外圓磨床變頻器的應(yīng)用

一、引言

外圓磨床做為常見的機(jī)械加工設(shè)備，其內(nèi)部的砂輪電機(jī)基本都是以傳統(tǒng)的啟動(dòng)電路來運(yùn)行的。電機(jī)啟動(dòng)后按照額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，由于電網(wǎng)電壓有一定的波動(dòng)，砂輪和工件的磨擦負(fù)載不斷的變化，都會(huì)影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差，標(biāo)準(zhǔn)砂輪電機(jī)啟動(dòng)電路一般只有一種加工速度，難以適應(yīng)不同工件大小的要求不同的加工相對(duì)線速度，以致于所加工工件的加工精密度很難保證。因此從提高加工質(zhì)量和加工效率，節(jié)約能源等方面考慮，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于外圓磨床中，可以收到滿意的效果。

機(jī)械加工行業(yè)外圓磨床所加工的產(chǎn)品種類繁多，工件大小尺寸不同，要求加工精度各異。相對(duì)的要求砂輪轉(zhuǎn)速與主軸的線速度不同，單純地調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速來滿足工件的加工線速度很難調(diào)整到理想狀態(tài)。又由于軸桿類在加工過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力彎曲，在磨削過程中會(huì)產(chǎn)生砂輪進(jìn)給的力矩不同，這樣就帶來砂輪輸出轉(zhuǎn)速/力矩不同的變化，相應(yīng)的會(huì)產(chǎn)生振刀紋/燒糊紋等，磨削精度很難保證，由此造成生產(chǎn)效率低，精品率低等。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的越來越普及，在機(jī)械加工行業(yè)變頻器的應(yīng)用收到很好的效果。變頻器的無級(jí)調(diào)速，軟啟動(dòng)，恒轉(zhuǎn)矩輸出極大地滿足了機(jī)械加工設(shè)備對(duì)恒速度/恒轉(zhuǎn)矩的要求。

二、外圓磨床加工的負(fù)載特性

根據(jù)不同的軸桿類直徑的大小，主砂輪電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于砂輪輸出的轉(zhuǎn)速。磨削力的大小取決于砂輪電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。在驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)的高速段，相對(duì)于砂輪輸出轉(zhuǎn)速不變，所加工的工件直徑小，磨削進(jìn)給少；加工大直徑，長軸類工件時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)的電機(jī)在低速段，砂輪進(jìn)給量大，砂輪磨削力也在變大，電機(jī)很難在恒轉(zhuǎn)矩/恒速度下運(yùn)行。速度的變化就產(chǎn)生了如振刀紋/燒糊紋/加工精度等的變化。變頻調(diào)速電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，恒轉(zhuǎn)矩輸出恰能彌補(bǔ)上述缺陷。

三、變頻器的選擇

根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，考慮滿足機(jī)械加工外圓磨床的使用要求和設(shè)備投資費(fèi)用等，我們選用帶自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能的杭州三科SKI610系列。根據(jù)砂輪電機(jī)的功率不同選用功率不同的變頻器，以10kW為例，額定電壓三相380V，輸出電流17.5A，頻率控制0.50～400Hz，速度控制0.1%，過負(fù)載能力150%/60S。具有自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能，低速轉(zhuǎn)矩大，可實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行，16段的轉(zhuǎn)速控制。

四、系統(tǒng)的啟動(dòng)與調(diào)速

外圓磨床的主砂輪電機(jī)起動(dòng)電路多采用星三角轉(zhuǎn)換起動(dòng)電路。用變頻器取代原有電路，利用原有接觸器的常開觸點(diǎn)控制變頻器的運(yùn)行，考慮砂輪啟動(dòng)的慣性，變頻器軟啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定為10S，停止剎車時(shí)間設(shè)定為15S。系統(tǒng)速度可用面板上的電位器調(diào)節(jié)。根據(jù)工件直徑不同的適度調(diào)整，因受電機(jī)高速時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度/噪音/振動(dòng)等因素的限制，外圓磨床變頻器最高頻率設(shè)定為60.00Hz；因低速時(shí)電動(dòng)機(jī)散熱效果差，考慮工件旋轉(zhuǎn)的變速因素和實(shí)際最大加工工件尺寸，最低頻率設(shè)定為20.00Hz。