一、引言
隨著CNC數控技術配合高性能的變頻控制器和伺服驅動設備在各生產行業的發展應用，數控雕刻機日益成為當今雕刻行業的主流配置。
主軸系統是數控雕刻機的重要組成部件，其性能對數控雕刻機整機的性能有著至關重要的影響。變頻器作為主軸系統中的心臟，更是不可或缺的關鍵部件。本文主要介紹的是變頻器在數控雕刻機主軸拖動系統上的應用。
二、雕刻機的組成及工作原理
主流數控雕刻機是由計算機、雕刻機控制器、雕刻機主體三部分組成，其工作原理是通過計算機內配置的專用雕刻軟件進行圖樣設計和排版，經由計算機把設計與排版的信息傳送至雕刻機控制器中，再由控制器把這些信息轉化成能驅動步進電機或伺服電機的脈沖信號，控制雕刻機主體上X、Y、Z三軸的雕刻走刀定位。同時，控制器啟動變頻器，帶動主軸電機的雕刻頭高速旋轉，對固定于主機工作臺上的加工材料進行切削、鉆銑，即可雕刻出在計算機中設計的各種平面或立體的浮雕圖形及文字，實現雕刻自動化作業，按照不同的加工材質和工藝要求，可以搭配不同的專用配置刀具。
三、數控雕刻機的主軸控制系統
主軸系統是數控雕刻機的重要組成部件，其性能對數控雕刻機整機的性能有著至關重要的影響。
數控雕刻機要求主軸系統采用無級變速，目前多采用變頻器驅動異步交流電機來實現。主軸電機多采用兩極高速無刷水冷電機，噪音小、切割力度大。運行轉速一般在0～24000r/min，對應的變頻器運行頻率為0～400Hz。為了提高加工效率，大型的雕刻機會裝有多個主軸機頭，一臺變頻器同時驅動多個主軸電機工作。
ALPHA6000系列小功率變頻器以其獨特超強的性能和優越的性價比，滿足了主軸要求調速范圍廣、轉速穩定度高、過載能力強、低速力矩大、加減速時間短等方面的性能特點，在國內雕刻機市場占有較大的市場份額。
四、主軸系統的變頻器驅動：
雕刻機供電系統有單相220V和三相380V。大多數機型采用單相220V供電。電氣接線方式根據頻率源給定方式的不同，分為以下兩種：
1、主軸頻率來源為模擬量給定的方式
變頻器的頻率源采用的是數控系統輸出的0~10V模擬信號，對應運行頻率為0~400Hz。此方式可以對主軸實現無級調速，根據不同的雕刻對象或者雕刻工藝，實時改變主軸切削轉速。廣泛應用于要求雕刻工藝較高、較精細的中高端雕刻機。
變頻器的安裝接線簡圖如下：
變頻器接受控制器輸出的0~10V模擬量信號，此電壓值與變頻器里參數設置的調速頻率范圍對應成正比。X1為變頻器正轉信號，當控制器發出正轉信號，則控制器上的輸出繼電器動作，繼電器的常開觸點吸合，提供信號給變頻器。L1、L2為變頻器的電源輸入，若變頻器選擇三相輸入，則連接在R、S、T端子上即可。TA/TB/TC為變頻器繼電器輸出，通常選擇變頻器故障報警輸出，接入雕刻機控制器或者外部故障指示回路。
2、主軸頻率來源為多段速給定的方式
用戶按照雕刻機的加工工藝要求，事先在變頻器參數里設定好主軸的多個運行頻率，當數控系統需要不同主軸頻率時，由雕刻控制器輸出的多路數字量信號，按照事先設定組合方式所對應的變頻器設定運行頻率，能快速的響應用戶編寫的雕刻程序中對主軸轉速的要求，使雕刻達到最好效果。此方式運行的主軸非無級調速，只能運行固定的幾個頻率，一般用于雕刻工藝要求較低的場合和較低端的雕刻機。
變頻器的安裝接線簡圖如下：
X1為變頻器的正轉信號，雕刻機控制器發出正轉信號啟動主軸電機。/X2/X3/X4為多段速選擇的數字量信號。連接到雕刻機控制器的無源輸出觸點，變頻器根據X2、X3、 X4的不同組合信號選擇設定的頻率運行。
六、雕刻機的分類及應用行業
數控雕刻機按應用可分為：木工雕刻機、石材雕刻機、廣告雕刻機、圓柱雕刻機、工藝雕刻機等。
1、 木工雕刻機主要用于木器加工，使其更具美觀價值。
2、 石材雕刻機可在石材、陶瓷、瓷磚上雕刻字畫。
3、 廣告雕刻機廣泛用于雕刻各類標牌、有機玻璃、石門牌、三維告示牌、裝飾禮品等。
4、圓柱雕刻機也稱立體雕刻機，能在圓柱型物品的表面雕刻。
5、工藝品雕刻機俗稱玉石雕刻機。它的精度高，雕刻速度相對要慢，臺面尺寸也較小，適合做精細的工藝品雕刻。
七、 ALPHA變頻器在雕刻機上的優勢：
0-650Hz的頻率輸出范圍，調速范圍廣
±20%的寬電壓設計，滿足電壓波動較大的應用場合
動態轉矩電流控制，快速響應負載變化
可設定8段速，滿足多段速要求較多場合
結構緊湊，節省安裝空間
通過嚴格EMC測試，抗干擾能力強
