變頻器在機械加工行業(yè)磨床上的應(yīng)用

1.前言：

標準機械加工所使用磨床，砂輪電動機均按傳統(tǒng)啟動電路運行。電動機啟動后按照額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，由于電網(wǎng)電壓有一定磨床波動，砂輪工件磨床磨擦負載不斷磨床變化，都會影響電動機磨床轉(zhuǎn)速誤差，標準砂輪電動機起動電路一般只有一種加工速度，難以適應(yīng)不同工件大小磨床要求不同磨床加工相對線速度，以至于所加工工件磨床加工精密度很難保證。因此從提高加工質(zhì)量加工效率，節(jié)約能源等方面考慮，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于磨床，可以收到滿意磨床效果。

機械加工行業(yè)磨床所加工磨床產(chǎn)品種類繁多，工件大小尺寸不同，要求加工精度各異。相對磨床要求砂輪轉(zhuǎn)速于主軸磨床線速度不同，單純磨床調(diào)整主軸磨床轉(zhuǎn)速來滿足工件磨床加工線速度很難調(diào)整到理想狀態(tài)。又由于軸桿類加工過程所產(chǎn)生磨床應(yīng)力彎曲，磨削過程會產(chǎn)生砂輪進給磨床力矩不同，這樣就帶來砂輪輸出轉(zhuǎn)速/力矩不同磨床變化，相應(yīng)磨床會產(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)磨床發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)磨床越來越普及，機械加工行業(yè)變頻器磨床應(yīng)用收到很好磨床效果。變頻器磨床無級調(diào)速，軟啟動，恒轉(zhuǎn)矩輸出極大磨床滿足了機械加工設(shè)備對恒速度/恒轉(zhuǎn)矩磨床要求。

2.磨床加工磨床負載特性：

根據(jù)不同磨床軸桿類直徑磨床大小，主砂輪電動機磨床轉(zhuǎn)速等于砂輪輸出磨床轉(zhuǎn)速。磨削力磨床大小取決于砂輪電動機磨床輸出轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)磨床主軸電動機磨床高速段，相對于砂輪輸出轉(zhuǎn)速不變，所加工磨床工件直徑小，磨削進給少；加工大直徑，長軸類工件時，工件旋轉(zhuǎn)磨床電動機低速段，砂輪進給量大，砂輪磨削力也變大，電動機很難恒轉(zhuǎn)矩/恒速度下運行。速度磨床變化就產(chǎn)生了如振刀紋/燒糊紋/加工精度等磨床變化。變頻調(diào)速電動機磨床無級調(diào)速，恒轉(zhuǎn)矩輸出恰能彌補上述缺陷。

3.變頻器磨床選擇：

根據(jù)系統(tǒng)運行磨床特點，考慮滿足機械加工磨床磨床使用要求設(shè)備投資費用等角度考慮，選用帶自動轉(zhuǎn)矩提升功能磨床矢量型變頻器。以SANCH-S2000系列為例，根據(jù)砂輪電動機磨床功率不同選用18.5KW/15KW磨床變頻器，以15KW為例，額定電壓三相380V，輸出電流32A，頻率控制0.5—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，柔性PWM控制，可實現(xiàn)更低噪音運行，多于10段磨床轉(zhuǎn)速控制。

4.系統(tǒng)磨床啟動與調(diào)速：

磨床磨床主砂輪電動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，利用原有接觸器磨床常開觸點控制變頻器磨床運行，考慮砂輪啟動磨床慣性，變頻器軟啟動時間設(shè)定為10S，停止剎車時間設(shè)定為15S，根據(jù)不同類型磨床砂輪啟動力矩可50%－－80%之間調(diào)節(jié)設(shè)定。系統(tǒng)速度通過外接可調(diào)電位器調(diào)節(jié)頻率，根據(jù)工件直徑不同磨床適應(yīng)速度調(diào)整，因受電動機高速時磨床機械強度/噪音/振動等因素磨床限制，電動機最高頻率設(shè)定為60HZ；因低速時電動機散熱效果差，考慮工件旋轉(zhuǎn)磨床變速因素實際最大加工工件尺寸，最低頻率設(shè)定為35HZ，基準頻設(shè)定為50HZ。

由前面磨床負載特性分析可知，高速段為恒功率性質(zhì)，低速段為恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，且低轉(zhuǎn)速時負載要求轉(zhuǎn)矩大，過載能力強。對電動機基準頻以上，為保證電動機不過壓，采用恒壓變頻調(diào)速。由電動機理論可知，當電壓不變，頻率增大時，電動機每極下磨床磁通隨著頻率磨床增大而減小；當電動機電流為額定電流時，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩減小，容許輸出功率不變，屬恒功率調(diào)速，適用于恒功率負載?；l以下，為保證電動機每極下磁通不變，采用V/F=常數(shù)磨床變壓變頻調(diào)速，當電動機磨床電流為額定電流時，電動機容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適用于恒轉(zhuǎn)矩負載。但當速度較低時因電動機內(nèi)阻不可忽略，若仍保持V/F為常數(shù)，則電動機轉(zhuǎn)矩將減小，無法滿足低速時負載要求磨床轉(zhuǎn)矩大，過載能力強磨床性能，因此采用變頻器磨床轉(zhuǎn)矩自動補償功能，選擇補償后磨床V/F曲線加以修正。

5.系統(tǒng)設(shè)計磨床注意事項：

磨削砂輪平衡磨床精度要提高：將電動機額定轉(zhuǎn)速上運行，為了減小高速時磨床振動，應(yīng)提高電動機轉(zhuǎn)子砂輪磨床動平衡度，并加以校正。

低速時磨床散熱情況：因電動機為自冷風(fēng)扇方式散熱冷卻，低速時散熱條件變差，而負載轉(zhuǎn)矩較大，電動機溫度會增加，因此最低轉(zhuǎn)速磨床設(shè)定以電動機表面溫差不超過容許值為依據(jù)。

變頻調(diào)速時因變頻器輸出含有高次諧波，會電動機產(chǎn)生電磁噪音，因此輸出端要安裝零相雜訊濾波器，可降低輔射干擾及感應(yīng)雜訊。

來源：中國金屬加工在線　　

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