一、前言
近年來(lái)國(guó)內(nèi)建材、家具、裝潢等行業(yè)得到了空前發(fā)展，促使人造板、膠合板等制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)木材旋切設(shè)備的需求也與日俱增。但縱觀目前國(guó)內(nèi)所使用的旋切機(jī)設(shè)備相對(duì)比較落后，自動(dòng)化程度低、生產(chǎn)效率也低。因此，新型旋切機(jī)設(shè)備的研制成為生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)務(wù)之急。
經(jīng)了解目前多層板生產(chǎn)廠家在單板生產(chǎn)過(guò)程中,大多采用有卡定心圓木旋切機(jī)，這種設(shè)備加工精度高，質(zhì)量好。但是,由于卡心的存在，當(dāng)所旋切圓木直徑在200mm左右時(shí)，就無(wú)法在有卡旋切機(jī)上加工；而且圓木直徑較小時(shí)，圓木剛度降低，旋切單板質(zhì)量較差，如果將剩余的木芯拋棄或加工成木工芯板,均會(huì)造成原材料的極大浪費(fèi)，從而增加單板的生產(chǎn)成本。于是廠家普遍采用無(wú)卡圓木旋切機(jī)對(duì)剩余木芯進(jìn)行再次旋切， 以使原材料得到了充分利用。本文將著重論述變頻器在有卡旋切機(jī)上的應(yīng)用。
一、旋切機(jī)的分類
旋切機(jī)按所加工圓木是否繞自身軸線旋轉(zhuǎn)分為同心旋切和偏心旋切兩類。同心旋切機(jī)又分有卡軸旋切機(jī)和無(wú)卡軸旋切機(jī)兩種，有卡軸旋切機(jī)中木段由卡軸來(lái)驅(qū)動(dòng)，也可由卡軸與動(dòng)力防彎壓輥或刺盤(pán)聯(lián)合來(lái)驅(qū)動(dòng)。由卡軸旋切機(jī)按卡軸對(duì)木段的夾緊方法又分為機(jī)械夾緊和液壓夾緊；按木段每段的卡軸數(shù)又可分為單卡軸和雙卡軸。機(jī)械夾緊的卡軸均為單卡軸；液壓夾緊的軸有單卡軸和雙卡軸。其中，偏心旋切可獲得精美的徑向花紋，但生產(chǎn)率比同心旋切的低。旋切機(jī)按旋切木段的尺寸可分為大、中、小型，大型旋切機(jī)可旋切木段最大長(zhǎng)度在2m以上，木段最大直徑可達(dá)1.6m；中型旋切機(jī)旋切木段長(zhǎng)度為1-2m，木段直徑在0.5-1.6m；小型旋切機(jī)旋切木段的最大長(zhǎng)度一般在1m以下，直徑在0.5m以下。
二、旋切的基本原理
旋切的一般方法是：左右卡軸夾緊木段兩端并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，安裝在刀床上的旋刀刀刃平行于卡軸軸線并沿其垂直方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，沿木段年輪方向旋切出等厚的單板無(wú)論是恒轉(zhuǎn)速旋切，還是恒線速旋切，為了獲得一定厚度的單板，都應(yīng)使卡軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀床的進(jìn)給量保持不變，其進(jìn)給量大小等于單板的名義厚度，改變這個(gè)進(jìn)給量，就可獲得不同厚度的單板。
三、旋切系統(tǒng)描述
木工旋切機(jī)用于將圓木沿徑向，刨切成厚薄均勻的整張木皮，作為制造人造膠合板的原材料。
木工旋切機(jī)由以下幾部分組成：主傳動(dòng)電機(jī)、減速箱、壓輥、進(jìn)給電機(jī)、減速機(jī)、進(jìn)給絲桿、被動(dòng)輥以及刀床、刀床位移傳感器等。
主傳動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)壓輥恒速運(yùn)行，被動(dòng)輥和刀床則由進(jìn)給電機(jī)推動(dòng)，根據(jù)圓木的實(shí)時(shí)直徑（D0）和設(shè)定的木皮厚度（h）變速運(yùn)行。直徑越小，進(jìn)給電機(jī)推動(dòng)刀床的速度就越快，進(jìn)給速度N=F﹙D0,h﹚，從而保證刨出的木皮厚薄均勻。
傳統(tǒng)圓木無(wú)心旋切機(jī)的控制主要是采用T2系列電磁調(diào)速器變頻調(diào)速的方法，通過(guò)采用手動(dòng)調(diào)節(jié)旋扭或用凸輪曲線調(diào)節(jié)的方式改變控制器的輸入電壓來(lái)改變電機(jī)的速度。這種旋切控制方法產(chǎn)生的板厚誤差達(dá)1mm之多。因此設(shè)計(jì)一套能夠準(zhǔn)確控制旋刀移動(dòng)速度達(dá)到控制旋切板材厚度的系統(tǒng)就顯得尤為重要。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路：
(1)建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型;
(2)替代原有的速度控制系統(tǒng)，達(dá)到精確的速度控制。
四、使用普傳PI9000系列變頻器的優(yōu)勢(shì)
1、變頻器采用了DSP（32位數(shù)字信號(hào)處理器）為核心的控制單元，實(shí)現(xiàn)高速性能控制；
2、根據(jù)刀床位移傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)高速計(jì)算刀床進(jìn)給速度，刨切木皮厚薄均勻，精度高，表面光滑；
3、切削厚度連續(xù)可設(shè)定，0.1mm厚度誤差，滿足不同規(guī)格需求；
4、優(yōu)異速度控制精度，低頻轉(zhuǎn)矩特性，良好弱磁控制；
5、自動(dòng)識(shí)別電機(jī)參數(shù)，智能整定到最佳控制模式；
6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低成本，高可靠性，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，工人操作方便；
7、針對(duì)復(fù)雜的旋切對(duì)象，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，確保電機(jī)在低速重切削時(shí)有強(qiáng)勁切削力并且出力均勻,保證旋切的平穩(wěn)及高速停刀再啟動(dòng)工作；
8、調(diào)速范圍寬，旋切速度快，生產(chǎn)效率高，能夠滿足較高出板線速度要求的場(chǎng)合。
五、PI9000現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置及詳解
現(xiàn)場(chǎng)旋切機(jī)主電機(jī)為一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)，功率為30kW，六極，額定頻率為50Hz，額定電壓為380V，額定電流為60A，額定轉(zhuǎn)速為980r/m，防護(hù)等級(jí)為IP44。選45KW變頻器（PI9230 045G3），采用矢量控制方式，實(shí)際運(yùn)行電流在額定電流的70%左右，考慮帶載啟動(dòng)及不同木料的負(fù)載擾動(dòng)，變頻器加大了兩檔，按調(diào)試后運(yùn)行情況來(lái)看，該現(xiàn)場(chǎng)選用37KW變頻器也夠用。PI9000系列變頻器具有短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、失速等多重保護(hù)功能和故障信號(hào)輸出，能效保證系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行。該現(xiàn)場(chǎng)存在木屑粉塵，注意變頻器的防塵，實(shí)際使用時(shí)變頻器裝在電控柜內(nèi)，柜子具備防塵功能。
參數(shù)設(shè)置，F(xiàn)0.00=0（無(wú)PG矢量控制，需要先輸入b0.00-b0.05電機(jī)參數(shù),b0.27設(shè)為1后按下RUN鍵運(yùn)行，進(jìn)行異步電機(jī)靜止自學(xué)習(xí)；然后脫開(kāi)電機(jī)，b0.27設(shè)為2后按下PUN鍵運(yùn)行，進(jìn)行異步電機(jī)全面自學(xué)習(xí)）
F0.11=1（端子控制）
F0.03=2（頻率指令由模擬輸入AI1給定）
F0.13=30 (加速時(shí)間)
F0.14=30（減速時(shí)間）
變頻器控制原理圖：
結(jié)束語(yǔ)
普傳變頻器在旋切機(jī)上的應(yīng)用簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)旋切機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，消除了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備因磨損造成的誤差，提高了旋切精度。提高了機(jī)械設(shè)備的效率和木材的利用率。 通過(guò)變頻調(diào)速取代傳統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)速，節(jié)能效果明顯，選用時(shí)需注意變頻器選型及防塵。
