
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主轴转速
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18000r/min
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*大加工尺寸
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2480*1240*160mm
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快移速度
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25m/min
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台面尺寸
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2500*1230mm
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*大工作速度
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15m/min
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传动形式
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X/Y齿条;Z丝杠
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驱动系统
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本多步进伺服系统
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台面结构
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条形真空吸附/普通台面
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工作电压
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AC380/3PH/50HZ
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主轴功率
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3.0/4.5/6.0KW
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锶坎电子的配置方案为(X/Y/Z):BCSD步进伺服驱动器 +
BCSM闭环步进电机
现场测试证明,雕刻速度堪比伺服电机,在产品波纹及平滑度上明显优于一般步进电机,接近于伺服系统。
五、结语
本多步进伺服系统在雕刻机上的应用,对于国产机电自动化系统技术在该行业形成突破具有重大意义。项目对国产品牌步进/伺服系统在数控雕刻机领域的**应用起到十分积极的作用。
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