外圓磨床變頻器的應用

一、引言

外圓磨床做為常見的機械加工設備，其內(nèi)部的砂輪電機基本都是以傳統(tǒng)的啟動電路來運行的。電機啟動后按照額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，由于電網(wǎng)電壓有一定的波動，砂輪和工件的磨擦負載不斷的變化，都會影響電機的轉(zhuǎn)速誤差，標準砂輪電機啟動電路一般只有一種加工速度，難以適應不同工件大小的要求不同的加工相對線速度，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)應用于外圓磨床中，可以收到滿意的效果。

機械加工行業(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)生的應力彎曲，在磨削過程中會產(chǎn)生砂輪進給的力矩不同，這樣就帶來砂輪輸出轉(zhuǎn)速/力矩不同的變化，相應的會產(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，在機械加工行業(yè)變頻器的應用收到很好的效果。變頻器的無級調(diào)速，軟啟動，恒轉(zhuǎn)矩輸出極大地滿足了機械加工設備對恒速度/恒轉(zhuǎn)矩的要求。

二、外圓磨床加工的負載特性

根據(jù)不同的軸桿類直徑的大小，主砂輪電機的轉(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的輸出轉(zhuǎn)矩。在驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)的主軸電機的高速段，相對于砂輪輸出轉(zhuǎn)速不變，所加工的工件直徑小，磨削進給少；加工大直徑，長軸類工件時，工件旋轉(zhuǎn)的電機在低速段，砂輪進給量大，砂輪磨削力也在變大，電機很難在恒轉(zhuǎn)矩/恒速度下運行。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)速電機的無級調(diào)速，恒轉(zhuǎn)矩輸出恰能彌補上述缺陷。

三、變頻器的選擇

根據(jù)系統(tǒng)運行的特點，考慮滿足機械加工外圓磨床的使用要求和設備投資費用等，我們選用帶自動轉(zhuǎn)矩提升功能的杭州三科SKI610系列。根據(jù)砂輪電機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%，過負載能力150%/60S。具有自動轉(zhuǎn)矩提升功能，低速轉(zhuǎn)矩大，可實現(xiàn)更低噪音運行，16段的轉(zhuǎn)速控制。

四、系統(tǒng)的啟動與調(diào)速

外圓磨床的主砂輪電機起動電路多采用星三角轉(zhuǎn)換起動電路。用變頻器取代原有電路，利用原有接觸器的常開觸點控制變頻器的運行，考慮砂輪啟動的慣性，變頻器軟啟動時間設定為10S，停止剎車時間設定為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，因受電機高速時的機械強度/噪音/振動等因素的限制，外圓磨床變頻器最高頻率設定為60.00Hz；因低速時電動機散熱效果差，考慮工件旋轉(zhuǎn)的變速因素和實際最大加工工件尺寸，最低頻率設定為20.00Hz。