1. 引言

隨著中國經濟的快速發展，市場對高速高精度雕銑機的需求日益增多。顧名思義，雕銑機既可做精細雕刻，又能做切割、鏤銑。在一定程度上既可以替代雕刻機，也可以替代一些小型的加工中心，應用范圍相當廣泛，在模具行業、電子信息行業、汽車行業乃至傳統的五金、家具等行業都有著巨大的應用需求，市場前景廣闊。而數控高速雕銑機是伺服產品的重點應用行業，也最能考驗伺服產品性能的好壞。一臺雕銑機一般需要3-5臺伺服電機做高速進給，可見對伺服產品的需求量甚大。根據工作臺、加工件大小以及重量不同，所選伺服電機的范圍一般在200W至1KW之間。

此次選用英威騰伺服的客戶是深圳某知名研發制造雕銑機的企業，該企業對伺服產品的選用是十分嚴格的，其產品在行業內一直以性能好、穩定而著稱。此前該企業一直選用某日系著名品牌的伺服產品，應用良好，比較美中不足的是價格過高。當前雕銑機市場競爭也十分激烈，成本壓力很大，所以該企業一直想選用性價比更高的產品。經過試用，客戶發現使用英威騰伺服產品的設備和使用日系產品的設備加工出來的零件的尺寸、光潔度完全一樣，這也充分說明英威騰伺服完全達到了雕銑機設備所要求的性能。在雕銑機上的成功應用突破，也標志著英威騰伺服在性能上再上一個臺階，達到了一流水平。

2. 雕銑機系統架構

一般雕銑機的結構包括以下部分：數控系統、主軸系統和運動進給系統。該企業的雕銑機數控是由專用運動控制卡組成，客戶獨立開發的控制程序。主軸系統采用國外進口一體式的電主軸，利用英威騰CHV系列變頻器進行驅動。運動進給系統由3臺伺服電機組成。其中一臺用于X軸進給，一臺用于Y軸進給，一臺用于Z軸進給。其中X、Y軸運動進給系統由滾珠絲桿，彈性聯軸器，線性導軌，伺服電機等組成，伺服電機選用的為英威騰750W伺服產品。Z軸運動進給系統也由滾珠絲桿，彈性聯軸器，線性導軌，伺服電機等組成，伺服電機選用的為英威騰400W伺服產品，帶抱閘系列。
該企業的雕銑機機械設計采用超寬的立柱和橫梁，它有極好的對稱性和極佳的剛性，移動部分則加寬了導軌與導軌之間的距離，以克服不良力矩的問題。這是高速切削設備的首選結構。因為這種結構基本上可以保證雕銑機的非移動部分的剛性盡可能的好，而移動部分在保持靈活的同時，也會保持較好的剛性。而且這還有利于在不影響機械系統剛度的同時，盡量減小機械轉動慣量。較小的機械轉動慣量比可以保證伺服系統有很高的響應頻率。而雕銑機對伺服性能的要求就是要有很高的響應頻率，很高的系統剛性，良好的低速特性。其結構示意圖如下：

3. 英威騰伺服調試

英威騰伺服已經在彈簧機、高速繞線機、高速剝線機、雕銑機、、卷繞機、切割機、機器人、紡織機械、包裝機械等行業得到成功的應用，具有接線簡單、調試方便的特點。

伺服驅動器一般有電流環、速度環和位置環三個環路組成，其結構圖如下：

圖2 伺服驅動器結構圖

英威騰伺服調試的一般原則是：當電機固定后，電流環參數就固定不變。速度環參數與電機負載和機械轉動慣量有關，增益越高，積分時間越小，伺服驅動器的響應越快，所以一般在調試的時候要在機械系統不振動的情況下盡可能提高速度環增益，減小速度環積分時間。位置環增益和機械系統剛度有關，這個要根據客戶的需要來設置。

a) 選擇合適慣量電機，機床機械轉動慣量要與電機慣量相匹配。

b) 進給速度提高后，伺服系統的跟隨誤差會隨速度的提高加大，影響移動件的動態精度，這就要求提高速度響應，增大位置環剛度，最大限度減小動態跟隨誤差。

c)機臺構件有其固有頻率，當產生諧振時，噪音，振動，響應速度受限。利用英威騰伺服的上位機軟件確認諧振點，利用陷波濾波器消除機械諧振，提升機床響應速度。

d)傳統手動調試伺服參數，經驗性強，一般都可以調試到滿足機床要求，不過當難以調試到最佳狀態，可以用英威騰伺服上位機調試軟件進行調試，以幫助你把伺服調試到最佳的性能。

圖3 英威騰伺服雕銑機應用調試流程圖

主要參數設置如下表：

經過調試，完全達到了該客戶的性能要求。雕銑機和伺服相關的具體運行參數如下表：